電力系統(tǒng)第二次報告

1、Beijing Jiaotong University電力系統(tǒng)基礎實驗報告電力系統(tǒng)橫向故障分析實驗學院：電氣工程 班級：電氣0602 學號：06291044 姓名：劉永歡實驗2電力系統(tǒng)橫向故障分析實驗一、實驗目的1、對電力系統(tǒng)各種短路現(xiàn)象的認識；2、掌握各種短路故障的電壓電流分布特點；3、分析比較仿真運算與手動運算的區(qū)別。二、實驗內(nèi)容1、各種短路電流實驗，觀察、計算、比較各種短路時不對稱的三相電流;2、歸納總結(jié)各種短路的特點。3、仿真運算與手動運算的比較分析。三、實驗使用工程文件及參數(shù)輸入?yún)?shù)：額定電壓：220KV；負荷F1： 100+j42MVA；負荷處母線電壓：17.25kV；變壓器B1：

2、Sn=360MVA，變比=18/220，Uk%=14.3%,Pk=230KW,P0=150KW, I0/In=1%；變壓器B2：Sn=360MVA,變比=220/18, Uk%=14.3%,Pk=230KW,P0=150KW, I0/In=1%；線路 L1、L2：長度：100km,電阻：0.04Q/km，電抗：0.3256Q/km。發(fā)電機：按汽輪機默認參數(shù)配置。四、實驗方法和步驟打開名為“電力系統(tǒng)橫向故障（有限電源系統(tǒng)）”的工程文件，該工程為一 個雙回線有限電源系統(tǒng)。網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)圖如下：將給定參數(shù)輸入，完成實驗系統(tǒng)建立。1、利用已建立系統(tǒng)，在L2線路上進行故障點設置，當故障距離為80%時，分 別完

3、成以下內(nèi)容（記錄波形長度最少為故障前2周，故障后5周）。1）設置故障類型為“單相接地短路”，運行仿真，在輸出圖頁上觀察記錄線 路始端CT和CV的波形。2）設置故障類型為“兩相相間短路”，運行仿真，在輸出圖頁上觀察記錄線 路始端CT和CV的波形。200 4三 次制蜘電lE(kT) 三IflCFIB: 次制郵相電壓上* H4flCTG:-lfcMC4fl 電壓NT)三捆 rrre :次 MsirorwHfflCTZB：-次eu捆朝堆W H4flCT28：-UeffB49a(W H49CT2S : UcMC49 (W三IflCTZS:-次制*10心300-t100-3）設置故障類型為“兩相接地短路，

4、運行仿真，在輸出圖頁上觀察記錄線 路始端CT和CV的波形。三相CVT60.960.9S1.001.021.041.061 .OSH4flCTT6: H4flCTT6: =4flCTT6 : - BfMCffl tl (W三4ACTT6 : -KM3DQ (kf)1.10三相CT284）設置故障類型為“三相短路”，運行仿真，在輸出圖頁上觀察記錄線路始 端CT和CV的波形。0.960.9S1.001.021.041.061 .OS1.10H48CTT6: - KMUfl 朝廈（W H48CTT6: - 朝廈（W H48CTT6:-次MC49 朝壓（WH48CTT6 : -（k0.960.9S1.0

5、01.021.041.061 .OS1.10H49CT28:Bi；ffUfla（W 一三48CT28:一次捆朝堆W H48CT28:-次制口S 朝通W H49CT28 : -KM3I0 （W5）根據(jù)不同故障情況下電流電壓的輸出波形，歸納各種情況下故障電流電 壓的特點。單相（a相）接地短路：Ua=0，Ib=Ic=0，復合序網(wǎng)為各序網(wǎng)絡的串聯(lián)， 因此故障相短路相電流為正序網(wǎng)絡相電流的3倍。非故障相對地電流為 零，故障相對地電壓為零，非故障相對地電壓相等，由于X =（2 3.5）X， 所以其值較正常時升高，其相位差也發(fā)生了變化，不再是120。，而與 X0 / X 1有關。兩相（b相和c相）相間短路：

6、Ia=0，Ib+Ic=0，Ub=Uc，復合序網(wǎng)為正序 和負序網(wǎng)絡的串聯(lián)，由于零序電流沒有通路，所以沒有零序網(wǎng)絡。故障 相電流為正序網(wǎng)絡電流的&倍，而非故障相電壓等于故障前電壓，故障 相電壓只是非故障相電壓的一半而且方向相反。兩相（b相和c相）接地短路：Ia=0，Ub=Uc=0，復合序網(wǎng)為三序網(wǎng)絡的并聯(lián)。故障相電流大小相等，相位差與x和X有關，非故障相電壓為正 序電壓的3倍。三相短路：故障點出三相電壓均為零，短路電流各相大小相等，相位仍 差120，仍然為對稱的，且等于正序電流。2、短路故障比較分析利用已建立系統(tǒng)，在L2線路上進行故障點設置，當故障距離線路末端時，設 置故障類型為“三相短路”，運行

