6-12电力系统对称故障分析(XXXX-12)(1)

第六章电力系统对称故障分析1§1.短路的一般概念23一、短路的定义短路的定义短路就是指相与相或相与地(或中性线）之间发生不正常通路的情况。短路的种类对称短路不对称短路单相接地短路(65%)两相短路(10%)两相接地短路(20%)三相短路(5%)4短路的图例及表示符号代表符号示意图短路种类三相短路两相短路单相短路两相短路接地f（3）f（1,1）f（2）f（1）5①短路电流大幅度增加，引起导体发热或变形；②系统电压大幅度下降，造成产品报废、设备损坏等后果；③不对称短路会对高压电力线路附近的通信线路或铁道信号系统产生严重的干扰；④短路故障可能引发发电机失步、系统振荡、电压崩溃等严重后果，破坏系统的稳定运行。二、短路的后果线路发热下垂与树枝靠近而短路－2003年8月14日67三、短路计算的目的(1)规划和设计：以短路计算为依据，选择有足够机械稳定度和热稳定度的电气设备。(2)规划和设计：选择发电厂和电力系统电气主接线时，确定是否需要采取限制短路电流的措施；(3)继电保护整定：合理地配置各种继电保护和自动装置并正确整定其参数。8(4)电力系统稳定控制措施制定的依据。(5)确定输电线路对通讯的干扰。(6)电力系统短路试验是测量分析电力系统特性的重要手段。三、短路计算的目的§2.电力系统暂态分析概述9二、暂态过程产生的原因电力系统正常运行时处于稳定状态，各种扰动造成了电力系统进入暂态。如果扰动后电力系统出现了异常（如停电等），就是电力系统事故。引起电力系统事故的扰动种类很多，最常见的：短路故障（ShortCircuitFault）、负荷投切等。一、电力系统暂态与稳态有何差别？电力系统的稳态(SteadyState)：正常的、相对静止的运行状态。稳态分析－电力系统正常的、三相对称运行状态的分析和计算（如潮流计算)。电力系统的暂态(TransientProcess)：从一种稳定运行状态向另一种稳定运行状态的过渡过程.电磁暂态过程机电暂态过程一、电力系统暂态与稳态有何差别？电磁暂态过程分析（电力系统故障分析）－分析过渡过程中电压、电流、功率等随时间的变化（如短路故障分析）。短路故障（横向故障）断线故障（纵向故障）故障类型简单故障、复杂故障二、电力系统短路的分析方法短路故障的基本分析方法短路故障分析中的基本假设短路故障的基本分析方法短路后的瞬间：各电气量剧烈变化，采用微分方程分析。即：建立系统的微分方程模型（暂态模型），根据短路条件求解微分方程组。（以发电机机端三相短路为例进行分析）短路后进入稳态：各电气量幅值、相位、频率均不再变化，采用相量分析（类似于稳态计算），求解代数方程组。（对称分量法）短路故障分析中的基本假设1）假定同步发电机的转速维持不变，即系统频率不变。由于电磁暂态过程的时间很短，系统中旋转电机的机械运动变化非常微小（有惯性）。2）各发电机内电势间的相位角―相对功率角不变；3）异步电动机的转差率保持不变。不考虑机电的相互作用！§3.标么制16电力系统有名值计算存在的问题17数据可比性差：压级不同、容量不同参数差异大，不利于计算。怎么办？数学变换！一、标幺制的基本概念标么制：采用物理量的标么值进行分析计算的体制。标么值：同单位）基准值（与实际有名值）实际有名值（任何单位标幺值18标幺值：无具体物理单位的相对值。有名值：有具体物理单位的量值。设VB=VN,则变压器2：VN=35kV，SN=400MVA短路电压Vs2=21.24kV变压器1：VN=220kV，SN=120MVA短路电压Vs1=21.24kV举例说明：607.03524.21096.022024.21*2*1SSVV19标么值的特点①没有量纲。②具有相对性。当给出某个量的标么值时，必须同时给出它的基准值，否则，这个量的标么值是无意义的。20基准值是否可以任选？可以。但是为了简化计算，必须遵循一定规律！！！