電力系統(tǒng)發(fā)生不對(duì)稱短路故障分析

1、摘要電力系統(tǒng)發(fā)生不對(duì)稱短路故障的可能性是最大的，本課題要求通過(guò)對(duì)電力系統(tǒng)分析不對(duì)稱短路故障進(jìn)行分析與計(jì)算，為電力系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)、安全運(yùn)行、設(shè)備選擇和繼電保護(hù)等提供重要的依據(jù)。關(guān)鍵字：標(biāo)么值；等值電路；不對(duì)稱故障目錄一、基礎(chǔ)資料4二、設(shè)計(jì)內(nèi)容41.選擇110kV為電壓基本級(jí)，畫出用標(biāo)幺值表示的各序等值電路。并求出各序元件的參數(shù)。42.化簡(jiǎn)各序等值電路并求出各序總等值電抗。73.K處發(fā)生單相直接接地短路，列出邊界條件并畫出復(fù)合相序圖。求出短路電流。84.設(shè)在K處發(fā)生兩相直接接地短路，列出邊界條件并畫出復(fù)合相序圖。求出短路電流。95.討論正序定則及其應(yīng)用。并用正序定則直接求在K處發(fā)生兩相直接短路時(shí)的

2、短路電流。11三、設(shè)計(jì)小結(jié)12四、參考文獻(xiàn)12附錄13一、基礎(chǔ)資料1. 電力系統(tǒng)簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。 圖1 電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖在K點(diǎn)發(fā)生不對(duì)稱短路，系統(tǒng)各元件標(biāo)幺值參數(shù)如下：（為簡(jiǎn)潔，不加下標(biāo)*）發(fā)電機(jī)G1和G2：Sn=120MVA，Un=10.5kV，次暫態(tài)電動(dòng)勢(shì)標(biāo)幺值1.67，次暫態(tài)電抗標(biāo)幺值0.9，負(fù)序電抗標(biāo)幺值0.45；變壓器T1：Sn=60MVA，UK%=10.5變壓器T2：Sn=60MVA，UK%=10.5線路L=105km，單位長(zhǎng)度電抗x1= 0.4/km，x0=3 x1,負(fù)荷L1：Sn=60MVA，X1=1.2，X2=0.35負(fù)荷L2：Sn=40MVA，X1=1.2，X2=0.3

3、5取SB=120MVA和UB為所在級(jí)平均額定電壓。二、設(shè)計(jì)內(nèi)容1.選擇110kV為電壓基本級(jí)，畫出用標(biāo)幺值表示的各序等值電路。并求出各序元件的參數(shù)（要求列出基本公式，并加說(shuō)明）在產(chǎn)品樣本中，電力系統(tǒng)中各電器設(shè)備如發(fā)電機(jī)、變壓器、電抗器等所給出的都是標(biāo)么值，即以本身額定值為基準(zhǔn)的標(biāo)么值或百分值。計(jì)算系統(tǒng)各元件表么值（取基準(zhǔn)容量：；基準(zhǔn)電壓：（kv）變壓器 ： 變壓器 :發(fā)電機(jī)G：，雙回線 :負(fù)荷 ：，負(fù)荷 :具體如下表所示：變壓器T1變壓器T2發(fā)電機(jī)G雙回線L負(fù)荷L1負(fù)荷L2正序0.210.210.90.192.43.6負(fù)序0.210.210.450.190.71.05零序0.210.210.5

4、7電力系統(tǒng)中發(fā)生不對(duì)稱短路時(shí)，無(wú)論是發(fā)生單相接地短路、兩相接地短路還是兩相短路，只是在短路點(diǎn)出現(xiàn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的不對(duì)稱，而其他部分三相仍是對(duì)稱的。根據(jù)對(duì)稱分量法的理論，將這一樣的不對(duì)稱系統(tǒng)分解為正、負(fù)、零序系統(tǒng)時(shí)，各序系統(tǒng)各自單獨(dú)存在。將短路點(diǎn)的不對(duì)稱三相電壓和不對(duì)稱三相電流分別用它們的三序分量代替，從而相應(yīng)地行成正、負(fù)、零序三個(gè)等值網(wǎng)絡(luò)，如下圖所示。正序：負(fù)序：零序：2.化簡(jiǎn)各序等值電路并求出各序總等值電抗?；?jiǎn)后如圖所示：正序： 負(fù)序：零序：其中:正序負(fù)序零序等效阻抗j0.82j0.44j0.783.K處發(fā)生單相直接接地短路，列出邊界條件并畫出復(fù)合相序圖。求出短路電流。單相接地短路時(shí)故障處得三相

