电力系统故障分析

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压和零序电压
• 故障分量网络
电力系统故障分析
4 横向短路故障分析
★ 三相短路
三相短路-序电压分布 • 故障点离M母线愈近,M母线上的电压(正序电压)
愈低,当故障点在M母线处时,正序电压降到零值; • M、N母线上的突变量电压当故障点靠近母线时,数值
5.计算故障点基准相各序电压、电流
6.计算故障点各相电压、电流
7.保护安装处的电流和电压的计算首先是在计算出了故障点的序电压和序电流的基础 上,根据各支路的分布系数可求出保护安装出的序电流,再计算出序电压,最后由 序电压和序电流可合成保护安装处的相电压和相电流。
电力系统故障分析
3 各元件序阻抗及等值网络
• 只有中性点接地的星形绕组接线,该侧施加零序电压,零 序电流才可能流通,因此才有相应的零序等值电路。
电力系统故障分析
3 各元件序阻抗及等值网络
★ 变压器序阻抗
变压器零序阻抗。
• 铁芯结构:零序磁通磁路磁阻很小时,零序励磁阻抗有很 大的数值;当零序磁通磁路磁阻较大时,零序励磁阻抗数 值相对较小。由于反应在零序等值电路中,因此零序等值 电路与铁芯结构有关。
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★ 负序网
2 对称分量法及应用
0 Ia2 (ZG2 Z12 ) Va2
电力系统故障分析
★ 零序网
2 对称分量法及应用
0 Ia0 (ZG0 Z L0 ) 3Ia0Zn Va0 0 Ia0 (ZG0 Z L0 3Zn ) Va0
中性点上阻抗Zn,在零序网中相当 于3Zn
(4)正序网络中存在原有的负荷分量电流、电压,同时存在正序故障 分量电流、电压、故障支路中无负荷电流分量。正序电压故障点最 低。
(5)序网络中的电流、电压仅是特殊相的一个分量,不是电流、电压 的全量。当全量电流或电压为零时,其中的分量(正序、负序、零 序)电流或电压不为零。
电力系统故障分析
2 对称分量法及应用
Fc1
Fc2
Fc0
aFa1
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
a 2 Fa2
Fa0
• 三序量用三相量表示
Fa1 Fa 2
Fa 0
1 3
1 1 1
a a2 1
a2 a
FF ba
1
Fc
a e j120 1 j 3 22
a 2 e j240 1 j 3 22
1 a a 2 0, a3 1
3 各元件序阻抗及等值网络
★ 平行双回线的零序等值网络
• 平行双回线路内部接地一侧三跳时的零序等值电路
电力系统故障分析
3 各元件序阻抗及等值网络
★ 平行双回线的零序等值网络
• 平行双回线路一回停电检修时的零序等值电路 • 零序阻抗减小了 ,接地故障时会使通过的零序电流增大,
为保证继电保护的选择性,在进行接地保护整定计算时 应考虑这种运行方式
★ 发电机序阻抗
发电机属于旋转元件,故其 Z 1 Z 2 Z 0
(一)正序等值电路 :等值电势可用次暂态电势、阻抗可用次 暂态电抗
(二)负序等值电路:等值电路为发电机的负序电抗
(三)零序等值电路:发电机中性点不接地,在零序网络中发 电机处开路状态。
电力系统故障分析
★ 发电机序阻抗
3 各元件序阻抗及等值网络
• 当三相变压器为三个单相变压器组成、外铁型三相变压器 铁芯结构或三相五柱式铁芯结构时,在短路故障分析中可 认为零序励磁阻抗无穷大;当三相变压器为三柱式内铁型 结构时,不能视为无穷大。
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★ 变压器序阻抗
3 各元件序阻抗及等值网络
电力系统故障分析
3 各元件序阻抗及等值网络
★ 变压器序阻抗

UN(kV)0.38 3
6
10 35 110 220 330 500
Uav (kV)
0.40
3.15
6.3
10.5 37
115 230 345 525
电力系统故障分析
★ 计算公式
1 标幺值
R X P Q SU I Y R * Z B X * Z B P * S B Q * S B S * S B U * U B I * I B Y * Y B
讲课人:董龙
目录
电力系统故障分析
概述
★ 电力系统故障分析学习主要有以下几点作用: 1、事故分析 2、保护调试 3、整定计算 4、考试、竞赛

