9不对称故障分析

《电力系统分析》2020年1月11日星期六5-1各种不对称断路时故障处的短路电流和电压5-2非故障处的短路电流和电压5-3非全相运行的分析计算5-4计算机计算程序原理框图第五章不对称故障的分析计算《电力系统分析》2020年1月11日星期六概述：简单不对称故障:仅在一处发生短路或断线的故障。可分为二类：（1）横向不对称故障：两相短路、单相接地短路、两相接地短路；其特点为由系统网络中的某一点（节点）和公共参考点（接地点）构成故障端口。（2）纵向不对称故障：一相断线、二相断线；其特点为由电力网络中的两个高电位点之间构成故障端口。分析方法：（1）解析法：联立求解三序网络方程和故障边界条件方程；（2）借助于复合序网进行求解。《电力系统分析》2020年1月11日星期六系统各序等值电路《电力系统分析》2020年1月11日星期六一、单相接地短路（A相）（一）故障边界条件：转换为对称分量(a为基准相）,如下：5-1各种不对称短路时故障处的短路电流和电压0,0kckbkaIIUkaIkbIkcIabc)1(K《电力系统分析》2020年1月11日星期六221021200210kakakakckakakakbkakakakaIaIaIIIaIaIIUUUU1202212)(0)()(kakakakaIaaIIaaIaa031021021kakakakakakakaUUUIIII《电力系统分析》2020年1月11日星期六(二)复合序网（三）短路点电气量11102102121222010000202111)()(ZIEZZIUUUZIZIUZIZIUIIZZZEIkaakakakakakakakakakakakakaaka《电力系统分析》2020年1月11日星期六短路处各相电压电流为：0221022102221021201021110033ZaZaaIUUaUaUZaZaaIUUaUaUUIIIIIIIIkakakakakckakakakakbkakckbkakakakakaka《电力系统分析》2020年1月11日星期六Ikc(1)Ika(1)Ikb(2)Ika(0)Ika(2)IkcUka|0|Ikb(1)Ikc(2)参考向量：Uka|0|电流相量图（四）向量图：（假定阻抗为纯电抗）电压相量图Ukc(0)Ukc(2)Ukc(1)Uka(2)Ukb(2)Ukb(1)Ukb(0)Uka(0)Uka(1)UkcUkb《电力系统分析》2020年1月11日星期六非故障相电压变化情况：Ukc(0)UkcUkb(k0=0)Ukb(0)Ukc(k0=0)0()kbUk.《电力系统分析》2020年1月11日星期六（五）基本特点：（1）短路点各序电流大小相等，方向相同。（2）短路点正序电流大小与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:（3）短路点故障相电压等于零。（4）若两非故障相电压的幅值总相等，相位差的大小决定于如果有02)1(ZZZ)1(1102111ZZEZZZEIaaka20ZZ20ZZu200ZZ18060u《电力系统分析》2020年1月11日星期六（六）系统参数变更时不对称短路处各电气量的变化特点：系统参数及由旋转电机的正序和负序阻抗值的差异而引起。在靠近旋转电机附近的地点短路时，取值范围约在0.1～1.45之间；在远离旋转电机的地点短路时，其值可以近似为1与系统变压器中性点的接地方式及短路点的位置有关，有可能在0～∞范围内取值1012,ZZZZ021,,XXX《电力系统分析》2020年1月11日星期六为分析简便，电阻忽略不计，只考虑各元件的电抗。xxk1021XX令UUUUUkakbkakakbkkkka000022121当0k300003jkbkakbkbeUUUU当kUUUkakbkb0021021kakakaIII假设：《电力系统分析》2020年1月11日星期六UkbUkb0Ukc0Uka0xxk10中，因为定，可变。时时中性点不直接接地00X0X1X0X0kk中性点不直接接地,3非故障相电压为倍《电力系统分析》2020年1月11日星期六故障点非故障相电压升高，严重时要引起过电压。为此，在中性点直接接地的系统中，必须要保证一定数量的变压器中性点接地，以控制的数值不要过大。负序电压：故障点的负序电压与负序电流大小各序相同。零序电压：故障点的零序电压与零序电流成正比，所以零序电流与零序电压的大小关系相同。《电力系统分析》2020年1月11日星期六（七）单相经阻抗接地短路故障边界条件：序边界条件gkakakckbZIUII、、001．方法一：gkakakakakakakaZIUUUIII10210213,kaIkbIkcIabcgR)1(K《电力系统分析》2020年1月11日星期六复合序网如下：1aE1Z0Z2Z2K1K0K0N2N1N0kaI2kaI1kaI1kaU2kaU0kaUgZ3《电力系统分析》2020年1月11日星期六)3()(02110212122201000gkakakakakakakakakakaZZZZIUUUZIZIUZIZIU《电力系统分析》2020年1月11日星期六2.