电力系统短路计算.pptx

1第1页/共107页2Z1.1kaU正序等值网络.1k aI.1111.222.000akakakakakakaUEIZUIZUIZ .1aE基本方程1111110ZRjXRZjX当时，(0).1akaEU-短路点短路前相电压第2页/共107页3（3）120系统的计算方法 解析法： 基本方程 边界条件方程 （联立求解） 复合序网法：根据边界条件，将各独立序网适当连接，形成复合序网，进而在复合序网中直接求解。 第3页/共107页4（4）电气量 A）短路点的电气量 B）故障起始时或稳态时的基频分量（5）基准相-a相 第4页/共107页5一、两相短路-（一） 金属性短路 边界条件方程 .0k ak bk ck bk cIIIUU1.分析计算分析计算 边界条件转换边界条件转换( )bcK2.kbI.kcI.kaIK 第5页/共107页6一、两相短路-（一） 金属性短路 边界条件转换.0.1212.22120120121() 030kakakbkckakakakakakakakakakakakakaIIIIIIIIIa UaUUaUa UUUU ( )bcK2第6页/共107页7.0.12.120kakakakakaIIIUU 制定复合序网两相短路（续）并联型第7页/共107页8量值计算两相短路（续）akakakakaakakakaEIIZZUUEIZIZIZ11212121112212120系统第8页/共107页9量值计算两相短路（续）abc系统122212112212110()3()3kakakakbkakakakakckakakakaIIIIIIIjIIIIIjI 第9页/共107页10量值计算两相短路（续）abc系统1211 211122121212122()1212kakakakakakaakakbkakakakakckakakakaUUUUI ZUEIZZUUUUUUUUUU或第10页/共107页11量值计算两相短路（续） 当在远离发电机的地方发生两相短路时，可以认为整个系统的 。于是， 21ZZ(0)(3)112133322akkbkckaEUIIjjjIZZZ 式中 在同一点发生三相短路时的短路电流。 (3)11akaEIZ第11页/共107页122. 相量图。不计电阻，以 为参考相量。两相短路（续）kaI1 两相短路时短路处的电压电流相量图（a）电压相量图；（b）电流相量图第12页/共107页133. 主要特征（1）无零序分量。 （2）复合序网是并联型。（2）两故障相中的短路电流的绝对值相等，而方向相反，数值上为正序电流的 倍。（3）当在远离发电机（认为）的地方发生两相短路时，其故障相电流等于同一点三相短路电流 倍 。因此，可以通过对正序网络进行三相短路计算来求两相短路的电流。两相短路（续）332第13页/共107页14主要特征（续）（4）如果在短路点处增加上一个附加阻抗 ，再进行三相短路计算，那么，其值就等于两相短路的正序电流。（5）短路点的两故障相电压总是大小相等、相位相同，数值为非故障相电压的一半，但相位与非故障相电压相反。两相短路（续）(2)2ZZ第14页/共107页15（二）经过渡阻抗短路 复合序网的制定（解决问题的关键）方法：（1）边界条件方程转换（abc120）（2）故障点的等效变换 -使两相的情况一样 -和金属性短路形式一样两相短路（续）第15页/共107页16（二）经过渡阻抗短路（续） 两相短路（续）1.边界条件转换 0, kakbkckbkckbfIIIUUI Z 转换为对称分量 表示0121210, kakakakakakafIIIUUIZ 短路点bc两相经过渡阻抗短路（a）系统接线图，（b）复合序网图第16页/共107页17（二）经过渡阻抗短路（续） 两相短路（续）2.故障点等效变换 两相短路的等效形式（a）系统接线图；（b）复合序网图第17页/共107页18二、单相接地短路-（一） 金属性短路 边界条件方程 .kbI.kcI.kaIK .000k bk ck aIIU( )aK1第18页/共107页19二、单相接地短路-（一） 金属性短路 边界条件方程 以a相为基准相，.2120.2120.120000kakakakakakakakakaaIa IIa IaIIUUU.120.1200kakakakakakaIIIUUU( )aK1第19页/共107页20单相接地短路（续）Z1.1kaU.1k