不对称故障的分析计算.ppt

第五章 不对称故障的分析计算 Dr. Tang Yi 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，G1，G2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