电力系统故障分析(教程).ppt
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1、,(电力系统不对称运行/故障分析方法-对称分量法),出发点:电力系统不对称运行/故障时,采用相分量分析复杂而困难使用对称分量法将不对称相分量转化未对称的序分量,可利用其对称性简化不对称运行/故障分析,电力系统故障分析与短路计算,3,1.对称分量法,不对称相量,对称分量法,对称分量,4,负序分量,零序分量,正序分量,引入旋转因子(算子),零序分量,正序分量,负序分量,6,以故障特殊相序分量表示:,7,2.对称分量法分析不对称短路,a相短路为例,特殊相:a相,故障网络,8,对称分量法,短路点阻抗、电压、电流不对称,9,正序网,负序网,零序网,电源:三相正序三相正序网、三相负序网 三相零序网 特点:
2、各序网三相完全对称,可分析单相序网,10,各序分量三相对称:大小、相位关系固定 三相电路对称单相各序电路(序网),正序网,负序网,零序网,序网基本方程,三个方程,六个变量,需补充三个方程,11,边界条件:短路点处电压、电流方程,序网基本方程,a相短路:,b、c两相短路:,b、c两相接地短路:,用序分量表示,2006-5-20,电力系统故障分析,12,3.电力系统元件的各序参数和等值电路,应用对称分量法进行电力系统的不对称分析,首先必须确定系统中各元件的各序参数 元件的序阻抗指元件中流过某序电流时元件两端所产生的序电压降与该序电流的比值 静止元件无论流过正序电流还是负序电流,并不改变相与相之间的
3、磁耦合关系,其正序阻抗与负序阻抗相等;零序电抗较为复杂;旋转元件,各序电流流过时引起不同的电磁过程,三序电抗不相同元件的各序参数可查阅相关手册。,13,正序网络与计算三相短路时的等值网络完全相同。除中性点接地阻抗和空载线路外,电力系统各元件均应包括在正序网络中,正序网络,14,发电机不产生负序电势,故所有电源的负序电势为零。负序网络的组成元件与正序网络完全相同。发电机等旋转元件的电抗应以其负序电抗代替,其它静止元件的负序电抗与正序电抗相同。,负序网络,15,发电机不产生零序电势,故所有电源的零序电势为零。零序电流相同相位,只能通过大地或与地连接的其他导体才能构成通路。变压器中性点接地的数量和位
4、置确定了零序网络的结构。,零序网络,2006-5-20,电力系统故障分析,16,2006-5-20,电力系统故障分析,17,2006-5-20,电力系统故障分析,18,19,练习:画出图所示系统,在D点发生不对称短路时的正序、负序、零序网络(忽略变压器励磁支路)。各阻抗标注如下:分别采用下标为1、2、0,表示正序、负序、零序阻抗。如线路7,其正序、负序、零序电抗分别为X7.1、X7.2、X7.0。,20,解:(1)正序网络,21,(2)负序网络,22,(3)零序网络,4.电力系统不对称故障分析,横向不对称故障 不接地故障:两相短路 接地故障:单相接地,两相接地短路纵向不对称故障 断线或非全相运
5、行:手动合闸或自动重合闸非同期,基本分析方法:1.确定故障特殊相,列写故障边界条件(相分量表示)2.利用相分量序分量变换关系,确定故障边界条件(以故障特殊相的序分量表示)3.画出正、负、零序网络图4.按照序分量表示的故障边界条件,连接正、负、零序网络,构成复合序网图5.求出短路点的各序电流和各序电压6.根据各序电流和电压计算各相电流和电压,横向不对称故障(1)金属性短路 不接地故障:两相短路 接地故障:单相接地,两相接地短路,26,单相接地短路 ka(1),故障边界条件(相分量),故障边界条件(序分量),Ia1=Ia2=Ia0=Ia/3,Ua=0Ib=0,Ic=0,故障特殊相:A相,Ua=Ua
6、1+Ua2+Ua0=0,画出正、负、零序网络后,按以上关系进行连接,构成复合序网。,利用相序分量变换关系,将相分量表示的故障边界条件用序分量表示:,复合序网,计算序电流/电压:,Ia1=Ia2=Ia0=E/(X1+X2+X0),Ua1=E-Ia1 X1 Ua2=-Ia2 X2 Ua0=-Ia0 X0,计算相电流/电压:,电压向量图(按纯电感电路简化,实际应具体计算),电流向量图,单相接地短路基本特点:,(1)短路故障处各序电流大小相等,方向相同;,(2)故障相中的电流 Ia1=Ia2=Ia0Ia/3,两个 非故障相电流为零。,(3)短路处正序电流的大小与在短路点原正序网络上增加一个附加阻抗 X
7、 X2+X0 而发生三相短路的电流相等,30,两相短路kbc(2),故障边界条件(相分量),Ub=UcIb=-Ic,Ia=0,故障特殊相:A相,Ia1=(-2)Ib/3,Ua1=Ua2=Ua+(+2)Ub/3,故障边界条件(序分量),Ia2=(2-)Ib/3=-Ia1,Ia0=0,Ua0=-Ia0 X0=0,按此关系连接复合序网:,复合序网,计算序电流/电压:,Ia1=Ia2=E/(X1+X2),Ua1=E-Ia1 X1 Ua2=-Ia2 X2,计算相电流/电压:,电压向量图,电流向量图,两相短路基本特点:,(1)短路电流及电压中不存在零序分量。,(2)两故障相中的短路电流的绝对值相等,而方向
8、相反,数值上为正序电流的3倍。,(3)短路处正序电流的大小与在短路点原正序网络上增加一个附加阻抗X而发生三相短路的电流相等。附加阻抗X为:X X2,(4)短路处两故障相电压总是大小相等,数值上为非故障相电压的一半,两故障相电压相位相同,与非故障相电压方向相反。,34,两相接地短路kbc(1,1),故障边界条件(相分量),Ub=Uc=0Ia=0,故障特殊相:A相,故障边界条件(序分量),Ia=Ia1+Ia2+Ia0=0,Ua1=Ua2=Ua0=Ua/3,按此关系连接复合序网:,复合序网,计算序电流/电压:,Ia1=E/X1+(X2/X0)=E/X1+X2 X0/(X2+X0),Ia2=Ia1(X
9、2/X0)/X2=Ia1 X0/(X2+X0),Ia0=Ia1(X2/X0)/X0=Ia1 X2/(X2+X0),Ua1=Ua2=Ua0=Ia1(X2/X0)=Ia1 X2 X0/(X2+X0),电压向量图,电流向量图,两相接地短路基本特点:,(1)在假定Z0 和Z2 的阻抗角相等的情况下,两故障相电流的幅值相等。,(2)两个故障相电压为零。,(3)短路处正序电流的大小与在短路点原正序网络上增加一个附加阻抗X而发生三相短路的电流相等。附加阻抗X为:X X2/X0 X2 X0/(X2+X0),38,不对称短路电流计算:正序等效定则,不对称短路的情况下,短路点的正序分量电流,与在短路点每一相中接入
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