电力系统故障分析
1 标幺值
★ 基准值的选择
标幺值=有名值/基准值
基准值选择:
SB:选取100MVA或1000MVA
UB:在故障分析中,通常选取的是该电压级的平均额定电压 Uav (基本上是按电压等级的1.05倍)
输电线路零序阻抗:与线路是否有互感、架空地线等有关,应 采用实测值。
• 当无实测值时,对无架空地线的单回输电线路,零序阻抗可 取正序阻抗的3.5倍;当有架空地线时,零序阻抗可取正序阻
抗的2倍。
• 架空地线的存在使输电线路的零序阻抗减小。
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★ 零序网
3 各元件序阻抗及等值网络
电力系统故障分析
• 对称分量法中,正负零序分量并非存在某一相中。 • 序阻抗:对应序电压和序电流的比值 • 发电机正常时不产生负序和零序电势
电力系统故障分析
2 对称分量法及应用
★ 对称分量法常用公式
• 三相量用三序量表示
Fa Fb
Fa1 Fb1
Fa 2 Fb2
Fa0 Fb0
a 2 Fa1
aFa2
Fa0
Fc
作,在线路两侧都安全接地时运行,线路接地距离第I段的保护
范围会缩短。
(╳)
2、系统零序阻抗和零序网络不变,接地故障时的零序电流大小 就不变。(×)
3、在零序序网中图中没有出现发电机的电抗是发电机的零序电 抗为零。(×)
4、只要系统零序阻抗和零序网络不变,无论系统运行方式如何
变化,零序电流的分配和零序电流的大小都不会发生变化。 ( ×)
2 对称分量法及应用
★ 注意点
(1)序网络与短路故障点的相别、类型无关,与短路故障点的位置、 系统运行方式有关。
(2)正序网络、负序网络、零序网络各自独立,即序分量仅存在于各 自的序网络中。
(3)负序网络、零序网络是无源网络,仅在故障点作用相应的负序、 零序电动势,因而负序电压故障点最高、零序电压故障点最高。
电力系统故障分析
3 各元件序阻抗及等值网络
★ 变压器序阻抗
• 中性点经电抗串联接地时,等值电路如下
电力系统故障分析
3 各元件序阻抗及等值网络
★ 变压器序阻抗
双绕组变压器零序阻抗(Yn/yn)。
电力系统故障分析
3 各元件序阻抗及等值网络
★ 变压器序阻抗
三绕组变压器零序阻抗(Yn/yn/d)。
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★ 例题
1、把三相不对称相量分解为正序、负序及零序三组对称分量时, 其中正序分量A1和负序分量A2的计算式分别为: A 1=1/3(A+a2B+aC) 、A2=1/3(A+aB+a2C) ( ) 2、在AC两相接地短路时从复合序网图中求得的是 相上的各
序分量电流、电压。
3、按照对称分量法,C相的正序分量 可按FC1可按( )式计算。(αj120°) A、FC1=(αFA+α2FB+ FC)/3 B、FC1=(α2FA+ FB+αFC)/3 C、FC1=( FA+α2FB+αFC)/3
过渡电阻电压 Ug Ig R g
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★ 平行双回线的零序等值网络
3 各元件序阻抗及等值网络
电力系统故障分析
★ 平行双回线的零序等值网络
3 各元件序阻抗及等值网络
电力系统故障分析
3 各元件序阻抗及等值网络
★ 平行双回线的零序等值网络
• 平行双回线路内部接地时的零序等值电路
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U 3 ZI U B 3 Z B IB
S 3 UI S B 3 U B IB
Y Y B Z 1 Z 1 B
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1 标幺值
★ 三相系统中标么值计算特点
• 有功功率P、无功功率Q的基准值是SB,而不是PB、QB
• 三相功率(包括视在功率)标么值等于单相功率标么值 ;
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★ 零序网
Ea Ia1 (Z G1 Z L1 ) Va1
0 Ia2 (ZG2 Z12 ) Va2
0 Ia0 (ZG0 Z L0 3Z n ) Va0
2 对称分量法及应用
E 0
Ia1Z1 Ia2 Z 2
Va1 Va 2
0 Ia0 Z 0 Va0
电力系统故障分析
• 线电压标么值和相电压标么值也相等
• 在有名制中: S3 3U P3 3U cos • 标幺值中: S3* U ** 3* U** cos
• 标么值计算中: *() U *() / *() • 标么值电气量经过变压器后不变化,但求有名值时,应将求
