电力系统不对称故障的分析计算
- 格式:doc
- 大小:1.53 MB
- 文档页数:22
1、短路电流最大有效值出现在〔〕。
A短路发生后约半个周期时B、短路发生瞬间;C、短路发生后约1/4周期时。
2、利用对称分量法分析计算电力系统不对称故障时,应选〔〕相作为分析计算的根本相。
A、故障相; B 、特殊相; C 、A相。
3、关于不对称短路时短路电流中的各种电流分量,下述说法中正确的选项是〔〕。
A、短路电流中除正序分量外,其它分量都将逐渐衰减到零;B、短路电流中除非周期分量将逐渐衰减到零外,其它电流分量都不会衰减;C、短路电流中除非周期分量将逐渐衰减到零外,其它电流分量都将从短路瞬间的起始值衰减到其稳态值。
4、不管电力系统发生什么类型的不对称短路,短路电流中一定存在〔〕。
A、正序分量、负序分量和零序分量;B 、正序分量和负序分量;C、零序分量。
5、在简单电力系统中,如某点的三序阻抗Z1Z2Z0,那么在该地点发生不同类型短路故障时,按对发电机并列运行暂态稳定性影响从大到小排序,应为〔〕。
A、单相接地短路、两相短路、两相短路接地、三相短路;B、三相短路、两相短路接地、两相短路、单相接地短路;C、两相短路、两相短路接地、单相接地短路、三相短路。
6、发电机-变压器单元接线,变压器高压侧母线上短路时,短路电流冲击系数应取〔〕。
A.2;B。
;。
7、电力系统在事故后运行方式下,对并列运行静态稳定储藏系数K P(%)的要求是〔〕。
K P (%)>30;B 、K P(%)≧15~20;C、K P(%)≧10。
A8、下述各组中,完全能够提高电力系统并列运行暂态稳定性的一组是〔〕。
A、装设有载调压变压器、线路装设重合闸装置、快速切除线路故障;B、变压器中性点经小电阻接地、线路装设重合闸装置、快速切除线路故障;C、线路两端并联电抗器、快速切除线路故障、线路装设重合闸装置。
9、对于三相三柱式变压器,其正序参数、负序参数和零序参数的关系是〔〕。
A、正序参数、负序参数和零序参数均相同;B、正序参数与负序参数相同,与零序参数不同;C、正序参数、负序参数、零序参数各不相同。
单项选择题1、短路电流最大有效值出现在(1)。
A 、短路发生后约半个周期时;2、利用对称分量法分析计算电力系统不对称故障时,应选(2)相作为分析计算的基本相。
B 、特殊相3、关于不对称短路时短路电流中的各种电流分量,下述说法中正确的是(3)。
C 、短路电流中除非周期分量将逐渐衰减到零外,其它电流分量都将从短路瞬间的起始值衰减到其稳态值。
4、不管电力系统发生什么类型的不对称短路,短路电流中一定存在(2)。
B 、正序分量和负序分量; 5、在简单电力系统中,如某点的三序阻抗021∑∑∑==Z Z Z ,则在该地点发生不同类型短路故障时,按对发电机并列运行暂态稳定性影响从大到小排序,应为(2)。
B 、三相短路、两相短路接地、两相短路、单相接地短路;6、发电机-变压器单元接线,变压器高压侧母线上短路时,短路电流冲击系数应取(2)。
B 、1.8;7、电力系统在事故后运行方式下,对并列运行静态稳定储备系数(%)P K 的要求是(3)。
C 、(%)P K ≧10。
8、下述各组中,完全能够提高电力系统并列运行暂态稳定性的一组是(2)。
B 、变压器中性点经小电阻接地、线路装设重合闸装置、快速切除线路故障; 9、对于三相三柱式变压器,其正序参数、负序参数和零序参数的关系是(2)。
B 、正序参数与负序参数相同,与零序参数不同;10、分析计算电力系统并列运行静态稳定性的小干扰法和分析计算电力系统并列运行暂态稳定性的分段计算法,就其实质 而言都是为了求(1)。
A 、t -δ曲线1、计算12MW 以上机组机端短路冲击电流时,短路电流冲击系数应取(2)。
B 、1.9;2、发电机三相电压为:)sin(αω+=t U u m a、)120sin(0-+=αωt U u m b ,)120sin(0++=αωt U u m c ,如将短路发生时刻作为时间的起点(0=t),当短路前空载、短路回路阻抗角为800(感性)时,B 相短路电流中非周期分量取得最大值的条件是(2) B 、0110=α;3、具有阻尼绕组的凸极式同步发电机,机端发生三相短路时,电磁暂态过程中定子绕组中存在(1)。
