电力系统故障复习

K(3) E XG XT1 XL1 XT2 XL XL2
等值电路图
• • • • •
X=X’(k1k2…kn)2 U=U’(k1k2…kn) I=I’/(k1k2…kn) k1、k2、…、kn——变压器的变比 X’、 U’、 I’——分别为归算前的值，Ω、 KV、A • X、 U、 I——分别为归算后的值，Ω、KV、 A
1. 发电机通常给出SN、UN和X＊Ｂ，则 X＊ dＢ= X＊d N*(SB/SN)*(UN/UB)2 或 X＊dＢ= X＊dN* (SB/SN)
2. 变压器 • 通常给出 SN、 UN、 UK%则： X＊ TＢ= UK%/100*(SB/SN)*(UN/UB)2 或 X＊ TＢ= UK%/100*(SB/SN)
• (5) 对通信设施及铁道信号系统的影响：发 生不对称短路时 , 不平衡电流能产生足够的 磁通在邻近电路感应出很大的电动势,这会 对架设在高压电力线路附近的通信线路或 铁道信号系统等产生严重的影响。
• 横向故障：电力系统的短路故障, 因为其是 相对相或相对地的故障。 • 纵向故障：即断线故障，如一相断线使系 统发生两相运行的非全相运行情况。后一 种情况往往发生在某一相线路出现短路后, 该相的断路器断开,从而形成一相断线。 • 复杂故障：在电力系统中的不同地点(两处 或两处以上)同时发生不对称故障的情况。
序阻抗
• 正序阻抗:正序电流通过该元件时所产生 的正序压降与此正序电流之比。 • 负序阻抗：与上阻抗类似。 • 零序阻抗：与上阻抗类似。
不同短路类型之间短路电流的比 较
• 在所有情况下以两相短路电流最小 • X1Σ= X2Σ = X0Σ 和X1Σ= X2Σ ，X0Σ =∞时， 以三相短路电流值为最大 • X1Σ= X2Σ ，X0Σ =0时，以两相接地短路电 流值为最大，单相短路电流次之，三相 短路电流最小
• 有名单位制：用这种物理量作电路计算的 方法 • 标么制：这时电路的电压不是用kV表示,而 是用电压的实际值(单:kV)对某一选定的电 压基准值(单位:kV)的比值来表示。这个比 值是没有量纲的,称为电压的标么值(即相对 值)。
当选定电压和功率的基准值后，电流和阻 抗的基准值为 • IＢ=SＢ/31/2UＢ • ZＢ= UＢ/31/2IＢ=U2Ｂ/SＢ
双绕组变压器电抗的标幺额定值 XT*N=UK%/100
四、电抗器 • 普通电抗器每相用一个电抗表示。它的主 要参数有额定线电压 UN , 额定电流 IN 和电 抗百分数 Xr% Xr = Xr%/100*UN/31/2IN
在电路原理中 , 电路的电压、电流、功率和阻 抗等物理量 • 电压——V ( 伏 ) 或 kV( 千伏 ) • 电流——A( 安 ) 或 KA( 千安 ) • 功率——VA( 伏安 ) 、 KVA( 千伏安 ) 或 MVA( 兆伏安 ) • 阻抗——Ω ( 欧 )
SB=100MVA
UB(KV) IB(KA) ZB(Ω)
37
10.5
1.56
5.5
13.69
1.1025
6.3
0.4
9.16
144
0.4
0.0016
当选定了基准值后 , 各电气量的标么值: • U＊Ｂ=U/UＢ • I ＊Ｂ=I/IＢ=I/( SＢ/31/2 UＢ)=31/2UＢI/SＢ • S＊Ｂ=S/SＢ • XＢ=X/ZＢ=31/2IＢX/UＢ=SＢX/U2Ｂ • R＊Ｂ= R/ZＢ=31/2IＢR/UＢ=SＢR/U2Ｂ
3. 电抗器 通常给出 UN 、 IN 和电抗百分数 XL%则： X＊ LＢ= XL%/100*(IB/IN)* (UN/UB)
例1-1：某汽轮发电机的额定容量为30MVA，额定 电压为10.5KV，X”*dN=0.125，如选取 SB=100MVA,UB=10.5KV,试求X”*dB
解：X＊ dＢ= X＊d N*(SB/SN)*(UN/UB)2=0.417
短路危险后果 • (1) 电动力效应的破坏作用：短路故障使 短路点附近的支路中出现比正常值大许 多倍的电流,由于短路电流的电动力效应, 导体间将产生很大的机械应力。 • (2) 热效应的破坏作用：短路电流流过设 备使其发热增加 , 持续时间较长时,设备 可能过热以致损坏。
• (3) 电压下降的危害：短路时系统电压大幅度 下降 , 对用户影响很大。异步电动机。当电压 大幅度下降时,可能导致电动机停转,造成产品 报废、设备损坏等严重后果。 • (4) 发电机失步，破坏系统稳定：当短路发生 地点离电源不远而持续时间又较长时,并列运行 发电机的可能失去同步，破坏系统稳定运行， 造成大面积停电。这是短路的最严重后果。
求解不对称故障问题的方法：
对称分量：常用。一组三相不对称相量 分解为三组三相对称分量。 非对称分量
应用对称分量法计算的不对称故障步骤
