5(C-8)不对称故障分析 - 电力系统 湖南大学

1、编辑课件,1,8-1 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,编辑课件,2,8-1 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,编辑课件,3

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,编辑课件,4,8-1 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,编辑课件,5,8-1 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,编辑课件,6,8-1 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 If(1)=Ifa=m(1)Ifa(1)=3Ifa(1) Ig=3Ifa(0,b) 非故障相电压 幅值相等 Vfb=Vfc ， 幅值大小及相位差与

3、 Xff(0)/Xff(2) 有关,编辑课件,7,8-1 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,编辑课件,8,8-1 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,编辑课件,9,8-1,二、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,编辑课件,10,8-1 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,编辑课件,11,8-1 简单不对称

4、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,编辑课件,12,8-1 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,编辑课件,13,8-1 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If(1,1)=Ifa=m(1,1)Ifa(1) Ig=Ifb+Ifc=3Ifa(0,b) m(1,1) 、两故障相电流间的相位差与 Xff(0)/Xff(2) 有关,编辑课件,14,8-1 简单不对称短路的分析,四、正序等效定则 1、基

5、本内容,编辑课件,15,8-1 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,编辑课件,16,8-1 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E0及点的Vf0(近似计算时直接令Vf0=1); (2) 制订1、2、0 序等值网络，求取 Zff(1)、Zff(2)、Zff(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)

6、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 If(n)=m(n)I(n)fa(1,编辑课件,17,五、非故障处电流、 电压分布计算,各序电压分布的基本特点： V1：电源点最高， 离短路点越近 越低； 2. V2 ：短路点最高，离短路点愈远 愈低，电源点(内电抗后)降至V2 0； 3. V0：短路点最高，离短路点愈远V0 愈低，YN,d 之侧母线降至 0 ； 4. f (1)：短路点V2 和V0 反相； 5. 电压不对称程度主要由V2 决定。 V2 越大，电压越不对称；离 f （n) 点 越远，不对称 程度减弱； 6.

7、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,编辑课件,18,六、非故障处电流、电压分布计算,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,编辑课件,19,8-2 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

8、、V 对称分量经YN,yn12 / Y,y 12的相位变换,1)、Y,y12,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,编辑课件,20,8-2 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YN,yn12 / Y,y 12的相位变换,2)、YN,yn12,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,编辑课件,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,d11 的相位变换,结论,0序分量不能通过 Y,d11,1序分量经Y,d11，相位超前300,2序分量经

9、Y,d11，相位滞后300,编辑课件,22,8-2 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,d11 的相位变换,Y,d 变压器I、V 数量关系,编辑课件,23,8-3 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,编辑课件,24,8-3 非全相断线的分析计算,系统等值序网,概述,故

10、障口电压平衡方程,编辑课件,25,8-3 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,编辑课件,26,3) 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,编辑课件,27,二、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,编辑课件,28,3) 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,编辑课件,29,8-4 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,编辑课件,30,8-4 应用节点

11、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,编辑课件,31,8-4,二、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,编辑课件,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,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

12、 均成立,编辑课件,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,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,编辑课件,34,8-4 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,编辑课件,35,任一节点i的和,故障口和,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,编辑课件,36,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,编辑课件,37,联立求解得,3两相短路f(b,c,故障口和,编辑课件,38,四、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,编辑课件,39,五、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,编辑课件,40,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