第五章不对称故障的分析计算.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第五章 不对称故障的分析计算,Dr.Tang Yi,tangyi,第一节 各种不对称短路时故障处的短路电流和电压,一任意复杂的电力系统，在,f,点发生不对称短路，,G,1,，,G,2,代表发电机端点。,第一节 各种不对称短路时故障处的短路电流和电压,将故障点短路电流和对地电压分解成对称分量，即,正序网络及其对短路点的等值电路图？,正序网络及其对短路点的等值电路图,正序网络及其对短路点的等值电路图,节点,f,(1),的自阻抗,从,f,(1),点看进网络的等值阻抗,正序网络及其对短路点的等值电路图,为,f,(1),点正常时电压，即开路电压,负序网络及其等值电路？,负序网络及其对短路点的等值电路图,发电机的负序电抗可近似等于,负序网络及其对短路点的等值电路图,零序网络及其对短路点的等值电路图,由于发电机中性点往往是不接地的，其零序阻抗开路。,零序网络及其对短路点的等值电路图,那么，三序电压平衡方程是什么？,根据三个序网的等值电路，可写出一般的三序电压平衡方程：,根据三个序网的等值电路，可写出一般的三序电压平衡方程：,该方式是下式的一般形式,结合各种不对称短路故障处的边界条件，分析短路电流和电压,一、单相接地短路,二、两相短路,三、两相短路接地,一、单相接地短路,a,相接地时的边界条件（略去下标,a,）联立三序电压平衡方程：,可解得故障处的三序电流为：,故障相（,a,相）的短路电流为：,一般正序和负序等值阻抗接近相等，因此，如果零序等值阻抗小于正序等值阻抗，则单相短路电流大于同一地点的三相短路电流 ；反之，单相短路电流,三相短路电流。,故障处,b,相和,c,相的电流为？,零,故障处各序电压如何求解？,由此可得到故障处三相电压,故障处三相电压,把下式代入上式（忽略电阻）：,可得：,其中；,K,0,的大小表明故障后非故障相电压的大小,K,0,的大小表明故障后非故障相电压的大小,1,、,k,0,1,，则非故障相电压升高,WHY,a,相短路接地故障时故障点电流相量图,a,相短路接地故障时故障点电流相量图,a,相短路接地故障时故障点电流相量图,a,相短路接地故障时故障点电流相量图,a,相短路接地时，非故障相电压变化的轨迹,单相经过阻抗接地短路,P121,故障点的边界条件为：,将其转换为对称分量，则,联立求解可得故障处各序电流、电压,也可用复合序网法直接求解更为简便,由复合序网可得故障点的各序电流和电压,二、两相短路（,f,(2),）,如图,5-4,，,f,点发生两相短路，边界条件为：,转换为对称分量，先转换电流：,即：,说明什么？,说明短路故障点没有零序电流，因为故障点不与地相连，零序电流没有通路。,根据电压关系可得：,即：,两相短路的三个边界条件,根据此边界条件，画出复合序网图,两相短路的复合序网,联立以下两式,也可以直接由复合序网解得,故障短路电流为：,由此可见，当正序等值阻抗和负序等值阻抗相等时，两相短路电流是三相短路电流的 倍。所以，电力系统两相短路电流小于三相短路电流。,当正序等值阻抗和负序等值阻抗相等时,非故障相电压等于故障前电压，故障相电压幅值降低一半。,由复合序网图,两相通过阻抗短路,边界条件,转换为对称分量,与网络方程联立求解即得故障处电流、电压。,两相经阻抗短路的复合序网图,分析方法与单相短路接地类似。,三、两相短路接地,画出两相短路接地的示意图,写出边界条件,转换为对称分量的形式,画出复合序网图,求故障处各序电流,故障相的短路电流,两相短路接地,李秀菊写出边界条件,转换为对称分量的形式,画出复合序网图,求故障处各序电流,画出两相短路接地的示意图,故障相的短路电流,两相短路接地的边界条件,对称分量,两相短路接地复合序网,求出故障处各序电流,故障处各序电流：,故障相的短路电流：,例,5-1,发电机中性点均不接地，变压器均为,YNd,接线（发电机侧为三角形）；输电线路的零序电抗均为,0.20,（,60MVA,为基准值）,求：节点,3,分别发生,单相短路接地,、,两相短路,和,两相短路接地,时故障处的短路电流和电压。,解题思路,单相短路接地,两相短路,两相短路接地,故障处的短路电流,故障处的短路电压,四、正序增广网络的应用,单相接地短路,两相短路两相短路接地,短路电流的正序分量的计算式和三相短路电流的计算式非常相似,正序增广网络,故障相短路电流和正序分量有一定关系,正序增广网络中附加阻抗,故障相短路电流对正序分量的倍数,表,5-1,各种短路时，两个参数的数值大小,各种短路时的 和,M,值,短路类型,M,三相短路,0,1,单相短路,3,两相短路,两相短路接地,例,5-2 P131,求单相接地时的短路电流,第二节 非故障处电流、电压的计算,计算步骤：,1,、在各序网中求出该处的电流和电压的各序分量,2,、把各序分量合成为三相电流和电压,注意：非故障处电流、电压一般不满足边界条件,第二节 非故障处电流、电压的计算,计算步骤：,1,、在各序网中求出该处的电流和电压的各序分量,通过复合序网求出从故障点流出的各序电流后，进而计算各序网中任一处的各序电流、电压。