• • • • 计算电力系统各序阻抗 制定电力系统的各序网络 由各序网络和故障条件列出对应方程 联立方程组解出故障点电流、电压的各 序分量，将相应的各序分量相加，求得 故障点的各相电流和各相电压 • 计算各序电流、电压在网络中的分布， 进而求得各指定支路的各相电流和指定 节点的各相电压
• 计算变比时的方向应从基本级到待归算 的一级。 • T1 的变比应采取 121/10.5 • T2 的变比应取 110/6.6
• 计算变比时的方向应从基本级到待归算 的一级。 • T1 的变比应采取 121/10.5 • T2 的变比应取 110/6.6
3、简化网络，计算待求量
X∑=XG+XT1+XL1+XT2+XL+XL2=508.32 Ω IK=E∑/X∑=0.144 KA
• 中性点运行方式主要分两类 , 即直接接地和 不接地。 • 直接接地系统：供电可靠性低,因这 种系统 一相接地时,出现了除中性点外的另一个接 地点,构成了短路回路,接地相电流很大 • 直接接地系统又称为大接地电流系统。 • 为了防止损坏设备,单相接地时,必须迅速切 除接地相甚至于切除三相。
• 不接地系统：供电可靠性高,但对绝缘水平 的要求也高,这种系统中一相接地时,不构成 短路回路,接地相电流不大,不必切除接地相, 但这时非接地相的对地电压将升高为相电 压的1.732倍。 • 属于中性点不接地方式的还有中性点经消 弧线圈接地方式。 • 中性点不接地系统又称为小接地电流系统。
• 流过电缆线路L2的短路电流为： IKL2=IK*KL2=0.144*(110/6.6)=2.4KA • 流过发电机线路的短路电流为： IKL1=IK*KL1=0.144*(121/10.5)=1.65KA • T2低压侧母线残压为： UREM.L=31/2IK(XL+XL2)/(110/6.6)=3.23KV • T2高压侧母线残压为： UREM.H=31/2IK(XT2+XL+XL2)=74.98KV
பைடு நூலகம்
Uav （KV）
0.4
3.15
6.3
10.5
37
115
232
345
525
应用对称分量法计算的不对称故障步骤
• • • • 计算电力系统各序阻抗 制定电力系统的各序网络 由各序网络和故障条件列出对应方程 联立方程组解出故障点电流、电压的各 序分量，将相应的各序分量相加，求得 故障点的各相电流和各相电压 • 计算各序电流、电压在网络中的分布， 进而求得各指定支路的各相电流和指定 节点的各相电压
例1-2：一台电抗器的参数为UN=10KV,IN=0.3KA, XL%=4，若取SB=100MVA,UB=10.5KV,试求X*LB
解：由IＢ=SＢ/31/2UＢ代入 X＊ LＢ= XL%/100*(IB/IN)* (UN/UB)=0.695
各个电压等级的平均额定电压
UN 0.38 （KV） 3 6 10 35 110 220 330 500
• 电力系统：这些生产、输送、分配和消耗 电能的各种电气设备连接 在一起组成的整 体。 • 发电机：机械能转化为电能 ； • 变压器、电力线路：变换、输送、分配电 能的作 用 ； • 电动机、电炉、电灯等用电设备：消耗电 能，这些用电设备把电能转换成用户所需 要的各 种能量 , 如机械能、热能、光能等。
电力系统的运行状态 电力系统的运行状态由运行参量来描述、 运行参量定量地确定系统的运行状态。
• 电力系统中的运行状态：即稳态和暂态。 • 当电力系统处于稳态时,其运行参量不是常 量,而是持续地变化,但这种变化是围绕某一 平均值附近的变化,幅度很小,因而实际中可 以认为运行参量是常量。 • 电力系统常常受到各种突然的挠动,这些挠 动使电力系统处于暂态过程之中,这时运行 参量可能发生较大的变化。
G
I
T1
II
L1
例题
T2
L
L2
K(3)
30MVA 10.5KV X”d=0.26 E=11KV
31.5MVA 10.5/121KV X”d=0.26 E=11KV
0.4Ω/Km 80Km
15MVA 110/6.6KV UK%=10.5
6KV 0.3KA Xr%=5
X=0.08Ω/Km 2.5Km
110KV基本级电力系统
1. 2.
作等值电路图 计算各元件归算至 11OKV 侧的电抗有名值
解：发电机 G: XG=X”d*U2I/SNG*(UII/UI)2=126.887 E=11/31/2*(121/10.5)=73.19KV 变压器T1:XT1=UK%/100*(U2II/SNT1)=48.8Ω 线路L1:XL1=0.4*80=32 变压器T2:XT2=UK%/100*(U2II/SNT1)=84.7Ω 电抗器L：XL= Xr%/100*(UN/31/2IN)*(UII/UIII)2=160.38 Ω 电缆L2：XL2=0.08*2.5*(UII/UIII)2=55.556 Ω
短路故障的原因 • 外界 • 内部 • 误操作