方法二K点故障边界条件为：转换为对称分量：00akkckbUII00021021akakakkakakaUUUIIIkaIkbIkcIabcgRKgRgR《电力系统分析》2020年1月11日星期六二.两相短路（一）故障边界条件：20122012221212()()kbkakakakckakakakakakakaUUaUaUUUaUaUaaUaaUUU转换为对称分量(a为基准相）：0,,kakbkckbkcIIIUU《电力系统分析》2020年1月11日星期六022211201()0311()3311()330kakakbkckakakbkckbkakakbkckbkakakaIIIIIIaIaIjIIIaIaIjIIII，（二）求解方法（1）解析法《电力系统分析》2020年1月11日星期六112112122akakakakakaUEIZUIZIZ111kakakaSUI222kakakaSUI111011211211222220000akaZkakakakakakakakakakakkaaaIIIUEIUIZUIZUEIZUIZ《电力系统分析》2020年1月11日星期六1121222kakakakakaUUUUIZ212121212221211111(3)12112120()3333322kbkakakakakckakakakakakakbkakakakakckakbaakbkckaUaUaUUUUaUaUUUIIIaIaIaaIjIIjIIEEIIjjjIZZZ《电力系统分析》2020年1月11日星期六当故障点远离发电机时，可认为012120kakakakakaIIIUU（2）复合序网法根据故障边界条件，将基本序网在故障端口处连接所构成的网络称为复合序网。由复合序网，可直接求出故障点电压电流的序分量。21ZZ《电力系统分析》2020年1月11日星期六（三）故障点电流电压向量关系(向量图）：先确定参考相量：（假定阻抗为纯电抗）可以直观的了解三相电流、电压的相对大小和它们之间的相位关系。1kaU112kakaUIZ《电力系统分析》2020年1月11日星期六（四）两相经阻抗短路1．方法一：故障点边界条件：0,kakbkckbkbkcfIIIUUIZ转换为对称分量：0121120,kakakakakakafIIIUUIZ《电力系统分析》2020年1月11日星期六112122122211122()akakafkakakakakakakaffEIIZZZUIZIZUUIZIZZ《电力系统分析》2020年1月11日星期六2.方法二：在K点发生的两相短路可等值的看成是在K’点发生的两相金属性短路。K’故障边界条件为：''0,kakbkckckbIIIUI''012210,kakakakakaIIIUI《电力系统分析》2020年1月11日星期六(五)两相短路的基本特点：（1）短路电压电流中不存在零序分量；（2）两故障相中的短路电流的绝对值相等，方向相反，数值上为正序电流的倍；3111(2)121aakaEEIZZZZ（3）当在远离发电机的地方发生两相短路时，可通过对序网进行三相短路计算来近似求两相短路的电流；（4）两相短路时的正序电流在数值上与在短路点加一个附加阻抗构成一个增广正序网而发生三相短路时的电流相等。即（5）短路点两故障相电压总是相等，数值上为非故障相电压的一半，相位上总是与非故障相电压方向相反。(2)Z《电力系统分析》2020年1月11日星期六三、两相接地短路（bc相接地）0,0kakbkcIUU（一）故障边界条件：转换为对称分量(a为基准相）120120013kakakakakakakaIIIUUUU《电力系统分析》2020年1月11日星期六1120120021202012020112020()()()()akakakakakakakakakaksksksEIZZZZZZIIZZZIIZZZZUUUIZZSUI（二）复合序网(三)短路点电气量《电力系统分析》2020年1月11日星期六120222012012022201201200()()kakakakakbkakakakakckakakakaIIIIZaZIaIaIIIaZZZaZIaIaIIIaZZ220120220120()()kbkakckaXaXIIaXXXaXIIaXX故障点各相电气量为：当为纯电抗时，两故障相电流为：120,,ZZZ《电力系统分析》2020年1月11日星期六1201203330kakakakakakakakbkcUUUUUUUUU21313,2222ajaj(1,1)20122031()kbkckakXXIIIIXX将代入上式，并取绝对值，整理后可得：两相接地短路时，流入地中的电流为故障处各相电压为2012033gkbkckakaZIIIIIZZ《电力系统分析》20