wuda第8章-電力系統(tǒng)不對(duì)稱故障的分析01

第8章電力系統(tǒng)不對(duì)稱

故障的分析1橫向故障Shunttypefault單相接地短路

Singleline-to-groundfault兩相短路

Line-to-linefault兩相接地短路Doubleline-to-groundfault

不對(duì)稱故障縱向故障Seriestypefault兩相斷線Twoconductorsopen

單相斷線Oneconductoropen不對(duì)稱故障的類型（Unsymmetricalfault)2①計(jì)算短路點(diǎn)各序電流、電壓分量；②計(jì)算各序電流、電壓在網(wǎng)絡(luò)中的分布，遇有變壓器支路，還需注意相位變化；③將各序分量合成得出網(wǎng)絡(luò)各支路中的各相電流以及各節(jié)點(diǎn)各相電壓。不對(duì)稱短路計(jì)算的基本思路3對(duì)稱分量法用于處理三相電流、電壓的相量，而不是瞬時(shí)值。運(yùn)用對(duì)稱分量法只能分析某一特定時(shí)刻的狀態(tài)，而不能分析暫態(tài)過(guò)程。用對(duì)稱分量法分析簡(jiǎn)單故障，習(xí)慣上總是取a相作特殊相。特殊相，是指在故障處該相的狀態(tài)不同于其他兩相。此外，各電流、電壓的對(duì)稱分量也總以a相為參考相，即各序網(wǎng)絡(luò)方程以及故障邊界條件中，均以a相的相應(yīng)序分量表示。48.1簡(jiǎn)單不對(duì)稱短路的分析

一、單相接地短路二、兩相短路三、兩相接地短路四、正序等效定則五、接地系數(shù)5一、單相接地短路ac由于a相為特殊相，且選定其為基準(zhǔn)相，則故障點(diǎn)的邊界條件為應(yīng)用對(duì)稱分量法可得6整理可得序量邊界條件為序網(wǎng)絡(luò)的三個(gè)基本方程7解析法：聯(lián)立求解三個(gè)基本方程和三個(gè)序量邊界條件方程，從而可求出短路點(diǎn)各序電流和各序電壓共六個(gè)未知參數(shù)的方法。

不對(duì)稱短路的計(jì)算方法8復(fù)合序網(wǎng)絡(luò)法：

按序量邊界條件，將正序、負(fù)序和零序網(wǎng)絡(luò)按一定規(guī)律連接，從而求出短路點(diǎn)各序電流和各序電壓共六個(gè)未知參數(shù)的方法。這種方法簡(jiǎn)單直觀，使用方便。9o1f1f2o2f0o0按照本題的序量邊界條件，可繪制相應(yīng)的序網(wǎng)如左圖所示。10應(yīng)用解析法或復(fù)合序網(wǎng)法計(jì)算不對(duì)稱故障，兩種方法均可；兩種方法的共同關(guān)鍵點(diǎn)是：計(jì)算短路點(diǎn)的正序電流分量。以復(fù)合序網(wǎng)法為例的求解步驟和計(jì)算公式如下：①計(jì)算短路點(diǎn)正序電流11②計(jì)算短路點(diǎn)負(fù)序、零序電流③計(jì)算短路點(diǎn)各序電壓12④計(jì)算短路點(diǎn)各相電流

13故障相或單相接地短路電流的有效值

14⑤計(jì)算短路點(diǎn)的各相電壓15如果a相金屬性接地短路，即Xf＝0，則有16短路點(diǎn)的非故障相電壓計(jì)算17繪

制

短

路

點(diǎn)

的

電

流

、

電

壓

相

量

圖電壓向量圖電流向量圖18單相短路電流①電源電勢(shì)一定的情況下，單相短路電流和各序輸入電抗之和有關(guān)；②X1Σ和X2Σ的大小與短路點(diǎn)至電源點(diǎn)之間的電氣距離有關(guān)；③X0Σ則與中性點(diǎn)接地方式有關(guān)；④當(dāng)X1Σ≈X2Σ，X0Σ<X1Σ時(shí)，同一點(diǎn)發(fā)生單相接地短路時(shí)的短路電流會(huì)大于三相短路電流。計(jì)算結(jié)果分析：19非故障相電壓

