電力系統(tǒng)故障分析PPT精品文檔

1、1,2,電力系統(tǒng)不對(duì)稱運(yùn)行/故障分析方法-對(duì)稱分量法,出發(fā)點(diǎn)： 電力系統(tǒng)不對(duì)稱運(yùn)行/故障時(shí)，采用相分量分析復(fù)雜而困難 使用對(duì)稱分量法將不對(duì)稱相分量轉(zhuǎn)化未對(duì)稱的序分量，可利用其對(duì)稱性簡(jiǎn)化不對(duì)稱運(yùn)行/故障分析,電力系統(tǒng)故障分析與短路計(jì)算,3,3,1. 對(duì)稱分量法,不對(duì)稱相量,對(duì)稱分量法,對(duì)稱分量,4,4,負(fù)序分量,零序分量,正序分量,5,引入旋轉(zhuǎn)因子（算子,零序分量,正序分量,負(fù)序分量,6,6,以故障特殊相序分量表示,7,7,2. 對(duì)稱分量法分析不對(duì)稱短路,a相短路為例,特殊相：a相,故障網(wǎng)絡(luò),8,8,對(duì)稱分量法,短路點(diǎn)阻抗、電壓、電流不對(duì)稱,9,9,正序網(wǎng),負(fù)序網(wǎng),零序網(wǎng),電源：三相正序 三相正

2、序網(wǎng)、三相負(fù)序網(wǎng) 三相零序網(wǎng) 特點(diǎn): 各序網(wǎng)三相完全對(duì)稱，可分析單相序網(wǎng),10,10,各序分量三相對(duì)稱：大小、相位關(guān)系固定 三相電路對(duì)稱單相各序電路（序網(wǎng),正序網(wǎng),負(fù)序網(wǎng),零序網(wǎng),序網(wǎng)基本方程,三個(gè)方程，六個(gè)變量，需補(bǔ)充三個(gè)方程,11,11,邊界條件：短路點(diǎn)處電壓、電流方程,序網(wǎng)基本方程,a相短路,b、c兩相短路,b、c兩相接地短路,用序分量表示,12,2006-5-20,電力系統(tǒng)故障分析,12,3. 電力系統(tǒng)元件的各序參數(shù)和等值電路,應(yīng)用對(duì)稱分量法進(jìn)行電力系統(tǒng)的不對(duì)稱分析，首先必須確定系統(tǒng)中各元件的各序參數(shù) 元件的序阻抗指元件中流過某序電流時(shí)元件兩端所產(chǎn)生的序電壓降與該序電流的比值 靜止元件

3、無(wú)論流過正序電流還是負(fù)序電流，并不改變相與相之間的磁耦合關(guān)系，其正序阻抗與負(fù)序阻抗相等；零序電抗較為復(fù)雜； 旋轉(zhuǎn)元件，各序電流流過時(shí)引起不同的電磁過程，三序電抗不相同 元件的各序參數(shù)可查閱相關(guān)手冊(cè),13,13,正序網(wǎng)絡(luò)與計(jì)算三相短路時(shí)的等值網(wǎng)絡(luò)完全相同。 除中性點(diǎn)接地阻抗和空載線路外，電力系統(tǒng)各元件均應(yīng)包括在正序網(wǎng)絡(luò)中,正序網(wǎng)絡(luò),14,14,發(fā)電機(jī)不產(chǎn)生負(fù)序電勢(shì)，故所有電源的負(fù)序電勢(shì)為零。 負(fù)序網(wǎng)絡(luò)的組成元件與正序網(wǎng)絡(luò)完全相同。 發(fā)電機(jī)等旋轉(zhuǎn)元件的電抗應(yīng)以其負(fù)序電抗代替，其它靜止元件的負(fù)序電抗與正序電抗相同,負(fù)序網(wǎng)絡(luò),15,15,發(fā)電機(jī)不產(chǎn)生零序電勢(shì)，故所有電源的零序電勢(shì)為零。 零序電流相同相

4、位，只能通過大地或與地連接的其他導(dǎo)體才能構(gòu)成通路。 變壓器中性點(diǎn)接地的數(shù)量和位置確定了零序網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu),零序網(wǎng)絡(luò),16,2006-5-20,電力系統(tǒng)故障分析,16,17,2006-5-20,電力系統(tǒng)故障分析,17,18,2006-5-20,電力系統(tǒng)故障分析,18,19,19,練習(xí)：畫出圖所示系統(tǒng)， 在D點(diǎn)發(fā)生不對(duì)稱短路時(shí)的正序、負(fù)序、零序網(wǎng)絡(luò)(忽略變壓器勵(lì)磁支路)。各阻抗標(biāo)注如下：分別采用下標(biāo)為1、2、0 ,表示正序、負(fù)序、零序阻抗。如線路7, 其正序、負(fù)序、零序電抗分別為X7.1、X7.2、X7.0,20,20,解： （1）正序網(wǎng)絡(luò),21,21,2）負(fù)序網(wǎng)絡(luò),22,22,3）零序網(wǎng)絡(luò),23,4

