北京交通大学电力系统横向故障分析实验报告

BeijingJiaotongUniversity电力系统分析电力系统横向故障分析实验学院：班级：学号：姓名：实验2电力系统横向故障分析实验一、实验目的1、对电力系统各种短路现象的认识；2、掌握各种短路故障的电压电流分布特点；3、分析比较仿真运算与手动运算的区别；二、实验内容1．各种短路电流实验观察比较各种短路时的三相电流、三相电压；2．归纳总结各种短路的特点3．仿真运算与手动运算的比较分析三、实验方法和步骤1．辐射形网络主接线系统的建立输入参数（系统图如下）：额定电压：220KV；负荷F1：100+j42MVA；负荷处母线电压：17.25V；变压器B1：Un=360MVA，变比=18/242，Uk％=14.3％，Pk=230KW，P0=150KW，I0/In=1％；变压器B2：Un=360MVA，变比=220/18，Uk％=14.3％，Pk=230KW，P0=150KW，I0/In=1％；线路L1、L2：长度：100km，电阻：0.04Ω/km，电抗：0.3256Ω/km。发电机：按汽轮机默认参数辐射形网络主接线图潮流计算：2．短路实验波形分析利用已建立系统，在L2线路上进行故障点设置，当故障距离为80％时，分别完成以下内容（记录波形长度最少为故障前2周期，故障后5周期）：（1）设置故障类型为“单相接地短路”，运行仿真，在输出图页上观察记录线路始端CT和CVT的波形；（2）设置故障类型为“两相相间短路”，运行仿真，在输出图页上观察记录线路始端CT和CVT的波形；（3）设置故障类型为“两相接地短路”，运行仿真，在输出图页上观察记录线路始端CT和CVT的波形；（4）设置故障类型为“三相短路”，运行仿真，在输出图页上观察记录线路始端CT和CVT的波形；（5）根据不同故障情况下电流电压输出波形，归纳各种情况下故障电流电压的特点。单相（A相）接地短路：Ua=0，Ib=Ic=0，复合序网为各序网络的串联，因此故障相短路相电流为正序网络相电流的3倍。非故障相对地电流为零，故障相对地电压为零，非故障相对地电压相等，由于105.3~2XX，所以其值较正常时升高，其相位差也发生了变化，不再是120°，而与01/XX有关。两相（A相和B相）相间短路：Ic=0，Ia+Ib=0，Ua=Ub，复合序网为正序和负序网络的串联，由于零序电流没有通路，所以没有零序网络。故障相电流为正序网络电流的3倍，而非故障相电压等于故障前电压，故障相电压只是非故障相电压的一半而且方向相反。两相（A相和B相）接地短路：Ic=0，Ua=Ub=0，复合序网为三序网络的并联。故障相电流大小相等，相位差与20XX和有关，非故障相电压为正序电压的3倍。三相短路：故障点出三相电压均为零，短路电流各相大小相等，相位仍差120°，仍然为对称的，且等于正序电流。3．短路故障比较分析利用已建立系统，在L2线路上进行故障点设置，当故障距离线路末端时，设置故障类型为“三相短路”，运行仿真，在输出图页上观察记录故障点电压电流的波形。（1）根据故障后1－2个周期内波形，计算故障点短路电流周期分量值。周期电流稳态值为2.2KA=arctan(0.3256/0.04)=83°ip=AttIpm83100sin2.2sin（2）手动计算故障点周期电流起始值。取100BSMVA，avBVV,计算各元件电抗的标幺值发电机：0368.085.0300/10013.01x变压器：0397.0360/100100/3.1421xx无故障线路：062.0230/1001003256.023x故障线路：06155.0230/1001003256.024x转移电抗：1073.006155.05.00397.00368.0Gfx计算电抗：3786.0100/85.0/3001073.0.Gjsx查表得：81.2*)0(GI故障点周期电流起始值：)(49.2)2303/(85.0/30081.2*)0()0(KAIIINGG（3）误差分析手动计算存在误差：一方面，在等值电路中忽略发电机、变压器和输电线路的电阻，不计输电线的电容，略去了变压器的励磁电流，负荷制作近似估计；另一方面，在标幺参数计算方面在选取各级额定电压作为基准电压时，忽略各元件的额定电压和相应电压等级平均额定电压的区别，认为变压器变比等于其对应侧平均额定电压之比，即所有元件仅用电抗表示，简化了电路但同时也带来了误差，与仿真软件计算相比误差大。四、思考题1.什么叫电力系统的横向故障？是如何分类的？答：常见的三相短路，两相和单相短路通常称为横向故障，它是指网络的节点k（也就是短路点）处出现了相与相之间或相与地之间的不正常接通情况。短路类型常分为三相短路，两相短路，单相接地短路，两相接地短路。2.电力系统各种短路电流计算时，不计负荷电流与计及负荷电流，结果有什么不同？答：其结果差别不大。一般短路电流都在几KA以上，正常的负荷电流电流也就几百。计算短路时也无法考虑到负荷电流。负荷电流与段路电流是两种不同状态下的电流。短路时只考虑电感的大小。3.计算机仿真模拟各种短路运算与手动进行短路计算有什么区别？各有何特点？答：利用计算机软件进行各种短路运算更加简便快捷并且误差小。手动运算由于手算的精确度问题，在等值电路中忽略发电机、变压器和输电线路的电阻，不计输电线的电容，略去了变压器的励磁电流，负荷制作近似估计，在标幺参数计算方面在选取各级额定电压作为基准电压时，忽略各元件的额定电压和相应电压等级平均额定电压的区别，认为变压器变比等于其对应侧平均额定电压之比，即所有元件仅用电抗表示，简化了电路但同时也带来了误差，与仿真软件计算相比误差大。