7、仿真，在輸出圖頁上觀察記錄故障點電壓電 流的波形。根據(jù)故障后12個周期內(nèi)的波形，計算故障點短路電流周期分量值。如上圖所示，取電流周期分量最大值2.4kA，電流周期分量最小值-1.2kA，所以故障點短路電流周期分量值為2.4 - (-1.2) / 2、：2 = 1.27 kA手動計算故障點周期電流起始值。計算各元件參數(shù)： 取 S = 360 MVA , V = 230 V , 發(fā)電機取1.05，發(fā)電機端電抗取0.13，負荷次暫態(tài)電流忽略不計發(fā)電機： X = 0.13 x 360 M 300 2 + 180 2 = 0.134變壓器：X = X = 0.143 x 360 /360 = 0.143

8、線路：X = X = 0.3256 x 100 x 360 / 230 2 = 0.22等效電路圖：/WVPAA/XAA AAAAAAAAAA AAAA/由負荷提供的短路電流：起始次暫態(tài)電流標幺值：/ * =- /(X + X + X /2) = 1.36 f 2 1123起始次暫態(tài)電流有名值：If f360I = IOS M/3V = 1.36 x = 1.23 kA對比軟件計算與手動計算，兩者在誤差允許的范圍內(nèi)是近似相同的。誤差分析。手動計算存在誤差：一方面，在等值電路中忽略發(fā)電機、變壓器和輸電線路的電 阻，不計輸電線的電容，略去了變壓器的勵磁電流，負荷制作近似估計；另一方 面，在標幺參數(shù)

9、計算方面在選取各級額定電壓作為基準電壓時，忽略各元件的額 定電壓和相應電壓等級平均額定電壓的區(qū)別，認為變壓器變比等于其對應側(cè)平均 額定電壓之比，即所有元件僅用電抗表示，簡化了電路但同時也帶來了誤差，與 仿真軟件計算相比誤差大。五、思考題什么叫電力系統(tǒng)的橫向故障？是如何分類的？電力系統(tǒng)中某節(jié)點處不正常的相與相之間或相與地之間發(fā)生通路的情況稱 作橫向故障。分為三相短路、單相接地短路、兩相相間短路和兩相接地短路。電力系統(tǒng)各種短路故障有什么特點？短路故障對電力系統(tǒng)都有哪些危害？特點：淤三相短路：對稱故障，短路電流分量三相是對稱的，通常比其他類型的故障 都要大，短路點電壓為零。其他類型的故障均為非對稱的

10、。三相短路是最嚴重的 短路，但發(fā)生概率很小。淤單相接地短路：接地相電壓為零，非故障相電壓相等，通常情況下其值較正 常時高。故障相電流為正序電流的3倍。它是電力系統(tǒng)中最常見的一類短路，占 短路次數(shù)的80%以上。淤兩相相間短路：通常情況下兩相短路電流是同一點三相短路電流的偵3/2倍， 沒有零序電流。而非故障相電壓相等且等于故障前電壓；而故障相電壓僅為非故 障相電壓的一半且方向相反。淤兩相接地短路：故障相電壓為零，非故障相電壓為正序電壓的3倍。故障相 電流幅值相等，其大小相位與X2、X。有關。危害：短路時產(chǎn)生很大的電動力和很高的問題，會使短路電路中的元件受到損壞,很 可能引發(fā)火災事故短路時電路的電壓

11、驟降，嚴重影響電氣設備的正常運行短路時保護裝置動作，如熔斷器的保險絲熔斷，將短路電路切除，這會造成停電, 而且短路點越靠近電源,停電范圍越大，造成生活的不便和經(jīng)濟上的損失嚴重的短路會影響電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，可使并列運行的發(fā)電機組失去同步,造成系統(tǒng)解列不對稱短路，像單相短路和兩相短路，短路電流會產(chǎn)生較強的不平衡交變電磁 場，對附近的通信線路、電子設備等產(chǎn)生電磁干擾，影響其正常運行，有可能引 發(fā)誤動作變壓器中性點接地方式對接地短路電流的大小和分布有什么影響？為什么產(chǎn) 生這樣的影響？變壓器中性點接地方式對接地短路電流中的正序和負序分量沒影響，但會使 零序分量減少。變壓器中性點接地有金屬接地和經(jīng)電抗接地兩種。因為當變壓器 中性點直接接地時，其零序等值網(wǎng)