电工简单故障-国网培训.ppt

1、简单不对称故障的分析计算,1 概述 2 横向不对称故障的分析计算 3 过渡电阻变化时横向不对称故障的分 析计算 4 纵向不对称故障的分析计算 5 对称分量经变压器后的相位变化,1 概述,（2）借助于复合序网进行求解。,简单不对称故障:,仅在一处发生短路或断线的故障。,可分为二类：,（1）横向不对称故障：两相短路、单相接地短路、两相接 地短路；其特点为由系统网络中的某一点（节点）和公共参考点（接地点）构成故障端口。,（2）纵向不对称故障：一相断线、二相断线；其特点为由 电力网络中的两个高电位点之间构成故障端口。,分析方法：,（1）解析法：联立求解三序网络方程和故障边界条件方 程；,2 横向不对称

2、故障的分析计算,2.1 二相短路(bc) Line-to-Line Fault,（一）故障边界条件：,转换为对称分量(a为基准相）：,（二）求解方法,（1）解析法,当故障点远离发电机时，可认为 .,（2）复合序网法,根据故障边界条件，将基本序网在故障端口处连接所构成的网络称为复合序网。,由复合序网，可直接求出故障点电压电流的序分量。,先确定参考相量：,（三）故障点电流电压向量关系(向量图）：,（假定阻抗为纯电抗）,可以直观的了解三相电流、电压的相对大小和它们之间的相位关系。,(四) 两相短路的基本特点： （1） 短路电压电流中不存在零序分量； （2） 两故障相中的短路电流的绝对值相等，方向相反

3、，数 值上为正序电流的 倍； （3）当在远离发电机的地方发生两相短路时，可通过对序网进行三相短路计算来近似求两相短路的电流； （4） 两相短路时的正序电流在数值上与在短路点加一个附加阻抗 构成一个增广正序网而发生三相短路时的电流相等。即 （5） 短路点两故障相电压总是相等，数值上为非故障相电压的一半，相位上总是与非故障相电压方向相反。,2.2 单相接地短路（A相） Single-Line-to-Ground Fault,（一）故障边界条件：,（二）复合序网,(三）短路点电气量,短路处各序功率为：,参考相量：,（四）向量图：（假定阻抗为纯电抗）,2.3 两相接地短路（bc相接地） Double

4、Line-to-Ground Fault,（一）故障边界条件：,转换为对称分量 (a为基准相）,（二）复合序网,(三）短路点电气量,故障点各相电气量为：,当 为纯电抗时，两故障相电流为：,将 代入上式，并取绝对值，整理后可得：,两相接地短路时，流入地中的电流为,故障处各相电压为,参考相量：,（四）向量图,（假定阻抗为纯电抗）：,(3) 在假定 阻抗角相等的情况下，两故障相电流的幅值总相等,其夹角 随 的不同而 不同。当 由 时， 由 即 。,（五）基本特点：,(2) 短路处两故障相电压等于零；,(1) 短路处正序电流与在原正序网络上增接一个附加阻抗 后而发生三相短路时的短路电流相等:,(1)

5、正序等效定则,；,2.4 几点结论,不对称短路故障时故障支路的正序分量电流，等于故障点阻抗加上一个附加阻抗后发生三相短路的电流。,(a为基准相）,(2)关于基准相的选择,在短路故障计算中，通常选故障时故障处三相中的特殊相作为基准相。,在应用对称分量法进行计算时，首先需要选定一个基准相。,指故障处与另两相情况不同的那一相。,单相接地短路时，故障相为特殊相；两相短路和两相接地短路时，非故障相为特殊相。,2、同一类型短路故障发生在不同相上时，基准相的序分量故障边界条件的形式不会改变，于是复合序网的形式不会改变，计算公式、结论均不会改变，只是表达式中下脚符号改变而已。,好处：,1、故障边界方程的形式最

6、简单；,Why?,a相单相接地短路:,或以b相为基准相：,bc相接地短路:,或以b相为基准相：,例如：b相单相接地短路：,电力系统对某一故障点的正序网络、负序网络、零序网络，属于基本序网，与故障类型、相别无关。但由各序网组合成的复合序网与短路故障的类型、相别有关。,串连型故障：其复合序网由三个独立的序网络相串连而成。如单相接地短路。 并联型故障：其复合序网由三个独立的序网络并联而成。如两相接地短路故障。,(3)关于复合序网,【例题】某系统接线如图所示。当k点发生c相接地短路时，求故障点各序的电流、电压、序功率及各相的电流电压，并画出其向量图。,线路：,步骤：,第一步：选定基准值，计算各元件标么

7、值；,第二步：选定基准相，画出各序网络，计算各序网络等值参数；,第三步：计算故障点各序电气量及各相量；,第四步：画出故障点电流、电压相量图；,第五步：计算各电气量有名值。,解：(1) 将各元件参数换算成标么值：,G-1:,选定基准值：,G-2:,T-1:,T-2:,线路：,(2)选C相为基准相，画出各序等值网络，计算各序网络等值参数；,正序网,负序网,零序网,(3)计算各序电气量及各相量,设：,求故障处各序电流、电压、功率：,求故障处各相电流、电压：,画出短路处的电流电压向量图：,求各电气量的有名值：,3 过渡电阻变化时横向不对称故障的分析计算,3.1 两相经过渡阻抗短路,故障点边界条件：,方

