电力系统故障分析的基本知识(ppt-47页)课件.ppt
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- 电力系统 故障 分析 基本知识 ppt 47 课件
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1、 1基本概念基本概念 2标么制标么制 3对称分量法对称分量法 4序阻抗的基本概念序阻抗的基本概念 5电力系统相序网络的构成电力系统相序网络的构成新稳态新稳态电压、频率的偏差电压、频率的偏差在允许范围内在允许范围内事故状态事故状态运行参数大大偏离正常值运行参数大大偏离正常值电能质量严重变坏电能质量严重变坏正常供电局部或全部正常供电局部或全部遭到破坏遭到破坏正常运行状态正常运行状态稳态稳态Steady stateSteady state故障故障Fault采取特别措施,采取特别措施,使系统恢复正常运行使系统恢复正常运行继电保护装置继电保护装置自动重合闸自动重合闸安全自动装置安全自动装置负荷增减负荷增
2、减原动机调整原动机调整1.1电力系统的运动状态1 基本概念基本概念 短路故障(横向故障)短路故障(横向故障)shunt faults 断相故障(纵向故障)断相故障(纵向故障)series faults 复杂故障复杂故障 simultaneous faults 短路的概念:短路的概念:指电力系统正常运行情况以指电力系统正常运行情况以外的一切外的一切相与相相与相之间或之间或相与地相与地之间的之间的“短短接接”。 产生的原因:产生的原因:各种形式的过电压、绝缘材各种形式的过电压、绝缘材料的自然老化、脏污、直接机械损伤等;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运行人员
3、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。露的载流部分以及自然灾害等。1.4 短路的种类短路的种类:Three-phase(3) fault Line-to line (LL) faultSingle-line-to-ground (SLG) fault Double-line-to-ground (2LG)fault1.5 短路的基本现象:短路的基本现象: 电流剧烈增加,电压大幅度下降。电流剧烈增加,电压大幅度下降。1.6 短路的后果:短路的后果:(1)长时间的短路电流会使设备过热而损坏;)长时间的短路电流
4、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)电压大幅度下降会造成产品报废及设备损 坏;坏;(3)产生的不平衡电流会对邻近的通信线路等产)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;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)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。系统稳定,造成大面积停电。 断相故障:指电力系统一相断开或两相断相故障: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。断开的情况。属于不对称性故障。 断相种类:断相种类:一相断开:一相断开:one line open (1L
5、O)二相断开:二相断开:two lines open (2LO) 复杂故障:指在电力系统中的不同地点复杂故障:指在电力系统中的不同地点(两处或两处以上)(两处或两处以上)同时同时发生不对称故障发生不对称故障的情况。又称复故障。的情况。又称复故障。ABC( 1 1 ) 磁 路 的 饱 和 、 磁 滞 忽 略 不 计 , 系 统) 磁 路 的 饱 和 、 磁 滞 忽 略 不 计 , 系 统 中各元件的参数都是恒定的。中各元件的参数都是恒定的。(2 2)各元件的电阻略去不计。)各元件的电阻略去不计。(3 3)系统中除不对称故障处以外都可当作是对)系统中除不对称故障处以外都可当作是对称的。称的。(4
6、4)短路为)短路为金属性短路金属性短路,断相为,断相为完全断开完全断开。在满足工程要求的前提下,采取一些合在满足工程要求的前提下,采取一些合理的假设,可简化分析计算。理的假设,可简化分析计算。过渡电阻等于零过渡电阻等于零断口导纳等于零断口导纳等于零叠加原理叠加原理可用单相等值电路进行分析可用单相等值电路进行分析 标么值标么值 (Per Unit Values) 的定义的定义 三相系统三相系统基准值基准值 (Base Values) 的选择的选择 不同基准的标么值之间的相互转换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不同电压等级网络中各元件参数标么值的计算。计算。标么
7、制:各物理量均用标么值来表示的标么制:各物理量均用标么值来表示的相对单位制。相对单位制。 2.1 标么值的定义标么值的定义 注意:注意:(1) 标么值是一个没有量纲的量。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)。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 2.2 三相系统基准值的选择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。一般说来,基准值是可以任意选择的。 为了计算方便为了计算方便 通常要求各电气量基准值之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间的关系与三相对称时各
8、电气量实际有名值之间的关系相同。的关系相同。 (3)3,3BLLBBLLBBBSUIUI zIzUIUSLLLL3,3)3(*)*3(,zIUIUSLLLL 实际分析计算中,通常首选实际分析计算中,通常首选基准功率基准功率和和基准电基准电压压。基准功率通常取。基准功率通常取100MVA或或1000MVA,基准电,基准电压可选为网络的各级额定电压或平均额定电压。压可选为网络的各级额定电压或平均额定电压。 *,LLLLLLBUUU已知标么已知标么值,可根值,可根据基准值据基准值求出有名求出有名值值各电气量的标么值计算公式:各电气量的标么值计算公式:(3)3BBLLBSIU2(3)3LLBLLBBB
9、BUUzSI*(3)(3)33LLBBBBLLBUIIIISISU(3)(3)*(3),BSSS(3)*2BBLLBSxxxzU(3)*2BBLLBSRRRzU第一步:先将以额定值为基准值的标么值换算为有第一步:先将以额定值为基准值的标么值换算为有 名值;名值;第二步:将有名值换算成以统一基准值为基准的标第二步:将有名值换算成以统一基准值为基准的标么值。么值。2.3 不同基准的标么值之间的相互转换不同基准的标么值之间的相互转换问题的提出: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。而进的额定条件为基
