電力系統(tǒng)故障分析第五章電力系統(tǒng)橫向短路故障分析教案ppt課件
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第5章 電力系統(tǒng)橫向短路故障分析,1,,教學(xué)目的:,建立對(duì)稱分量法的概念,理解并會(huì)應(yīng)用對(duì)稱分量法,構(gòu)建電力系統(tǒng)各序網(wǎng)絡(luò),掌握橫向不對(duì)稱故障的故障點(diǎn)電氣量的分析,掌握橫向不對(duì)稱故障的保護(hù)安裝處電氣量的分析,掌握橫向不對(duì)稱故障的特點(diǎn),掌握電壓和電流對(duì)稱分量經(jīng)變壓器后的相位變換關(guān)系,2,第一節(jié) 對(duì)稱分量法,3,1、對(duì)稱分量法在不對(duì)稱故障分析中的應(yīng)用,電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行一般是對(duì)稱的,它的三相電路、各相電流、電壓對(duì)稱,只有正序分量。 當(dāng)電力系統(tǒng)的某一點(diǎn)發(fā)生不對(duì)稱故障時(shí),三相電路的對(duì)稱條件受到破壞,三相對(duì)稱電路也就成為不對(duì)稱的了。 關(guān)鍵:故障點(diǎn)的不對(duì)稱是使原來(lái)的三相對(duì)稱電路變成不對(duì)稱的關(guān)鍵所在。 在計(jì)算不對(duì)稱故障時(shí),設(shè)法在一定條件下,把故障點(diǎn)的不對(duì)稱化為對(duì)稱的,使由故障破壞了對(duì)稱性的三相電路轉(zhuǎn)化成三相對(duì)稱電路,從而可以用單相電路進(jìn)行計(jì)算。 那如何把故障點(diǎn)的不對(duì)稱轉(zhuǎn)化為對(duì)稱的呢?這就用到了對(duì)稱分量法。,4,2、合成: 三組對(duì)稱的三相相量可以合成為一組不對(duì)稱的三相相量.,3、分解:任一組不對(duì)稱的三相相量可分解為三組對(duì)稱的三相相量。,5,,,(a)正序分量 (b)負(fù)序分量 (c)零序分量,序分量向量關(guān)系圖:,6,第二節(jié) 不對(duì)稱短路各序網(wǎng)絡(luò)的建立,7,I、當(dāng)F點(diǎn)發(fā)生單相(a相)接地短路時(shí),由于F點(diǎn)三相對(duì)地阻抗不相等,導(dǎo)致三相電壓和三相對(duì)地電抗不相等。將三相阻抗不相等處用三相不對(duì)稱的理想電壓源代替。,一、應(yīng)用對(duì)稱分量法分析不對(duì)稱短路,8,II、將F點(diǎn)三相不對(duì)稱的電壓源分解為三組電壓對(duì)稱的電壓源,即正序、負(fù)序、和零序電壓。,III、應(yīng)用疊加原理分三次求解。,9,分析: 正序網(wǎng)絡(luò):各發(fā)電機(jī)電勢(shì)及短路點(diǎn)所加的電壓源都是三相對(duì)稱得正序電勢(shì)和電壓。而網(wǎng)絡(luò)各元件的阻抗也是三相對(duì)稱,所以網(wǎng)絡(luò)中各支路電流,各節(jié)點(diǎn)電壓必然是三相對(duì)稱的正序分量,不可能出現(xiàn)負(fù)序、零序分量。 所以可以采用單相分析法(以a相為例)。,等值電勢(shì) 等于端口F的對(duì)地開(kāi)路電壓,亦即故障前F點(diǎn)的相電壓。 從F點(diǎn)看進(jìn)去的等值阻抗。,10,負(fù)序、零序網(wǎng)絡(luò)分別都是三相對(duì)稱,可以采用單相分析法,且均為單口無(wú)源網(wǎng)絡(luò),可用等值阻抗表示。,各序網(wǎng)的電壓方程式分別是:,方程中有短路點(diǎn)各序電流及各序電壓,共六個(gè)未知量,方程的求解還需要三個(gè)方程??捎晒收项愋偷倪吔鐥l件而得。,11,例:,正序網(wǎng):,12,負(fù)序網(wǎng):,零序網(wǎng):,13,二、正序網(wǎng)絡(luò):與三相短路的等值線路相同,中性點(diǎn)接地阻抗和空載線路不計(jì)入。 三、負(fù)序網(wǎng)絡(luò):與正序網(wǎng)基本相同。