電力系統(tǒng)不對(duì)稱故障分析

1、電力系統(tǒng)不對(duì)稱故障分析第1頁(yè)，共73頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)3分，星期四第8章 電力系統(tǒng)不對(duì)稱故障分析 當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生簡(jiǎn)單不對(duì)稱故障時(shí)，都可以近似認(rèn)為只有故障點(diǎn)出現(xiàn)了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不對(duì)稱，而其它部分仍然是對(duì)稱的。根據(jù)疊加原理故障時(shí)短路點(diǎn)的相電壓和短路電流可以由正序、負(fù)序和零序三個(gè)部分組成，并可以分別建立各序等效電路，在此基礎(chǔ)上就可以對(duì)出現(xiàn)不對(duì)稱故障后的電力系統(tǒng)進(jìn)行分析。 第2頁(yè)，共73頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)3分，星期四8.1 簡(jiǎn)單不對(duì)稱短路的分析與計(jì)算 已知電力系統(tǒng)及其不對(duì)稱故障點(diǎn)的位置后，就可以畫(huà)出電力系統(tǒng)的各序等效電路圖，并進(jìn)行化簡(jiǎn)，最后可以得到正序、負(fù)序和零序的等效電路

2、。 (a)正序等效電路 (b)負(fù)序等效電路 (c)零序等效電路 第3頁(yè)，共73頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)3分，星期四8.1 簡(jiǎn)單不對(duì)稱短路的分析與計(jì)算各序電流與電壓的關(guān)系為 共有六個(gè)未知量，根據(jù)數(shù)學(xué)知識(shí)，還必須找出三個(gè)獨(dú)立方程，才可能唯一地確定各序短路電壓和短路電流，這三個(gè)獨(dú)立方程我們可以根據(jù)具體的不對(duì)稱故障的特點(diǎn)來(lái)找到。 第4頁(yè)，共73頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)3分，星期四8.1.1 單相接地短路 1.單相通過(guò)電阻接地 邊界方程或邊界條件：第5頁(yè)，共73頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)3分，星期四8.1.1 單相接地短路選擇三相中的特殊相這里是a相作為基準(zhǔn)相運(yùn)用對(duì)稱分量法，

3、將這三個(gè)邊界條件轉(zhuǎn)化為序電壓和序電流之間的關(guān)系式： 第6頁(yè)，共73頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)3分，星期四8.1.1 單相接地短路代入（8-1）得：求出各序電壓電流后，通過(guò)T變換就可以求出短路點(diǎn)各相電壓和電流。第7頁(yè)，共73頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)3分，星期四復(fù)合序電路根據(jù)邊界條件求得各序分量之間的關(guān)系后，按這種關(guān)系，把圖8-1所示的各序等效電路組合起來(lái)，就構(gòu)成一個(gè)稱之為復(fù)合序網(wǎng)絡(luò)或復(fù)合序電路。 第8頁(yè)，共73頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)3分，星期四8.1.1 單相接地短路短路點(diǎn)非故障相的對(duì)地電壓第9頁(yè)，共73頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)3分，星期四8.1.1 單相

4、接地短路短路點(diǎn)非故障相的對(duì)地電壓很小 和 的絕對(duì)值總是相等，其相位的差與 比值有關(guān) 第10頁(yè)，共73頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)3分，星期四8.1.1 單相接地短路短路電流： Ib=？第11頁(yè)，共73頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)3分，星期四8.1.1 單相接地短路2.單相直接接地（Zf =0）對(duì)復(fù)合序網(wǎng)絡(luò)稍作修改，就可以得到： 第12頁(yè)，共73頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)3分，星期四例8-1某電力系統(tǒng)接線圖如圖8-5所示，已知系統(tǒng)各元件的參數(shù)。若在K點(diǎn)發(fā)生了a相直接接地短路，試求短路點(diǎn)各相電壓和短路電流。 第13頁(yè)，共73頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)3分，星期四例8-1

5、解：選取基準(zhǔn)容量SB=60MVA，基準(zhǔn)電壓UB=UnAV1)計(jì)算各序等效電路參數(shù)并作出各序等效電路 正序第14頁(yè)，共73頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)3分，星期四例8-1負(fù)序零序第15頁(yè)，共73頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)3分，星期四例8-12)計(jì)算兩端口等值參數(shù)，用標(biāo)幺值表示： 第16頁(yè)，共73頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)3分，星期四例8-13)短路處各序電流和各序電壓的計(jì)算第17頁(yè)，共73頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)3分，星期四例8-14）計(jì)算短路點(diǎn)各相電壓和短路電流有名值 （kA）第18頁(yè)，共73頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)3分，星期四8.1.2 兩相短路 1