5、邊界條件：將單相接地短路的邊界條件轉(zhuǎn)化為對(duì)稱分量表示的邊界條件。先將短路點(diǎn)三相電流轉(zhuǎn)化為三序電流可見單相接地短路時(shí)，短路故障電流的各序分量都相等，都等于故障電流的1/3,即又 由此可以作單相接地短路的復(fù)合相序圖，如圖所示：由此復(fù)合網(wǎng)序圖可直接求得各序電流故障點(diǎn)故障相的電流等于正序電流的3倍，由于它們的相位相同，它們之間絕對(duì)值大小也是三倍關(guān)系，即=-j1.40而非故障相電流為零，即 三相短路電流的值如下表所示A相B相C相故障電流（A）-j1.400 04.設(shè)在K處發(fā)生兩相直接接地短路，列出邊界條件并畫出復(fù)合相序圖。求出短路電流。假設(shè)在短路點(diǎn)k ,b、c兩相短接，a相未發(fā)生故障。兩相接地短路的邊界

6、條件為將其轉(zhuǎn)化為用對(duì)稱量表示的邊界條件：，由此可以作兩相接地短路的復(fù)合相序圖，如圖所示：故障點(diǎn)故障相的電流為：列表如下：A相B相C相故障電流（A）05.討論正序定則及其應(yīng)用。并用正序定則直接求在K處發(fā)生兩相直接短路時(shí)的短路電流。以上所得的兩種簡(jiǎn)單不對(duì)稱短路時(shí)短路電流正序分量的通式為:式中，稱附加阻抗。上式表明了一個(gè)很重要的概念：在簡(jiǎn)單不對(duì)稱短路的情況下，短路電流的正序分量，與在短路點(diǎn)后每一相中加入附加阻抗而發(fā)生三相短路的電流相等。這個(gè)概念稱為正序等效定正序等效定則不僅適用于計(jì)算穩(wěn)態(tài)短路電流，而且也適用于計(jì)算短路暫態(tài)過(guò)程任一時(shí)刻的短路電流周期分量有效值。正序等效定則：在簡(jiǎn)單不對(duì)稱短路的情況下，短

7、路點(diǎn)電流的正序分量與在短路點(diǎn)后每一相中加入附加阻抗而發(fā)生三相短路的電流相等。 故障相短路點(diǎn)短路電流的絕對(duì)值與它的正序分量的絕對(duì)值成正比，即各種類型短路時(shí)附加阻抗值 各種類型短路的值三、設(shè)計(jì)小結(jié)本設(shè)計(jì)通過(guò)對(duì)不對(duì)稱故障分析，提出了用三序等值電路對(duì)不對(duì)稱故障系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算的設(shè)計(jì)方案，首先要計(jì)算出變壓器，發(fā)電機(jī)，負(fù)載，導(dǎo)線等各參數(shù)的標(biāo)幺值。然后對(duì)電路進(jìn)行簡(jiǎn)化分析，算出總的等值電抗，然后對(duì)K處分別進(jìn)行單相直接接地短路和兩相直接接地短路的分析計(jì)算，得出短路電流。最后對(duì)正序等效定則及其應(yīng)用進(jìn)行總結(jié)分析。通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)使我更加的了解了不對(duì)稱故障系統(tǒng)，知道選取合適的方法對(duì)參數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算會(huì)起到很大的便利條件。

8、在本次設(shè)計(jì)中，公式的選擇，各參數(shù)的含義通過(guò)查書得以解決。其中在進(jìn)行標(biāo)幺值歸算方面以及故障電流的計(jì)算方面遇到了一些問(wèn)題，最后在老師和自己參閱大量資料后得以解決。由于對(duì)系統(tǒng)中個(gè)參數(shù)的不熟悉，從而使開始的切入比較困難，感覺平時(shí)學(xué)習(xí)的不牢固，對(duì)之后的設(shè)計(jì)帶來(lái)很大的麻煩。通過(guò)這次設(shè)計(jì)不但讓我對(duì)電力系統(tǒng)的分析這么課程進(jìn)行了更深的了解，也讓我對(duì)以前的專業(yè)畫圖工具進(jìn)行了復(fù)習(xí)，真正的能體現(xiàn)出學(xué)以致用這個(gè)理念。課程設(shè)計(jì)是我學(xué)會(huì)了許多以前不會(huì)的東西，讓我收獲了許多。四、參考文獻(xiàn)1. 孫麗華，電力工程基礎(chǔ)，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20062. 李光琦，電力系統(tǒng)暫態(tài)分析（第二版），北京：中國(guó)電力出版社，19953. 電氣工程師手冊(cè)第二版編輯委員會(huì)，電氣工程師手冊(cè)，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20004. 楊淑英 鄒永海，電