1.那些实验是在EMS平台下进行那些实验是在DTS平台下进行EMS:1电力系统有功功率分布及分析;2电力系统无功功率分布及分析;3电力系统综合调压措施分析;4电力系统有功-频率分布;5电力系统潮流控制分析;6电力系统对称故障计算及分析;7电力系统不对称故障及计算分析DTS:1电力系统继电保护动作特性分析;2电力系统稳定性计算及分析;3电力系统继电保护动作情况与系统稳定性关系分析2.欲调节电压幅值,调有功P有效还是无功Q有效为什么1电压对无功变化更敏感,有功虽然对电压也有影响但是比较小2只考虑电压降落的纵分量:△U=PR+QX/U,从公式看出,电压降落跟有功P和无功Q都有关系,只不过在高压输电系统中,电抗X>>R,这样,QX在△U的分量更大,调节电压幅值就是在调节无功;3.重合闸有什么好处若电气故障设为三相短路,故障分别持续t1和t2时长,则两个实验结果有什么不同重合闸好处:1在线路发生暂时性故障时,迅速恢复供电,从而提高供电可靠性;2对于有双侧电源的高压输电线路,可以提高系统并列运行的稳定性,从而提高线路的输送容量;3可以纠正由于断路器机构不良,或继电器误动作引起的误跳闸故障延时长的接地距离一段动作次数,相间距离一段动作次数,三相跳开次数比故障延时短的多,开关三相跳开的次数多;4,.以实验为例,举例说明继电保护对暂态稳定的影响实验八中,实验项目一体现出选保护具有选择性,当其故障范围内出现故障时,有相应的断路器动作跳闸;实验项目二体现出保护是相互配合的;当本段拒动时,由上一级出口动作跳闸;实验项目三做的是自动重合闸的“前加速”和“后加速”保护;继电保护快速切除故障和自动重合闸装置就是使故障对系统的影响降到最低,尽早的将故障切除能避免故障电流对设备的冲击减小对系统的扰动,有利于暂态稳定的实现;5.·在电力系统潮流控制分析试验中,可以通过改变发电机的无功进行潮流调整,也可以通过改变发电机所连升压变压器的分接头进行潮流调整,实验过程中这两项调整对发电机的设置有何不同为什么改变发电机无功:设置发电机无功时以10MVAR增长;不能保证发电机有功功率和发电机电压恒定,他们可能会随着无功功率的改变有微小的变化;改变变压器分接头:设置此时发电机相当于一个PV节点,即恒定的有功P和不变的电压U;原因:发电机是无功电源,也是有功电源,是电能发生元件;变压器是电能转换元件,不产生功率;7在实验中考虑了哪些调压措施若某节点电压kv/无功……电压升高3kv,则应补偿多少电容实验调节发电机端电压调节有功,调节无功,调整变压器分接头百度电力系统的调压措施主要有:1靠调节发电机机端电压调压2靠改变变压器分接头调压3靠无功补偿调压4靠线路串连电容改变线路参数调压我的实验灵敏度系数为,所以若电压升高3kv,应补偿3/=40Mvar的电容8在调频实验中;对单机单负荷系统,若发电机的额定功率……频率怎么变化当负荷功率大于发电机功率的额定功率……通过K=△p/△f来判断f如何变化9、几个实验步骤实验九试探法求故障切除实验的实验步骤1.进入DTS之“教员台”,在DTS控制面版上选择“进入暂态”;同上述项目一样,将各开关的线路继电保护退出运行;2.按右键点击线路lineAto2,选择“电气故障设置”项,设置“三相短路”、故障延时100ms、距线路首端50%,按“确定”,选择菜单栏上的“表格曲线”下“动态曲线显示”项,在出现的窗体上察看发电机“摇摆曲线”;保存之;3.在“DTS控制台”面版上选择“进入在线”,再点击“仿真重演”,选择设置故障前的时间,返回基态潮流;根据发电机“摇摆曲线”的形态,继续在线路lineAto2上设置故障,故障类型、位置等与上述完全相同,只是将故障延时增加一个Δt,比如Δt=50ms,察看发电机“摇摆曲线”;4.重复步骤3之操作,将故障延时不断增加一个Δt,每一次都注意其摇摆曲线是否已接近稳定极限或已经崩溃,直至系统失稳;实验三1比较电抗器与电容器的调压作用返回系统基态潮流状态,断开连接在母线B上的电抗器和电容器的断路器,记录下此时母线B的电压;合上电容器的断路器,此时母线电压值发生变化,记录变化后的值;断开电容器的断路器,再合上电抗器的断路器,记录下变化后的母线电压值;2调节各变压器分接头,对比不同变压器对某一母线的调压作用返回系统基态潮流,分别调整变压器1号、2号、3号的分接头,比较哪一台变压器对改变母线A的节点电压最有效;具体做法,在“调度员潮流”状态,先把1号发电电机设置为PV节点,然后选中1号变压器,按键,选“分接头调节”,将其分接头位置上调或下调一个档位可多调几档,观察并记录下母线A的电压变化情况;返回系统基态潮流,分别对变压器B、C重复这一实验步骤,观察