电力系统横向故障分析实验

北京交通大学BeijingJiaotongUniversity电力系统分析电力系统横向故障分析实验实验报告姓名：****学号：*****(1005班)任课老师：夏***指导老师：郝****实验日期：2013.5.10（14—16）-1-目录一实验目的·························································2二实验内容·························································2三实验方法和步骤···················································2辐射形网络主接线系统的建立································2短路实验波形分析··········································3短路故障比较分析··········································4四思考题···························································5-2-实验二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：按汽轮机默认参数实验仿真结构图如下：其参数设定分别为：（1）、发电机参数设置：变压器B1参数设置：-3-（3）变压器B2参数设置：另外还有：电流互感器参数设置；线路参数的设置；负荷参数设置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）单相接地短路故障仿真，在输出图页上观察记录线路始端CT和CVT的波形；（2）两相相间短路仿真，在输出图页上观察记录线路始端CT和CVT的波形；（3）两相接地短路仿真，在输出图页上观察记录线路始端CT和CVT的波形；-4-（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。①单相接地短路：当A相发生接地短路时故障点A相电压降为零，若系统为中性点不接地系统，即Xff(0)→∞,由公式可知，单相短路电流减为零，非故障相即BC两相电压上升为线电压。故障切除后各相电压水平较原来升高，这是中性点电位升高导致的。②两相相间短路：两个故障相电压相同，相间电压为两者矢量和，同时由于短路造成阻抗值的大幅度下降，使得故障电流值很大。③两相接地短路：两故障相电压为零，故障电流升高。非故障相电压变化，若是中性点不接地系统则非故障相电压升高为正常电压的1.5倍，但仍小于单相接地时电压的升高。④三相短路：三相短路是对称短路，当短路发生时，三相的电压相等，电流升高，其三相的周期电流分量相等，而电流非周期分量不相等，它的值在短路瞬间最大，而在暂态过程中以时间常数Ta按指数规律衰减，并且最后衰减为零。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。-5-（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，形成等值电路发电机：11000.130.850.0368300x变压器：2514.31000.0397100360xx无故障线路：321000.32561000.062230x故障线路：421000.32561000.06155230x负荷：由于一般短路电流都是KA数量级，正常的负荷电流电流也就几百，所以影响不大，本题中省去不算。转移电抗：0.03680.03970.50.061550.1073Gfx计算电抗：·300/0.850.10730.3786100jsGx查汽轮发电机计算曲线数字表：(0)*2.81GI故障点周期电流起始值：(0)(0)*3000.852.812.49()3230GNGIIIKA（3）误差分析手算结果要比计算机算出的结果略大一些，因为手算过程中为简化计算对部分量进行省略化简，忽略了实际中可能存在的影响因素，并对每一步所得的结果进行了取较少位（如4位或5位）有效数字代替，所以结果上出现的误差大。四、思考题1.什么叫电力系统的横向故障？是如何分类的？答：电力系统中某节点处不正常的相与相之间或相与地之间发生通路的情况称作横向故障。分为三相短路、单相接地短路、两相相间短路和两相接地短路。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：特点如下：三相短路：对称故障，短路电流分量三相是对称的，通常比其他类型的故障都要大，短路点电压为零。其他类型的故障均为非对称的。三相短路是最严重的短路，但发生概率很小。单相接地短路：接地相电压为零，非故障相电压相等，通常情况下其值较正常时高。故障相电流-6-为正序电流的3倍。它是电力系统中最常见的一类短路，占短路次数的80%以上。两相相间短路：通常情况下两相短路电流是同一点三相短路电流的3/2倍，没有零序电流。而非故障相电压相等且等于故障前电压；而故障相电压仅为非故障相电压的一半且方向相反。两相接地短路：故障相电压为零，非故障相电压为正序电压的3倍。故障相电流幅值相等，其大小相位与20XX、有关。危害有如下几点：短路时产生很大的电动力和很高的问题,会使短路电路中的元件受到损坏,很可能引发火灾事故。短路时电路的电压骤降,严重影响电气设备的正常运行。短路时保护装置动作,如熔断器的保险丝熔断,将短路电路切除,这会造成停电,而且短路点越靠近电源,停电范围越大,造成生活的不便和经济上的损失。严重的短路会影响电力系统运行的稳定性,可使并列运行的发电机组失去同步,造成系统解列。不对称短路,像单相短路和两相短路,短路电流会产生较强的不平衡交变电磁场,对附近的通信线路、电子设备等产生电磁干扰，影响其正常运行，有可能引发误动作。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：手算结果要比计算机算出的结果略大一些，这是由于手算过程中为简化计算对部分量进行省略化简，在手算过程中我们忽略了很多实际中可能存在的影响因素，并对每一步所得的结果进行了取较少位（如4位或5位）有效数字代替，所以结果上出现的偏差要比计算机方法计算来的大，没有计算机仿真得到的数值精确。