【正文】 章 電力系統(tǒng)對(duì)稱短路分析 電力系統(tǒng)中短路的基本概括在電力系統(tǒng)的運(yùn)行過程中,時(shí)常會(huì)發(fā)生故障,如短路故障、斷線故障等。加快100萬千瓦級(jí)大型核電站設(shè)備制造本地化進(jìn)程。 、高效和環(huán)保。有針對(duì)性的改善輸電線路所裝設(shè)的保護(hù)裝置，使其能夠在線路出現(xiàn)故障時(shí)迅速做出反應(yīng)，保證線路安全運(yùn)行，同時(shí)運(yùn)行人員也可以根據(jù)保護(hù)裝置動(dòng)作情況很快地判斷出故障點(diǎn)所處位置，為線路檢修爭(zhēng)取寶貴時(shí)間并減少因故障而帶來的巨大損失。在深入分析三相短路故障的穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)電氣量的基礎(chǔ)上，總結(jié)論述了當(dāng)今三相短路的的各種流行方案，分別闡述了其基本原理和存在的局限性。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 國外研究現(xiàn)狀電力系統(tǒng)市場(chǎng)發(fā)展中的自動(dòng)控制技術(shù)趨向于控制策略的日益優(yōu)化，呈現(xiàn)出適應(yīng)性強(qiáng)、協(xié)調(diào)控制完善、智能優(yōu)勢(shì)明顯、區(qū)域分布日益平衡的發(fā)展趨勢(shì)。到2020年，在人口密集地區(qū)，將建設(shè)60GW的天然氣發(fā)電機(jī)組和40GW的核電機(jī)組。建設(shè)功能完善、信息暢通、相互協(xié)調(diào)的電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)，建立適應(yīng)電力市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)需要的技術(shù)支持系統(tǒng)，電力行業(yè)的信息化達(dá)到國際先進(jìn)水平。在正常運(yùn)行時(shí)，除中性點(diǎn)外，相與相或相與地之間是絕緣的。 短路故障分析的內(nèi)容和目的電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行，首先是電力設(shè)備的安全運(yùn)行，當(dāng)電力設(shè)備發(fā)生短路故障時(shí)，首先要求快速準(zhǔn)確的切除故障，這就要求在電力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行中，需要合理的選擇電氣設(shè)備、電氣接線，正確的配置和設(shè)計(jì)繼電保護(hù)以及限制短路電流的措施。由圖可見，短路前三相電流和短路后三相的交流分量均為幅值相等、相角相差的三個(gè)正弦電流，直流分量電流使t=0時(shí)短路電流值與短路前瞬間的電流值相等。由此可得沖擊電流值為： （27） 式中稱為沖擊系數(shù)，即沖擊電流值對(duì)于交流電流幅值的倍數(shù)。在計(jì)算時(shí)它和發(fā)電機(jī)一樣以和為其等值參數(shù)。異步電動(dòng)機(jī)也可以用一個(gè)與轉(zhuǎn)子繞組交鏈的磁鏈成正比的電動(dòng)勢(shì)，稱為次暫態(tài)電動(dòng)勢(shì)以及相應(yīng)的次暫態(tài)電抗（d、q軸相同）作為定子交流分量的等值電動(dòng)勢(shì)和電抗。使用理想三相電壓源作為電路的供電電源；使用分布參數(shù)輸電線路作為輸電線路，輸電線line1的長(zhǎng)度為10km，輸電線路line2的長(zhǎng)度為10km；使用三相電路短路故障發(fā)生器進(jìn)行不同類型的短路。 仿真分析小結(jié)對(duì)于中性點(diǎn)不直接接地的電力系統(tǒng)，當(dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，由于回路不直接構(gòu)成短路回路，短路點(diǎn)電流不大約為正常對(duì)地電容電流的3倍，不必直接切除接地相，電壓變?yōu)?，（此電路中的接地短路對(duì)系統(tǒng)的電壓電流影響不大，基本保持不變），單相接地短路為發(fā)生幾率較大的短路故障且危害性較??；當(dāng)發(fā)生相間短路故障時(shí)，故障點(diǎn)電壓變?yōu)榱悖娏魉查g增大約為正常電流的420倍，電壓變?yōu)?（此時(shí)系統(tǒng)中對(duì)應(yīng)的故障相電壓相對(duì)減小，非故障相電壓變大，故障相電流瞬間增大，非故障相電流基本保持不變），相間接地短路次之，但危害性比單相接地短路大得多；三相短路故障是最為嚴(yán)重的一種短路故障，其發(fā)生幾率很小，但是其危害性最大，它將會(huì)使故障點(diǎn)處電流瞬間激增，燒毀用電設(shè)備損壞整個(gè)電力供電系統(tǒng)。間歇性電弧故障由于故障過渡電阻的持續(xù)變化，使故障系統(tǒng)的零序電流、零序電壓不斷變化，增加了故障信息檢測(cè)分析的復(fù)雜性。這些都對(duì)仿真結(jié)果有一定的影響。 仿真結(jié)果分析 單相短路故障波形(A相為綠線、B為紅、C為藍(lán)，A相發(fā)生短路故障) 圖42 短路時(shí)系統(tǒng)各相電壓 圖43 短路時(shí)系統(tǒng)各相電流 圖44 短路時(shí)故障點(diǎn)A相電壓 圖45 短路時(shí)故障點(diǎn)A相電流 圖46 短路時(shí)故障點(diǎn)各相電壓對(duì)比 圖47 短路時(shí)故障點(diǎn)各相電流對(duì)比 對(duì)于中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)當(dāng)發(fā)生單相接地短路時(shí)，系統(tǒng)A相電壓變?yōu)榱?