20不对称短路分析(新)
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武汉理工大学《电力系统分析》课程设计说明书目录摘要 (3)1 电力系统短路故障的基本概念 (4)1.1短路故障的概述 (4)1.2 三序网络原理 (5)1.2.1 同步发电机的三序电抗 (5)1.2.2 变压器的三序电抗 (5)1.2.3 架空输电线的三序电抗 (6)1.3 标幺制 (6)1.3.1 标幺制概念 (6)1.2.2标幺值的计算 (7)1.4 短路次暂态电流标幺值和短路次暂态电流 (8)2 简单不对称短路的分析与计算 (9)2.1单相(a相)接地短路 (9)2.2 两相(b,c相)短路 (10)2.3两相(b相和c相)短路接地 (12)2.4 正序等效定则 (14)3 不对称短路的计算的实际应用 (14)3.1 设计任务及要求 (14)3.2 等值电路及参数标幺值的计算 (15)3.3 各序网络的化简和计算 (17)3.3.1 正序网络 (17)3.3.2 负序网络 (19)3.3.3 零序网络 (20)3.4 短路点处短路电流、冲击电流的计算 (20)4 实验结果分析 (21)5 心得体会 (22)6 参考文献 (23)2摘要电力系统的安全、稳定、经济运行无疑是历代电力工作者所致力追求的,但是从电力系统建立之初至今电力系统就一直伴随着故障的发生而且电力系统的故障类型多样。
在电力系统运行过程中,时常会发生故障,且大多是短路故障。
短路通常分为三相短路、单相接地短路、两相短路和两相接地短路。
其中三相短路为对称短路,后三者为不对称短路。
电力运行经验指出单相接地短路占大多数,因此分析与计算不对称短路具有非常重要意义。
求解不对称短路,首先应该计算各原件的序参数和画出等值电路。
然后制定各序网络。
根据不同的故障类型,确定出以相分量表示的边界条件,进而列出以序分量表示的边界条件,按边界条件将三个序网联合成复合网,由复合网求出故障处各序电流和电压,进而合成三相电流电压。
关键词: 不对称短路计算、对称分量法、节点导纳矩阵31电力系统短路故障的基本概念1.1短路故障的概述在电力系统运行过程中,时常发生故障,其中大多数是短路故障。
摘要电力系统发生不对称短路故障的可能性是最大的,本课题要求通过对电力系统分析不对称短路故障进行分析与计算,为电力系统的规划设计、安全运行、设备选择和继电保护等提供重要的依据。
关键字:标么值;等值电路;不对称故障目录一、基础资料 (3)二、设计内容 (3)1.选择110kV为电压基本级,画出用标幺值表示的各序等值电路。
并求出各序元件的参数。
(3)2.化简各序等值电路并求出各序总等值电抗。
(6)3.K处发生单相直接接地短路,列出边界条件并画出复合相序图。
求出短路电流。
(7)4.设在K处发生两相直接接地短路,列出边界条件并画出复合相序图。
求出短路电流。
(9)5.讨论正序定则及其应用。
并用正序定则直接求在K处发生两相直接短路时的短路电流。
(11)三、设计小结 (12)四、参考文献 (12)附录 (12)一、基础资料1. 电力系统简单结构图如图1所示。
图1 电力系统结构图在K 点发生不对称短路,系统各元件标幺值参数如下:(为简洁,不加下标*) 发电机G1和G2:S n =120MV A ,U n =10.5kV ,次暂态电动势标幺值1.67,次暂态电抗标幺值0.9,负序电抗标幺值0.45;变压器T1:S n =60MV A ,U K %=10.5 变压器T2:S n =60MV A ,U K %=10.5线路L=105km ,单位长度电抗x 1= 0.4Ω/km ,x 0=3 x 1, 负荷L1:S n =60MV A ,X 1=1.2,X 2=0.35 负荷L2:S n =40MV A ,X 1=1.2,X 2=0.35 取S B =120MV A 和U B 为所在级平均额定电压。
