继电保护故障分析基本知识-国网培训

故障分析的基本知识•1基本概念•2标么制•3对称分量法•4序阻抗的基本概念•5电力系统相序网络的构成新稳态电压、频率的偏差在允许范围内事故状态运行参数大大偏离正常值电能质量严重变坏正常供电局部或全部遭到破坏正常运行状态稳态Steadystate故障Fault采取特别措施，使系统恢复正常运行继电保护装置自动重合闸安全自动装置负荷增减原动机调整1.1电力系统的运动状态1基本概念•短路故障（横向故障）shuntfaults•断相故障（纵向故障）seriesfaults•复杂故障simultaneousfaults1.2电力系统故障类型•短路的概念：指电力系统正常运行情况以外的一切相与相之间或相与地之间的“短接”。•产生的原因：各种形式的过电压、绝缘材料的自然老化、脏污、直接机械损伤等；运行人员带负荷拉刀闸或线路检修后未拆除地线就加电压等误操作；鸟兽跨接在裸露的载流部分以及自然灾害等。1.3短路故障shuntfaultsshortcircuitfaults1.4短路的种类：短路种类三相短路两相短路两相接地短路示意图短路代表符号)3(K)2(K)1(K)1,1(K单相接地短路Three-phase(3Φ)faultLine-toline(LL)faultSingle-line-to-ground(SLG)faultDouble-line-to-ground(2LG)fault1.5短路的基本现象：电流剧烈增加，电压大幅度下降。1.6短路的后果：（1）长时间的短路电流会使设备过热而损坏；（2）电压大幅度下降会造成产品报废及设备损坏；（3）产生的不平衡电流会对邻近的通信线路等产生干扰，并危机设备和人身的安全；（4）有可能使并列运行的发电厂失去同步，破坏系统稳定，造成大面积停电。1.7断相故障SeriesFaultsopenconductorfaults•断相故障：指电力系统一相断开或两相断开的情况。属于不对称性故障。•断相种类：一相断开：onelineopen(1LO)二相断开：twolinesopen(2LO)1.8复杂故障simultaneousfaults复杂故障：指在电力系统中的不同地点（两处或两处以上）同时发生不对称故障的情况。又称复故障。ABC2标么制•标么值(PerUnitValues)的定义•三相系统基准值(BaseValues)的选择•不同基准的标么值之间的相互转换•不同电压等级网络中各元件参数标么值的计算。标么制：各物理量均用标么值来表示的相对单位制。2.1标么值的定义注意：(1)标么值是一个没有量纲的量。(2)标么值具有相对性（相对于基准值）。同单位）基准值（与实际有名值）实际有名值（任意单位标么值＝2.2三相系统基准值的选择一般说来，基准值是可以任意选择的。为了计算方便通常要求各电气量基准值之间的关系与三相对称时各电气量实际有名值之间的关系相同。(3)3,3BLLBBLLBBBSUIUIzIzUIUSLLLL3,3)3(*****)*3(,zIUIUSLLLL实际分析计算中，通常首选基准功率和基准电压。基准功率通常取100MVA或1000MVA，基准电压可选为网络的各级额定电压或平均额定电压。*,LLLLLLBUUU已知标么值，可根据基准值求出有名值各电气量的标么值计算公式：(3)3BBLLBSIU2(3)3LLBLLBBBBUUzSI*(3)(3)33LLBBBBLLBUIIIISISU(3)(3)*(3),BSSS(3)*2BBLLBSxxxzU(3)*2BBLLBSRRRzU2.3三相系统中标么值计算特点（1）*BPPS*BQQS（2）(3)*(3)*(3)*(1)*,PPSS(3)(3)*(1)(1)*1,()3BBPPSPPS(3)(3)*(1)(1)*1,()3BBSSSSSS（3）(3)(3)3,3cosSUIPUI(3)***(3)***,cosSUIPUI（4）标么值电气量经变压器后不变化。第一步：先将以额定值为基准值的标么值换算为有名值；第二步：将有名值换算成以统一基准值为基准的标么值。2.4不同基准的标么值之间的相互转换问题的提出：电力系统中各种电气设备的铭牌参数通常是以本身的额定条件为基准的标么值或百分值给出的。而进行电力系统计算时，必须取统一的基准值。因此必须把以额定值为基准的标么值换算成统一基准下的标么值。*(N)NNx,U,SBBzxx)*(2)*()(BNNBNUUSSxNNSU2BBSU2（1）发电机通常给定*()NNxxz2*()NNNUxS通常给定100LNTNUxI%,,KNNUUS100%)(LNKLNKUUU*()TTBBxxz短路电压百分数（2）变压器短路电压:二次绕组短路，逐渐升高一次测绕组所加电压，当一次侧电流达到额定值时，一次侧绕组所加的电压2%()100NKBNBUUSSU100100)*(NTNTxzx*()TTNNxxz2*()NTNNUxS2%100NKNUUS1003LLNTNUxI通常给定,,%NNrIUx()*()()3%100100100rNrrrrNrNNIxxxxUz*()*()NrBrNBzxxz电抗百分数（3）电抗器()3rNNUI3BBUI()()%100rNrBrNBUxIIU2.5有变压器联系的不同电压等级网络中各元件参数标么值的计算GLIT-1IIT-2III10.5/121110/6.6问题的提出：精确计算法近似计算法（1）精确计算法选择任意段作为基本段，并取其功率、电压作为系统的统一基准值，将其它各段的参数向基本段归算。