①數(shù)值總是相等的，其相角差的大小與X0Σ/X2Σ有關(guān)；②X0Σ=0，Ub與Uc反相；③X0Σ=∞

，單相接地短路電流為零，非故障相電壓的數(shù)值升高為線電壓。20二、兩相短路abc短路點(diǎn)的邊界條件為

21

應(yīng)用對(duì)稱分量法可得出相應(yīng)的序電流、序電壓邊界條件為

22由序分量邊界條件可繪制復(fù)合序網(wǎng)如圖所示。

o1f1f2o2f0o023短路點(diǎn)的各序電流和電壓計(jì)算24短路點(diǎn)的各相電流和電壓的計(jì)算25故障相電流的有效值

26若b、c兩相發(fā)生的是金屬性短路，則計(jì)算公式如下：X1Σ=X2Σ時(shí)兩相短路電流是同一點(diǎn)三相短路電流的倍，兩相短路電流小于三相短路電流2728短路點(diǎn)的電流、電壓相量圖電壓向量圖電流向量圖29三、兩相短路接地abc短路點(diǎn)的邊界條件為30

應(yīng)用對(duì)稱分量法可得序分量邊界條件為31f2o2f0o0o1f1與序分量邊界條件相應(yīng)的復(fù)合序網(wǎng)為32短路點(diǎn)的正序電流

33短路點(diǎn)的負(fù)序、零序電流34若b、c兩相是直接接地短路，則有

35故障相電流的有效值36b、c兩相直接接地短路的電流電壓向量圖電壓向量圖電流向量圖37思考題兩相短路電流和兩相接地短路電流比三相短路電流大嗎？3839四、正序等效定則

各種簡(jiǎn)單短路故障的正序電流分量可用下面的通式表示

短路電流有效值為40正序等效定則的物理意義

簡(jiǎn)單不對(duì)稱短路時(shí)，短路點(diǎn)正序電流分量的大小與在短路點(diǎn)每一相中串接一附加電抗，并在其后面發(fā)生三相短路時(shí)的電流相等。41簡(jiǎn)單不對(duì)稱短路時(shí)的附加電抗和比例系數(shù)42簡(jiǎn)單不對(duì)稱短路電流的計(jì)算步驟1、根據(jù)故障類型，做出相應(yīng)的序網(wǎng)2、計(jì)算系統(tǒng)對(duì)短路點(diǎn)的正序、負(fù)序、零序等效電抗3、計(jì)算附加電抗4、計(jì)算短路點(diǎn)的正序電流5、計(jì)算短路點(diǎn)的故障相電流6、進(jìn)一步求得其他待求量43五、接地系數(shù)

兩相直接短路時(shí)，設(shè)X1Σ＝X2Σ，則有

①可見(jiàn)，兩相直接短路時(shí)，非故障相的對(duì)地電壓不會(huì)升高。

44②當(dāng)故障帶有接地性質(zhì)時(shí)，隨著X0Σ的變化，非故障相的對(duì)地電壓會(huì)在很大的范圍內(nèi)變動(dòng)；

③計(jì)算表明單相接地時(shí)非故障相的電壓升高一般較兩相短路接地時(shí)為高。45a相直接接地時(shí)非故障相b、c的電壓表達(dá)式46假設(shè)X1Σ＝X2Σ，則有4748非故障相電壓的絕對(duì)值為

接地系數(shù)49①α的大小將直接決定單相接地所引起的工頻過(guò)電壓的大??；

②a和X0Σ/X1Σ直接相關(guān)，其間的關(guān)系曲線如圖8-15所示。說(shuō)明：50①X0Σ/X1Σ若落在（-1~-20）的范圍內(nèi)，非故障相的電壓會(huì)上升到極高的數(shù)值，這是非常危險(xiǎn)的。