并分别记录下,母线A的电压变化情况;(3)应用仿真系统中的灵敏度分析法对指定母线电压进行灵敏度分析作母线B电压的灵敏度分析;点击“量测分析”、“状态估计”、“静态安全分析”进入实验操作平台,用鼠标点击并选中“母线B”,在窗口上方上选择“校正对策分析”项,点击“灵敏度分析”下的“灵敏度分析”子项,在弹出窗口中的“受控参数”框中选择“电压”,在右侧的“控制参数”框选中复选项“发电机无功功率”、“负载无功功率”和“电容无功功率”三项,按“确定”后仿真系统便会自动计算并给出各台发电机的无功功率、各个负荷无功功率以及各个电容无功功率对母线B电压影响的报表;4估算并验证电容器补偿容量;假设要将母线B电压升高ΔU,不断试探改变电容器的无功容量参数后将其投入运行,直至母线B电压符合或接近原定的要求,记录此时电容无功功率及母线B电压值;再利用灵敏度分析结果大致估算将母线B电压升高ΔU所需的电容无功功率容量,对比二者结果是否一致;实验一电力系统有功功率分布及分析1.2、欲调节电压相角θ,调有功P有效还是调无功Q有效应调节有功P,因为电力网络中,各元件的电抗一般远大于电阻,所以可将雅克比子阵中的N eP ∂∂=N 省略,可将修正方程中δ∆=∆H P ,所以节点电压相位角的改变主要影响各元件的有功功率潮流,即欲调节电压相角θ,调有功P;3,、想要调节水轮发电机的出力P 应调节什么控制量 如想要调节汽轮发电机的出力P 又应调节什么控制量想要调节水轮发电机的出力P 应调节其水门,调节水流量;如想要调节汽轮发电机的出力P 应调节其气门,调节进气量;实验二电力系统无功功率分布及分析1.2.欲调节电压相角θ,调有功P 有效还是调无功Q 有效答:调节无功有效;3.想要调节水轮发电机的无功Q 应调节什么控制装置调节汽轮发电机的Q 呢答:调节励磁装置,调节发电机励磁电流,增加励磁电流就会增加无功输出,减少励磁电流无功输出就会下降;4.调整变压器分接头能增加或减少全系统无功总量吗答:不能;系统的无功总量由发电机,同步调相机,电力电容器和静止补偿器等来影响,变压器分接头只是通过改变电压来改变无功分布,不影响全系统无功总量;实验三电力系统综合调压措施分析1.步骤2中,哪一种调压手段更有效些为什么答:步骤2中对比了发电机1、3的无功对母线A 电压的影响;调节3号发电机对调压更有效;有iijij ij ij U X Q R P U +=∆可知,电压降落主要受X 和Q,发电机3到母线A 的X 更大,所以发电机无功调节相同的量,3号发电机对母线A 电压的影响更大,调压更有效;2.从本实验的结果看出,要调整电压不合格点电压,最优先采用的调压手段是哪一种为什么而最有效的手段又是哪一种答:最优先采用的是调节发电机端电压、调整变压器分接头的方法,通过调整变压器的电压分接头来调整电压是电力系统经常采用的措施;最有效的是进行无功补偿,从而调节无功负荷;因为改变变压器的变比调压是有条件的;它就是:必须维持系统的无功功率平衡;调整变压器分接头不能从根本是改变无功缺乏的问题,还可能引起电压降落;iijij ij ij U X Q R P U +=∆,所以调节无功Q 对电压调整非常有效;3.如果想降网损,前提不能减出力、不能减负荷,如何通过各种调压手段进行调节答:无功补偿;通过无功补偿使线路上流过的无功减小,线路电压升高,线路是的电压降落减小,从而降低了网损;实验四电力系统有功-频率分析1.在一个实际运行的电网中,假设系统有功出力缺额P ∆,单独依靠发电机自身“一次调频”能力使系统重新平衡不计负荷调节,系统的频率值为f1;单独依靠负荷自身调节效应使系统重新平衡不计发电机调节,系统的频率值为f2;问二者是否相等答:二者不相等,因为发电机的单位调节功率和负荷的单位调节功率的值相差比较多,如:=*G K ~20,=*L K ;2.有人说,一号发电机的发电容量大于2号发电机,因此选调频机的时候应优先选一号机答:这种说法不对,因为发电机的单位调节功率和机组的调差系数σ有互为倒数的关系;100%f P 1K GNG ⨯==σσN实验五电力系统潮流控制分析1. 为什么会有线损线损的构成主要有哪些成分 2.答:电能通过输电线路传输而产生的能量损耗,简称线损;电力网络中除输送电能的线路外,还有变压器等其他输变电设备,也会产生电能的损耗,这些电能损耗包括线损在内的总和称为网损; 线损是由电力传输中有功功率的损耗造成的,主要由以下3个部分组成;=1\GB3①于电流流经有电阻的导线,造成的有功功率的损耗,它是线损的最主要部分②由于线路有电压,而线间和线对接之间的绝缘有漏电,造成的有功功率损耗③电晕损耗:架空输电线路带电部分的电晕放电造成的有功功率损耗;在一般正常情况下,后两部分只占极小的份量; 3. 