不同之處:發(fā)電機(jī)等旋轉(zhuǎn)元件用負(fù)序電抗代替正序電抗;將電源點(diǎn)接地。 四、零序網(wǎng)絡(luò):從短路點(diǎn)開(kāi)始尋找零序電流通路,流得通的地方畫(huà)下來(lái),流不通的地方去掉。,14,第三節(jié) 兩相短路故障分析,15,一、BC兩相直接短路,以相量形式表示的邊界條件為,以基準(zhǔn)相A相序分量表示的邊界條件為,16,復(fù)合序網(wǎng)是正序網(wǎng)絡(luò)和負(fù)序網(wǎng)絡(luò)的并聯(lián) ,零序網(wǎng)絡(luò)開(kāi)路 。,17,計(jì)算故障點(diǎn)短路電流、對(duì)地電壓各序分量為:,18,故障支路的各相電流:,說(shuō)明,該處兩相短路電流是三相短路電流的 倍,19,故障點(diǎn)的各相電壓為:,說(shuō)明,兩故障相電壓大小相等,相位相同,數(shù)值上是非故障相電壓的一半,相位與非故障相電壓相反。,故障點(diǎn)電壓和電流之間的相量關(guān)系,20,保護(hù)安裝處電壓、電流相量關(guān)系,21,,二、BC相經(jīng)過(guò)渡電阻短路,過(guò)渡電阻:相間短路主要是弧光電阻;接地短路還有過(guò)渡物電阻。,22,復(fù)合序網(wǎng):,可得:,其他電氣量就可以用對(duì)稱分量法合成。,23,非故障相中沒(méi)有故障分量,保持原有負(fù)荷電流。,四、保護(hù)安裝處電流突變量,三、帶負(fù)荷電流時(shí)保護(hù)安裝處電流,相電流突變量(故障分量)為,24,相電流差突變量為,三個(gè)相電流差突變量都有較大值,且兩故障相的相電流差突變量數(shù)值最大。,Note:單電源線路上兩相短路時(shí),負(fù)荷側(cè)的相電流突變量,相電流差突變量都是0 。,25,第四節(jié) 單相接地短路故障分析,26,一、A相直接接地故障:,以相量形式表示的邊界條件為,以基準(zhǔn)相A相序分量表示的邊界條件為,27,A相單相接地故障的復(fù)合序網(wǎng)是正序網(wǎng)絡(luò)、負(fù)序網(wǎng)絡(luò)和零序網(wǎng)絡(luò)串聯(lián)。,,28,故障點(diǎn)各序電流為,故障點(diǎn)各序電壓分量為,29,故障支路的電流,當(dāng) 時(shí),30,故障點(diǎn)處的電壓,取兩電壓的模值,經(jīng)變換可得,31,當(dāng) 時(shí),有 ,即單相接地短路時(shí)故障點(diǎn)非故障相電壓要升高,極限情況是 , 與 間相角差為 ;,32,,在 不同時(shí),單相接地短路時(shí)故障點(diǎn)非故障相電壓端點(diǎn)的變化軌跡,,33,故障點(diǎn)電壓和電流的相量關(guān)系,,,,上圖是在 作出的,此時(shí)兩非故障相電壓夾角 。,34,保護(hù)安裝處電壓、電流相量關(guān)系,(a)電壓相量關(guān)系 (b)電流相量關(guān)系( )(c)電流相量關(guān)系( ),35,二、A相經(jīng)過(guò)渡電阻的單相接地短路,(a)F點(diǎn)經(jīng)過(guò)渡電阻 的A相接地短路(b) 點(diǎn)的A相金屬性短路,36,復(fù)合序網(wǎng):,得到:,37,三、帶負(fù)荷電流的保護(hù)安裝處電流,可見(jiàn),當(dāng) 時(shí),非故障相電流中,除負(fù)荷電流外還有故障分量電流。,38,四、保護(hù)安裝處電流突變量,相電流突變量(故障分量)為:,相電流差突變量為:,兩非故障相電流差突變量是0。,39,第五節(jié) 兩相短路接地故障分析,40,BC兩相短路接地故障,以相量形式表示的邊界條件為,以基準(zhǔn)相A相序分量表示的邊界條件為,41,兩相接地短路的復(fù)合序網(wǎng)是正序、負(fù)序、零序網(wǎng)絡(luò)并聯(lián) 。,,42,故障點(diǎn)各序電流為:,流入地中的電流(3倍零序電流) 為,43,取模值,經(jīng)變換有,44,當(dāng) 時(shí), ,即兩相接地短路的短路電流等于三相短路電流。