10、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。标么值。*(N)NNx,U,SBBzxx)*(2)*()(BNNBNUUSSxNNSU2BBSU2(1)发电机)发电机通常给定通常给定*()NNxxz2*()NNNUxS 通常给定通常给定 100LNTNUxI%,KNNUUS100%)(LNKLNKUUU*( )TTBBxxz短路电压短路电压百分数百分数(2)变压器)变压器短路电压短路电压:二次绕组二次绕组短路,逐渐升高一短路,逐渐
11、升高一次测绕组所加电压,次测绕组所加电压,当一次侧电流达到当一次侧电流达到额定值时,一次侧额定值时,一次侧绕组所加的电压绕组所加的电压2%()100NKBNBUUSSU100100)*(NTNTxzx*()TTNNxxz2*()NTNNUxS2%100NKNUUS1003LLNTNUxI 通常给定通常给定 ,%NNrIUx()*()()3%100100100r NrrrrNr NNIxxxxUz*()*()NrBrNBzxxz电抗百电抗百分数分数(3)电抗器)电抗器()3r NNUI3BBUI()()%100r NrBr NBUxIIU 2.4 有变压器联系的不同电压等级网络中有变压器联系的不
12、同电压等级网络中 各元件参数标么值的计算各元件参数标么值的计算问题的提出:问题的提出:精确计算法精确计算法近似计算法近似计算法(1) 精确计算法精确计算法 选择任意段作为基本段,并取其功率、电压作为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。系统的统一基准值,将其它各段的参数向基本段归算。简便方法:根据变压器变比,确定其它段的基准电压简便方法: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(,BBBBBIkkIkIIkIBBBBSSSS)3()2()1((
13、2) 近似计算法近似计算法问题的提出问题的提出:同一电压等级的升压变压器绕组的额: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。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:平均额定电压:同一电压等级中的最高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。与最低额定电压的的算数平均值。121 110115()2avUkV设取第一段为基准段,且设取第一段为基准段,且 ,11avBUU322211,avavavavUUkUUk21) 1 ()2(avBBUkUU元件的额定电元件的额定电压就是系统的压就是系统的基准电压基准电压321)1()2(
14、2)2()3(avBBBBUkkUUkUU近似的含义:近似的含义:假定同一电压等级中假定同一电压等级中各元件的额定电压等于网络各元件的额定电压等于网络的平均额定电压的平均额定电压,变压器的实际变比修正为变压器两侧的平均,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。额定电压之比。主要元件标么值计算公式如下主要元件标么值计算公式如下:2*( )%()100NKBTBNBUUSxSU2*( )*()()NBGBGNBNBUSxxxzSU2)*(BBLBLUSxxBnrNrBrBrUUIIxx)()()*(100%*()BGNNSxS%100KBNUSS 一组不对称的三相量可以分解成一组不对称
15、的三相量可以分解成三组不同的对三组不同的对称三相量称三相量(正序分量正序分量 负序分量负序分量 零序分量零序分量)之和。之和。3 对称分量法对称分量法 (Symmetrical Components)问题的提出问题的提出:当一个三相电路的对称性遭到破坏,网络中会当一个三相电路的对称性遭到破坏,网络中会出现三相不对称的电压和电流,这时候不能只取一相进行计出现三相不对称的电压和电流,这时候不能只取一相进行计算。能不能找到一种方法,把这种不对称的电路转换成对称算。能不能找到一种方法,把这种不对称的电路转换成对称的电路来计算?的电路来计算?3.1 对称分量对称分量.aF.bF.cF.120aaaFFF
16、.120bbbFFF.120cccFFF大小相等,相位互差大小相等,相位互差120120,相序与正常运行方式下的相序与正常运行方式下的相序相同。相序相同。大小相等,相位互差大小相等,相位互差120120,相序与正常运行方式下的相相序与正常运行方式下的相序相反。序相反。大小相等,相大小相等,相位相同。位相同。(a)正序分量)正序分量(b)负序分量)负序分量(c)零序分量)零序分量.2211111,bacbaFa FFa FaF.222222,bacbaFaFFaFa F.000abcFFF1, 0123212321322402120aaajeajeajjpositive sequence com
17、ponentnegative sequence componentzero sequence component021221111131aaabacFFFaaFFaaF1012abcFA F0212211111aabacaFFFaaFFaaF012abcFAF三相对称电路三相对称电路中,某一序的对称分中,某一序的对称分量电流,只产生同一序分量的电压量电流,只产生同一序分量的电压降。反之,某一序的对称分量电压,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。也只产生同一序的对称分量电流。三相参数不同的不对称电路中,各三相参数不同的不对称电路中,各序对称分量便没有这种独立性。序对称分
18、量便没有这种独立性。3.2 对称分量法在不对称故障计算中的应用对称分量法在不对称故障计算中的应用ABCcIaIbINZ)1 (K+ + + +- - - -Z ZN NaEaE2aEZ ZG GZ ZL LZ ZG GZ ZG GZ ZL LZ ZL LaI0bI0cI0aUbUcU(a)(a)000cbaUUU000cbaIII 在线性对称电路在线性对称电路(三相参数对称三相参数对称)中,应用叠加原理,对这中,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。来,就
19、是不对称三相电路的解。这种方法称为对称分量法。+ +- -+ +- -+ +- -Z ZN NZ ZG GZ ZG GZ ZG GZ ZL LZ ZL LZ ZL LaEaE2aE+ + + + + + + + + +- - - - - - - - - -2aU1aU0aU12aU2 aUaIbIcI0aU1aU0aU22aU+ +- -+ +- -+ +- -Z ZN NZ ZG GZ ZG GZ ZG GZ ZL LZ ZL LZ ZL LaEaE2aE+ + +- - -+ +- -aIbIcIaUbUcU(b)(b)021aaaaUUUUb120bbbUUUU120ccccUUUUaE
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