5、. 電力系統(tǒng)不對(duì)稱故障分析,橫向不對(duì)稱故障 不接地故障：兩相短路 接地故障：?jiǎn)蜗嘟拥?，兩相接地短?縱向不對(duì)稱故障 斷線或非全相運(yùn)行: 手動(dòng)合閘或自動(dòng)重合閘非同期,24,基本分析方法： 1.確定故障特殊相，列寫故障邊界條件(相分量表示） 2.利用相分量序分量變換關(guān)系，確定故障邊界條件(以故障特殊相的序分量表示） 3.畫出正、負(fù)、零序網(wǎng)絡(luò)圖 4.按照序分量表示的故障邊界條件，連接正、負(fù)、零序網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)成復(fù)合序網(wǎng)圖 5.求出短路點(diǎn)的各序電流和各序電壓 6 .根據(jù)各序電流和電壓計(jì)算各相電流和電壓,25,橫向不對(duì)稱故障（1）金屬性短路 不接地故障：兩相短路 接地故障：?jiǎn)蜗嘟拥?，兩相接地短?26,26,

6、單相接地短路 ka(1,故障邊界條件（相分量,故障邊界條件（序分量,Ia1 = Ia2 = Ia0 = Ia/3,Ua = 0 Ib = 0 , Ic = 0,故障特殊相:A相,Ua= Ua1+Ua2+Ua0 =0,畫出正、負(fù)、零序網(wǎng)絡(luò)后，按以上關(guān)系進(jìn)行連接，構(gòu)成復(fù)合序網(wǎng),利用相序分量變換關(guān)系，將相分量表示的故障邊界條件用序分量表示,27,復(fù)合序網(wǎng),計(jì)算序電流/電壓,Ia1 = Ia2 = Ia0 = E /(X1+X2 +X0,Ua1 = E -Ia1 X1 Ua2 = -Ia2 X2 Ua0 = -Ia0 X0,計(jì)算相電流/電壓,28,電壓向量圖(按純電感電路簡(jiǎn)化，實(shí)際應(yīng)具體計(jì)算,電流向量

7、圖,29,單相接地短路基本特點(diǎn),1)短路故障處各序電流大小相等，方向相同,2)故障相中的電流 Ia1=Ia2=Ia0Ia/3，兩個(gè) 非故障相電流為零,3)短路處正序電流的大小與在短路點(diǎn)原正序網(wǎng)絡(luò)上增加一個(gè)附加阻抗 X X2 +X0 而發(fā)生三相短路的電流相等,30,30,兩相短路kbc(2,故障邊界條件（相分量,Ub = Uc Ib = - Ic ， Ia = 0,故障特殊相:A相,Ia1= ( - 2)Ib /3,Ua1= Ua2 = Ua + ( + 2) Ub /3,故障邊界條件（序分量,Ia2= (2 - )Ib /3= -Ia1,Ia0= 0,Ua0= - Ia0 X0 = 0,按此關(guān)

8、系連接復(fù)合序網(wǎng),31,復(fù)合序網(wǎng),計(jì)算序電流/電壓,Ia1 = Ia2 = E /(X1+X2,Ua1 = E -Ia1 X1 Ua2 = -Ia2 X2,計(jì)算相電流/電壓,32,電壓向量圖,電流向量圖,33,兩相短路基本特點(diǎn),1)短路電流及電壓中不存在零序分量,2)兩故障相中的短路電流的絕對(duì)值相等，而方向相反，數(shù)值上為正序電流的3倍,3)短路處正序電流的大小與在短路點(diǎn)原正序網(wǎng)絡(luò)上增加一個(gè)附加阻抗X而發(fā)生三相短路的電流相等。附加阻抗X為： X X2,4)短路處兩故障相電壓總是大小相等，數(shù)值上為非故障相電壓的一半，兩故障相電壓相位相同，與非故障相電壓方向相反,34,34,兩相接地短路kbc(1,1

9、,故障邊界條件（相分量,Ub = Uc=0 Ia = 0,故障特殊相:A相,故障邊界條件（序分量,Ia= Ia1+ Ia2+ Ia0 = 0,Ua1 = Ua2 = Ua0 = Ua/3,按此關(guān)系連接復(fù)合序網(wǎng),35,復(fù)合序網(wǎng),計(jì)算序電流/電壓,Ia1 = E /X1+ (X2 / X0 ) =E /X1+X2 X0 / (X2 +X0,Ia2 = Ia1 (X2 / X0 )/X2 = Ia1 X0 / (X2 +X0,Ia0 = Ia1 (X2 / X0 )/X0 = Ia1 X2 / (X2 +X0,Ua1 = Ua2 = Ua0 = Ia1 (X2 / X0 ) = Ia1 X2 X0