6、.兩相通過(guò)電阻短接邊界方程或邊界條件：第19頁(yè)，共73頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)3分，星期四8.1.2 兩相短路選擇三相中的特殊相這里是c相作為基準(zhǔn)相運(yùn)用對(duì)稱分量法，將這三個(gè)邊界條件轉(zhuǎn)化為序電壓和序電流之間的關(guān)系式： 第20頁(yè)，共73頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)3分，星期四8.1.2 兩相短路代入（8-1）得：求出各序電壓電流后，通過(guò)T變換就可以求出短路點(diǎn)各相電壓和電流。 第21頁(yè)，共73頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)3分，星期四復(fù)合序電路根據(jù)邊界條件求得各序分量之間的關(guān)系后，按這種關(guān)系，把圖8-1所示的各序等效電路組合起來(lái)，就構(gòu)成復(fù)合序電路。 第22頁(yè)，共73頁(yè)，2022年

7、，5月20日，18點(diǎn)3分，星期四8.1.2 兩相短路短路電流：短路點(diǎn)的對(duì)地電壓第23頁(yè)，共73頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)3分，星期四8.1.2 兩相短路2.兩相直接短接 如果在k點(diǎn)a、b相是直接短接，即Zf=0 ,復(fù)合序網(wǎng)絡(luò)只要令圖8-8中的Zf=0就可以得到。 第24頁(yè)，共73頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)3分，星期四2.兩相直接短接兩相直接短路時(shí)短路電流 第25頁(yè)，共73頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)3分，星期四例8-2 圖8-5所示的電力系統(tǒng)，但在K點(diǎn)發(fā)生a、b兩相直接短接的故障，試求短路點(diǎn)各相電壓和短路電流。 第26頁(yè)，共73頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)3分，星期

8、四例8-2解：電力系統(tǒng)的各序等效電路和參數(shù)在例8-1中已求出。注意這題應(yīng)取c相為基準(zhǔn)相。1）短路處各序電流和各序電壓的計(jì)算，設(shè),，第27頁(yè)，共73頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)3分，星期四例8-22）計(jì)算短路點(diǎn)各相電壓和短路電流有名值 (kV)(kV)(kA)第28頁(yè)，共73頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)3分，星期四8.1.3 兩相接地短路 1.兩相通過(guò)電阻接地短路 邊界方程或邊界條件：根據(jù)接線圖列出邊界條件第29頁(yè)，共73頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)3分，星期四8.1.3 兩相接地短路選擇三相中的特殊相這里是a相作為基準(zhǔn)相運(yùn)用對(duì)稱分量法，將這三個(gè)邊界條件轉(zhuǎn)化為序電壓和序電流之間

9、的關(guān)系式： 第30頁(yè)，共73頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)3分，星期四8.1.3 兩相接地短路選擇三相中的特殊相這里是a相作為基準(zhǔn)相運(yùn)用對(duì)稱分量法，將這三個(gè)邊界條件轉(zhuǎn)化為序電流之間的關(guān)系式： 第31頁(yè)，共73頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)3分，星期四8.1.3 兩相接地短路選擇三相中的特殊相這里是a相作為基準(zhǔn)相運(yùn)用對(duì)稱分量法，將這三個(gè)邊界條件轉(zhuǎn)化為序電壓之間的關(guān)系式： 第32頁(yè)，共73頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)3分，星期四復(fù)合序電路根據(jù)邊界條件求得各序分量之間的關(guān)系后構(gòu)成復(fù)合序電路。 第33頁(yè)，共73頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)3分，星期四8.1.3 兩相接地短路由復(fù)合序

10、電路可直接得求出各序電壓電流后，通過(guò)T變換就可以求出短路點(diǎn)各相電壓和電流。第34頁(yè)，共73頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)3分，星期四8.1.3 兩相接地短路通過(guò)對(duì)稱分量法中的T變換，就可以求出故障時(shí)短路點(diǎn)的電流： 第35頁(yè)，共73頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)3分，星期四8.1.3 兩相接地短路故障點(diǎn)的各序電壓仍由式（8-1）求出，故障點(diǎn)的短路電壓就可以用各序電流求出： 第36頁(yè)，共73頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)3分，星期四2.兩相直接接地短路 設(shè)b、c兩相直接接地，即圖8-11中的阻抗Zf和Zg都等于0 電力系統(tǒng)接線圖電力系統(tǒng)接線圖復(fù)合序電路圖第37頁(yè)，共73頁(yè)，2022年，