二、设计内容1.选择110kV 为电压基本级,画出用标幺值表示的各序等值电路。
并求出各序元件的参数(要求列出基本公式,并加说明)在产品样本中,电力系统中各电器设备如发电机、变压器、电抗器等所给出的都是标么值,即以本身额定值为基准的标么值或百分值。
第5 章电力系统不对称短路的计算分析5.1 基本认识5.2 元件的序阻抗及系统序网络的拟制及化简5.3 不对称短路时短路点电流和电压的分析及计算前言:1. 不对称短路时短路点的电流和电压出现不对称,短路点电流和电压的计算关键是求出其中一相的各序电流、电压分量。
2. 各序电流、电压分量分量的计算方法:解析法——解方程:上述 5.1 中三序网的基本式+三个补充方程(据不同类短路型的边界条件列出。
——繁,不用有两种复合序网法——将三个序网适当连接———组成复合序网法,求各序电流、电压(该法易记,方便,故广泛用——实际上是由解析法推导出的)3. 何谓“复合序网’——将三个序网适当连接,体现 a 相各序电流、电压关系的网络图。
4. 设对短路点各序网络图以简化到最简单的形式(见下图)——且表达形式有三种正序网E jX1 I a1E jX 1Ia1(n) f ++Ua1X1Ua1__G表达1 表达2 表达3 jX jX2 2I Ia 2a2+(n)f+Ua2Ua 2X2__表达1 表达2 表达3零序网jX jXIIa0a0+(n)f+Ua0Ua 0X_—表达1 表达2 表达3一、复合序网图及相量图(一)单相接地(1)f (如下图所示)a—E+aa 相——故障相,特殊相—E b +bc 相——非故障相—E c +I I b I ca分析:边界条件:I (1)b I (1)cU (1) a 0据对称分量法, 得:I1 1(1) (1) (1) 2 (1) (1) (1)a (I aI a I ) I I I1 3a b c a a23(1)a0——即三序电流相等U (1) (1) (1)a U U Ua1 a2 (1)a0三序电流、电压可用下图5-30 体现,称为复合序网。
E jX1Ia1+Ua1_jX2Ia2+Ua 2jXIa0+Ua 0图5-30 f (1) 复合序网注:(1) 复合序网,体现了三序电流、电压的关系I (1) (1) (1)a I I1 a2a0U (1) (1) (1)a U U1 a2a0(2) 由复合序网, 可直接写出短路点 f (1) 点的各序电流、电压IE(1) (1)aa I I1 ( ) a2j X X X1 2 3(1)a0U (1) (1) (1) (1)a E jI X (U U1 a a1 a2 a01 )(1) (1) U a20 jI a X2 2(1) (1)U a00 jI a X0(3)短路点故障相电流( 31) (1) (1) (1) (1)I a I I I I ——即为正序电流a1 a 2 a0 a1(1)I 的3 倍a1(1) (1) o2. 相量图(设I a I 0 )1 a1注:(1)由相量图可见,短路点:(1) 故障相电压U 0a I (1) 3a I(1)a1非故障相电压(1) (1) 但相位差(1) (1) 0OIb IU b U , 120c c (2)作相量图方法A 先作各相各序分量B 再作各相U、I 相量(二)两相短路( 2)f (如下图所示)b,cbc 相——故障相—E a +a 相——非故障相,特殊相—E +b—E+cI I b I ca分析:边界条件:I (2) a 0I (2)b I ( 2) cU ( 2)b U ( 2)c 0据对称分量法, 得:(2) (2)I a U (无零序网)0, 0 0a0I (2) (2)a I1 a2U (2) ( 2)a U1 a2三序电流、电压可用下图5-31 体现,称为复合序网。
1.问题:如何理解电网中的短路概念及出现的各类故障?回答:所谓短路是指电力系统在运行中,相与相之间或相与地(或中性线)之间发生非正常连接时而流过非常大的电流。