aIZ2.2kaU.2kaIZ0.0kaU.0kaI.1aE复合序网.1120120.1111120.222.000()akakakaakakakakakakakaEIIIZZZUEIZIZZUIZUIZ序分量计算第20页/共107页21单相接地短路（续）相分量计算.1201.300kakakakakakbkcIIIIIII电流 第21页/共107页22单相接地短路（续）.2120.22120.2120.21200()(1)()(1)kakbkakakakakckakakakaUUa UaUUIaa ZaZUaUa UUIaa ZaZ相分量计算电压 第22页/共107页23相量图以 为参考相量，不计元件电阻1kaI单相接地短路处的电压电流相量图（a）电压相量图；（b）电流相量图第23页/共107页24单相接地短路（续）.2202.202()(1)/()(1)/kbukcaaaZZUMaaaZZU分析与观察00000120600180120uuuXXXXX 02UZMZ、与的比值有关第24页/共107页25主要特征（1）短路处出现了零序分量。复合序网是串联型。（2）短路处故障相中的各序电流大小相等、方向相同，故障相中的电流 ，而两个非故障相中的电流均等于零。（3）短路处正序电流的大小与在短路点原正序网络上增加一个附加阻抗 而发生三相短路时的电流相等。单相接地短路（续）(1)120333kakakakaIIII(2)20ZZZ第25页/共107页26主要特征（4）短路点故障相的电压等于零，而两个非故障相电压的幅值相等。（5）两个非故障相电压间的相位差为 ，变化范围为60 正序网络、负序网络、零序网络正序网络、负序网络、零序网络第56页/共107页571111222000aaaaaaaUEIZUIZUIZ 基本方程第57页/共107页581111222000aaMaNMNMNMNEEEZZZZZZZZZ式中，第58页/共107页59纵向不对称故障（续）纵向不对称故障（续）（二）计算方法（二）计算方法 对称分量法（续）对称分量法（续）4. a相断相边界条件方程相断相边界条件方程1201200001200aaaabaaacIIIIabcUUUUU 系统系统第59页/共107页60纵向不对称故障（续）纵向不对称故障（续）（二）计算方法（二）计算方法 对称分量法（续）对称分量法（续）5. 序分量的计算序分量的计算 （1）解联立方程）解联立方程 （2）复合序网法）复合序网法6. abc系统各量的计算系统各量的计算第60页/共107页614-5 4-5 纵向不对称故障的分析计算（续）纵向不对称故障的分析计算（续）二、纵向不对称故障的具体计算二、纵向不对称故障的具体计算（一）宏观断开的断相计算（一）宏观断开的断相计算 1.单相断相单相断相a相断相相断相 边界条件方程边界条件方程 复合序网复合序网与两相接地短路类似与两相接地短路类似 并联型并联型 量值计算量值计算第61页/共107页62（1）已知电源电势 与两相接地故障类似1120120021202012020112020aaaaaaaaaaEIZ ZZZZZIIZZZIIZZZ ZUUUIZZ 第62页/共107页63（2）已知断相前断相处负荷电流alI1aI2aI0aI1Z2Z0Z1111aMaNaalMNEEEIZZZ第63页/共107页6400120012022120212021201201/ / /1111/ / /1111111aalalaalalaaaalZIIZZZZIZZZZIIZZZZIZZZZIIIIZZZ 第64页/共107页65abcabc系统系统合成合成第65页/共107页664-5 4-5 纵向不对称故障的分析计算（续）纵向不对称故障的分析计算（续）二、纵向不对称故障的具体计算（续）二、纵向不对称故障的具体计算（续）（一）宏观断开的断相计算（续）（一）宏观断开的断相计算（续） 2.两相断相两相断相bc两相断相两相断相 边界条件方程边界条件方程1201200001200aaaabaaacUUUUabcIIIII系统系统第66页/共107页67复合序网复合序网与单相接地短路类似与单相接地短路类似 串联型串联型 量值计算量值计算第67页/共107页68（1）已知电源电势112012011111202122201000aaaaaaaaaaaaaaEIIIZZZUEIZIZZUIZIZUIZIZ 第68页/共107页69（2）已知断相前断相处负荷电流 alI11201201111201120aaaaaalEIIIZZZZEZZZZZIZZZ第69页/共107页70 3.