,正序网络,负序和零序网络,正序网络,：,根据叠加原理将正序网络分解为正常分量和故障分量两部分，正常运行情况作为空载运行，而故障分量的计算比较简单，因为网络中只有节点电流，可方便求得网络各节点电压以及电流分布。,正序网络,：,根据叠加原理将正序网络分解为正常分量和故障分量两部分，正常运行情况作为空载运行，而故障分量的计算比较简单，因为网络中只有节点电流，可方便求得网络各节点电压以及电流分布。,负序和零序网络：因为没有电源，故只有故障分量。,那么任一节点电压的各序分量是多少？,计算机程序计算时，任一节点电压的各序分量,正常运行时该点的电压,各序网阻抗矩阵中与故障点,f,相关的一列元素,任一支路电流的各序分量为：,各序分量的电压、电流按对称分量经变压器变换相位后，即可合成得该处的相电压和电流。,图,5-17,为一单电源系统在各种不同类型短路时，各序电压有效值的分布情况。,（,1,）越靠近电源正序电压数值越高，越靠近短路点正序电压数值越低。,三相短路时，短路点电压为零，系统其它各点电压降低最严重；,两相短路接地时，正序电压降低情况仅次于三相短路；,单相接地时正序电压值降低最小。,（,2,）越靠近短路点负序和零序电压的有效值总是越高，相当于在短路点有个负序和零序的电源。,越远离短路点，负序和零序电压数值就越低。在发电机中性点上负序电压为零。,二、对称分量经变压器后的相位变化,不同的连接方式需要不同的相位变化。,变压器的联结组别的表示方法：,大写字母表示一次侧（或原边）的接线方式，小写字母表示二次侧（或副边）的接线方式。数字表示一、二次侧线电压的相位关系，采用时钟表示法。一次侧线电压相量作为分针，固定指在时钟,12,点的位置，二次侧的线电压相量作为时针。,Yn,，,d11,对称分量经变压器后的相位变化,各序网图是将三相等值为星形连接的一相等值电路图。,待求电流或电压的某支路或节点,变压器连接方式,Y,y12,星,/,三角,从各序网求得的该支路或节点的正负零序电流（可流通）或电压就是该支路的各序电流和电压。,对称分量经变压器后的相位变化,各序网图是将三相等值为星形连接的一相等值电路图。,待求电流或电压的某支路或节点,变压器连接方式,Y,y12,星,/,三角,从各序网求得的该支路或节点的正负零序电流（可流通）或电压必须转动不同相位才是该支路的实际的各序电流和电压。,Yy0,变压器两侧电压相量,连接方式,正序分量,负序分量,Y,d11,变压器两侧电压对称分量的相位关系,两侧正序电压相位关系,对于正序分量三角形侧电压较星形侧超前,30,度或落后,330,度。,Y,d11,变压器两侧电压对称分量的相位关系,两侧负序电压相位关系,对于负序分量三角形侧电压较星形侧落后,30,度或超前,330,度。,电流：显然也具有相同的关系,星形,/,三角形的其他连接方式,Ydk,（,Y/,-k,，,k,为正序时三角形侧电压相量作为短时针所代表的钟点数,）,例,求,节点,3,处,单相短路,接地时的电流与电压值：,(1),节点,1,和,2,处的电压,(2),线路,1-3,的电流,(3),发电机,1,的端电压,第三节 非全相运行的分析计算,概念,：,非全相,是指一相或两相断开的运行状态。,非全相运行,纵向故障,不对称短路,横向故障,一、非全相运行的正序网,电流变化瞬间发电机磁链保持不变,断线故障时电流不像短路时那么大，电压不会太低，故要计及负荷的等值阻抗,一般负荷零序电流为零即零序阻抗为无穷大,非全相运行的负序网,非全相运行的零序网,故障端口的电压平衡方程式,戴维南定理：,Thevenins,theorem,对于任意含独立源,线性电阻和线性受控源的单口网络,(,二端网络,),都可以用一个电压源与电阻相串联的单口网络,(,二端网络,),来等效,.,这个电压源的电压,就是此单口网络,(,二端网络,),的开路电压,这个串联电阻就是从此单口网络,(,二端网络,),两端看进去,当网络内部所有独立源均置零以后的等效电阻。,两点间的开路电压,正、负、零序网络从端口,q,、,k,看入的等值阻抗,两个并联电源间发生非全相运行,三序网络图？,三序网络图,正、负、零序网络从端口看入的等值阻抗？,正、负、零序网络从端口看入的等值阻抗,三序等值阻抗一般用计算机计算,二、一相断线,故障处的边界条件,转换为各序分量,一相断线的边界条件：,一相断线的复合序网连接方式,故障处的各序电流,故障处电流是流过断线线路上的电流；故障处的电压是断口间的电压。,断口三序电压,将断线各序电流代入上式,三相电流和电压的求取,P139,故障处三序电流,断口三序电压,三相电流电压,其中：,三、两相断线,b,、,c,相断线处的边界条件：,其相应的各序分量边界条件为：,和单相经阻抗短路接地的边界条件形式上完全一致。,复合序网图？,两相断线的复合序网连接方式,断线线路上各序电流：,a,相电流为：,第四节 计算机计算程序原理框图,短路：利用导纳矩阵三角分解结果，计算三序网与,f,点有关的阻抗,断线：利用导纳矩阵三角分解结果，计算三序网与,qk,点有关的阻抗，计算,各类故障处的各序电流、电压计算方式,故障类型,故障端各序电流,故障端口各序电压,单相短路,两相短路,两相短路接地,一相断线,两相断线,P142,