5.3不对称短路时短路点电流和电压的分析及计算(2).
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不对称短路的分析和计算Document serial number【UU89WT-UU98YT-UU8CB-UUUT-UUT108】目录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1电力系统短路故障的基本概念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。
所谓短路:是指电力系统正常运行情况以外的相与相之间或相与地(或中性线)之间的连接。
除中性点外,相与相或相与地之间都是绝缘的。
电力系统短路可分为三相短路,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,故称为不对称短路。
其他的几种短路的三相回路均不对称,故称为不对称短路。
电力系统运行经念表明,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。
依照短路发生的地点和持续时间不同,它的后果可能使用户的供电情况部分地或全部地发生故障。
当在有由多发电厂组成的电力系统发生端来了时,其后果更为严重,由于短路造成电网电压的大幅度下降,可能导致并行运行的发电机失去同步,或者导致电网枢纽点电压崩溃,所有这些可能引起电力系统瓦解而造成大面积的停电事故,这是最危险的后果。
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。
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。
题目: 电力系统不对称短路计算与分析初始条件:系统接线如下图,线路f处发生金属性B、C相接地短路。
已知各元件参为:发电机G:S N=60MV A, V N=10.5KV,X d″=0.2, X2=0.25,E″=11KV;变压器T-1:S N=60MV A, Vs(%)=10.5,K T1=10.5 / 115kV;变压器T-2:S N=60MV A, Vs(%)=10.5,K T2=115 / 10.5kV;线路L:长L=90km, X1=0.4Ω/km, X0=3.5X1;负荷LD:S LD=40MV A,X1=1.2, X2=0.35。
要求完成的主要任务:选取基准功率S B=60MV A,基准电压为平均额定电压,要求:(1)制定正、负、零序网,计算网络各元件序参数标幺值。
(2)计算各序组合电抗及电源组合电势并绘制复合序网。
(3)计算短路点的入地电流有名值和A相电压有名值。
(4)计算短路时发电机侧线路流过的各相电流有名值。
时间安排:熟悉设计任务 5.27收集相关资料 5.28选定设计原理 5.29计算分析及结果分析 5.30 --6.6撰写设计报告 6.7指导教师签名:年月日系主任(或责任教师)签名:年月日摘要本次课程设计的步骤为先进行正、负、零序参数的标幺值转化,再分别用戴维南定理做出各序等值电路得到各序的短路电抗,然后根据两相接地短路的边界条件绘制复合网络电路,并求出各序短路电流、总短路电流和A相电压,最后根据电力系统的具体电路计算发电机侧的相电流。
根据标幺值计算出有名值。
本文最后还总结了各种简单短路情况的短路电流的计算方法。
关键词:标幺值两相接地短路复合网络电路目录摘要 (I)1题目分析 (1)1.1问题一的分析 (1)1.2问题二的分析 (1)1.3问题三的分析 (1)1.4问题四的分析 (1)2题目求解 (2)2.1问题一的求解 (2)2.2问题二的求解 (3)2.3问题三的求解 (6)2.4问题四的求解 (7)3求解方法拓展 (9)4总结....................................................................... 错误!未定义书签。
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。
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 一、复合序网图及相量图二、短路点正序电流及故障相电流绝对值通式1. 正序电流)(1)(1n an a X X E I∆+∑=2.故障相电流绝对值通式()()1n n ka I m I ••=三、 任一时刻短路点故障相周期分量绝对值的简单计算——用正序等效定则求步骤1.画出各序网络图---化简---求出各序总电抗2.求出附加电抗)(n X ∆3.将附加电抗)(n X ∆接入正序网末端---如下图所示4.求出正序电流)(1n a I &——按附加电抗)(n X ∆后发生三相短路时,求三相短路电流的方法求(即正序等效定则) 注:有限大容量电源供电时;由Bejs S S X X ∑∑=**----查运算曲线-----得)(*1n a I则有名值av en a en a n a U S III I3)(*1)(*1)(1∑⨯=∑=无限大容量电源供电时或3**〉〉∑∑=Bejs S S X X 时-----∑=*)(*11X I n a则有名值av B n a en a n a U S IIII3)(*1)(*1)(1⨯=∑=5.求出短路点故障相电流绝对值)(1)()(n t a n n kt I m I比例系数,其值见上表7-3例5-2 例5-1图,试用正序等效定则,计算f(1)点发生单相接地各短路时,短路点故障相次暂态短路电流绝对值.G T L解:取S B =100WVA, U B=Uav(一)画出各序网络图---化简---求出各序总电抗1.正序网(1)求各元件正序电抗发电机X 1* = X G*N //GNB S S =0.65*8.0/120100= 0.433变压器T1 X 2*= TNB K S S U 100% =150*100100*13.13 =0.088架空线 2*3Uav S X X B = 2230100*150*4.0= = 0.113(2)画出正序网(见图5-20a 左)(3) 化简,求正序总电抗∑*1X = 0.433+ 0.088+0.113=0.634(见图5-20a 右)2.