电力系统分析-9第八章简单不对称故障的分析与计算
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《电力系统分析》
不对称故障的分析与计算
水利与建筑工程学院
电气与动力实验室
1、不对称短路分析与计算
一、实验目的
1、掌握运用Matlab进行电力系统仿真实验的方法;
2、理解导纳矩阵、阻抗矩阵及其求解方法;
3、掌握不对称短路的分析和计算方法;
4、学会编写程序分析不对称故障。
二、预习与思考
1、用Matlab对基本的矩阵进行运算。
2、导纳矩阵、阻抗矩阵有何关系,如何求取阻抗矩阵?
3、不对称短路有哪些,它们的边界条件分别是什么,如何形成它们的复合序网络图?
4、如何用程序实现不对称短路的计算?
三、系统网络及参数
图1 系统网络图
表1 元件参数及阻抗
四、实验步骤和要求
1、根据以上网络和参数,编写程序进行下列故障情况下的故障电流、节点电压和线路电流的计算。
(1)通过故障阻抗Z f=j0.1p.u., 节点3发生三相短路;
(2)通过故障阻抗Z f=j0.1p.u.,节点3发生单相接地短路;
(3)通过故障阻抗Z f=j0.1p.u.,节点3发生相间短路;
(4)通过故障阻抗Z f=j0.1p.u.,节点3发生两相接地短路。
五、实验报告
1、完成下表2-表9。
表2 节点3发生三相对称短路时的故障电流
表3 节点3发生三相对称短路时各节点电压
表4 节点3发生单相短路时的故障电流
表5 节点3发生单相短路时各节点电压
表6 节点3发生相间短路时的故障电流
表7 节点3发生相间短路时各节点电压
表8 节点3发生两相接地短路时的故障电流
表9 节点3发生两相接地短路时各节点电压
2、书面解答本实验的思考题。
电力系统不对称故障的分析计算1. 引言电力系统是现代社会中不可或缺的根底设施之一。
然而,由于各种原因,电力系统可能会发生不对称故障,导致电力系统的正常运行受到严重影响甚至导致短路事故。
因此,对电力系统不对称故障进行分析和计算是非常重要的。
本文将分析电力系统不对称故障的原因、特点以及进行相应计算的方法,并使用Markdown文本格式进行输出。
2. 不对称故障的原因和特点不对称故障是指电力系统中出现相序不对称的故障。
其主要原因包括:单相接地故障、双相接地故障以及两相短路故障等。
不对称故障的特点如下:1.电流和电压的相位不同:在不对称故障中,电流和电压的相位不同,通常表现为电流和电压波形的不对称。
2.非对称系统功率:由于不对称故障,电力系统中的功率将变得非对称。
正常情况下,三相电流和电压的功率应该平衡,但在不对称故障中,这种平衡被破坏。
3.对称分量的存在:在不对称故障中,由于相序的不同,电流和电压中会存在对称正序分量、对称负序分量和零序分量。
3. 不对称故障的分析计算方法对于不对称故障的分析计算,一般可以采用以下步骤:3.1 系统参数获取首先,需要获取电力系统的各项参数,包括发电机、变压器、线路和负载的参数等。
这些参数将用于后续的计算。
3.2 故障状态建模根据故障的类型和位置,对故障状态进行建模。
常见的故障状态包括单相接地故障、双相接地故障和两相短路故障等。
3.3 网络方程建立基于故障状态的建模,可以建立电力系统的节点方程或潮流方程。
通过求解节点方程或潮流方程,可以得到电流和电压的分布情况。
3.4 不对称故障计算根据网络方程的求解结果,可以计算不对称故障中电流、电压和功率的各项指标,包括正序分量电流、负序分量电流、零序电流等。
3.5 故障保护和控制根据不对称故障的计算结果,可以对故障保护和控制系统进行设计和优化。
通过故障保护和控制系统的响应,可以及时检测和隔离故障,保证电力系统的平安运行。
4. 结论电力系统不对称故障的分析计算是确保电力系统平安运行的重要步骤。
第八章 电力系统不对称故障的分析计算主要内容提示:电力系统中发生的故障分为两类:短路和断路故障。
短路故障包括:单相接地短路、两相短路、三相短路和两相接地短路;断路故障包括:一相断线和两相断线。
除三相短路外,均属于不对称故障,系统中发生不对称故障时,网络中将出现三相不对称的电压和电流,三相电路变成不对称电路。
直接解这种不对称电路相当复杂,这里引用120对称分量法,把不对称的三相电路转换成对称的电路,使解决电力系统中各种不对称故障的计算问题较为方便。
本章主要内容包括:对称分量法,电力系统中主要元件的各序参数及各种不对称故障的分析与计算。
§8—1 对称分量法及其应用利用120对称分量法可将一组不对称的三相量分解为三组对称的三序分量(正序分量、负序分量、零序分量)之和。
设c b a F F F ∙∙∙为三相系统中任意一组不对称的三相量、可分解为三组对称的三序分量如下:()()()()()()()()()021021021c c c c b b b b a a a a F F F F F F F F F F F F ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙++=++=++= 三组序分量如图8-1所示。