11、5月20日，18點(diǎn)3分，星期四2.兩相直接接地短路 各序的電流為：第38頁(yè)，共73頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)3分，星期四2.兩相直接接地短路短路電流 第39頁(yè)，共73頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)3分，星期四2.兩相直接接地短路短路點(diǎn)短路電流 和 的絕對(duì)值總是相等，其相位的差與 比值有關(guān) 第40頁(yè)，共73頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)3分，星期四2.兩相直接接地短路短路點(diǎn)相電壓： 第41頁(yè)，共73頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)3分，星期四例8-3仍是圖8-5所示的電力系統(tǒng)，但在k點(diǎn)發(fā)生b、c兩相直接接地短路的故障，試求短路點(diǎn)各相電壓和短路電流。 第42頁(yè)，共73頁(yè)，2022

12、年，5月20日，18點(diǎn)3分，星期四例8-31）短路處各序電流和各序電壓的計(jì)算，設(shè)2）計(jì)算短路點(diǎn)各相電壓和短路電流有名值 第43頁(yè)，共73頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)3分，星期四8.1.4 正序等效定則 簡(jiǎn)單不對(duì)稱短路電流分析計(jì)算過(guò)程：畫(huà)出正序、負(fù)序和零序圖，求出系統(tǒng)對(duì)短路點(diǎn)的各序參數(shù)再根據(jù)不對(duì)稱短路的特點(diǎn)，列出邊界條件，推導(dǎo)出序電流和序電壓的關(guān)系，畫(huà)出直觀的復(fù)合序網(wǎng)絡(luò)圖，求出短路點(diǎn)的正序電流。 第44頁(yè)，共73頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)3分，星期四8.1.4 正序等效定則短路點(diǎn)基準(zhǔn)相的正序電流表達(dá)式可以寫(xiě)成一個(gè)通用表達(dá)式： 在簡(jiǎn)單不對(duì)稱短路故障的情況中，短路點(diǎn)基準(zhǔn)相的電流的正序分

13、量，與在短路點(diǎn)的每一相中加入附加阻抗ZA而發(fā)生三相短路時(shí)的電流相等。正序等效定則。 第45頁(yè)，共73頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)3分，星期四表8-1 各種不對(duì)稱短路時(shí)的附加阻抗ZA 短路類型符號(hào)直接短接經(jīng)阻抗短接單相短路K(1)兩相短接K(2)兩相接地短路K(1.1)第46頁(yè)，共73頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)3分，星期四8.1.4 正序等效定則針對(duì)不同類型的短路，只要求出其附加阻抗，就可以運(yùn)用前面三相短路的概念進(jìn)行討論，求出短路瞬間的各相短路電流。 第47頁(yè)，共73頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)3分，星期四表8-2 不對(duì)稱短路時(shí)短路電流與正序分量之比值 短路類型符號(hào)直接短接經(jīng)

14、阻抗短接單相短路K(1)33兩相短接K(2)兩相接地短路K(1.1)略第48頁(yè)，共73頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)3分，星期四例8-4 圖8-14所示的電力系統(tǒng)，在母線3發(fā)生了不對(duì)稱短路， 第49頁(yè)，共73頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)3分，星期四例8-4解：取SB=200MVA，取電壓的基準(zhǔn)值UB=UNAV(平均額定電壓) 1）畫(huà)出電力系統(tǒng)各序等效電路求出元件的各序參數(shù)標(biāo)幺值 第50頁(yè)，共73頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)3分，星期四例8-4三序故障分量等效電路。 第51頁(yè)，共73頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)3分，星期四例8-42）化簡(jiǎn)各序等效電路求出各序等值阻抗標(biāo)幺值。

15、 3）求各種情況下的附加阻抗并取a相為基準(zhǔn)相求出正序電流。 a相直接接地：b、c相直接短接：b、c直接接地短路：第52頁(yè)，共73頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)3分，星期四例8-44）求各種情況下的短路電流，先求出電流的基準(zhǔn)量 a相直接接地時(shí)短路電流 b、c相直接短接時(shí)短路電流 (kA) (kA) 第53頁(yè)，共73頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)3分，星期四例8-4b、c直接接地短路時(shí)短路電流第54頁(yè)，共73頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)3分，星期四8.2 簡(jiǎn)單不對(duì)稱短路時(shí)非故障處的電壓和電流計(jì)算 當(dāng)電路出現(xiàn)不對(duì)稱短路時(shí)，除了要知道故障點(diǎn)的短路電流和電壓外，往往還要知道網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)的電