其电流值远大于额定电流,并取决于短路点距电源的电气距离。
短路就是不同电位的导电部分之间的低阻性短接,相当于电源未经过负载而直接由导线接通成闭合回路。
通常这是一种严重而应该尽可能避免电路的故障,会导致电路因电流过大而烧毁并发生火灾。
值得注意的是,除中性点外,相与相或相与地之间都是绝缘的。
图2 电力系统短路的分类电力系统短路可以分为三相短路、单相接地短路、两相短路和两相接地短路等。
三相短路的三相回路依旧是对称的,故称为对称短路。
其他的几种短路的三相回路均不对称,故称为不对称短路。
根据电力系统运行经验表明,单相短路占大多数,上述短路均是指在同一地点短路,实际上也可能在不同地点同时发生短路,例如两相在不同地点接地短路。
图3 故障的分类电网中的故障可以分成两大类:简单故障和复杂故障。
复杂故障一般是指由两种或者两种以上的简单故障组合而成,简单故障又分为对称故障和不对称故障;而不对称故障又可以分为短路故障(横向故障)和断路故障(纵向故障)。
在电力系统运行过程中,时常发生故障,其中大多数是短路故障。
2.问题:产生短路的原因有哪些?回答:产生短路的原因有很多,主要有如下几个方面:(1)元件损坏。
例如绝缘材料的自然老化,设计、安装及维护不良所带来的设备缺陷发展成短路。
(2)气象条件恶化。
例如雷电造成的闪络放电或者避雷针动作,架空线路由于大风或者导线覆冰引起电杆倒塌等。
(3)违规操作。
例如运行人员带负荷拉刀闸。
(4)其他原因。
例如挖沟损伤电缆。
3.问题:短路可能造成的危害有哪些?回答:短路电流所产生的电动力能形成很大的破坏力,如果导体和它的支架不够坚固,可能遭到难以修复的破坏,短路时由于很大的短路电流流经网络阻抗,必将使网络产生很大的电压损失。
另外,短路类型如果是金属性短路,短路点电压为零,短路点以上各处的电压也要相应降低很多,一旦电压低于额定电压太多的时候就会使供电受到严重影响或者被迫中断,若在发电厂附近发生短路,还可能使全电力系统运行解列,引起严重后果。
不对称短路的分析和计算不对称短路是指电路中的短路现象不对称地分布在电路中的其中一侧。
简单来说,不对称短路是指电路中其中一侧的短路现象比另一侧更为严重,或者在电路中其中一侧出现了短路而另一侧没有出现短路的情况。
这种情况会导致电压和电流在电路中的分布不平衡,可能会破坏电路元器件,甚至引起火灾事故。
因此,对不对称短路进行分析和计算是非常重要的。
1.电路拓扑分析:首先,对电路的拓扑结构进行研究,分析电路中各个元器件的连接方式和途径,确定电路的供电路径和负载分布,找出可能导致不对称短路的因素。
2.元器件参数分析:对电路中的元器件进行参数分析,包括电阻、电容、电感等参数。
如果在电路中存在不对称短路现象,可能是一些元器件的参数偏离正常范围,导致该侧电流增加,从而引发不对称短路。
3.测试测量:通过使用合适的测试工具和仪器对不对称短路的存在与程度进行测试和测量。
常用的测试仪器包括数字万用表、示波器、短路测试仪等。
通过测试测量可以准确地了解不对称短路的情况,有助于后续的计算和处理。
1.电流计算:根据电路的拓扑结构和元器件参数,计算各个分支电路中的电流大小。
通过电路中的欧姆定律和基尔霍夫定律等电路定律,可以求解各个分支电路的电流。
2.电压计算:根据电路中的电源电压和各个分支电路的电流,计算各个节点处的电压大小。
通过电路中的基尔霍夫定律和电压分压定律等电路定律,可以求解各个节点处的电压。
3.规范检查:对计算得到的电流和电压进行规范检查。
根据电路的设计和规范要求,检查计算结果是否符合规范,包括各个元器件的额定电流、电压、功率等。
4.不对称短路分析:对计算得到的电流和电压进行分析,确定是否存在不对称短路现象。
如果其中一侧的电流明显偏高,而另一侧的电流较小或接近零,可能存在不对称短路。
5.故障诊断:根据不对称短路的分析结果,进行故障诊断,并采取合适的措施进行处理。
