电力系统暂态分析不对称故障的分析计算PPT课件

1、+1 三相对称网络可用单相对称网络分析，如右图所示：5.1 各种不对称短路时故障处的短路电流和电压第1页/共59页2 进一步简化为：建立各序网的基本方程： 1111222000jjjaaaaaaaUEI XUI XUI X 序网络图a）正序网络 b）负序网络 c）零序网络问：这个方程组中哪些参数是已知的，哪些参数是未知的?5.1 各种不对称短路时故障处的短路电流和电压第2页/共59页31单相接地短路单相接地短路下图表示a相接地短路。序网络1111222000jjjaaaaaaUEIXUIXUIX u 单相接地短路的其他特征00abcUII边界条件5.1 各种不对称短路时故障处的短路电流和电压边

2、界条件怎么用?基本方程第3页/共59页4u由0aU120aaaIII1200aaaUUUu另外0bcII21220111333111333111333aabcaabcaabcIIaIa IIIa IaIIIII212201 11 31 1 1aaabacIIaaIaaIII120131313aaaaaaIIIIII1201200aaaaaaUUUIII所以边界条件表示为：5.1 各种不对称短路时故障处的短路电流和电压第4页/共59页51201120jaaaEIIIXXXF短路点的各序分量电流为： u 求解 F短路点的各序分量电压为： 01000aaaUj IXj IX 21222aaaUj I

3、Xj IX 111120120aaaaaUEj IXUUj IXX 5.1 各种不对称短路时故障处的短路电流和电压第5页/共59页6F短路点的故障相电流为： 112011203j3aaaaaEIIIIIXXXF单相接地短路电流为: (1)13kaaIIIF短路点的非故障相对地电压为:222112020()(1)abaaaUa UaUUjIaa XaX22112020()(1)acaaaUaUa UUjIaaXaX5.1 各种不对称短路时故障处的短路电流和电压第6页/共59页7u 相量图 单相接地短路时短路点的电压和电流相量图如下所示。单相接地短路时短路点的电压电流相量图a）电压相量图 b）电流

4、相量图5.1 各种不对称短路时故障处的短路电流和电压第7页/共59页8单相接地短路的复合序网u 复合序网 是指根据边界条件所确定的短路点各序量之间的关系，由各序网络互相连接起来所构成的网络。 单相接地短路的复合序网如右图所示。 120120013aaaaaaaUUUIIII问：为什么中性点不接地系统的单相短路电流为零?问：如果是单相经电抗接地，如何计算呢?5.1 各种不对称短路时故障处的短路电流和电压第8页/共59页9单相经电抗接地短路下图表示a相经电抗接地短路。序网络1111222000jjjaaaaaaUEIXUIXUIX u 边界条件0aafbcUI ZII5.1 各种不对称短路时故障处

5、的短路电流和电压基本方程第9页/共59页10120120120aaaaaafaaaUUUIIIZIII所以a相经阻抗接地的边界条件表示为：5.1 各种不对称短路时故障处的短路电流和电压1201120j3aaafEIIIXXXZ复合序网图计算求解第10页/共59页例：如下图所示的简单电力系统中，已知参数如下：发电机G：11.10 0 0.12 200 cos0.85dNNEXPMW变压器T：250 %10.5 10.5/242 NkSMVA Uk线路l：10160 0.4/ 3.5lkm Xkm XX 试计算k点发生a相单相接地短路时的短路电流及非故障相的电压有名值。115.1 各种不对称短路时

6、故障处的短路电流和电压第11页/共59页正序网：负序网：零序网：125.1 各种不对称短路时故障处的短路电流和电压第12页/共59页*1000.1050.042250BTNTNSXXS解：选取基准容量SB=100MVA，基准电压UB=Uav，则各元件的标幺值分别为：变压器T：线路L1： 1 *221000.4 600.0454230BlavSXXU1*/cos1000.120.051200/0.85BBGGNGNNNNSSXXXSP发电机G：13 0 *1 *3.50.159llXX5.1 各种不对称短路时故障处的短路电流和电压第13页/共59页1 *0.0510.0420.04540.138

7、X计算序电抗：142*1 *0.138XX0*0.0420.1590.201X1201120j1.1=2.3101380.1380.201aaaEIIIXXXjj 计算序电流：5.1 各种不对称短路时故障处的短路电流和电压第14页/共59页15F短路点的故障相电流为： 120136.936.93 270aaaaaIIIIIj 11006.931.743230akIIkAF短路点的各序分量电压为： 11202.310.1380.2010.783aaUj IXXjj1222.310.1830.319aaUj IXjj 5.1 各种不对称短路时故障处的短路电流和电压第15页/共59页161002.3

