故障分析-电压向量图

故障分析 电压向量分析 电力系统基础理论知识部分 电力系统继电保护师资格培训班 2 讲解主要内容 短路故障序网边界条件如何列写 短路故障正 负和零序网络之间如何连接 短路故障故障相与非故障相电压变化 非全相故障如何分析 复故障如何分析 有过渡电阻对电压变化的影响 3 对称分量法求解基本方法 从故障口把网络同故障支路隔开 把发生故障考虑为在故障口向网络注入了故障电流的各序分量联立求解各序网络故障口的电压方程和边界条件方程以得到故障口电流的各序分量计算网络中的电流和电压分布 4 简单电力系统不对称故障 K点发生不对称短路 相当于在K点接入一个三相不对称的故障电路 5 故障示意图 6 故障后故障点电量特点 7 故障全网络 8 基于序量的故障全网络 9 正序网络 10 负序网络 11 零序网络 12 边界条件问题的提出 13 从故障部分找另3个方程 14 单相接地故障部分序分量的3个接口方程 在故障分析中一般假定a相接地 称a相为特殊相 故障端口有以下3个方程 边界条件 15 单相接地故障部分序分量的3个接口方程 16 单相接地故障的对称分量方程 17 单相接地故障的复合序网 根据故障接口方程 可以看出正序 负序 零序网络在故障接口处的连接关系 复合序网 18 利用复合序网求解单相接地故障的序分量 19 单相接地故障短路点电流相量图 20 单相接地故障短路点电压相量图 21 单相接地故障短路点电压电流相量图 电压相量图电流相量图 22 两相短路故障部分序分量的3个接口方程 故障部分的正序 负序 零序电压 电流的接口方程一般假定bc相短路 a相仍然为特殊相 故障端口有以下3个方程 23 两相短路故障部分序分量的3个接口方程 24 两相短路故障的对称分量方程 25 两相短路故障的复合序网 根据故障接口方程 可以看出正序 负序 零序网络在故障接口处的连接关系 复合序网 26 利用复合序网求解两相短路的序分量 27 两相短路故障短路点电流相量图 28 两相短路故障短路点电压相量图 29 两相短路故障短路点电流电压相量图 30 两相接地故障部分序分量的3个接口方程 一般假定bc相短路接地 a相仍然为特殊相 故障端口有以下3个方程 31 两相接地故障部分序分量的3个接口方程 32 两相接地故障的对称分量方程 33 两相短路接地故障的复合序网 根据故障接口方程 可以看出正序 负序 零序网络在故障接口处的连接关系 复合序网 34 利用复合序网求解两相接地故障短路电流序分量 35 两相直接短路接地故障电流相量图 36 两相短路接地故障电压相量图 37 两相短路接地故障故障点电压相量图 38 两相短路接地故障故障点电压电流相量图 39 简单不对称故障归一化考虑 三种形式的短路电流正序分量 40 41 关于基准相的选择说明 一般采用特殊相作为基准相特殊相 从是否直接发生故障的角度来讲 即是指故障处与另两相情况不同的那一相 如果故障涉及一相 则故障相就是特殊相 如果故障涉及两相 则非故障相为特殊相 以特殊相为基准做出的复合序网最简单 42 电力系统不对称短路计算算例 试计算下图所示电力系统k点发生不对称短路时的短路电流 发电机UN 10 5kV SN 120MVA E 1 67 X1 0 9 X2 0 45变压器T1SN 60MVA Uk 10 5 T2SN 60MVA Uk 10 5线路L1 105km 双回路 X1 0 4 km 每回路 X0 3X1负荷LD40MVA X1 1 2 X2 0 35 负荷可略去不计 43 解 1 计算各元件电抗标幺值 绘出各序等值网络 取基准功率Sd 120MVA Ud Uav 1 正序网络2 负序网络 44 3 零序网络2 化简网络 求各序网络对短路点的组合电抗 45 3 计算各种不对称短路的短路电流单相接地短路两相短路两相短路接地 46 非故障处电流 电压计算 非故障处电流 电压一般不满足边界条件分析网络中任意处的电流 电压 必须先在各序网中求得该处电流和电压的各序分量 