基准值选取规律选基准值为IB、VB、ZB和SB，则电力系统分析计算中常用的物理量电流I电压V阻抗Z功率SBBBBZZZIIIVVVSSS****21单相电路中BBBBBBIZVIVSIZVVIS33在对称的三相系统中:若选择基准值满足相同的物理关系：IZVVIS******ZIZIIZVVVIVIVVISSSBBBBBB******3333ZIZIIZVVVIVIVVISSSBBBBBB22BBBBBBZIVIVS332)基准值和实际有名值满足相同的物理约束条件时，单相和对称三相系统的标幺值计算公式一样。3)SB多选择为100MVA、1000MVA、系统总容量；基准值选取规律4)VB多选为额定电压或平均额定电压。*2**********SVZVSIZIVIVS231)基准值满足物理约束条件，4个基准值中自由度为2。一般先确定基准功率SB和基准电压UB。BBBBBBVSISVZ32复阻抗和复功率的标幺值24复阻抗：令RB=XB=ZBjXRZjXRZZZBB复功率：令PB=QB=SBjQPSjQPSSSBB在运算过程结束后，标么值通常要还原为有名值。二、不同基准值标么值间的换算同一电路中，基准值应统一。实际情况：设备标幺值通常以各自额定值为基准值，不统一。基准值变化时，标幺值换算原则：有名值不变原则。25以电抗的换算为例，X*(N)→X*(B)？（1）（2）*(N)XX2N*(N)N*(N)NVXXZXS*(B)X2NNB*(B)*(N)*(N)BBNB()ZVSXXXXZZSV26分析计算步骤X②变压器TNTNT(N),,SVXS%100V③电抗器LNLNLB*(B)*(N)*(N)2BBBLN3LLLXVXSXXXZZVINN,LLVI%100LX①发电机GNGNG(N),,SVXdXdX272NNB*(B)*(N)*(N)BBNB()ZVSXXXXZZSV④线路B*(B)12BSXxlV单位长度电抗值上面公式为标么值的准确算法。实际中通常采用标么值的近似算法。28三、多电压等级电力系统的标幺制问题提出：各元件以其额定值为基准值，与系统不一致？由于变压器存在，两侧元件电压基准值如何选取？29有3种做法：2种准确、1种近似。（1）逐级归算法（精确）（2）各选电压法（精确）（3）近似计算法30精确法的缺点1）基准电压选取必须符合一定约束条件才能去掉变压器变比。2）实际电压等级复杂，做不到去掉变比。GkV121/5.10kV242/5.10kV121/220kV11/110kV110kV220ⅠⅡⅢⅣ31电压等级多：很麻烦！工程计算不需要这么做。32引入“平均额定电压”的定义电压基准：UB=Uav（平均额定[标称]电压）。Uav：某级电网两侧变压器额定电压平均值。NNNavUUUU05.120.11.1（3）近似计算法我国常用的电力网额定电压与平均额定电压V3610351102203305007501000Vav3.156.310.5371152303455257881050单位：kV33①除电抗器外，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；②变压器的实际变比等于其两侧的平均额定电压之比；③基准电压取为网络的平均额定电压。34“近似”原则2NNB*(B)*(N)*(N)BBN()BXVSXXXXZZSV=1avBNVVV各元件电抗标么值的近似计算公式:GNB(N)G(B)GSSXXSBT(B)TN%100VSXS(1)发电机(2)变压器35(3)线路B(B)12avSXxlV(4)电抗器NB(B)2avN%1003LLLLVXSXVI换算有名值时，按照Uav计算标幺值等值电路图的绘制元件标幺值参数元件编号361.为什么要引入标幺制？2.如何正确使用标幺制？（应遵循的规律）3.多电压等级时，标幺值如何计算?4.如何形成标幺等值电路？小结3738作业（补充习题）