南华大学电气工程及其自动化专业课程设计
2．电网各个元件参数计算及负荷电流计算
2.1基准值选择
基准功率：SB=100MV·A，基准电压：VB=115V。基准电流：IB=SB/1.732 VB=100×103/1.732×115=0.502KA；基准电抗：ZB=VB/1.732 IB=115×103/1.732×502=132.25Ω；电压标幺值：E=E(2)=1.05
2.2电网各元件等值电抗计算
2.2.1输电线路等值电抗计算
(1) 线路L1等值电抗计算
正序以及负序电抗：XL1= X1L1=0.4×50=20Ω
XL1*= XL1/ ZB=20/132.25=0.1512
零序电抗：XL10= X0L1= 3X1L1=3×0.4×50=60Ω
XL10*= XL10/ ZB=60/132.25=0.4537
(2) 线路L2等值电抗计算
正序以及负序电抗：XL2= X1L2=0.4×40=16Ω
XL2*= XL2/ ZB=16/132.25=0.121
零序电抗：XL20= X0L2= 3X1L2=3×0.4×40=48Ω
XL20*= XL20/ ZB=48/132.25=0.363
(3) 线路L3等值电抗计算
正序以及负序电抗：XL3= X1L3=0.4×90=36Ω
XL3*= XL3/ ZB=36/132.25=0.2722
零序电抗：XL30= X0L3= 3X1L3=3×0.4×90=108Ω
XL30*= XL30/ ZB=108/132.25=0.8166
(4) 线路L4等值电抗计算
正序以及负序电抗：XL4= X1L4=0.4×25=10Ω
XL4*= XL4/ ZB=10/132.25=0.0756
零序电抗：XL40= X0L4= 3X1L4=3×0.4×25=30Ω
XL40*= XL40/ ZB=30/132.25=0.2268
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2.2.2变压器等值电抗计算
(1) 变压器T1、T2等值电抗计算
XT1= XT2=(UK%/100)×(VN2×103/ SN)≈40.333Ω XT1*= XT2*=XT1/ ZB=40.333/132.25=0.3050 (2) 变压器T3等值电抗计算
XT3=(UK%/100)×(VN2×103/ SN)≈21.175Ω XT3*=XT3/ ZB=21.175/132.25=0.1601 (3) 变压器T4、T5、T6、T7等值电抗计算
XT4= XT5=XT6= XT7=(UK%/100)×(VN2×103/ SN)≈63.5Ω XT6*= XT7* = XT4*= XT5*=0.4802 (4) 变压器T8等值电抗计算
XT1=(UK%/100)×(VN2×103/ SN)≈84.7Ω XT8*= XT8/ ZB=84.7/132.25=0.6405
2.2.3发电机等值电抗计算
(1)发电机G1、G2电抗标幺值计算
XG1* = XG2*=Xd1SB/ SG1= Xd1SB COSφ/ PG1=0.132×100×0.8/25=0.4224 (2)发电机G3电抗标幺值计算
XG3*=Xd3SB/ SG3= Xd3SB COSφ/ PG3=0.129×100×0.8/50=0.2064
2.2.4最大负荷电流计算
(1) B、C母线最大负荷电流计算 最大负荷电流计算(拆算到110KV)
IfhB ·max = IfhC·max = PfhBmax Vav2 / 1.732 U COSφ
=20×103/1.732×115×0.8≈0.1255KA； (2) D母线最大负荷电流计算 最大负荷电流计算(拆算到110KV) IfhD ·max = PfhDmax Vav2 / 1.732 U COSφ
=12×103/1.732×115×0.8≈0.0753KA
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2.2.5 各线路运行方式下流过断路器的最大负荷电流
(1) 保护1的最大运行方式：发电机FI、P2、F3全投入，继开线路L1；通 过保护1的最大负荷电流为Ifh?max?131?131?79?341A；保护1的最小运行方式：发电机F3停，线路全部运行。
(2) 保护2的最大运行方式：发电机Fl、P2、F3全投入，断开L3回路；通 过保护2最大负荷电流为Ifh?max?131?131?79?341A。保护2的最小运行方式；F3停，线路全部运行。
(3) 保护4的最大运行方式：Fl、F 2、F3全投，继开线路L3；通过保护4 的最大负荷电流为Ifh?max?131?79?210A。保护4的最小运行方式：F3停，线路全部运行。