②如果為了其他目的而人為加大電網(wǎng)對(duì)地電容時(shí)，應(yīng)當(dāng)驗(yàn)算并防止X0Σ/X1Σ落在（-1~-20）的范圍內(nèi)。③在中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中，零序電流不能在變壓器中流通，所以主要由線路的對(duì)地容抗（零序?qū)Ъ{）決定，X0Σ/X1Σ落在-∞～-2６的范圍內(nèi)。51①在中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中，由于繼電保護(hù)的需要，運(yùn)行中往往要將某些變壓器的中性點(diǎn)解開(kāi)以增大系統(tǒng)的零序阻抗；

②X0Σ/X1Σ的值將取決于中性點(diǎn)不接地變壓器的總?cè)萘颗c系統(tǒng)中變壓器總?cè)萘恐?。注意?2①全部變壓器中性點(diǎn)都直接接地時(shí)，取X0Σ/X1Σ≈1；②中性點(diǎn)直接接地的變壓器占總?cè)萘康?/3時(shí)，取X0Σ/X1Σ≈1～2，取非故障相對(duì)地電壓，為1.3倍相電壓（或75%線電壓）；③中性點(diǎn)直接接地的變壓器占總?cè)萘康?/2時(shí)，則取X0Σ/X1Σ=2.5~3.5，取非故障相對(duì)地電壓為1.4倍相電壓（或80%線電壓）。過(guò)電壓設(shè)計(jì)中的考慮原則:53各種電網(wǎng)在單相接地故障時(shí)，可能出現(xiàn)的非故障相電壓升高值548.2不對(duì)稱短路時(shí)網(wǎng)絡(luò)中非故障處電流和電壓計(jì)算1、求網(wǎng)絡(luò)中非故障處的支路電流先求出短路點(diǎn)的各序電流分量將短路點(diǎn)的各序分量按照各序網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)分配到各支路中去，求得待求支路電流的各序分量按照對(duì)稱分量法合成，得該支路的各相電流。2、求網(wǎng)絡(luò)中非故障點(diǎn)的電壓先求出短路點(diǎn)各序電壓以短路點(diǎn)各序電壓為基礎(chǔ)，逐段加上相應(yīng)支路各序電壓降，得到各節(jié)點(diǎn)的各序電壓，將同一節(jié)點(diǎn)的各序電壓按對(duì)稱分量法合成，得到各節(jié)點(diǎn)的各相電壓。55電壓分布具有如下規(guī)律：1、越靠近電源側(cè)，正序電壓數(shù)值越高；越靠近短路點(diǎn)側(cè)，正序電壓數(shù)值越低。三相短路時(shí)，短路點(diǎn)f處的電壓為零，其各點(diǎn)電壓降低最嚴(yán)重。單相接地短路時(shí)正序電壓值降低最小。2、發(fā)生不對(duì)稱短路，短路點(diǎn)處的負(fù)序和零序電壓最高，離短路點(diǎn)越遠(yuǎn)，負(fù)序和零序電壓數(shù)值越低，發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)處負(fù)序電壓為零。零序電流終止的點(diǎn)，如Y0，d接線變壓器的三角形側(cè)，零序電壓為零。56

線電壓和電流對(duì)稱分量經(jīng)變壓器后，可能要發(fā)生相位移動(dòng)，這取決于變壓器繞組的聯(lián)接組別，變壓器組別有Y,y0和Y,d118-3電壓和電流對(duì)稱分量經(jīng)變壓器后的相位變化57對(duì)于接線組別為Y，y0的變壓器，兩側(cè)的正序、負(fù)序電流和電壓分量只有數(shù)值上大小不同，而相位相同。58對(duì)于組別為Y0，d11或Y，d11的變壓器，兩側(cè)的電流電壓不僅大小有變化，而且相位上也有變化。