负序网 :(1)求各元件负序电抗发电机X 1* = X G*N //GNB S S =0.65*8.0/120100= 0.433变压器T1 X 2*= TNB K S S U 100% =150*100100*13.13 =0.088架空线 2*3Uav S X X B = 2230100*150*4.0= = 0.113(2)画出负序网(见图5-20b 左)(3) 化简,求负序总电抗∑*2X = 0.433+ 0.088+0.113=0.634(见图5-20b 右)3.零序网:(1) 求各元件零序电抗变压器T1 X 2*= TNB K S S U 100% = 150*100100*13.13 =0.088架空线 339.0113.0331*3=⨯==L X X(2)画出零序网(见图5-20c 左)(3) 化简,求零序总电抗∑*0X = 0.088+0.339=0.427(见图5-20c 右)*1∑X 正序网a*2X 负序网b *∑X 零序网c图5-20 各序网络图及化简(二)求出附加电抗061.1427.0634.002)1(=+=∑+∑=∆X X X(三)将附加电抗接入正序网末端--- X )1(∆X(四).求出正序电流)(1n a I &——按附加电抗)(n X ∆后发生三相短路时,求三相短路电流的方法求。
695.1061.1634.0)1(1*=+=+∑=∑∆X X X 有限大容量电源供电;由543.21008.0/120695.1**=⨯=∑∑=B ejs S S X X----查运算曲线-----4.0)1//(*1=a I则有名值)(151.0377.04.023038.0/1204.03)(*1)(*1)(1KA U S III Iaven a en a n a =⨯=⨯⨯=∑⨯=∑=(五)求出短路点故障相电流绝对值)(452.0151.03)1//(*1)1()1//(KA I m I a k =⨯==习题5-2(练习)例5-1图,试用正序等效定则,分别计算f (n)点发生两相短路f (2)、两相相接地短路f (1,1)时,短路点故障相次暂态短路电流绝对值. 解;I 两相短路f (2)时(二)附加电抗634.02)2(=∑=∆X X(三)将附加电抗接入正序网末端---X )2(∆X(四).求出正序电流)(1n a I &——按附加电抗)(n X ∆后发生三相短路时,求三相短路电流的方法求。
268.1634.0634.0)2(1*=+=+∑=∑∆X X X 有限大容量电源供电;由902.11008.0/120268.1**=⨯=∑∑=B ejs S S X X----查运算曲线-----53.0)2//(*1=a I则有名值)(2.0377.053.023038.0/12053.03)(*1)2(*1)2(1KA U S I I I I aven a ea a =⨯=⨯⨯=∑⨯=∑=(五)求出短路点故障相电流绝对值)(346.02.03)2//(*1)2()2//(KA I m I a k =⨯==II 两相接地短路f(1,1)时(二)求出附加电抗255.0427.0634.0427.0634.0//02)1,1(=+⨯=∑∑=∆X X X(三)将附加电抗接入正序网末端---*1∑X )1,1(∆X(四).求出正序电流)1,1(1a I &——按附加电抗)1,1(∆X 后发生三相短路时,求三相短路电流的方法求。
889.0255.0634.0)1,1(1*=+=+∑=∑∆X X X 有限大容量电源供电;由337.11008.0/120889.0**=⨯=∑∑=B ejs S S X X----查运算曲线-----78.0)1//(*1=a I则有名值)(294.0377.078.023038.0/12078.03)1,1(*1)1,1(*1)1,1(1KA U S I I I I avea ea a =⨯=⨯⨯=∑⨯=∑=(五)求出短路点故障相电流绝对值)( 444.0294 .0871.03294.0)427.0634.0(427.0634.01 3)(132)1,1(1222)1,1()1,1(KAIXXXXIIa cb=⨯⨯=⨯+⨯-⨯=⨯∑+∑∑∑-⨯==5-3(作业)下图5-23,试用正序等效定则,分别计算f (n)点发生单相接地短路f (1),两相短路f (2)、两相接地短路f (1,1)时,短路点故障相次暂态短路电流绝对值.G T L图5-235-4测试题11.不对称短路类型有三种: 、 、2. 判断:不对称短路计算方法:对称分量法( )3.填空: 一组不对称三相系统,可分解为 序、 序、 序等三组对称分量;反之,该三组对称分量又可合成为一组不对称三相系统。
4.判断: 已知电力系统发生不对称短路时,某支路a 相的三序电流021a a a I I I &&&、、,则该支路a 相短路电流021)(a a a n fI I I I &&&&++=( )5-5测试题2I 关于单相接地)1(a f 的1. 画出单相接地)1(a f 的复合序网图2. 选择题:单相接地)1(a f 的复合序网图由 而成。
A 由正序网、负序网、零序网串联B 由正序网、负序网并联C 由正序网、负序网、零序网并联3. 判断:单相接地)1(a f 的时,接地点特殊相正序电流为:)(321)1(1∑+∑+∑=X X X j E I aa && ( )4.填空:单相接地)1(af的时,接地点故障相短路电流)1(f I= )1(1a I5. 试画出单相(a相)接地短路时的相量图(设))1(1)1(1oaaII∠=&II 关于两相短路)2(af的III 关于两相接地短路)1,1(af的后语:1.短路点各种不对称短路电流与三相短路电流的比值(1)、I//(2)/I//(3)=√3/2即I//(2=0.866 I//(3)(2)I//(1)/I//(3)=3/(2+X0∑/ X1∑)≤1.5系统可采取措施,增大X0∑--减小I//(1)--使I//(1)≤I//(3)(3)I//(1.1)/I//(3)≤√3系统可采取措施,增大X 0∑--减小I //(1)--使I//(1。
1)≤I//(3)2.不对称短路冲击电流的计算——与对称三相短路计算相似,为:)//()(2n fimp n imp I K i = 3. 不对称短路时,短路点电流、电压相量的计算——需用对称分量法:即先假设)0)1(1)1(1o a a I I ∠=&,后推算(自阅)——用机算4. 不对称短路时,网络中各支路、各母线电压的计算,同上2似(自阅)——用机算。