【正文】 略去不計；（10）元件的計算參數(shù)均取其額定值，不考慮參數(shù)的誤差和調(diào)整范圍；（11）輸電線路的電容略去不計；（12）用概率統(tǒng)計法制定短路電流運算曲線。一般規(guī)定：（1）驗算導體和電器動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器開斷電流所用的短路電流，應按本工程的設計規(guī)劃容量計算，并考慮電力系統(tǒng)的遠景發(fā)展規(guī)劃（一般為本期北京交通大學畢業(yè)設計（論文）11工程建成的 5～10 年） 。確定短路電流時，應按可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式，而不應按僅在僅在切換過程中可能并列運行的接線方式；（2）在電氣網(wǎng)絡中應考慮具有反饋作用的異步電動機的影響；（3）選擇導體和電器時，對不帶電抗器回路的計算短路點應選擇在正常接線方式時短路電流為最大的地點。對加裝電抗器的 6～10KV 出線與廠用分支線回路，除其母線和母線隔離開關之間隔板前的引線和套管，計算短路點應選擇在電抗器前，其余導體和電器的計算短路點一般選擇在電抗器后；（4）導體和電器的動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定和電器的開斷電流，一般按三相短路驗算。若發(fā)電機出口的兩相短路或中性點直接接地系統(tǒng)及自耦變壓器等回路中的單相、兩相接地短路較三相嚴重時，則應按嚴重情況計算。 短路點選擇原則短路計算點是指在正常接線方式時，通過電器設備的短路電流為最大的地點。所選的短路點一定要是各種短路類型是最嚴重的情況，因為只要這樣才能得出變壓器中性點的最大入地電流，算出后才能進行接地電阻允許值的計算。而且一般不止選擇一個短路點，而是通常選擇 2～3 個分別進行計算，然后將計算結果進行比較。 短路電流計算的基本步驟在進行短路電流計算前，應根據(jù)計算的目的搜集有關資料，如電力系統(tǒng)接線圖、運行方式、各元件的技術數(shù)據(jù)等。進行計算時，首先作出計算電路圖，再根據(jù)計算電路圖對各短路點作出等值電路圖；然后利用網(wǎng)絡簡化規(guī)則，將等值電路逐步簡化，求出短路回路總電抗；最后根據(jù)總電抗可求出短路電流值。 電力系統(tǒng)故障分析計算算例：假設無窮大功率電源供電系統(tǒng)如圖 所示， 時刻變壓器低壓分母線發(fā)生三相短路故障，仿真其短路電流周期分量幅值和沖擊電流的大小。線路北京交通大學畢業(yè)設計（論文）12參數(shù)為 ， ， 。變壓器的額定容量50LkM?????，短路電壓 ，短路損耗 ，空載損耗2NSVA?sU?????135sPkW??，空載電流 ，變比 ，負載 ，?.8oIT?S繞組均為 Y 形聯(lián)接；并設供電點電壓為 110kV。其對應的 Simulink 仿真模型如圖 所示。 LSfad圖 計算：變壓器 T 采用“Threephrasetransformer（Two Windings） ”模型。根據(jù)給定的數(shù)據(jù)： 變壓器的電阻為： 33221010TNsPURS ??????????????????????? 變壓器的電抗為: ???????????????? 則變壓器的漏感： ()LHxf ????? ??????? 變壓器的勵磁電阻為： 3 52oP== ?????????????? 變壓器的勵磁電抗為： ??????????????????變壓器的勵磁電感為： 北京交通大學畢業(yè)設計（論文）13 (36)()mHLxf ????????????輸電線路 L 采用“ThreePhase series RLC Branch”模型。