从实验步骤3中的记录情况,谈谈你对线路损耗的认识;答:线损是电能通过输电线路传输而产生的能量损耗产生的;电力网络中除输送电能的线路外,还有变压器等其他输变电设备,也会产生电能的损耗,这些电能损耗的总和称为网损; 线损是由电力传输中有功功率的损耗造成的,主要由以下3个部分组成;=1\GB3①于电流流经有电阻的导线,造成的有功功率的损耗,它是线损的最主要部分②由于线路有电压,而线间和线对接之间的绝缘有漏电,造成的有功功率损耗③电晕损耗:架空输电线路带电部分的电晕放电造成的有功功率损耗;在一般正常情况下,后两部分只占极小的份量;4. 如果各110kV 线路承担的输送功率长期满负荷运行,有何方法可较好地解决线损过高问题答:为了降低网络功率损耗,可以采取改变系统运行方式,调整运行参数和负荷率等措施使网络的功率分布接近经济分布,使网络运行更经济,功率损耗为最小;在有功功率合理分配的同时,还应做到无功功率的合理分布;按照就近的原则安排补偿,减少无功远距离输送;增设无功补偿装置,并合理配置,以提高负荷的功率因数,改变无功潮流分布,可以减少有功损耗和电压损耗,可以减少发电机送出的无功功率和通过线路、变压器传输的无功功率,使线损大为降低,而且还可以改善电压质量、提高线路和变压器的输送能力; 实验六电力系统对称故障计算及分析1.对某一线路来说,在相同地点发生三相短路时的短路电流是否一定比发生两相短路时的短路电流大为什么答:不一定;当线路发生三相短路时:z U I f fa∑=)1(01其中x ∑)1(为电力系统序网络的正序阻抗;当线路发生两相短路假设b 、c 两相短路时:zz U I I f fc fb ∑+∑==)2()1(032则由12式可知:当z z )13()1()2(-∑<∑时,两相短路电流大于三相短路电流;当z z )13()1()2(-∑=∑时,两相短路电流等于三相短路电流;当z z )13()1()2(-∑>∑时,两相短路电流小于三相短路电流;但是由于电力系统中一般情况下z z ∑=∑)1()2(,所以两相短路电流小于三相短路电流;2.某一线路,首端发生三相短路故障和末端发生三相短路故障引起的系统反应一样吗 请说说理由;答:不一样;由于短路地点的不同,使得两次电源到短路点的短路阻抗不同,从而三相短路电流也不同; 实验七电力系统不对称故障计算及分析1.有人说,在相同地点发生三相短路、两相短路、两相接地短路和单相接地短路,肯定是三相短路的短路电流最大;对吗为什么答:不对;例如单项接地短路故障相的短路电流为∑+∑+∑=)0()2()1(03zzz U I ff ,一般∑)1(z和∑)2(z 接近相等;因此,如果∑)0(z 小于∑)1(z ,则单相短路电流大于同一地点的三相短路电流∑)2(0/zU f,反之,则单相短路电流小于三相短路电流;2.有人认为发生不对称故障时,故障相电流是由各序电流合成的,因此相电流一定比序电流要大;对吗为什么答:不对,因为序电流为矢量,有大小有方向,序电流的合成为矢量叠加,可能最后的相电流幅值比序电流还要小;1.在III 段过电流保护中,使用微机保护后,用不着电流继电器了作为启动元件,请问在该段的动作电流整定公式中还要考虑继电器的返回系数吗答:微机保护由于没有用电流继电器了作为启动元件,从理论上讲没有返回系数,但实际中,为了防止在保护装置在临界值附近发生抖动,微机保护中还是会设置返回系数的;2.如图所示,线路上装设两组电流互感器,线路保护和母线保护应各接哪组互感器为什么答:线路保护采用TA1互感器,母线保护采用TA2互感器;这样做是为了存在保护区间的重叠,从而保证任意处的故障都置于保护区内;实验九电力系统稳定性计算及分析1.有人说装设有自动励磁调节系统的发电机抗扰动能力比较强,对吗为什么答:这种说法是对的;正常情况下,系统中各发电机处于同步运行状态,保证系统中任何节点的电压幅值和频率以及任何线路的传输功率为恒定值;如果系统在运行过程中受到某种干扰,使发电机的输出电功率相应发生改变,结果是使得在扰动瞬间各发电机的机械输入转矩和输出的电磁转矩失去平衡,出现发电机转子不同程度的加速或减速,并导致各发电机之间转子相对角的变化;自动励磁调节系统能维持发电机或其他控制点的电压在给定水平,控制并联运行机组无功功率的合理分配,从而提高电力系统的稳定性;2.