16、壓和其它支路的電流。這時(shí)，要先求出各序網(wǎng)絡(luò)中的序電壓和序電流分布，然后再合成，要注意的是各序電壓和各序電流經(jīng)過(guò)變壓器時(shí)其相位有可能要發(fā)生變化。 第55頁(yè)，共73頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)3分，星期四8.2.1 計(jì)算序電壓和序電流的分布 特殊相的序電壓如左圖求出特殊相的序電壓后，就可以按各序電壓的特點(diǎn)，求出另二相的各序?qū)ΨQ分量， 第56頁(yè)，共73頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)3分，星期四8.2.2 序電壓和序電流經(jīng)變壓器后的相位變換 各相原繞組的相電壓與副繞組的相電壓是同相位的。若原繞組與副繞組采用相同的接法，例如：Y/Yn、Y/Y、D/d等，則兩側(cè)的正序電壓相位相同，兩側(cè)的負(fù)序電壓

17、相位也相同。 第57頁(yè)，共73頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)3分，星期四8.2.2 序電壓和序電流經(jīng)變壓器后的相位變換若原繞組與副繞組采用不同的接法，例如：接法，則兩側(cè)的正序、負(fù)序電壓相位都不相同。 例：常用的YNd-11接法的變壓器變壓器d側(cè)正序電壓（電流）比其Yn側(cè)正序電壓（電流）超前 ，d側(cè)負(fù)序電壓（電流）比其Yn側(cè)負(fù)序電壓（電流）落后 。注意：書(shū)上此式有錯(cuò)，沒(méi)有分析變壓器內(nèi)部結(jié)構(gòu)。工程上常用時(shí)鐘法表示相位：以高壓端為12點(diǎn)，則d端為11點(diǎn)，即超前30度。線電壓之比第58頁(yè)，共73頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)3分，星期四非故障點(diǎn)電壓和電流計(jì)算舉例 當(dāng)電力系統(tǒng)出現(xiàn)不對(duì)稱故障時(shí)，非

18、故障點(diǎn)電壓和電流的計(jì)算步驟為：1.分別作出三序等效電路圖，并結(jié)合邊界條件求出短路點(diǎn)的各序電流、序電壓。2.在各序等效電路中分別求出各節(jié)點(diǎn)（非故障點(diǎn)）的序電壓和各條支路中的序電流。3.當(dāng)正序和負(fù)序電壓對(duì)稱分量經(jīng)變壓器時(shí)要根據(jù)變壓器接法考慮是否需要移相。4.用對(duì)稱分量法，將某一節(jié)點(diǎn)的各序電壓合成該節(jié)點(diǎn)的三相電壓或?qū)⒘鬟^(guò)某一支路的各序電流合成該支路的三相電流。 第59頁(yè)，共73頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)3分，星期四例8-5 求當(dāng)k點(diǎn)發(fā)生b、c兩相直接接地短路故障（Zf=0，Zg=0）時(shí)，變壓器高壓母線端3和低壓母線端2兩節(jié)點(diǎn)處的三相電壓 第60頁(yè)，共73頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)3分

19、，星期四例8-5解： 1）取SB=120MVA和UB為各級(jí)平均額定電壓，畫(huà)出故障等效電路的各序原始等效電路。2）計(jì)算在k點(diǎn)發(fā)生兩相接地短路時(shí)，短路電流和k點(diǎn)的各序電壓 第61頁(yè)，共73頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)3分，星期四例8-53)變壓器高壓母線端（3點(diǎn)）的電壓先求基準(zhǔn)相（a相）序電壓： 節(jié)點(diǎn)3處的相電壓可由T變換求得 第62頁(yè)，共73頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)3分，星期四例8-54)變壓器低壓母線端（2點(diǎn)）的電壓（要經(jīng)過(guò)YNd-11接法的變壓器）先求基準(zhǔn)相（a相）序電壓 ：正序，低壓繞組比高壓繞組超前30度負(fù)序：低壓繞組比高壓繞組落后30度零序：第63頁(yè)，共73頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)3分，星期四例8-5節(jié)點(diǎn)2的相電壓（標(biāo)幺值）為： 第64頁(yè)，共73頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)3分，星期四8.3 電力系統(tǒng)非全相運(yùn)行的分析對(duì)縱向不對(duì)稱故障，仍可采用對(duì)稱分量法進(jìn)行分析，將故障處的線路電流與斷口電壓分解成正序、負(fù)序和零序三個(gè)分量，利用疊加原理，分別作出各序的等效電路圖，并根據(jù)具體的邊界條件列方程求解。 斷口電壓?jiǎn)蜗鄶嗑€ 兩相斷線 第65頁(yè)，共73頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)3分，星期四8.3.1 單相斷線故障 畫(huà)出各序等效電路并化簡(jiǎn)化簡(jiǎn)時(shí)要注意是斷線點(diǎn)f端口看進(jìn)去的兩端第66頁(yè)，共73頁(yè)，2