续文政-电力系统实验二报告

电力系统试验二电气090309291097郑博电力系统横向故障分析实验报告电力系统横向故障分析实验报告09291097郑博第2页共29页电力系统横向故障分析实验报告一、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②观察比较各种短路时的三相电流、三相电压③归纳总结各种短路的特点④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主接线图：电力系统横向故障分析实验报告09291097郑博第3页共29页线路设置：变压器1参数设置（两侧额定电压）：电力系统横向故障分析实验报告09291097郑博第4页共29页负荷参数电力系统横向故障分析实验报告09291097郑博第5页共29页故障时间设定变压器2参数设置（两侧额定电压）：发电机参数设置电力系统横向故障分析实验报告09291097郑博第6页共29页2．短路实验波形分析电力系统横向故障分析实验报告09291097郑博第7页共29页利用已建立系统，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；选择“单相接地短路”设置仿真参数故障线路参数设置线路始端CVT的波形电力系统横向故障分析实验报告09291097郑博第8页共29页电力系统横向故障分析实验报告09291097郑博第9页共29页线路始端CT波形电力系统横向故障分析实验报告09291097郑博第10页共29页电力系统横向故障分析实验报告09291097郑博第11页共29页（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；线路始端CVT的波形电力系统横向故障分析实验报告09291097郑博第12页共29页线路始端CT的波形电力系统横向故障分析实验报告09291097郑博第13页共29页（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；电力系统横向故障分析实验报告09291097郑博第14页共29页线路始端CVT的波形：电力系统横向故障分析实验报告09291097郑博第15页共29页线路始端CT的波形：电力系统横向故障分析实验报告09291097郑博第16页共29页电力系统横向故障分析实验报告09291097郑博第17页共29页电力系统横向故障分析实验报告09291097郑博第18页共29页（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；线路始端CVT的波形：电力系统横向故障分析实验报告09291097郑博第19页共29页电力系统横向故障分析实验报告09291097郑博第20页共29页线路始端CT的波形：电力系统横向故障分析实验报告09291097郑博第21页共29页电力系统横向故障分析实验报告09291097郑博第22页共29页电力系统横向故障分析实验报告09291097郑博第23页共29页（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。电力系统横向故障分析实验报告09291097郑博第24页共29页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。故障距离线路末端，将故障点设为99%电力系统横向故障分析实验报告09291097郑博第25页共29页电力系统横向故障分析实验报告09291097郑博第26页共29页线路始端CT的波形：电力系统横向故障分析实验报告09291097郑博第27页共29页电力系统横向故障分析实验报告09291097郑博第28页共29页（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。如上图所示，取电流周期分量最大值2.4kA，电流周期分量最小值-1.2kA，所以故障点短路电流周期分量值为[2.4(1.2)]/221.27kA（2）手动计算故障点周期电流起始值。计算各元件参数：取360,230BavSMVAVV，发电机取1.05，发电机端电抗取0.13，负荷次暂态电流忽略不计发电机：2210.13360/3001800.134X变压器：250.143360/3600.143XX线路：2340.3256100360/2300.22XX等效电路图:由负荷提供的短路电流：起始次暂态电流标幺值：*11231/(/2)1.362fIEXXX起始次暂态电流有名值：**360/31.361.233230ffBfBavIIIISVkA对比软件计算与手动计算，两者在误差允许的范围内是近似相同的。电力系统横向故障分析实验报告09291097郑博第29页共29页（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？电力系统横向故障指的是网络的节点K处出现了相与相之间或相与地之间的不正常接通情况。不对称故障的另一类型是纵向故障它是指网络的两个相邻节点K和K1（非零电位节点）之间出现不正常断开或是三相阻抗不相等的状况，也称为非全相运行。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？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？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。