是不是只有相间三相短路才有可能引起系统的暂态稳定问题,发生单相接地短路则不会答:是;当发生单相接地不对称故障时,发电机定子回路中将流过负序电流;负序电流产生的磁场和转子绕组电流的磁场形成的转矩,主要是以两倍同步频率交变的,平均值接近于零的制动转矩,它对发电机也即电力系统的暂态过程没有明显影响,可略去不计;3.对于中性点不接地运行的小电网假设自供自用,与外电网没有联系,有无可能会发生类似的暂态稳定问题答:会;当系统在某种运行状态下突然受到某种干扰,使发电机的机械输入转矩和输出的电磁转矩失去平衡,使发电机转子加速或减速,并导致各发电机之间转子相对角的变化,从而带来电磁暂态过程; 实验十电力系统继电保护动作情况与系统稳定性关系分析1.如下图电网,保护5装设保护III 段,动作时限为III t 5,保护3装设II 段和III 段,动作时限分别为II I 3I I 3t t 和,保护1装设I 段、II 段和III 段,动作时限分别为III I I I t t t 111、、;有一继保工作人员在保护动作时限上这样设计:,,,t t s 031535∆+=∆+==III III III III III t t t t ts 0 s .5 0 131===I II II t t t ,;问设计有无问题 假设s 0.5t =∆答:这样设计存在问题;由已知得,s .5 0 31==II II t t 当B-C 线路首端发生短路故障时,1处的II 段保护可能发生误动,使A-B 线路切除,使故障范围扩大;。
电力系统分析Ⅱ单选1利用对称分量法分析计算电力系统不对称故障时,应选()为分析计算的基本相。
B 特殊相2发电机一变压器单元接线,变压器高压侧母线上短路时,短路电流冲击系数应取() B 1.83关于不对称短路时短路电流中的各种电流分量,下述说法中正确的是()。
C、短路电流中除非周期分量将逐渐衰减到零外,其它电流分量都将从短路瞬间的起始值衰减到其稳态值。
4对于三相三柱式变压器,不对称短路分析时,对励磁电抗的处理方法是()B负序和正序励磁电抗可以视为无限大,零序励磁电抗般不能视为无限大5电力系统的复杂故障是指()。
C电力系统中不同地点同时发生故障6凸极同步发电机a、b、c坐标下的磁链方程中,电感系数为常数的有()。
C转子各绕组互感系数7双绕组变压器原边绕组零序电流能够导致副边产生零序电流的接线形式0。
C YN,yn8近似计算法中,变压器的变比应采用()A 实际变比9关于同杆双回架空输电线路,下面说法中正确的是()。
A、一般情况下可以忽略双回路对正序和负序电抗的景响,但对零序电抗的影响却不能忽略10中性点不接地系统发生单相接地短路时,非故障相电压升高至()A线电压11系统的特征值对应的特征方程如下,其中能保持静态稳定的是()。
B p2+3p+5=012 派克变换是一种C 坐标变换13同步发电机转子的惯性时间常数J反映了转子惯性的大小。
正确14短路计算时的计算电抗是以发电机的额定容量为基准的电抗标幺值。
()正确15切除部分负荷是在电力系统静态稳定性有被破坏的危机情况下,采正确16无限大电源供电情况下突然发生三相短路时,短路电流中的周期分量不衰减,非周期分量也不衰减。
()错误17中性点直接接地系统中,发生几率最多且危害最大的是单相接地短路。
()错误18相短路达到稳定状态时,短路电流中的非周期分量已衰减到零,不对称短路达到稳定状态时,短路电流中的负序和零序分量也将衰减到零。
()错误19短路电流在最恶劣短路情况下的最大瞬时值称为短路冲击电流。
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。
7.4 简单不对称短路故障分析在中性点接地的电力系统中,简单不对称短路故障有单相接地短路、两相短路以及两相接地短路。
无论是哪一种短路,利用对称分量法分析时,都可以制订出正、负、零序网络,并经化简后从简化序网列写出各序网络故障点的电压平衡方程式,如式(7-11)。
如果略去正常分量只计故障分量,并忽略各元件电阻,可将式(7-11)改写为(7-45)式中,即是短路发生前故障点的电压。
要求解出上式中的三个电流序分量和三个电压序分量,应根据不对称短路的边界条件补充三个方程式。
由于短路类型不同,短路点的边界条件不同,补充的方程亦不同。
下面对三种不对称短路分别进行讨论。