根據(jù)給定的參數(shù)計算可得， ??????????????????? L=X= ?? ?????????得到以上的電力系統(tǒng)參數(shù)后，可以首先計算出在變壓器低壓母線發(fā)生三相短路故障時短電流周期分量幅值和沖擊電流的大小。短路電流周期分量的幅值為： mLL22UkI= = 22R+XA +? ????????（ ） （ ） （ ） （ ）時間常數(shù) 為：aT a= (310)))????? ????（則短路沖擊電流為： ()().??? ????北京交通大學畢業(yè)設計（論文）144 電力系統(tǒng)故障仿真 三相短路系統(tǒng)仿真模型及各模塊參數(shù)設置圖 電力系統(tǒng)三相短路系統(tǒng)仿真模型（一）三相電源模塊三相電源原件是電力系統(tǒng)設計中最常見的電路原件，也是最重要的原件，其運行特性對電力系統(tǒng)的運行狀態(tài)起到?jīng)Q定性的作用。三相電源原件提供了帶有串聯(lián) RL 支路的三相電源。三相電源模塊參數(shù)設置包含 7 個選項，分別是相電壓（PhasetoPhase rms voltage） ，表征的是三相電源 A 相、B 相和 C 相的相電壓； A 想相角（phase angle of phase A） ，單位是度（ degrees） ；頻率（Frequency） ；內(nèi)部連接方式（Internal connection） ；短路阻抗值（Specity impedance using shortcircuit level） ，用來設定在短路情況下的阻抗數(shù)值；三相電源電阻（Source resistance） ；三相電源電感；北京交通大學畢業(yè)設計（論文）15其中，內(nèi)部鏈接方式有 3 種，分別是：Y 型，表示中性點不接地； Yn 型，表示中性點接地電阻或消弧線圈接地；Yg 型，表示中性點直接接地。圖 三相電源模塊的參數(shù)（二）并聯(lián) RLC 負荷模塊并聯(lián) RLC 負荷模塊（Parallel RLC Load）提供了一個由電阻、電感、電容并聯(lián)連接構成的功能模塊，也可以通過設置它的電阻、電感和電容的具體值來改變該支路的等效阻抗。北京交通大學畢業(yè)設計（論文）16圖 負載模塊的參數(shù)（三）三相線路模塊圖 三相線路模塊參數(shù)（四）三相變壓器模塊（1）變壓器模塊北京交通大學畢業(yè)設計（論文）17變壓器模塊是變換交流電壓、電流和阻抗的器件，當初級繞組中通有交流電流時，鐵心（或磁心）中便產(chǎn)生交流磁通，使次級線圈中感應出電壓（或電流） 。變壓器由鐵心（或磁心）和繞組組成，繞組有兩個或兩個以上的繞組，其中介電源的繞組叫初級繞組，其余的繞組叫次級繞組。按電源相數(shù)來分，變壓器單相、三相和多相幾種形式。他的重要特性參數(shù)主要有：①工作頻率：變壓器鐵心損耗與頻率有很大的關系，故應根據(jù)使用頻率來設計和使用，這個頻率稱工作頻率。②額定頻率：在規(guī)定的頻率和電壓下，變壓器能長期工作，而不超過規(guī)定溫升的輸出功率。③額定電壓：指在變壓器的繞組上所允許施加的電壓，工作時不得大于該電壓。④電壓比：指變壓器初級電壓和次級電壓的比值，有空載電壓比和負載電壓比的區(qū)別。⑤空載電流：變壓器次級開路時，初級仍有一定的電流，這部分電流稱為空載電流。⑥空載損耗：指變壓器次級開路時在初級測得的功率損耗。主要損耗是鐵心損耗，其次是空載電流在初級繞組銅祖上產(chǎn)生的損耗（銅損） ，這部分消耗很小。⑦效率：指次級功率 與初級功率 比值的百分比。通常變壓器的額定功率2P1越大，效率就越高。