可能的处理方法包括更换元器件、调整电路连接方式、增加保护元器件等。
电力系统基础复习题填空题1.在我国35 kV及以下电压等级电网中一般采用的中性点运行方式是。
2.短路电流最大可能的瞬时值称为。
3.降压变压器将110 kV和35 kV电压等级的电网相联,两侧均与线路相连,这台变压器的额定变比为。
4.当系统由于有功不足和无功不足导致频率和电压都偏低时,应该首先答案决功率平衡的问题。
5.电力系统的运行频率主要取决于功率的平衡。
6.频率的调整能够实现频率的无差调节。
7.网络中某节点的实际电压同该节点的额定电压之差称为。
8.变压器的正序和负序等值电路。
9.应用正序等效定则的目的是将不对称短路转化为_______计算。
10.在简单电力系统中,若加速面积大于减速面积,系统将失去__ ____。
11.频率的二次调整是由发电机组的____ __进行调整。
12.电力系统主要调压方式包括、和。
13.高压输电线路空载时,线路始端的电压将其末端电压。
14.衡量电能质量的三个主要指标是电压、和。
15.电力线路中有功功率是从电压相角超前的一端流向另一端;感性无功功率是从电压一端流向另一端。
16.当有功功率和无功功率分点不一致时,常选的分点将网络答案开。
17.环网潮流功率的自然分布是指功率分布,经济分布是指功率与电阻成反比分布。
18.最大负荷时允许电压中枢点的电压适当下降,最小负荷时允许电压中枢点的电压适当升高,这种调压方式是。
19.高峰负荷时升高中枢点电压,低谷负荷时降低中枢点电压,这种中枢点调压方式称为。
20.分析不对称短路的方法是。
21.短路电流最大可能的瞬时值称为。
22.对于YN,yn0接法的变压器,当用标幺值表示且非标准变比等于1时,两侧电压的正序分量和负序分量的标幺值。
正确答案是:1.不接地或经消弧线圈接地2. 短路冲击电流3.110/38.54.有功5.有功6.二次7.电压偏移8.相同9.对称短路计算 10.暂态稳定性 11.调频器12.顺调压、逆调压、常(恒)调压13.低于 14.频率、谐波 15. 幅值高的16.电压较低 17.与阻抗成反比 18.顺调压方式19.逆调压 20.对称分量法 21.短路冲击电流22.分别相等选择题1.一条架空输电线路,其正、负、零序电抗分别为x1、x2和x0,它们的一般关系是( )A. x1≠x2≠x0B. x1≠x2=x0C. x1=x2≠x0D. x1=x2=x02.为能在实际负荷超过预测值时及时地向增加的负荷供电而设置的备用容量称为( )A国民经济备用 B负荷备用 C检修备用 D事故备用3.影响系统频率的主要因素是( )A电流 B阻抗 C无功 D有功4.潮流计算常用的计算方法是( )A答案析法 B迭代法和牛顿法 C积分法 D差分法5.电力系统运行稳定性主要是指下列哪个元件的运行稳定性( )A.电动机B.变压器C.输电线路D.发电机6.在枯水季节,电力系统调频厂常选择( )A.中温中压火电厂B.小水电站C.高温高压火电厂D.大中型水电厂7.联结组标号为Y,d11的变压器高压侧正序相电压为、低压侧正序相电压比( )A.越前30度B.滞后30度C.超前60度D.滞后60度8.负荷的最大负荷利用小时数的大小,在一定程度上反映了( )A.负荷大小B.负荷使用时间C.负荷变化剧烈程度D.负荷变化快慢9.计算机潮流算法中的牛顿法属于( )A.差分法B.积分法C.迭代法D.答案析法10.用于组装架空线路的器件是( )A.杆塔B.金具C.绝缘子D.避雷器11.为能及时向增加的负荷供电而设置的备用是( )A.负荷备用B.检修备用C.国民经济备用D.事故备用选择题正确答案是:1.C2.B3.D4.B5.D6.D7.A8.C9.C 10.B 11.A判断题1.一般情况下,变压器二次侧绕组的额定电压应为用电设备额定电压。
2019福建供电服务公司电工类模拟卷1一、专业单项题1.电力系统最危险的故障是()。