10、/ (X2 +X0,36,電壓向量圖,電流向量圖,37,兩相接地短路基本特點(diǎn),1) 在假定Z0 和Z2 的阻抗角相等的情況下，兩故障相電流的幅值相等,2) 兩個(gè)故障相電壓為零,3)短路處正序電流的大小與在短路點(diǎn)原正序網(wǎng)絡(luò)上增加一個(gè)附加阻抗X而發(fā)生三相短路的電流相等。附加阻抗X為： X X2/ X0 X2 X0 /(X2 +X0,38,38,不對(duì)稱短路電流計(jì)算：正序等效定則,不對(duì)稱短路的情況下，短路點(diǎn)的正序分量電流，與在短路點(diǎn)每一相中接入附加電抗 X(n) 后發(fā)生三相短路的電流相等,短路電流絕對(duì)值與其正序電流的絕對(duì)值成正比,其中，(n)表示故障類型,39,正序等效定則中X(n)、 m(n) 取值

11、表,40,橫向不對(duì)稱故障（2）經(jīng)過渡電阻短路 不接地故障：兩相短路 接地故障：?jiǎn)蜗嘟拥?，兩相接地短?41,41,經(jīng)過渡阻抗單相接地短路,故障邊界條件（相分量,故障邊界條件（序分量,Ia1 = Ia2 = Ia0 = Ia/3,Ua= Ua1 + Ua2 + Ua0 Ua1+Ua2 + Ua0 = 3ZfI0,Ua = Zf Ia Ib = 0 , Ic = 0,按此關(guān)系連接復(fù)合序網(wǎng),42,復(fù)合序網(wǎng),計(jì)算序電流/電壓,Ia1 = Ia2 = Ia0 = E /(X1+X2 +X0 +3Zf,Ua1 = E -Ia1 X1 Ua2 = -Ia2 X2 Ua0 = -Ia0 X0,計(jì)算相電流/電壓

12、,43,43,經(jīng)過渡阻抗兩相短路,將以上相分量以a相序分量表示，化簡(jiǎn)后有,Ub- Uc= Zf Ib Ib = - Ic , Ia = 0,故障邊界條件（相分量,Ua1- Ua2= Zf Ia1 Ia1 = - Ia2,或Ua1 -ZfIa1/2 = Ua2 ZfIa2/2 即：Ua1 = Ua2,按此關(guān)系連接復(fù)合序網(wǎng),44,復(fù)合序網(wǎng),計(jì)算序電流/電壓,Ia1 = - Ia2 = E /(X1+X2 +Zf,Ua1 = Ua2 + Ia1 Zf Ua2 = -Ia2 X2 = Ia1 X2,按變換關(guān)系，可以計(jì)算相電流/電壓,得：Ua1 = Ia1 (X2 + Zf,45,45,經(jīng)過渡阻抗兩相接

13、地短路,以序分量表示,Ub = Uc= Zf (Ib+Ib) Ia = 0,故障邊界條件（相分量,Ub- Uc= 0，即： (2Ua1+ Ua2 + Ua0 )- (Ua1 +2 Ua2 + Ua0 ) = 0 得： Ua1 = Ua2,得： Ua1= Ua2 = Ua0 - 3I0Zg 按此關(guān)系連接復(fù)合序網(wǎng),Ia= Ia1+ Ia2+ Ia0 = 0,又：Ub = (2Ua1+ Ua2 + Ua0 ) = - Ua1 + Ua0 =3I0Zg,46,復(fù)合序網(wǎng),計(jì)算序電流/電壓,Ia1 = E /X1+X2 /(X0+3Zg,按變換關(guān)系計(jì)算相電流/電壓,Ia2 = -Ia1 X2 /(X0+3

14、Zg) /X2,Ua1 = Ua2 = Ia1 X2 /(X0+3Zg,Ia0 = -Ia1 X2 /(X0+3Zg)/(Z0+3Zg,Ua0 = - Ia0 X0 = Ia1 X2 X0 / (X2 +X0+3Zg,47,單相斷線或兩相斷線的電力系統(tǒng)非全相運(yùn)行,縱向不對(duì)稱故障,單相重合閘非全相過程,手動(dòng)或自動(dòng)重合閘非同期,48,48,一相斷開,同兩相接地短路,故障邊界條件（相分量,Ub = Uc=0 Ia = 0,故障特殊相:A相,故障邊界條件（序分量,Ia= Ia1+ Ia2+ Ia0 = 0,Ua1 = Ua2 = Ua0 = Ua/3,49,復(fù)合序網(wǎng),E= EM - EN,50,計(jì)算序