，系統(tǒng)三相電流基本不發(fā)生變化；故障點(diǎn)A相對(duì)地電壓變?yōu)榱悖ㄍ耆拥兀?，（線電壓），故障點(diǎn)A相電流瞬間增大，然后慢慢變小最終消失，其他非故障相電流不變。對(duì)于這樣的發(fā)電機(jī)直接與短路點(diǎn)相連的簡(jiǎn)單電路，短路電流可直接表示為： （36） 另一種方法是應(yīng)用疊加原理，其等值電路圖如7－6（d）所示，因正常情況下短路點(diǎn)的電流為零，則短路電流可直接由故障分量求得，即短路點(diǎn)短路前的開路電壓（不計(jì)負(fù)荷時(shí)該電壓的標(biāo)幺值為1）除以電網(wǎng)對(duì)該點(diǎn)的等值阻抗。短路前計(jì)及負(fù)荷只需要應(yīng)用潮流計(jì)算所得的發(fā)電機(jī)端電壓和發(fā)電機(jī)注入功率，由下式求得各發(fā)電機(jī)的次暫態(tài)電動(dòng)勢(shì)： （3—2）G為發(fā)電機(jī)的臺(tái)數(shù)。在短路后瞬時(shí)發(fā)電機(jī)可用次暫態(tài)電動(dòng)勢(shì)和次暫態(tài)電抗等值，所以短路交流分量初始值的計(jì)算實(shí)質(zhì)上是一個(gè)穩(wěn)態(tài)交流電路的計(jì)算問題，只是電力系統(tǒng)有些特殊問題需要注意。根據(jù)以上分析，當(dāng)短路發(fā)生在電感電路中，且短路前空載、其中一相電源電壓過零點(diǎn)時(shí)，該相處于最嚴(yán)重的情況。在與電源相連的左邊回路中，每相阻抗由原來的減小為，其穩(wěn)態(tài)電流值必將增大。產(chǎn)生短路的原因很多，主要有如下幾個(gè)方面：（1）雷擊等各種形式的過電壓以及絕緣材料的自然老化，或遭受機(jī)械損傷，致使載流導(dǎo)體的絕緣被損壞；（2）不可預(yù)計(jì)的自然損壞，例如架空線路因大風(fēng)或?qū)Ь€履冰引起電桿倒塌等，或因鳥獸跨接裸露導(dǎo)體等；（3）自然的污穢加重降低絕緣能力；（4）運(yùn)行人員違反安全操作規(guī)程而誤操作，例如運(yùn)行人員帶負(fù)荷拉刀閘，線路或設(shè)備檢修后未拆除接地線就加上電壓引起短路等。通過深化電力需求側(cè)管理，加強(qiáng)全國聯(lián)網(wǎng)，調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，逐步降低單位產(chǎn)值能耗等節(jié)能、節(jié)電的綜合措施；通過節(jié)能、節(jié)電，加強(qiáng)全國聯(lián)網(wǎng)，調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，逐步降低單位產(chǎn)值能耗等綜合措施。積極發(fā)展?jié)崈裘喊l(fā)電技術(shù)；掌握空冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)制造技術(shù)和機(jī)組節(jié)水改造技術(shù)；掌握大容量機(jī)組煙氣脫硫的設(shè)計(jì)制造技術(shù)。電網(wǎng)供電可靠性也有較大提高，%。 通過運(yùn)用MATLAB軟件進(jìn)行的仿真，了解在輸電線路上發(fā)生各種故障時(shí)的系統(tǒng)變化情況。并且利用Matlab中的simulink仿真軟件包，建立了短路系統(tǒng)的統(tǒng)一模型，通過設(shè)置統(tǒng)一的線路參數(shù)、仿真參數(shù)。在設(shè)計(jì)層面電力自動(dòng)化系統(tǒng)更注重對(duì)多機(jī)模型的問題處理，且廣泛借助現(xiàn)代控制理論及工具實(shí)現(xiàn)綜合高效的控制。在電網(wǎng)建設(shè)方面，將采用先進(jìn)技術(shù)提高單位走廊輸電能力、降低網(wǎng)損，加強(qiáng)環(huán)境和景觀保護(hù)，城市電網(wǎng)將逐步提高電纜化率、推廣變電站緊湊化設(shè)計(jì)。加快電網(wǎng)建設(shè)，優(yōu)化資源配置。表21示出三相系統(tǒng)中短路的基本類型。例如，選擇斷路器，必須保證斷路器的開斷容量大于系統(tǒng)發(fā)生短路時(shí)流過本支路的最大短路電流，同時(shí)還要進(jìn)行短路后的熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)。由于有了直流分量，短路電流曲線的對(duì)稱軸不再是時(shí)間軸，而直流分量曲線本身就是短路電流曲線的對(duì)稱軸。很明顯，值為1～2。調(diào)相機(jī)在短路前若為欠激運(yùn)行，即吸收系統(tǒng)無功，根據(jù)式（3－1），其將小于端電壓，所以只有在短路后端電壓小于時(shí)，調(diào)相機(jī)才送出短路電流。次暫態(tài)電動(dòng)勢(shì)在短路前后瞬間不變，因此同樣可以用和計(jì)算短路初始電流。電壓源為Y接類型，輸電線路line2端為中性點(diǎn)接地。第5章 結(jié)論與展望上學(xué)期我進(jìn)行了《電力系統(tǒng)分析》、《MATLAB在電氣工程中的應(yīng)用》等專業(yè)課程的學(xué)習(xí)，對(duì)運(yùn)用MATLAB對(duì)電力系統(tǒng)故障分析部分的內(nèi)容有了一定的了解。參考文獻(xiàn) [1] 何仰贊 [M] 武漢：華中科技大學(xué)出版社 2002 [2] 熊信銀 [M] 武漢：華中科技大