正序分量: ()1a F ∙、()1b F ∙、()1c F ∙三相的正序分量大小相等,彼此相位互差120°,与系统正常对称运行方式下的相序相同,达到最大值的顺序a →b →c ,在电机内部产生正转磁场,这就是正序分量。
此正序分量为一平衡的三相系统,因此有:()()()111c b a F F F ∙∙∙++=0。
负序分量:()2a F ∙、()2b F ∙、()2c F ∙三相的负序分量大小相等,彼此相位互差120°,与系图 8-1 三序分量Fc(0) ·零序F b(0) ·F a(0) ·120°120° 120° 正序F b(1)·F a(1)·F c(1) ·ω120°120°120°负序 F a(2)·F c(2)·F b(2)·ω统正常对称运行方式下的相序相反,达到最大值的顺序a →c →b ,在电机内部产生反转磁场,这就是负序分量。
第8章电力系统不对称故障的分析和计算8.1 复习笔记一、简单不对称短路的分析各序网络故障点的电压方程式式中,,即是短路发生前故障点的电压。
1.单相(a相)接地短路图8-1-1 单相接地短路(1)边界条件单相接地短路时,故障处的三个边界条件为①用对称分量表示为②用序量表示为(2)短路点电压和电流的各序分量(3)复合序网求解图8-1-2 单相短路的复合序网①短路点故障相电流②短路点非故障相的对地电压(4)相量图分析图8-1-3 单相接地短路时短路处的电流电压相量图和都与方向相同、大小相等,比超前90º,而和比落后90º。
①当X ff(0)→0时,相当于短路发生在直接接地的中性点附近,与反相,即θv=180º,电压的绝对值为。
②当X ff(0)→∞时,为不接地系统,单相短路电流为零,非故障相电压上升为线电压,大小为其夹角为60º。
③当X ff(0)=X ff(2)时,非故障相电压即等于故障前正常电压,夹角为120º。
2.两相(b相和c相)短路图8-1-4 两相短路(1)边界条件故障处的三个边界条件为用对称分量表示为整理后可得(2)方程联立求解(3)复合序网求解图8-1-5 两相短路的复合序网①短路点故障相的电流为b、c两相电流大小相等为②短路点各相对地电压为总结:两相短路电流为正序电流的倍;短路点非故障相电压为正序电压的两倍,而故障相电压只有非故障相电压的一半而且方向相反。
(4)相量图分析图8-1-6 两相短路时短路处电流电压相量图以正序电流作为参考相量,负序电流与它方向相反。
正序电压与负序电压相等,都比超前90º。
3.两相(b相和c相)短路接地图8-1-7 两相短路接地(1)边界条件故障处的三个边界条件为用序量表示的边界条件为(2)方程联立求解。
第8章电力系统不对称故障分析计算一、单项选择题1.电力系统发生三相短路,短路电流只包含( )A.正序分量B.负序分量C.零序分量D.正序和零序分量I+I+I=0,U=U=U属哪种短2.特殊相,故障处的序分量边界条件••••••(1)(2)(0)(1)(2)(0)路故障( )A.三相短路B.单相短路C.两相短路D.两相短路接地3.与一相断线故障复合序网形式上相同的短路故障是()。
A、单相接地短路B、两相短路C、两相短路接地D、三相短路4.中性点直接接地系统发生短路后,短路电流中没有零序分量的不对称故障形式是( )A.单相短路 B.两相短路C.两相接地短路 D.三相短路5.对称分量法适用于的系统是( )A.非线性系统 B.线性系统C.非刚性系统 D.刚性系统6.一般情况下,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( )A.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)7.中性点接地系统中发生不对称短路后,越靠近短路点,零序电压变化趋势为()A.越高B.越低C.不变D.无法判断8.系统发生短路故障后,越靠近短路点,正序电压( )A.越低B.越高C.不变D.不确定9.系统发生不对称短路后,负序电压的变化趋势为越靠近短路点,负序电压()A.不变B.越低C.越高D.先高后低10.分析不对称短路的方法是()。
A、对称分量法B、叠加原理C、运算曲线法D、节点电压法11.根据对称分量法,a、b、c三相的零序分量相位关系是()A.a相超前b相B.b相超前a相C.c相超前b相D.相位相同12.中性点直接接地系统中,发生单相接地故障时,零序回路中不包含()。
A.零序电流B.零序电压C.零序阻抗D.电源电势13.根据正序等效定则,当系统发生两相短路接地故障,附加阻抗Z△为()。
A. Z0ΣB. Z2ΣC.Z0Σ+ Z2ΣD. Z0Σ∥Z2Σ14.输电线路的正序阻抗与负序阻抗相比,其值要()。