与横向不对称故障的比较与横向不对称故障的比较 共性：共性：（1）归并到故障处的基本序网的形式类似。）归并到故障处的基本序网的形式类似。（2）复合序网的形式）复合序网的形式 并联并联- 串联串联-第70页/共107页71 3.与横向不对称故障的比较（续）与横向不对称故障的比较（续） 个性：个性：（1）基本序网中参数的计算形式一样，）基本序网中参数的计算形式一样， 但内容不同。但内容不同。（2）横向故障短路点的电气量与短路点位置有关，）横向故障短路点的电气量与短路点位置有关， 而而 纵向故障断相处的电气量与断相处位置无关。纵向故障断相处的电气量与断相处位置无关。 第71页/共107页724-5 4-5 纵向不对称故障的分析计算（续）纵向不对称故障的分析计算（续）二、纵向不对称故障的具体计算（续）二、纵向不对称故障的具体计算（续）aI（二）三相不对称（二）三相不对称FFZbIcIcUaUbU第72页/共107页73边界条件方程边界条件方程 12020110120()30aaaaabaaaacUI ZUUUabcUZUIIIU 系统系统第73页/共107页74复合序网的制定复合序网的制定1Z2Z0Z13Z1aE1aU1aI2aI0aI120()aaaIII第74页/共107页75第75页/共107页76第五章 不对称故障时电力系统中各电气量值的分布计算原则-分序计算分布，按相进行合成。 序电压的分布规律 “1”-电源点电压最高，短路点电压最低； “2”-短路点电压最高，电源中性点降为0； “0”-短路点电压最高，变压器中性点降为0；特殊问题：对称分量经变压器后存在相移问题第76页/共107页77非短路点电气量分析计算（续） 相位变换分析 （1）单相变压器两侧电流、电压同相位。 （2）同序的电流、电压经过变压器后的相移相同。 （3）在标么制中讨论第77页/共107页78一、Y,Y-12（ Y,Y0-12； Y0,Y0-12） 接线 图5-14(a)表示Y/Y-12联接的变压器 图5-14 Y /Y-12联接的三相变压器及其正序电压和负序电压相量图 第78页/共107页79Y,Y-12 接线相移分析（续） 如果侧施以正序电压，则次侧绕组的相电压与次侧的相电压同相位，如图5-14(b)所示。 如在次侧施以负序电压，则次侧的相电压同次侧的相电压也是同相位，如图5-14(c)所示。两侧相电压的正序分量或负序分量的标么值分别相等，即 1122aAaAUUUU，结论：电压和电流的各序对称分量经过Y/Y-12联接的变压器时，不发生相位移动 。第79页/共107页80Y-Y-12接线举例分析 系统接线如图5-15所示。假定在Yo侧发生b相接地短路，求变压器两侧电流分布并画出电流、电压相量图。 讨论中假定电路为纯电感性电路，并且电流、电压采用标么值表示（变压器变比为1）。 第80页/共107页81Y-Y0-12接线举例分析（续）选b相为基准相 ，Yo侧短路点的电流、电压相量图如下图 1201200bbbbbbbIIIUUUU；第81页/共107页82第82页/共107页83第83页/共107页84 Y侧各序电流：于是 112200BbBbBIIIII，(1)1212(1)1212(1)1212231313BBBbkCBBbkABBbkIIIIIIIIIIIIIII 第84页/共107页85Y-Y0-12接线举例分析（续） Y侧各序电压（式中考虑了各序电流通过变压器绕组时引起的漏抗压降）为111122220000BbbTBbbTBbbTUUjI xUUjI xUUjI x式中 变压器的正负序电抗； 变压器Yo侧的零序漏抗。12TTxx0Tx第85页/共107页86由计算结果及相量图可以看出： （1）Yo侧b相接地短路时，Yo侧三相中只有b相有短路电流，而在Y侧三相中均有电流通过，而且对应故障相（B相）的电流为最大，另两相（A、C相）电流大小相等，方向相同，但与故障相电流方向相反。 （2）Yo侧故障相（b相）电压等于零，而Y侧B相电压不为零，有一个较小的值，是由于考虑了变压器内部压降后引起的。 （3）对于Yo/Y接线的变压器当Yo侧任一相单相接地短路时，均可得出与上述相类似的结论来，即Yo侧故障相电流最大，电压为零，而Y侧对应故障相电流最大，其它两相电流大小相等，方向相同，与故障相电流相反。 第86页/共107页87二、Y,d-11 接线 图5-16表示这种变压器的接线图。 如在次侧施以正序电压时，次侧的线电压与次侧的相电压同相，但次侧的相电压都超前于次侧相电压30（以逆时针方向作正方向），如图5-17（a）所示； 如在次侧施以负序电压时，次侧的相电压都落后于次侧的相电压30，如图5-17（b）所示。 