（2）標么值參數(shù)系統(tǒng)介紹為了便于工業(yè)應用，通常要將有名值轉換為標么值，而這需要知道相應繞組的額定功率（ P ，單位 VA） 、額定電壓（V ,單位 V）以及額定頻率（f ,單n n n位 Hz） 。對每一個繞組，其電阻和電抗的標么值定義如下： )(.)(baseupLR? (41))(.)(baseup (42)北京交通大學畢業(yè)設計（論文）18nbasePVR2)(? (4 3)nbasefL?2 (44)式中：V 、P 和 f 分別為一次繞組的額定電壓，額定功率和額定頻率。n（3）雙繞組三相變壓器雙繞組三相變壓器的兩個繞組可以接成多種形式，如星形 Y、帶中性線的星形 Yn、星形接地 Yg、三角形 （超前星形 30176。）它們可以通過該功能模塊。1D圖 變壓器模塊的參數(shù)（五）三相電壓電流測量模塊三相電壓電流測量模塊“ThreePhaseVI Measurement”將在變壓器低壓側測量到的電壓、電流信號轉變成 Simulink 信號，相當于電壓、電流互感器的作用。北京交通大學畢業(yè)設計（論文）19圖 三相電壓電流測量模塊的參數(shù)（六）三相故障模塊三相故障模塊提供了一種可編程的相間（phasetophase）和（phasetoground）故障斷路器中。三相故障模塊使用了三個獨立的斷路器，用來模擬各種對地或者相間故障模型。三相故障模塊中的斷路器的開通和關斷時間可以由一個 Simulink 外部信號（外部控制模式）或者內(nèi)部控制定時器（內(nèi)部控制模式）來控制。如果不設計接地故障，接地電阻（Ground resistance）Rg 自動被設置為 10 6。舉例說明如下：當設置一個 A、B 相間短路故障模型時，只需要設置 A 相故?障和 B 相故障屬性參數(shù)；當設置一個 A 相接地故障模型時，只需要同時設置 A相故障和接地故障屬性參數(shù)，并且要指定一個小的接地電阻值。需要注意的是：① 如果三相故障模塊被設置為外部控制（External control）模式時，在模塊的封裝圖表中就會出現(xiàn)一個控制輸入端。連接到這個輸入端的控制信號必須是 0或者 1 之類的脈沖信號（其中 0 表示斷開斷路器，1 表示閉合斷路器） 。②當三相故障模塊被設置為內(nèi)部控制模式（internal control mode）時，其開關時間（switching times）和開關狀態(tài)，均在該模塊的屬性參數(shù)對話框中進行設置。北京交通大學畢業(yè)設計（論文）20 仿真結果分析對供電系統(tǒng)變壓器低壓側電路的短路進行分析， 主要分析單相接地短路、 兩相接地短路、兩相短路及三相短路的電壓和電流的變化。(一)三相短路分析將三相短路故障發(fā)生器元件 (ThreePhaseFault)中故障相選擇 的 A、B、C三相故障全部選中，轉換時 Transitiontimes(s) 設置為[ ] ，對應的狀態(tài)轉換 Transiti onst atus 設置為 [1 0] ,其中 1 表示閉合，0 表示斷開；在三相電壓電流測量模塊(ThreePhaseVIMeasurement)中選擇相電壓和電流作為測量電氣量。運行仿真，雙擊 Scope 可以得到高壓供電系統(tǒng)變壓器低壓側母線的三相短路故障電壓波形如圖所示。從圖 中可以看出，在 時刻之前， 時刻之后系統(tǒng)處于穩(wěn)態(tài)下，各相電壓都很大；在 時刻發(fā)生短路故障后，各相電壓均快速降低。符合實際電力系統(tǒng)發(fā)生短路故障電壓降低的特征。運行仿真后，雙擊 Scope1 可以得到高壓供電系統(tǒng)變壓器低壓側母線的三相短路故障電流波形如 圖所示。由圖可以得到以下結論：在穩(wěn)態(tài)時，供電系統(tǒng)各相電流由于三相短路故障未發(fā)生，因而三相電流都為 0A。在 時刻