GLIT-1IIT-2III10.5/121110/6.6*()GBx(1)()2*()()(1)()BGNGNGNBSUxSU*()TBx(1)2()(1)%()100BTNKTNBSUUSU其他各段参数折算到基本段：'21LLxkx*()LBx(1)(1)2122(1)(1)BBLLBBSSxkxUU(1)2(1)21BLBSxUk选第一段作为基本段：(1)212(2)BLBSkxU简便方法：根据变压器变比，确定其它段的基准电压21)1(2)2()3(1)1()2(,kkUkUUkUUBBBBB)1(21)2(2)3()1(1)2(,BBBBBIkkIkIIkIBBBBSSSS)3()2()1(*()LBx(1)2(2)BLBSxU（2)近似计算法GLIT-1IIT-2III10.5/121110/6.6问题的提出：同一电压等级的升压变压器绕组的额定电压与降压变压器绕组的额定电压有所不同。平均额定电压：同一电压等级中的最高额定电压与最低额定电压的的算数平均值。121110115()2avUkV设取第一段为基准段，且，11avBUU322211,avavavavUUkUUk21)1()2(avBBUkUU元件的额定电压就是系统的基准电压GLIT-1IIT-2III10.5/121110/6.6321)1()2(2)2()3(avBBBBUkkUUkUU近似的含义：假定同一电压等级中各元件的额定电压等于网络的平均额定电压，变压器的实际变比修正为变压器两侧的平均额定电压之比。主要元件标么值计算公式如下：2*()%()100NKBTBNBUUSxSU2*()*()()NBGBGNBNBUSxxxzSU2)*(BBLBLUSxxBnrNrBrBrUUIIxx)()()*(100%*()BGNNSxS%100KBNUSS例题3.1不对称三相系统中对称分量法的应用一组不对称的三相量可以分解成三组不同的对称三相量（正序分量负序分量零序分量）之和。3电力系统元件的各序参数和等值电路一、对称分量(SymmetricalComponents).aF.bF.cF...120aaaFFF...120bbbFFF...120cccFFF“1”正序分量；“2”负序分量；“0”零序分量；120°120°120°1cF&1aF&1bF&120°120°120°2bF&2cF&2aF&0aF&0bF&0cF&大小相等，相位互差120˚，相序与正常运行方式下的相序相同。大小相等，相位互差120˚，相序与正常运行方式下的相序相反。大小相等，相位相同。（a）正序分量（b）负序分量（c）零序分量.....2211111,bacbaFaFFaFaF.....222222,bacbaFaFFaFaF...000abcFFF1,0123212321322402120aaajeajeajjpositivesequencecomponentnegativesequencecomponentzerosequencecomponent.aF.bF.cF...2102aaaaFaFF...2120aaaaFaFF0212211111aabacaFFFaaFFaaF012abcFAF...120aaaFFF...120bbbFFF...120cccFFF....0....21....221()31()31()3abcaabcaabcaFFFFFFaFaFFFaFaF021221111131abcFFFaaFFaaF1012abcFAF零序分量：....01()3abcaFFFF若三相量之和为零，则该不对称相量组中不包含零序分量。三相系统中，线电压中有没有零序分量？三角形接法，或在没有中线的星形接法中，线电流中有没有零序分量？在有中线的星形接法中，线电流中有没有零序分量？大小如何？零序电流，必须以中线（包括以地代中线）作为通路，且中线流过的电流等于一相零序电流的三倍。三相对称电路中，某一序的对称分量电流，只产生同一序分量的电压降。反之，某一序的对称分量电压，也只产生同一序的对称分量电流。独立性！在线性电路中，应用叠加原理，对这三组对称分量分别按对称三相电路去解，然后将其结果叠加起来，就是不对称三相电路的解。这种方法称为对称分量法。3.2对称分量法在不对称故障计算中的应用ABCcI&aI&bI&NZ)1(K+++---ZNaE&aE&2aE&ZGZLZGZGZLZLaI&0bI&0cI&0aU&bU&cU&（a）000cbaUUU&&&000cbaIII&&&在线性对称电路(三相参数对称)中，应用叠加原理，对这三组对称分量分别按对称三相电路去解，然后将其结果叠加起来，就是不对称三相电路的解。这种方法称为对称分量法。+-+-+-ZNZGZGZGZLZLZLaE&aE&2aE&+++++++++---------2aU&1aU&0aU&12aU&2aU&aI&bI&cI&0aU&1aU&0aU&22aU&+-+-+-ZNZGZGZGZLZLZLaE&aE&2aE&++--+-aI&bI&cI&aU&bU&cU&(b)021aaaaUUUU&&&&b120bbbUUUU120ccccUUUUaE&+-+-+-ZNZG1ZG1ZG1ZL1ZL1ZL1aE&2aE&+-++--1aI&1bI&1cI&1aU&2aa1aU&1aU&(d)ZNZG2ZG2ZG2ZL2ZL2ZL2++--+-2aI&2bI&2cI&2aU&2aU&22aU&ZNZG0ZG0ZG0ZL0ZL0ZL0++--+-0aI&0bI&0cI&0aU&0bU&0cU&正序网络负序网络零序网络1aE&+-1aI&1aU&1GZ1LZ......1111111()()aaabcaGLNEIzzIIIzU1.111..)(aLGaaUzzIE正序网络：aE&+-+-+-ZNZG1ZG1ZG1Z