8、10.2010.464aaUj IXjj F短路点的非故障相对地电压为:221200.7830.3190.4641.18126.11baaaUa UaUUaa221200.7830.3190.4641.18 126.11caaaUaUa UUaaF短路点的非故障相对地电压有名值为:2301.18156.73bcUUkV5.1 各种不对称短路时故障处的短路电流和电压第16页/共59页172两相短路（b、c两相短路） u 边界条件0abcbcIIIUU 两相短路右图表示b、c两相短路。 序网络各序网的基本方程为： 1111222000jjjaaaaaaUEIXUIXUIX 5.1 各种不对称短路时

9、故障处的短路电流和电压第17页/共59页0abcIII 21220111333111333111333aabcaabcaabcIIaIa IIIa IaIIIII212201 11 31 1 1aaabacIIaaIaaIII21220113311331133abbabbabbIaIaIIa IaIIII0120aaaIII 185.1 各种不对称短路时故障处的短路电流和电压问：两相短接短路故障有零序电流吗？第18页/共59页212201 11 31 1 1aaabacUUaaUaaUUU12aaUU21220111333111333111333aabcaabcaabcUUaUa UUUa U

10、aUUUUUbcUU21220111333111333111333aabbaabbaabbUUaUa UUUa UaUUUUU195.1 各种不对称短路时故障处的短路电流和电压第19页/共59页20u两相短路（b、c两相短路）边界条件0abcbcIIIUU 012120aaaaaIIIUU u 复合序网： 1111222000jjjaaaaaaUEIXUIXUIX 联立5.1 各种不对称短路时故障处的短路电流和电压第20页/共59页21211222jjaaaaUUIXIX F短路点的各序分量电压： F短路点的故障相电流为： 22120111()j 3j 3baaaaacbaIa IaIIaa

11、IIIII u 所以：F短路点的各序分量电流为： 11212j)aaEIIXX （5.1 各种不对称短路时故障处的短路电流和电压第21页/共59页22F短路点各相对地电压为：1120122j2aaaaaaUUUUUIX在远离发电机的地方发生两相短路时，可认为，则两相短路电流为：21XX(2)(3)1112133322kkEEIIXXXF两相短路电流: 上式表明，两相短路电流为同一地点三相短路电流的 倍。 2321201bcaaaaUUa UaUUU (2)111233bckaEIIIIXX5.1 各种不对称短路时故障处的短路电流和电压第22页/共59页23u 相量图：两相短路时短路点的电压电流

12、相量图a）电压相量图 b）电流相量图5.1 各种不对称短路时故障处的短路电流和电压第23页/共59页24两相经阻抗短路（b、c两相短路） u 边界条件0abcbbcfIIIUUI Z 5.1 各种不对称短路时故障处的短路电流和电压0121120aaaaaafIIIUUIZ 第24页/共59页例：如下图所示的简单电力系统中，已知参数如下：发电机G：11.10 0 0.12 200 cos0.85dNNEXPMW变压器T：250 %10.5 10.5/242 NkSMVA Uk线路l：10160 0.4/ 3.5lkm Xkm XX试计算k点发生b、c相直接短路时的短路电流及非故障相的电压有名值2

13、55.1 各种不对称短路时故障处的短路电流和电压第25页/共59页正序网：负序网：零序网：265.1 各种不对称短路时故障处的短路电流和电压第26页/共59页*1000.1050.042250BTNTNSXXS解：选取基准容量SB=100MVA，基准电压UB=Uav，则各元件的标幺值分别为：变压器T：线路L1： 1 *221000.4 600.0454230BlavSXXU1*/cos1000.120.051200/0.85BBGGNGNNNNSSXXXSP发电机G：27 0 *1 *3.50.159llXX5.1 各种不对称短路时故障处的短路电流和电压第27页/共59页1 *0.0510.0

14、420.04540.138X计算序电抗：282*1 *0.138XX0*0.0420.1590.201X11121.1=3.986j01380.138aEIjXXj 计算序电流：213.986aaIIj 00aI5.1 各种不对称短路时故障处的短路电流和电压第28页/共59页29F短路点的故障相电流为： 2120136.96.9 180baaaaIIIIjI 21006.91.7323230kIkAF短路点的各序分量电压为： 11220.55aaaUUjXI6.96.9 0cbII 00aU5.1 各种不对称短路时故障处的短路电流和电压第29页/共59页30F短路点的非故障相对地电压为:121

15、.1 1.1 0aaUU10.550.55 180bcaUUU F短路点的非故障相对地电压的有名值为:2301.1146.073aUkV2300.5573.043bcUUkV5.1 各种不对称短路时故障处的短路电流和电压第30页/共59页313两相接地短路u 边界条件00abcIUU1201200aaaaaaIIIUUU两相接地短路右图表示b、c两相接地短路 。5.1 各种不对称短路时故障处的短路电流和电压第31页/共59页32两相接地短路的复合序网u 复合序网：1201200aaaaaaIIIUUUu 联立方程求解：1111222000jjjaaaaaaUEIXUIXUIX 与5.1 各种不