15、電流/電壓,Ia1 = Ia2 = Ia0 = E /(X1+X2 +X0,Ua1 = E -Ia1 X1 Ua2 = -Ia2 X2 Ua0 = -Ia0 X0,計(jì)算相電流/電壓,51,51,兩相斷開,同單相接地短路,故障邊界條件（相分量,Ua = 0 Ib = Ic = 0,故障特殊相:A相,故障邊界條件（序分量,Ia1 Ia2 Ia0 = Ia/3,Ua = Ua1 + Ua2 + Ua0,52,復(fù)合序網(wǎng),E= EM- EN,53,計(jì)算序電流/電壓,計(jì)算相電流/電壓,Ia1 = E /X1+ (X2 / X0 ) = E /X1+X2 X0 / (X2 +X0,Ia2 = Ia1 (X2

16、 / X0 )/X2 = Ia1 X0 / (X2 +X0,Ia0 = Ia1 (X2 / X0 )/X0 = Ia1 X2 / (X2 +X0,Ua1 = Ua2 = Ua0 = Ia1 (X2 / X0 ) = Ia1 X2 X0 / (X2 +X0,54,不同斷線情況下E= EM- EN的計(jì)算 單相或兩相斷線的電力系統(tǒng)非全相運(yùn)行： 斷線前負(fù)荷電流Ifh， 則 E = Ifh.X1 在振蕩狀態(tài)下，忽略負(fù)荷電流時(shí),假定 E=EM= EN，有 E = 2E. Sin(/2) 計(jì)算振蕩時(shí)最大序分量電流時(shí)，取=180 兩側(cè)電源并列時(shí)開關(guān)三相不同時(shí)合閘計(jì)算： E = 2E. Sin(/2) 非同期合

17、閘，取最大值=180 檢查同期合閘則按實(shí)際整定角度代入計(jì)算,55,5. 電網(wǎng)故障短路電流、電壓分布,56,56,求出短路點(diǎn)的各序電流和各序電壓； 依據(jù)正序網(wǎng)絡(luò)求出電流和電壓正序分量的分布； 依據(jù)負(fù)序（零序）網(wǎng)絡(luò)求出電流和電壓負(fù)序（零序）分量的分布； 將同一支路或節(jié)點(diǎn)的電流或電壓各序分量疊加，即為所求支路或節(jié)點(diǎn)的三相電流或電壓,電網(wǎng)故障短路電流、電壓分布,57,電網(wǎng)不對(duì)稱故障電壓分布,58,總結(jié)： 網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)單或電源容量較小 可采用以上分析方法進(jìn)行故障分析和短路電流計(jì)算； 網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜或電源容量較大 宜采用專用故障計(jì)算軟件進(jìn)行故障分析和短路電流計(jì)算； 相關(guān)研究進(jìn)展介紹： 繼電保護(hù)綜合計(jì)算專家系統(tǒng),59,

18、繼電保護(hù)綜合計(jì)算專家系統(tǒng) 基本功能介紹 網(wǎng)絡(luò)參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng) 正、負(fù)、零序網(wǎng)拓?fù)湫畔?、線路及元件參數(shù)以及保護(hù)安裝信息的集成管理 保護(hù)定值整定所用的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)建庫(kù)、擴(kuò)建、查詢、管理以及數(shù)據(jù)的安全共享簡(jiǎn)單方便,60,保護(hù)定值數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng) 負(fù)責(zé)各種故障計(jì)算選項(xiàng)、計(jì)算結(jié)果、計(jì)算原則等存儲(chǔ)管理 可按線路名、廠站名、保護(hù)序號(hào)、開關(guān)號(hào)等多種條件，順序查詢、隨機(jī)查詢、綜合匯總 各種保護(hù)定值計(jì)算和靈敏度校驗(yàn)結(jié)果以報(bào)表形式打印輸出,61,保護(hù)定值整定計(jì)算系統(tǒng) 建立故障快速計(jì)算模型和整定計(jì)算微機(jī)保護(hù)算法，集成各種保護(hù)整定計(jì)算原則 自動(dòng)整定計(jì)算模式：在一般情況下采用自動(dòng)計(jì)算模式，自動(dòng)選擇計(jì)算方式并完成全部計(jì)算工作 人工整定計(jì)算模式：如果需要在特殊情況下進(jìn)行人工干預(yù)，此模式下可控制定值的計(jì)算決策過程 充分保證定值計(jì)算的高效率及計(jì)算結(jié)果的可靠性、工程實(shí)用性 充分考慮網(wǎng)絡(luò)改建、擴(kuò)建后對(duì)原有保護(hù)定值的修正和對(duì)新增保護(hù)整定計(jì)算的便利性,62,故障計(jì)算系統(tǒng) 各種短路故障計(jì)算，非全相計(jì)算以及短路容量計(jì)算 自