A.单相接地B.两相短路C.三相短路D.两相短路接地2.电流一段保护的灵敏系数通常用保护范围来衡量,其保护范围越长表明保护越()。
A.可靠B.不可靠C.灵敏D.不灵敏3.衡量电能质量的技术指标是()。
A.电压偏移.频率偏移、网损率B.电压偏移、频率偏移、电压畸变率C.厂用电率、燃料消耗率、网损率D.厂用电率、网损率、电压畸变率4.对于一级负荷比例比较大的电力用户,应采用的电力系统接线方式为()。
A.单回路干线式B.双电源供电方式C.单回路放射式D.单回路放射式或单电源单回路链式。
5.电网谐波的产生,主要在于电力系统中存在()。
A.电感和电容元件B.三相参数不对称C.非线性元件D.电容元件6.采用同一型号的三相架空线路,相间距离增大,其电抗()。
A.增大B.减小C.不变D.无法确定7.定时限过电流保护需要考虑返回系数,是为了()。
A.提高保护的灵敏性B.外部故障切除后保护可靠返回C.解决选择性8.双侧电源相间短路功率方向继电器采用的接线方式是()。
A.0°B.90°C30°D.60°9.当中性点采用经消弧线圈接地的运行方式后,如果接地故障时所提供的电感电流大于电容电流总和,其补偿方式为()A.全补偿方式B.过补偿方式C.欠补偿方式D.零补偿方式10.有一整定阻抗为set Z =8∠60°Ω的方向圆阻抗继电器,当测量阻抗m Z =4∠30°Ω时,该继电器处于()状态。
A.动作B.不动作C.临界动作D.11.当发生两相短路故障时,对单相重合闸描述正确的是()。
A.跳开单相,然后进行单相重合,重合不成功则跳开三相不再重合B.跳开三相,并不进行重合C.跳开三相,然后进行三相重合,重合不成功则跳开三相不再重合D.跳开两相,然后进行两相重合,重合不成功则跳开三相不再重合12.以下不属于主保护的有()。
一、单选(共计100分,每题2.5分)1、构成电力网的主要设备有()变压器,用户B.变压器,电力线路C.电缆,架空线D.电阻,电容错误:【B】2、中性点不接地系统中发生单相接地时,接地点有电流流过,电流的通路是( )变压器、输电线B.发电机C.输电线、中性点D.输电线路和线路对地电容错误:【D】3、环网中功率的经济分布是()。
与电阻成反比分布B.与电抗成正比分布C.与阻抗成正比分布D.与阻抗成反比分布错误:【A】4、有备用电源接线方式的优、缺点是( )可靠性高、电压高B.可靠性高,造价低C.可靠性高,造价高D.可靠性低,造价高错误:【C】A.B.C.D.错误:【A】6、一般情况,变压器的负序电抗X T(2)与正序电抗X T(1)的大小关系为()X T(1)>X T(2)B.X T(1)<X T(2)C.X T(1)=X T(2)D.X T(1)>>X T(2)错误:【C】7、输电线路反映电流的热效应的参数是()。
电抗B.电阻C.电纳D.电导错误:【B】8、系统中无功功率不足,会造成()。
频率上升B.频率下降C.电压上升D.电压下降错误:【D】错误:【A】错误:【A】错误:【A】错误:【C】13、无零序电流分量的不对称短路是()三相短路B.两相短路C.单相接地短路D.两相短路接地错误:【B】14、负序阻抗与正序阻抗不相同的是()。
变压器B.同步调相机C.电抗器D.架空线路错误:【B】错误:【D】错误:【B】17、下列故障形式中对称的短路故障为()单相接地短路B.两相短路C.三相短路D.两相接地短路错误:【C】18、系统发生两相接地短路故障时,复合序网的连接方式为()正序、负序、零序并联B.正序、负序并联、零序网开路C.正序、零序并联、负序开路D.零序、负序并联,正序开路错误:【A】19、我国规定的标准额定电压等级有()110kV 220kV 380kVB.121kV 200kV 300kVC.110kV 220kV 500kVD.110kV 242kV 330kV错误:【C】20、系统发生两相短路故障时,复合序网的连接方式为()。