不对称故障分析 - 电力系统 湖南大学.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,,,*,8-1 简单不对称短路的分析,,8-2　电压和电流对称分量经变压器后的相位变换,,8-3　非全相断线的分析计算,,8-4　应用节点阻抗矩阵计算不对称故障,第八章 电力系统不对称故障的分析和计算,,1,,8-1 简单不对称短路的分析,(1) 基本原理与思路：,,基于序网电压平衡方程，利用短路点边界条件，,,求解故障点(口)各序电压、电流,(2) 序网电压平衡方程：,概述：,(3) 基本假设：,,(a),设A相为基准相(参考相)——简单不对称故障的特殊相,,,f,(1),——f,(a),；f,(2),——f,(b-c),；f,(1,1),——f,(b-c-g),,(b),,假设短路为金属性的,,(c),实用计算时不计元件电阻和对地导纳,,2,,8-1 简单不对称短路的分析,(1) 边界条件：,(2) 复合序网：,一、单相接地短路：,,3,,8-1 简单不对称短路的分析,(3) 故障(短路)口电流、电压序分量：,一、单相接地短路：,附加阻抗 Z,△,(1),,(4) 故障(短路)口的各相电流,,4,,8-1 简单不对称短路的分析,一、单相接地短路：,(5) 故障(短路)口的各相电压,,5,,8-1 简单不对称短路的分析,一、单相接地短路：,(6) 故障(短路)口的电流电压相量图,(7) 分析与结论,短路电流,——,,I,f,(1),=,I,fa,=,m,(1),I,fa(1),=3I,fa(1),,,,I,g,=3I,fa(0),,(b) 非故障相电压——,,幅值相等,V,fb,=V,fc,，,,,幅值大小及相位差与,X,ff(0),/X,ff(2),有关,,6,,8-1 简单不对称短路的分析,二、两相短路：,(1) 边界条件：,(2) 复合序网：,,7,,8-1 简单不对称短路的分析,(3) 故障(短路)口电流、电压序分量：,二、两相短路：,附加阻抗 Z,△,(2),,(4) 故障(短路)口的各相电流,,8,,8-1 ——,二、两相短路：,(5) 故障(短路)口的各相电压,(6) 短路点相量图,(7) 分析与结论,特别：,(b) 短路电压：短路两相V相等，为非短路相的1/2 且相位相反。

a),短路电流：,特别:,,9,,8-1 简单不对称短路的分析,(1) 边界条件：,(2) 复合序网：,三、两相接地短路：,,10,,8-1 简单不对称短路的分析——,(3) 故障(短路)口电流、电压序分量：,三、两相接地短路：,附加阻抗 Z,△,(1,1),,(4) 故障(短路)口的各相电流,忽略电阻时：,,11,,8-1 简单不对称短路的分析,三、两相接地短路：,(5) 故障口(短路点),,各相电压,(6) 故障口(短路点),,电流电压相量图,,12,,8-1 简单不对称短路的分析,三、两相接地短路：,(7) 分析与结论,短路电流,——,I,f,(1,1),=,I,fa,=,m,(1,1),I,fa(1),,,I,g,=,I,fb,+,I,fc,=,3I,fa(0),(b),m,(1,1),、,两故障相电流间的相位差与,X,ff(0),/,X,ff(2),有关,,13,,8-1 简单不对称短路的分析,四、正序等效定则,,1、,基本内容,,14,,,,8-1 简单不对称短路的分析,四、正序等效定则,,2、,附加阻抗和短路电流倍数,,15,,,,8-1 简单不对称短路的分析,四、正序等效定则,,3、,应用正序等效定则计算,t=0,不对称短路的基本步骤,(1) 计算正常运行状态，求取各电源的,E’’,[0],及点的,V,f[0],(近似计算时直接令V,f[0],=1);,,(2) 制订1、2、0 序等值网络，求取,Z,ff(1),、Z,ff(2),、Z,ff(0),,(3) 由,f,(n),类型确定复合序网，并求取,Z,(n),△,、m,(n),,(必要时，考虑过渡阻抗影响);,,(4) 求f点串入,Z,(n),△,的 后面,f,(3),时的短路电流，此即,f,点,f,(n),时短路电流正序分量;,,(5) 求故障口电流、电压的各序分量;,,(6) 对称分量合成，求故障口各相电流和各相电压;,,(7) 计算短路电流时，可直接运用,I,f,(n),=m,(n),I,(n),fa(1),,16,,五、非故障处电流、,,电压分布计算,①,,各序电压分布的基本特点：,,V,1,：电源点最高，,,离短路点越近,,越低；,,2. V,2,：短路点最高，离短路点愈远,,愈低，电源点,(,内电抗后,),降至,V,2,＝,0,；,,3.,V,0,：,短路点最高，离短路点愈远,V,0,,,愈低，,YN,d,,之,△,侧母线降至,0,；,,4.,f,,(1),：短路点,V,2,和,V,0,反相；,,5.,电压不对称程度主要由,V,2,决定。