,兩相接地短路的接地電流數(shù)值上等于同一點(diǎn)三相短路電流;兩故障相電流在數(shù)值上也等于同一點(diǎn)三相短路電流,兩故障相電流的相角差為 。,45,當(dāng) 時(shí), ,即兩相接地短路的短路電流小于三相短路電流。,兩相接地短路的接地電流為0,兩故障相電流在數(shù)值上達(dá)到同一點(diǎn)三相短路電流的 倍,兩故障相電流的相角差 。,46,BC兩相接地短路 、 、 軌跡相量圖,47,當(dāng) 時(shí), ,故障點(diǎn)非故障相電壓降低, , ; 當(dāng) 時(shí), ,故障點(diǎn)非故障相電壓不變; 當(dāng) 時(shí), ,故障點(diǎn)非故障相電壓升高, , 。 故 間變化時(shí),非故障相電壓 在 之間變化,48,故障點(diǎn)電壓、電流相量關(guān)系,49,保護(hù)安裝處的電壓、電流相量關(guān)系,50,(a)電流相量關(guān)系( ) (b)電壓相量關(guān)系,51,由復(fù)合序網(wǎng)得到:,(b)復(fù)合序網(wǎng),52,四、保護(hù)安裝處電流突變量,三、帶負(fù)荷電流時(shí)保護(hù)安裝處電流,相電流突變量(故障分量)為:,兩相接地短路時(shí)非故障相電流突變量中含有零序分量電流,是由于 造成的。而且三相突變量電流均有較大值,其中故障相電流的突變量更大。,53,相電流差突變量為:,三個(gè)相電流差突變量均有較大值,且故障相電流差的突變量更大。,Note:負(fù)荷側(cè)的三個(gè)相電流差突變量均為0。,54,橫向短路故障的綜合特點(diǎn),55,一、基準(zhǔn)相的選擇,一般采用特殊相作為基準(zhǔn)相,特殊相:從是否直接發(fā)生故障的角度來(lái)講,即是指故障處與另兩相情況不同的那一相。如果故障涉及一相,則故障相就是特殊相,如果故障涉及兩相,則非故障相為特殊相。,以特殊相為基準(zhǔn)做出的復(fù)合序網(wǎng)最簡(jiǎn)單。,56,以基準(zhǔn)相表示的復(fù)合序網(wǎng),相間短路是并聯(lián)型,單相接地是串聯(lián)型,二、復(fù)合序網(wǎng),57,三、正序等效原則,故障支路的正序電流分量 可用如下通式表示,故障點(diǎn)故障相電流的大小 與故障支路正序電流的大小的關(guān)系可表示為,不對(duì)稱短路時(shí)故障支路正序電流 ,等于故障點(diǎn)每相加上一個(gè)附加阻抗 后發(fā)生的三相短路電流,這就是正序等效原則。,58,59,四、故障支路中各序電流大小比較,1.正序電流比較,根據(jù)正序等效原則 則 。 即三相短路時(shí),正序電流最大,兩相接地短路的正序電流次之,兩相短路的正序電流再次之,單相接地短路的正序電流最小 。,2.負(fù)序電流的比較,在 下 ,,最大,即兩相短路負(fù)序電流最大。,60,當(dāng) 時(shí), ; 當(dāng) 時(shí), ; 當(dāng) 時(shí), 。 三相短路沒(méi)有負(fù)序電流。,3.零序電流的比較,三相及兩相短路時(shí)沒(méi)有零序電流。,當(dāng) 時(shí), ; 當(dāng) 時(shí), ; 當(dāng) 時(shí), 。,同一系統(tǒng)故障點(diǎn)確定的情況下,故障支路中負(fù)序、零序電流大,則分配到保護(hù)安裝處的負(fù)序和零序電流也大。上述關(guān)系對(duì)系統(tǒng)任何處的故障都適用。,61,五、故障點(diǎn)各序電壓的比較,1.正序電壓的比較,發(fā)生三相短路時(shí),故障點(diǎn)正序、負(fù)序、零序電壓均為零 。發(fā)生不對(duì)稱短路時(shí),故障點(diǎn)負(fù)序、零序電壓最高。,在 下,故障點(diǎn)的正序電壓為,所以有:,62,2.負(fù)序電壓的比較 由于負(fù)序電壓是負(fù)序電流與負(fù)序阻抗的乘積,所以負(fù)序電壓的大小關(guān)系與負(fù)序電流大小關(guān)系一樣。,3.零序電壓的比較 只有接地故障時(shí)才有零序分量,同樣零序電壓是零序電流與零序阻抗的乘積,所以零序電壓的大小關(guān)系與零序電流大小關(guān)系一樣。