这种联接方式的变压器两侧相电压的正序或负序分量的标么值存在下列关系：30113022jaAjaAUU eUUe，第87页/共107页88Y,d-11 接线相移分析（续）图5-16 Yo/-11变压器接线图 第88页/共107页89Y,d-11 接线相移分析（续）图5-17 Yo/-11（Y/-11）联接的三相变压器的正序电压和负序电压相量图 第89页/共107页90Y,d-11 接线相移分析（续）电流关系第90页/共107页91Y,d-11 接线相移分析（续） 结论： 电气量经过Yo/-11（或Y/-11）接法的变压器时，由星形侧转到三角形侧，正序系统要逆时针转过30，而负序系统要顺时针转过30 第91页/共107页92举例分析 系统接线如图5-19 （a）所示。各元件参数已知，并且忽略电阻只考虑电抗。假定在侧引出线上发生bc两相短路，（求Y侧的各相电流电压，）画出两侧电流电压的相量图。 第92页/共107页93举例分析（续）第93页/共107页94两侧电流相量图D侧（故障点）Y侧电流第94页/共107页95两侧电压相量图D侧（故障点）Y侧（不计变压器内部压降Y侧（考虑变压器内部压降第95页/共107页96电流电压计算 侧bc两相短路，以a相为基准相，短路点的各序分量为012120()akkkEIIIj xx ，012120kkkkUUUIjx，111222FTFTxxxxxx；式中第96页/共107页97电流电压计算（续） 短路点的各相电流电压为 (2)1(2)103 3abkkcbkkIIIIIIII ，1212121212121212akkkbkkkackkkaUUUUUUUUUUUUUU 第97页/共107页98电流电压计算（续） Y侧电流的计算： 当短路发生在侧，正序分量由侧变换到Y侧时，根据前述的分析，需将侧的正序分量顺时针方向旋转30；而负序分量由侧变换到Y侧时，则要逆时针方向旋转30，故有3011jAaII e3030221jjAaaII eI e (2)113akIjI其中第98页/共107页99电流电压计算（续） Y侧相电流3030(2)121112210150(2)121290270(2)1211131()32()23jjAAAaaakjjBAAakjjCAAaakIIII eI ejIIIIIIeeIIIIIeejII 第99页/共107页100电流电压计算（续） Y侧电压计算Y侧的序电压时，首先在已求出的侧的序电压上加上变压器漏抗上的电压降, 得到Y侧的尚未计及相位移动的序电压值；然后再考虑相位移动，求得Y侧的实际的各序电压分量，其式为301111303022221110()()()0jAakTjjAakTakTAUUjI xeUUjI xeUjI xeU第100页/共107页101电流电压计算（续） Y侧相电压30301211111111122101502101501211111121211()()3()()32jjAAAakTakTakTjjjjBAAakTakTCAAkTUUUUjI xeUjI xeUI xUUUUeejI xeeUI xUUUI x 第101页/共107页102结论 （1）在侧发生任意两相短路时，Y侧各相电流的分布情况和故障相别有关，其规律是两故障相中的滞后相电流最大。如上述bc两相短路，Y侧c相电流最大。数值上为侧故障相电流的 倍，其它两相电流大小相等、方向相同，数值上为侧故障相电流的 倍。2313第102页/共107页103结论（续） （2）Y侧各相电压的情况是两故障相中的滞后相电压总是为零（当忽略变压器内部压降时），或者很小。另两相电压总是相等。例如侧bc两相短路时，Y侧的c相电压等于零或为一小数值，A、B相的电压的绝对值大小相等。相间电压一般都比较大。第103页/共107页104三、相位变换的一般公式 设N变压器的联接组别（钟点数） 正序 1(12)30N “”一正序分量由Y侧转换到侧时取正，由侧转换到Y侧时取负。 负序 21(12)30N 当负序分量由Y侧转换到侧时取负号，由侧转换到Y侧时取十。 第104页/共107页105四、考虑相移时分布计算的基本步骤 1。在各序网中，不考虑相移计算电流、电压的分布； 2。根据联接组别求相移角，分序进行相移； 3。合成各序分量，求得各相分量。第105页/共107页106 谢谢！第106页/共107页107感谢您的观看！第107页/共107页