V,2,越大，电压越不对称；离,f,,（,n),,点,,越远，不对称 程度减弱；,,6.,电流、电压,1,、,2,,序分量经变压器，,,引起相位偏移，且,1,、,2,序偏移,,特点不同！,8-1 简单不对称短路的分析,,17,,六、非故障处电流、电压分布计算,②,,,8-1 简单不对称短路的分析,f,(n),时短路电流、电压分布计算的基本步骤：,,计算故障点电流、电压的各序分量；,,求各序电流、电压分量在各母线、各支路的分布,,,——,考虑变压器对各序电流、电压的相位偏移作用；,,(3),对各母线、各支路，将电流、电压各相序分量合成,,,——,各相电压、各相电流18,,8-2 电压和电流对称分量经变压器后的相位变换,概述,:,I、V 的各序分量经变压器后可能有相位偏移，,,—— 与 T 绕组接线组别、相序分量性质有关,1、,I、V,对称分量,经Y,N,,,y,n12 / Y,y 12的相位变换,(1)、,Y,,y,12,结论：,,1、2序分量经Y,y12后没有相位变换；,,0序分量不能通过Y,y12变压器,,19,,8-2 电压和电流对称分量经变压器后的相位变换,1、,I、V,对称分量,经Y,N,,,y,n12 / Y,y 12的相位变换,(2)、,YN,,yn,12,结论：,,1、2序分量经YN,yn12后没有相位变换；,,0序分量经YN,yn12后没有相位变换；,,,20,,8-2 电压和电流对称分量经变压器后的相位变换,2、,I、V,对称分量,经 Y,,d,11 的相位变换——,①,结论：,,0序分量不能通过 Y,d11,1序分量经Y,d11，相位超前30,0,,2序分量经Y,d11，相位滞后30,0,,,21,,8-2 电压和电流对称分量经变压器后的相位变换,2、,I、V,对称分量,经 Y,,d,11 的相位变换——,②,Y,d 变压器I、V 数量关系：,,,22,,8-3 非全相断线的分析计算,概述：,(1) 断线故障称为 纵向故障——一相断线、两相断线,,,(2),原因——操作、继电保护动作、自然因素,,(3) 分析目的：研究保护动作行为、电力系统稳定性研究等,,(4) 思路与方法：对称分量分解与合成(叠加)原理,,方法与简单短路分析同——故障口：断口,非全相断线类型,故障口电压对称分量分解,特殊相：a相——基准相(参考相),,23,,8-3 非全相断线的分析计算,系统等值序网,概述——,故障口电压平衡方程：,,24,,8-3 非全相断线的分析计算,一、单相断线,(1) 边界条件：,(2) 复合序网：,,25,,(3) 故障口电流、电压序分量：,(4) 非故障相电流、故障相断口电压,一、单相断线,8-3 非全相断线的分析计算——,,26,,二、两相断线：,(1) 边界条件,(2) 复合序网,8-3 非全相断线的分析计算,,27,,(3) 故障口电流,(4) 故障相断口电压,二、两相断线,8-3 非全相断线的分析计算,电流序分量：,非故障相电流：,,28,,8-4,应用节点阻抗矩阵计算不对称故障,,,——复杂电力系统简单不对称故障的计算,一、,网络表示及变量约定：,,29,,8-4,应用节点阻抗矩阵计算不对称故障,——复杂系统简单,f,(n),的计算,二、各序网络的电压方程式,节点,,i,正常运行电压,,1、,正序网络描述,故障口,F 与节点 i,之间的互阻抗,横向故障：,纵向故障：,(1),任意节点,,i,：,,30,,8-4,——,二、各序网络的电压方程式,,1、正序网络描述,(2) 故障口,通式：,F,口输入阻抗,(,自阻抗,),F 与f 间的互阻抗,F 与 k 间的互阻抗,故障口 F 开路电压,,31,,8-4,应用节点阻抗矩阵计算不对称故障,——复杂系统简单,f,(n),的计算,二、各序网络的电压方程式,1、,正序网络描述,(3),横向故障,口,——f,→ k i.e.,f,→,,o,(4),纵向故障,口,——f,→ k i.e.,f,→,,f ’,对1、2、0 序 均成立！,,32,,8-4,应用节点阻抗矩阵计算不对称故障,——复杂系统简单,f,(n),的计算,二、各序网络的电压方程式,2、负序网络描述,(1) 任意节点,,i,——,(2),横向故障口——f,→ k i.e.,f,→,,o,(3),纵向故障口——f,→ k i.e.,f,→,,f ’,,33,,8-4,应用节点阻抗矩阵计算不对称故障,——复杂系统简单,f,(n),的计算,二、各序网络的电压方程式,3、零序网络描述,(1) 任意节点,,i,——,(2),横向故障口——f,→ k i.e.,f,→,,o,(3),纵向故障口——f,→ k i.e.,f,→,,f ’,,34,,任一节点i的Ｕ,２,和Ｕ,０,：,故障口Ｕ,２,和Ｕ,０,：,三、横向不对称故障,1．单相接地短路f,(a),边界条件：,,对称分量表示：,,35,,联立求解可得,支路ij的各序电流为,2．两相短路接地f,(b-c),边界条件：,对称分量法表示：,,,36,,联立求解得,3．两相短路f,(b,c),故障口Ｉ,２,和Ｉ,０：,,37,,四、纵向不对称故障,1、单相（a相）断开,边界条件:,与f,(b-c),边界条件相似,2．两相(b相和c相)断开,边界条件:,同f,(a),边界条件相似,,38,,五、简单不对称故障的计算通式,故障口序电流：,正常运行时故障口开路电压：,横向故障：,纵向故障：,故障口相序输入阻抗：,横向故障：,纵向故障：,,39,,电流系数和附加阻抗：,串型故障、并型故障的概念：,,串型故障：复合序网为各相序等值网络的串联——各相序电流相等、各相序电压相量和为,0,——单相接地短路、两相断线故障；,,并型故障：复合序网为各相序等值网络的并联——各相序电压相等、各相序电流相量和为,0,——两相接地端路、两相短路、单相断线故障,,40,,小 结,,1、简单故障的边界条件和序网连接形式,,2、变压器对正负序电压和电流的相位影响,,3、正序等效定则的概念和物理意义,,4、纵向故障的边界条件和序网结构,,5、考虑过渡电阻影响的附加阻抗的计算,,41,,。