7.4.1 单相接地短路设在中性点接地的电力系统中相接地短路,如图7-29,由图可列出短路点的边界条件图7-29 单相接地短路示意图(7-46)将上述边界条件转化为正、负、零序分量表示由有即(7-47)由有联立求解式(7-45)和式(7-47),即可解出、、和、、,但这种解析法较繁,工程中不适用。
若按照边界条件,将正、负、零序网串联,如图7-30所示,也可求出单相接地短路时短路点电流和电压的各序分量。
这种由三个序网按不同的边界条件组合成的网络称复合序网。
在复合序网中,同时满足了序网方程和边界条件,因此复合序网中的电流和电压各序分量就是要求解的未知量。
图7-30 单相接地短路复合序网从复合序网中直接可得(7-48)则短路点的故障相电流为(7-49)在近似计算中,一般有,从式(4-129)看出,当,则单相接地短路电流大于同一地点的三相短路电流,反之则单相接地短路电流小于三相短路电流。
从序网方程式(7-45)可求出短路点电压的各序分量、、,然后利用对称分量法的合成算式即可求得短路点非故障相电压代入和,则(7-50)同理可得(7-51)从式(7-50)和式(7-51)看出:当,非故障相电压较正常运行时低,极限情况时,当,则、,故障后非故障相电压不变。
当,非故障相电压较正常运行时高,极限情况时,,相当于中性点不接地系统发生单相接地短路时,中性点电位升高至相电压,而非故障相电压升高为线电压的情况。
电力系统暂态分析第三版习题答案第一章 电力系统分析基础知识 1-2-1 对例1-2,取kV1102=B U,MVASB30=,用准确和近似计算法计算参数标幺值。
解:①准确计算法: 选取第二段为基本段,取kV1102=B U,MVASB30=,则其余两段的电压基准值分别为:9.5kV kV 1101215.10211=⨯==B B U k U kV 6.66.6110110223===k U U B B电流基准值:kA U S I B B B 8.15.9330311=⨯==kA U S I B B B 16.0110330322=⨯==各元件的电抗标幺值分别为:发电机:32.05.930305.1026.0221=⨯⨯=*x 变压器1T :121.05.3130110121105.02222=⨯⨯=*x输电线路:079.011030804.023=⨯⨯=*x 变压器2T :21.01103015110105.02224=⨯⨯=*x电抗器:4.03.062.26.6605.05=⨯⨯=*x电缆线路:14.06.6305.208.026=⨯⨯=*x电源电动势标幺值:16.15.911==*E②近似算法: 取MVASB30=,各段电压电流基准值分别为:kVU B 5.101=,kAI B 65.15.103301=⨯=kV U B 1152=,kAIB 15.01153301=⨯=kVU B 3.63=,kA IB 75.23.63301=⨯=各元件电抗标幺值: 发电机:26.05.1030305.1026.0221=⨯⨯=*x 变压器1T :11.05.3130115121105.0222=⨯⨯=*x输电线路:073.011530804.023=⨯⨯=*x 变压器2T :21.01530115115105.0224=⨯⨯=*x电抗器:44.03.075.23.6605.05=⨯⨯=*x电缆线路:151.03.6305.208.026=⨯⨯=*x电源电动势标幺值:05.15.1011==*E发电机:32.05.930305.1026.0221=⨯⨯=*x 变压器1T :121.05.3130110121105.02222=⨯⨯=*x输电线路:079.011030804.023=⨯⨯=*x 变压器2T :21.01103015110105.02224=⨯⨯=*x电抗器:4.03.062.26.6605.05=⨯⨯=*x电缆线路:14.06.6305.208.026=⨯⨯=*x电源电动势标幺值:16.15.911==*E1-3-1 在例1-4中,若6.3kV 母线的三相电压为: )cos(3.62αω+⨯=t Us a)120cos(3.62 -+⨯=αωt Us a)120cos(3.62 ++⨯=αωt U s a在空载情况下f 点突然三相短路,设突然三相短路时30=α。
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。
