实验1-1、电力系统三相对称故障仿真

西安工程大学电力系统分析实验报告

( 2019-- 2020 年度第 2 学期)

班级：电气班

学号：

学生姓名：

成绩：

日期：2020 年07 月13 日

实验一、电力系统三相对称故障仿真

1实验概况

在电力系统长期运行过程中,由于各种原因总会随机地发生短路、断线等故障,其中发生概率最高的是短路故障。因此,故障分析的重点是对短路故障的分析。所谓短路,是指电力系统中相与相之间或相与

地之间的非正常连接。在电力系统正常运行时,除中性点外,相与相或相与地之间是电气绝缘的。如果由于某些原因使相与相或相与地之间构成通路,电力系统就发生了短路故障。

短路故障的计算与分析,主要是短路电流的计算和分析。短路电

流的大小及其变化规律不仅与短路故障的类型有关,而且与电源特性、网络元件的电气参数有关。

在三相系统中，可能发生的短路有三相短路、两相短路、两相短路接地、以及单相接地短路

三相短路时系统三相电路仍然是对称的，称为对称短路，其他几种短路均使三相电路不对称，称不对称短路。虽然三相短路发生的概率最小，但它对电力系统的影响比较严重，所以对于三相短路故障的计算与分析就显得尤为重要。

2MATLAB仿真内容

发电机G：50MW,13.8KV,保持恒定，Y形连接；变压器T-1: 13.8/220KV;

线路L： 100KM；

负荷LD：5MVA

图1.负荷模型

3MATLAB仿真实况

系统模型如下：

图2.仿真模型

4仿真结果分析

1）正常运行时发电机输出端电压、电流波形如图3：

图3. 正常运行时发电机输出端电压、电流波形

分析：电力系统未发生短路故障时，发电机端的电压和电流均成正弦变化，三相交流电源的电压和电流之间相位不同，而幅值大小相等。2）三相短路接地故障时，发电机输出端电压、电流如图4：

图4. 三相短路接地故障时，发电机输出端电压、电流

分析：在0.016s时发生三相短路，发电机端故障点三相相电压幅值下降，发电机端故障点三相电流幅值增大，在0.083s时，故障解除，发生变化的电压和电流迅速恢复到原来的幅值。

3）三相短路接地故障时，输电线路电压、电流变化情况如图5：

图5. 三相短路接地故障时，输电线路电压、电流变化情况

4）故障点三相电压和电流如图6：

图6. 故障点三相电压和电流

5）故障点三相电压电流：

故障点三相电压：

分析：在稳态时，故障相各相电压由于三相短路故障发生器处于断开状态，因而电压不为0。在0.016s时，三相短路故障发生器闭合，此时电路发生三相短路，故障点各相电压发生变化，故障点各相电压都降为0，在0.083s时，三相短路故障发生器打开，相当于排除故障，此时故障点各相电压迅速恢复。

发生三相短路故障时发电机端电压

故障点三相电流：

分析：在稳态时，故障相各相电流由于三相短路故障发生器处于断开状态，因而电流为0。在0.016s时，三相短路故障发生器闭合，此时电路发生三相短路，故障点各相电流发生变化，由于闭合时有初始输入量和初始状态量，因而故障点各相电流波形上升或者下降，在0.083s时三相短路故障发生器打开，相当于排除故障，此时故障点各相电流迅速下降为0。