(4) 保护5的最大运行方式：F1、F2、F3全投入，断开线路L1；通过保护 5的最大负荷电流为Ifh?max?131A。保护5的最小运行方式：F3停，线路全部运行。
(5) 保护7的最大运行方式：F1、F2、F3全投，线路全部运行；通过保护7 的最大负荷电流为Ifh?max?79A。
(6) 保护3和保护6因正常运行时不可能有正向电流通过，要是有正向电流 通过，一定是线路发生故障。为此，在保护3和保护7上只需判别电流(功率)的方向即可，故不用分析保护3和保护6的运行方式。
3短路电流计算
3.1电网等效电路图
由于短路电流计算是电网继电保护配置设计的基础,因此分别考虑最大运行方
式(三台发电机全部投入,系统环网取开网运行)时各线路未端短路的情况,最小运行方下(三台中最小的一台投入,系统按环网计算)时各线路未端短路的情况。电网等效电路图如图3.1所示
图3.1电网等效电路图
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3.2短路电流计算
3.2.1 d1点发生短路时流过断路1
(1) d1点短路最大运行方式下等值图如图3.2.1(a)
3.2.1(a)d1点短路时最大运行方式下的等值电路图
进一步简化后得图3.2.1(b)
3.2.1(b)简化图
XGT=(XG1+XT1)×(XG2+XT2)/(XG1+XT1+XG2+XT2)=0.3637 XGT3=XG3+XT3=0.2064+0.1601=0.3665 XL=XL1+XL2+XL3=0.1512+0.121+0.2722=0.5444
图3.2.1(b) 正序短路电路图
其中：XdT=XGT×XGT3/(XGT+XGT3)=0.3637×0.3665/(0.3637+0.3665)=0.18255 Xff1=XdT+XL=0.18255+0.5444=0.72695
Id1·max*=E/Xff1=1.05/0.72695≈1.4444 Id1·max=Id1·max*IB=1.4444×0.502≈0.725KA (2)最小运行方式两相短路正序短路电流
Xff1=Xd1+XT1＋XL=0.4224+0.3050+0.5444=1.2718 Xff1(2)(2)=Xff1
Ifa(1)(2)=Vf(0)/(Xff1＋Xff1(2)(2))=Vf(0)/2Xff1=1.05/2×1.2718=0.4128
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If(2)*=1.732Ifa(1)(2)=1.732×0.4128=0.7150 If(2)=If(2)*IB=0.7150×0.502=0.3589KA (3)最大运行方式两相短路零序短路电流.
图3.2.1(c)零序短路电路图
XTT(0)=XT1(0) /2=0.1525
XT(0) =0.1525×0.1601/(0.1525+0.0.1601)=0.0781
XTBL(0) =(0.4536+0.0781)×0.2401/(0.4536+0.0781+0.2401)=0.167 XTL(0) =(0.2268+0.6405)×0.2401/(0.2268+0.6405+0.2401)=0.188 XTLB(0) =(0.363+0.167)×0.188/(0.363+0.167+0.188) =0.1388 Xff1(0)=XL3(0)+XTLB(0)=0.8166＋0.1388=0.9554 Iff1(0)*=E(0)/Xff1(0)=1.05/0.9554=1.099 Iff1(0)=Iff1(0)*IB=1.099×0.502=0.552KA
3.2.2 d2发生短路时流过断路2
(1)最大运行方式正序短路电流
Xff2=XdT+XL3=0.18255+0.2722=0.45475
Id2·max*=E/Xff2=1.05/0.45475≈2.309 Id2·max=Id2·max*IB=2.309×0.502≈1.159KA
(2)最小运行方式两相短路正序短路电流
X2 =(XL1+XL2)×XL3/( XL1+XL2+ XL3)= XL3/2=0.1361 Xff2=Xd1+X2=0.18255+0.1361=0.31865 If(3)*= E/2Xff1=1.05/2×0.31865=1.6475 If(3)=If(3)*IB=3.295×0.502=0.827KA
If(2)*=1.732E/4Xff1=1.732×1.05/4×0.31865=1.429
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