16、对称短路时故障处的短路电流和电压第32页/共59页3311120j/)aEIXXX（20112020aaaaXXUUUj IXXF短路点的各序电压为：F短路点的各序分量电流为： 02120aaXIIXX 20120aaXIIXX 5.1 各种不对称短路时故障处的短路电流和电压第33页/共59页34F短路点故障相的电流为：2220120120()baaaaXaXIa IaIIIaXXF流入地中的电流为（或者是流经变压器中性线的电流）： gbcIII2220120120()caaaaXa XIaIa IIIaXX222020112020=()+()aaXaXXa XIaIaXXXX21203aXI

17、XX 03aI5.1 各种不对称短路时故障处的短路电流和电压第34页/共59页35F短路点非故障相电压为： 20112033aaaXXUUj IXXF两相接地短路电流为 ：22(11)220202011202022202201122020201220()()3393332242()3 1baakaacaXaXa Xa XXaXIIIaIXXXXjXjXXXXIIXXXXXXIIXX ，（）5.1 各种不对称短路时故障处的短路电流和电压第35页/共59页36两相接地短路时短路点的电压电流相量图a）电压相量图 b）电流相量图u 相量图：5.1 各种不对称短路时故障处的短路电流和电压第36页/共59

18、页例：如下图所示的简单电力系统中，已知参数如下：发电机G：11.10 0 0.12 200 cos0.85dNNEXPMW变压器T：250 %10.5 10.5/242 NkSMVA Uk线路l：10160 0.4/ 3.5lkm Xkm XX试计算k点发生b、c相接地短路时的短路电流及非故障相的电压有名值。375.1 各种不对称短路时故障处的短路电流和电压第37页/共59页正序网：负序网：零序网：385.1 各种不对称短路时故障处的短路电流和电压第38页/共59页*1000.1050.042250BTNTNSXXS解：选取基准容量SB=100MVA，基准电压UB=Uav，则各元件的标幺值分别

19、为：变压器T：线路L1： 1 *221000.4 600.0454230BlavSXXU1*/cos1000.120.051200/0.85BBGGNGNNNNSSXXXSP发电机G：39 0 *1 *3.50.159llXX5.1 各种不对称短路时故障处的短路电流和电压第39页/共59页1 *0.0510.0420.04540.138X计算序电抗：402*1 *0.138XX0*0.0420.1590.201X11120j/1.1=5.00.138 0.20101380.1380.201aEIXXXjj 计算序电流：5.1 各种不对称短路时故障处的短路电流和电压第40页/共59页410212

20、00.2015.02.9650.1380.201aaXIIjjXX 201200.1385.02.0350.1380.201aaXIIjjXX F短路点的故障相电流为： 212025.02.9652.0357.55 156.13baaaIIIIj 5.1 各种不对称短路时故障处的短路电流和电压第41页/共59页421,11007.551.93230bckIIIkA212025.02.9652.0357.55 23.87caaaIIIIj 6.116.11 90gbcIIIj1006.111.533230gIkA5.1 各种不对称短路时故障处的短路电流和电压第42页/共59页43F短路点的非故障

21、相对地电压为:F短路点的各序分量电压为： 012002.0350.2010.409aaaaUUUj IXj j131.2271.227 0aaUUF短路点的非故障相对地电压有名值为:1.227230/3162.94aUkV5.1 各种不对称短路时故障处的短路电流和电压第43页/共59页44正序等效定则u 故障相正序电流绝对值 可以表示为： )(1naI( )11( )1nanEIXX该式表明，发生不对称短路时，短路电流的正序分量，与在短路点每一相中接入附加电抗 而发生三相短路的电流相等。因此又称为正序等效定则。 )(nX11120jaEIXXX单相接地：1112jaEIXX两相短接：11120

22、j/aEIXXX两相接地：5.1 各种不对称短路时故障处的短路电流和电压第44页/共59页45u 各种不对称故障时短路电流的绝对值：)(1)()(nannkImI短路类型短路类型 三相短路三相短路 两相短路两相短路 单相接地短路单相接地短路 两相接地短路两相接地短路 )(nX)(nm2X302XX0202XXXX2020213XXXX各种短路时的 和 值 ( )nX)(nm(1)13kaaIII(2)13kaII(11)2012203 1kaXXIIXX，（）u 各种不对称故障时短路电流的绝对值可表示为：5.1 各种不对称短路时故障处的短路电流和电压第45页/共59页例：如下图所示的简单电力系统中，发电机G、变压器T、线路l参数都已知。试计算k点发生b、c相直接短路时母线B上残留的电压以及流向短路点的短路电流。一、非短路点参数计算465.2 非故障处电流、电压的计算 电力系统设计运行中，除需要知道故障点的短路电流和电压外，有时还需要知道网络中某些支路电流和节点电压。k第46页/共59页475.2 非