8、法一：,转换为对称分量：,方法二：,在K点发生的两相短路可等值的看成是在K点发生的两相金属性短路。,点故障边界条件为：,3.2 经过渡阻抗 单相接地短路,故障边界条件：,方法一：,方法二:,转换为对称分量：,点故障边界条件为：,3.3 两相短路又经过渡阻抗接地,方法一：,故障边界条件：,转化为对称分量：,方法二：,因 Zg 中只流过零序电流，所以可将Zg 移到中性点的位置上。在K点对 N0 点发生的bc短接后又经Zg的接地短路可看成是在K和 之间发生的两相金属性接地短路，所对应的复合序网不变。,3.4 经过渡阻抗短路的一般形式,故障边界方程：,设,从短路点向系统方向看，可得出三个独立的序网络的

9、描述方程为：,联立求解上述方程，可求出故障处各电气量的序分量。,故障边界方程：,4 纵向不对称故障的分析计算,4.1 基本概念 纵向不对称故障： 一般指一相断开或两相断开的非全相运行状态。 产生的原因： 导线断线；分相检修线路或开关设备； 开关在合闸过程中三相触头不同时接通； 某一线路单相接地后，故障相开关跳闸； 串补电容一相或二相击穿以及三相参数不平衡等。 危害：危机发电机转子，对附近通讯系统产生干 扰， 影响继电保护正确动作等。,4.2 分析方法,从端口 向系统看，其三独立序网如图所示：,（1）一相断线（A相断线）,其边界条件为： 转化为对称分量：,(2) 两相断相（bc断相）,由复合序网

10、可求出：,若已知断相前的负荷电流，在不计及断相后两侧电源等值电势的大小和相位变化情况下，有,同样可以应用叠加原理进行计算，计算过程同单相断线。,4.3 纵向不对称故障的一般形式,边界条件：,两相断线：,单相断线 ：,转换为对称分量：,设,将边界条件与独立序网方程联立求解，就可求出故障口的各序电流、电压。,5 对称分量经变压器后的相位变换,5.1 电压、电流对称分量经变压器后的变换,变压器变比:,（1）对称分量经YN-d11（或Y-d11）变压器后的相位变换,YN侧和d侧线电压之比,若不计励磁电流，d侧线电流可表示为：,两侧序电流之间的关系：,对b相、c相，序分量电流也有同样的关系：,若已知d侧

11、各序分量电流，求YN的各序分量电流：,B相、C相序分量电流也有同样的关系式。,若YN,d11接线变压器处于空载状态，两侧电压有如下关系：,应用对称分量法，可得YN侧的各序电压：,或,两侧正序电压、电流的相位关系相同，负序电压、电流的相位关系相同。,若规定电流的正方向由高压侧流向低压侧：,当变压器通过电流时，应计及该电流在变压器阻抗上的形 成的电压降:,若规定电流方向由低压侧（d）流向高压侧（Y）：,（2）对称分量经Y-y12或（Y-yn12）的相位变换,若变压器连接成YN-yn12，且又存在零序电流通路时，则有,标么值：,正序：,当序电流和序电压由接线组别中的12点侧 绕 组向N点侧绕组进行分

12、布计算时，取“” 号；,（3）相位变换的一般公式,负序：,当序电流和序电压由接线组别中的N点侧绕组向12点侧绕组进行分布计算时，取“”号。,（1）先求故障处的各序分量电流、电压。注意此 时各电 源电动势均已折算到了短路点所在的电压等级。,5.2 计及变压器对电压、电流序分量相移的分布计算步骤:,（2）不计相移，在序网络中计算各序电压、电流的分布。,（3）计算变压器相移角度，由短路点所在电压等级开 始，逐级的由变压器近短路的一侧的序分量的相位为基 础，对变压器另一侧的序分量的相位进行修正。,（4）将变换后的各序分量进行叠加，最后求得计及变压 器对序分量相移后的电压、电流的分布。,例子：,（一）Y

13、-yn12接线变压器在yn侧发生单相接地短路 求解变压器两侧电气量(标么值）,yn侧C相接地：,yn侧各相电流：,Y侧各相电流：,yn侧电压：,Y侧电压：,Y侧相量关系 yn侧相量关系,（1） yn侧单相接地短路时，Y侧对应的故障相电流 最大（ ），另外两相电流大小相等、方向相同 （ ），但与故障相电流方向相反。,（2）yn侧单相接地短路时，yn侧故障相电压为零， 但在计及变压器内部电抗的压降后，Y侧故障相电压并不 为零，非故障相电压与yn侧相比较，有大小和相位上的 变化，因二者之差 。因此，虽然 是Y-yn12接线，但两侧电压的相位关系在此情况下并不 是完全同相的。,几点结论：,（二）YN-d11接线变压器在d侧发生AB两相短路,d侧各相电流：,YN侧各相电流：,d侧各相电压：,YN侧各相电压：,(b) d侧相量关系,（a） YN侧相量关系,几点结论：,（1）YN侧各相电流的分布与故障相别有关，其规律 是：与d侧两故障相对应