得的标幺值电气量乘以该电压级相应基准值。
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★ 零序网
3 各元件序阻抗及等值网络
电力系统故障分析
3 各元件序阻抗及等值网络
★ 常用公式
几种常用公式介绍 测量阻抗 Z U
I
测量电压 Um (Ik K 3I0 ) Z1 3III0 Z互 Ig R g
K零序补偿系数 K Z0 - Z1
3Z1
零序互感电势 E 3III0 Z互 强电弱磁联系+,强磁弱电联系-
★ 对称分量法
2 对称分量法及应用
正序分量, abc三相顺时 针旋转,各相 相差120°
负序分量, abc三相逆时 针旋转,各 相相差120°
零序分量, abc三相大小 相等,方向相 同
合成
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2 对称分量法及应用
★ 对称分量法
• 序分量分解合成,可选不同基准相,故障分析时一般选特 殊相,选不同相时根据相对关系换算。
★ 变压器零序等值电路总结
3 各元件序阻抗及等值网络
电力系统故障分析
★ 自耦变压器序阻抗
3 各元件序阻抗及等值网络
电力系统故障分析
★ 自耦变压器序阻抗
3 各元件序阻抗及等值网络
电力系统故障分析
3 各元件序阻抗及等值网络
★ 线路序阻抗及等值网络
输电线路正序阻抗:
L*
1
L
S
U
2 B
输电线路属于静止元件,负序阻抗=正序阻抗
电力系统故障分析
3 各元件序阻抗及等值网络
★ 平行双回线的零序等值网络
• 平行双回线路两侧分列运行时的零序等值电路
电力系统故障分析
3 各元件序阻抗及等值网络
★ 平行双回线的零序等值网络
双回线路一侧分列运行的零序等值电路
电力系统故障分析
3 各元件序阻抗及等值网络
★ 例题
1、平行两回线之间有零序互感存在,当其中一回线停电检修工
U
k
%
S S
• 三绕组:求出各侧等值短路电压后计算
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★ 变压器序阻抗
3 各元件序阻抗及等值网络
变压器零序阻抗。
• 变压器的零序等值电路与变压器绕组接线方式、中性点接 地与否及铁芯结构有关。
• 三角形绕组接线、中性点不接地的星形绕组接线,在该侧 施加零序电压时零序电流不能流通,相当于开路;
电力系统故障分析
★ 三相短路
边界条件与特殊相
4 横向短路故障分析
UK3A 0 UK3B 0 UK3C 0
➢ 故障点处的三相故障电压均为0, 三相故障电流仍对称,均为正序 分量,特殊性可以选择任意相
电力系统故障分析
★ 三相短路
4 横向短路故障分析
三相短路:
• 复合序网就是正序网络 • 三相对称短路没有负序电流和零序电流,也没有负序电
电力系统故障分析
2 对称分量法及应用
★ 对称分量法分析电力系统故障(稳态)流程
1.根据故障特点选取特殊相作为基准相(单相故障选故障相,两相故障选非故障相)
2.根据系统各元件的序参数(标么值),求出归算至短路点的等值序阻抗
3.根据故障类型列出边界条件(熟练后就不需要列了)
4.根据边界条件画出复合序网图
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★ 叠加法
应 用 叠 加 原 理 进 行 分 解
2 对称分量法及应用
电力系统故障分析
★ 正序网
2 对称分量法及应用
Ea Ia1 (Z G1 Z L1 ) (Ia1 a 2 Ia1 aIa1 )Z n Va1
Ia1 Ib1 Ic1
Ia1 2Ia1 Ia1
0
Ea Ia1 (Z G1 Z L1 ) Va1
双绕组变压器零序阻抗(Yn/∆)。
• 三角形绕组侧的零序电流仅在三角形绕组内流通, 形成环流不流出三角形绕组,三角形绕组外的零序 电流为零。

三角形绕组内的零序环流为
02
30 j3T 2
0 jT 2
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3 各元件序阻抗及等值网络
★ 变压器序阻抗
双绕组变压器零序阻抗。 • 中性点经电抗Xn串联接地时,等值电路如下
(三)零序等值电路:发电机中性点不接地,在零序网络 中发电机处开路状态,零序阻抗无穷大。
(四)虽然发电机和负荷的正序阻抗、负序阻抗并不相等
,但是故障分析时,一般总是认为 Z1Z2
电力系统故障分析
3 各元件序阻抗及等值网络
★ 变压器序阻抗
变压器属于静止元件,正序阻抗=负序阻抗。

双绕组: T *()
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