,六、故障點(diǎn)短路電流的比較,在 下,兩相短路電流是同一點(diǎn)三相短路電流的 倍,即,63,單相接地短路電流與同一點(diǎn)三相短路電流的大小關(guān)系為,兩相接地短路電流與同一點(diǎn)三相短路電流的大小關(guān)系為,64,七、序電壓的比較,各種不對(duì)稱短路故障時(shí)各序電壓分布規(guī)律 (a)系統(tǒng)接線圖(b)兩相短路的正序、負(fù)序電壓分布(c)單相接地短路的正序、負(fù)序、零序電壓分布(d)兩相接地短路的正序、負(fù)序、零序電壓分布(e)三相短路的正序電壓分布,65,a.越靠近電源,正序電壓數(shù)值越大。,越靠近短路點(diǎn),正序電壓數(shù)值越小。,b.越靠近短路點(diǎn),負(fù)序、零序電壓有效值越大。,66,八、非故障處電流、電壓計(jì)算,分析網(wǎng)絡(luò)中任意處的電流、電壓,必須先在各序網(wǎng)中求得該處電流和電壓的各序分量,再轉(zhuǎn)換成三相電流、電壓。,計(jì)算各序網(wǎng)中任意處各序電流、電壓,假設(shè)故障前空載,單電源系統(tǒng)采用各種不同類型短路時(shí),各序電壓有效值的分布具有一定的普遍性:,67,第九節(jié) 變壓器兩側(cè)電壓、電流對(duì)稱分量關(guān)系,68,一、電壓、電流對(duì)稱分量經(jīng)變壓器后的變換,(1)Y, y0聯(lián)接,標(biāo)幺值,對(duì)YN, yn0 ,且有零序通路時(shí),有,69,一、二次側(cè)功率相等,功率因數(shù)角相等=電流、電壓轉(zhuǎn)相同相位; Y, d聯(lián)接的變壓器,在三角形側(cè)的外電路中不含零序分量。,,(2)Y, d11聯(lián)接,,,標(biāo)幺值,70,零序電流不可能從三角形側(cè)變壓器流出,所以不存在轉(zhuǎn)相位的問(wèn)題,經(jīng)過(guò)Y, d11接法的變壓器并且由星形側(cè)到三角形側(cè)時(shí),正序系統(tǒng)逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)過(guò)30o,負(fù)序系統(tǒng)順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)過(guò)30o。反之,由三角形側(cè)到星形側(cè)時(shí),正序系統(tǒng)順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)過(guò)30o,負(fù)序系統(tǒng)逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)過(guò)30o :,71,變壓器為任意接線組別 時(shí),兩側(cè)線電流的關(guān)系如下,72,4、應(yīng)用計(jì)算公式或相量圖,將變換后的各序分量電壓、電流進(jìn)行疊加,即可求得變壓器另一側(cè)的各相電壓和電流 。,二、不對(duì)稱短路故障時(shí)變壓器兩側(cè)電流分布及其電壓、電流相量關(guān)系,步驟:,1、先求出短路故障處的各序分量電壓、電流;,2、根據(jù)短路故障類型、短路相別求出相互間關(guān)系,而后作出短路側(cè)的電壓、電流相量圖 ;,3、變壓器的接線組別,確定變壓器另一側(cè)(非短路側(cè))的各序分量電壓、電流的表示式 ;,73,Note:對(duì)于變壓器兩側(cè)電流的分布,各相電流均用故障相的電流表示,以便進(jìn)行各相電流大小的比較;在畫(huà)電壓、電流相量關(guān)系時(shí),認(rèn)為電路參數(shù)是純電感,不計(jì)電阻;對(duì)于變壓器內(nèi)部電抗上的壓降,在通過(guò)電流較小時(shí),為了簡(jiǎn)單明了,可用不考慮,而當(dāng)通過(guò)電流較大特別是短路電流時(shí),應(yīng)計(jì)及其影響 。,74,- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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