此负序分量为一平衡的三相系统,因此有:()()()222c b a F F F •••++=0。
零序分量:()0a F •、()0b F •、()0c F •三相的零序分量大小相等,相位相同,三相的零序分量同时达到最大值,在电机内部产生漏磁,其合成磁场为零。
这就是零序分量。
如果以a 相为基准相,各序分量有如下关系:()()()()()()()()()()()()()()()()()0001002212222211211211a c a b a a b c a b a a b c a b a F F F F F F a F a F F a F F F a F a F F a F F •••••••••••••••••========零序分量负序分量正序分量 其中2321120je a j +-== 23212402j e a j --== 012=++a a 12-=+a a 13=a 于是有:()()()()()()()()()⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧++=++=++=••••••••••••02210212021a a a c a a a b a a a a F F a aF F F F a F a F F F F F()()()⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛=⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛••••••0212211111a a a c b a F F F a a a a F F F 缩写:F =abc sF 120s ⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛=1111122a a a a s ⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛=-1111131221a a a a s 为对称分量法的变换矩阵,s -1为对称分量的逆变换矩阵。
于是有F =120s -1F abc展开式为:()()()⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛=⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛••••••c b a a a a F F F a a a a F F F 111113122021把对称分量法用于电力系统中,abc 和120两种坐标系的互化,电压和电流的变换为:I =abc sI 120 I =120s -1I abc U =abc sU 120 U =120s -1U abc电力系统正常运行时,三相电路的参数相同,只有正序分量。
当电力系统发生不对称故障时,三相电路的条件受到破坏,三相对称电路变成不对称电路。
但是,除了故障点出现不对称外,电力系统的其余部分仍旧是对称的。
可见,故障点的不对称是使原来三相对称电路就为不对称的关键,因此,在计算不对称故障时必须抓住这个关键,设法在一定条件下,把故障点的不对称转化为对称,此时,可用对称分量法,将实际的故障系统变成三个互相独立的序分量系统,而每个序分量系统本身又是三相对称的,从而就可以用单相电路进行计算了。
如图8-2所示的简单系统发生单相接地短路故障。
应用对称分量法,可绘出三序网图(三序等值电路图),如图8-3所示为最简化的三序网图,三序网的参数可分为正序、负序、零序参数。
图中∑1Z 、∑2Z 、∑0Z 分别为正序阻抗、负序阻抗和零序阻抗。
列出电压方程:⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=-=-=-•••••••0002221111a a a a a a a U Z I U Z I U Z I E∑∑∑∑电力系统的三序网指正序网、负序网、和零序网。
在正序网中,正序电动势就是发电机电动势,流过正序电流的全部元件的阻抗均用正序阻抗表示,短路点的电压为该点的正序电压。
在负序网中,没有电源电动势,流过负序电流的全部元件其阻抗均用负序阻抗表示,短路点的电压为该点的负序电压。
在零序网中,也没有电源电动势,仅有零序电流能够流通的那些元件的零序阻抗,短路点的电压为该点的零序电压。