再转换成三相电流 电压 计算步骤 1 计算参数 作出正 负 零序网 求等值序阻抗2 由复合序网及序电压方程求得故障处的各序电流 电压3 在各序网中求非故障处的序电流 序电压4 合成得到非故障处的各相电流 电压 注意对称分量经变压器后的相位移动 47 非故障处电流 电压分布 48 一般规律 单电源系统采用各种不同类型短路时 各序电压有效值的分布具有一定的普遍性 越靠近电源 正序电压数值越大 越靠近短路点 正序电压数值越小 越靠近短路点 负序 零序电压数值越大 越靠近电源点 负序和零序电压数值越低 49 断线故障 短路计算是用从故障点对地看入的阻抗 称横向综合阻抗 断线计算是用从断线两端看入的阻抗 称纵向综合阻抗 因此短路又称横向故障 断线又称纵向故障 不对称横向故障的一般形式 电力系统非全相运行的接口条件及序网的一般形式 如何转化为对称分量进行分析 怎么看横向故障与纵向故障对偶 横向单相断线故障 纵向两相短路接地故障横向两相断线故障 纵向单相短路接地故障 50 非全相运行分析 纵向不对称故障的两种极端状态 即一相或两相断开的运行状态单相断开两相断开造成非全相断线的原因很多某一线路单相接地短路后故障相选相跳闸导线一相或两相断线分相检修线路或开关设备以及开关断路器三相触头合 分 闸不同期 51 分析方法 断口处三相电流 电压不对称 可应用对称分量值进行分解 其计算方法和步骤与短路计算基解相同 不同之处 分别是各序网中从断口看进去的等值电抗 52 对称分量法分析非全相运行纵向故障时的各序网络 53 单相 a相 断线 故障处的边界条件为用对称分量表示则得 54 单相 a相 断线 则故障处各序电流 非故障相电流 公式和两相短路接地的公式完全相似 55 单相断开的复合序网 56 两相 b相和c相 断线 故障处的边界条件为用对称分量表示则得 57 两相 b相和c相 断线 解出故障处电流 故障相断口的电压公式和单相短路的公式完全相似 58 两相断开的复合序网 59 复杂故障分析 所谓复杂故障是指网络中有两处或两处以上同时发生不对称故障的情况 电力系统中常见的复杂故障是某处发生不对称短路时 有一处或两处的开关非全相跳闸 处理简单故障的基本方法是 从故障口把网络同故障支路隔开 把发生故障考虑为在故障口向网络注入了故障电流的各序分量 然后联立求解各序网络故障口的电压方程和边界条件方程以得到故障口电流的各序分量 最后计算网络中的电流和电压分布 这种方法也完全适用于对复杂故障的分析计算 60 复杂故障分析 当网络中只有一处故障时 总可以把故障特殊相选作为对称分量的基准相 当发生多处故障时 全网只能选定统一的基准相 这时就会在某些故障处出现特殊相和基准相不一致的情况 在组成相应的复合序网时 各序网络端口的联接必须通过理想移相器来实现 所谓理想移相器就是不改变电流和电压的大小 只改变其相位的理想变压器 61 带有理想移相器的单相短路复合序网 62 通用复合序网 a相短路时 移相系数取为 b相短路时应取 c相短路时则应 这种带有理想移相器的复合序网称为通用复合序网 故障特殊相和移相系数的关系见下表 63 通用复合序网 根据上一节所述各种不对称故障的边界条件 各序网络在故障口的联接方式基本上只有两种 串联接法和并联接法 单相接地短路和两相断开时 复合序网由各序网络在故障口 经过故障处的阻抗 串联组成 因此 这类故障又称为串联型故障 两相短路接地和单相断开时 复合序网由各序网络在故障口 经过故障处的阻抗 并联组成 因此 这类故障又称为并联型故障 两相短路可作为两相短路接地时的特例 64 不对称故障的通用边界条件 为了便于讨论 串联型故障口的各量都赋以下标s 并联型故障口的各量都赋以下标P 在引入移相系数后 这两类故障的边界条件方程式可以分别列写如下 对于串联型故障 对于并联型故障 65 带过渡电阻接地故障分析 金属性 非金属性短路直接短路称金属性短路一般均经过电弧发生短路 电弧有阻抗 称为非金属性短路 经阻抗短路各种