正序网与负序网其形式基本相同,仅差电源电动势。
而零序网与正、负序网有很大差异,由于零序电流的流通路径与正、负序截然不同,零序电流三相相位相同,它必须通过大地和接地避雷线、电缆的保护包皮等才能形成回路,所以某个元件零序阻抗的有无,要看零序电流是否流过它。
根据短路的类型、边界条件,把正、负、零序网连接成串、并联的形式,从而可求解电流、电压的各序分量,再应用对称分量法进而可求出各相电流和电压等。
§8—2电力系统中主要元件的各序参数在应用对称分量法分析和计算电力系统的不对称故障时,应首先确定各元件的正序、图 8-3 简化三序网图零序 0)a0·正序)∑a1·负序2)∑a2·图 8-2 简单系统单相接地故障图负序和零序阻抗。
在三相参数对称的电路中,通以某一序的对称分量电流,只产生同一序分量的电压降。
如通以正序电流,在元件上产生正序的电压降,与之对应的元件参数为正序参数。
所谓某元件的正序阻抗,是指当仅有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。
设正序电流()1•I ,通过某元件时产生的正序压降为()1•U ∆,则该元件的正序阻抗为:()()()111••=I U Z ∆ 同理,负序阻抗:()()()222••=I U Z ∆ 零序阻抗:()()()000••=I U Z ∆电力系统的元件较多,但一般不外乎旋转元件和静止元件这两类。
旋转元件如发电机、电动机等;静止元件如架空线、电缆线、变压器、电容器、电抗器等。
每一类元件的序阻抗,都有一些特点,对于静止元件,如架空线、电缆线、变压器,有()()21Z Z =;而电容器、电抗器及三个单相式变压器,则有()()()021Z Z Z ==;对于旋转元件,由于各序电流通过时将引起不同的电磁过程,正序电流产生与转子旋转方向相同的旋转磁场,负序电流产生与转子旋转方向相反的旋转磁场,而零序电流产生的磁场与转子旋转位置无关,因此,旋转元件中与之相对应的正序、负序和零序阻抗()(1Z 、()2Z 、())0Z 三者互不相等。
电力系统各元件的正序参数均为正常运行时的参数,负序和零序参数则不然。
⒈ 同步发电机的负序和零序电抗负序电抗: ()22q dX X X ''+''= 零序电抗:()()dX X ''=6.0~15.00 ⒉ 异步电机的负序和零序电抗()X X X X r s ''=+=σσ2(次暂态电抗) ()∞=0X⒊ 变压器的负序和零序电抗一般负序电抗与正序电抗相等,即()()21X X =,零序电抗与正序及负序电抗是不同的,且随变压器接线组别的不同而不同。
⑴ 三相三柱式变压器:1)Y 0,d (Y 0/△) 如图8-4(a )所示。
()()()100//X X X X X X X m =+≈+=ⅡⅠⅡⅠ 2)Y 0,y 0 (Y 0/ Y 0 ) 如图8-4(b )所示。
若负载侧接成Y 型:()()00m X X X +=Ⅰ 若负载侧接成Y 0型:如图8-4(c )所示。
()()()000//X X X X X m '++=ⅡⅠ 0X '—外电路电抗。
3) Y 0,y (Y 0/Y) 如图8-4(d )所示。
()()00m X X X +=Ⅰ 4) Y n0,d (Y n0/△) 如图8-4(e )所示。
Y 0侧中性点经n X 接地 ()n X X X X 30++=ⅡⅠ ⑵ 三个单相式或三相五柱式变压器: 1) Y 0,d (Y 0/△) ()()10X X X X =+=ⅡⅠ2) Y 0,y 0 (Y 0/Y 0 ) ()00X X X X '++=ⅡⅠ 3) Y 0,y (Y 0/ Y ) ()∞=0X 4) Y n0,d (Y n0/△) ()∞=0X ⑶ 三绕组变压器:1) Y 0,y (Y 0/△/ Y )()()10X X X X X ==+=-ⅡⅠⅡⅠ2) Y 0,d ,y 0 (Y 0/△/ Y 0 )若第Ⅲ绕组Y 0侧有另一个接地中性点时()ⅡⅠX X X +=0//()0X X '+Ⅲ 3)Y 0,d ,d (Y 0/△/△) ()ⅢⅡⅠX X X X //0+= ⑷自耦变压器:设()∞=0m X 1) Y 0,y 0 (Y 0/Y 0 )()ⅡⅠⅡⅠ-=+=X X X X 02) Y 0,y 0 ,d (Y 0/Y 0/△)()()00//X X X X X '++=ⅡⅢⅠ 以上公式中,凡涉及外电路电抗0X '的,除0X '外,剩下的即是变压器的零序电抗。