第四章电力系统简单不对称故障的分析计算PPT课件
电力系统故障分析
Ika 1 Ika 0
0
Ika 2
(1) (2)
U ka1 U ka 2 (3)
Uka
Ikc
Uka2 Uka1
Ikc1 Ika2
Ukc1
Ukc2
Ikb1
Ukb2
U kc Ukb
Ukb1
Ikc2
Ika1 Ika＝0
Ikb2
(a)
Ikb (b)
图3—4 两相短路时短路处的电压电流相量图
(
Ika
Ikb
Ikc )
0
Ika1
1 3
( Ik a
Ikb
2 Ikc )
jIkb 3
Ika2
1 3
(
Ik
a
2 Ikb Ikc )
jIkb 3
Ik a1 Ik a2
UUkkcb
Uka0 Uka0
2Uka1 Uka2 Uka1 2Uka2
Ukb Ukc
Uka1 Uka2
所以有以序分量表示的边界条件-三个方程：
Ik1aZ1E Z a 21 Z0Ik2aIk0a
UUkkaa02
Ika2Z2 Ika0Z0
Ika1Z2 Ika1Z0
Uka1 (Uka2 Uka0)
Ika1(Z2 Z0) Ea1 Ika1Z1
所以短路处的各相的电流、电压为：
IIk k＝ b a I(k1 ＋ a 2 Ik2 a ＋ 1 I)k Ik 0 a1 a 3IIk k1 c a 0 3Ik2 a3Ik0 a
对称分量法 在三相电路中，对于任意一组不对称的三相相
量可以分解为三相对称的三组相量，这就是“三相相 量对称分量法”。当选择a相作为基准相时，三相相 量与其对称分量之间的关系（如电压）为：
电力系统不对称故障的分析和计算.ppt
2)
I
fa(1)
(8
9)
Vfa(0) jX I ff (0) fa(0) 0
2019/10/11
8-1 简单不对称短路的分析 2. 两相(b相和c相)短路—复合序网
I fa(1)
jX ff (1) V (0)
f
V fa(1) I fa(2)
jX ff (2)
V fa(2)
8-1 简单不对称短路的分析 1. 单相(a相)接地短路—序分量边界条件
(1)相量表示的边界条件：Vfa 0, I fb 0, I fc 0
(2)对称分量表示的边界条件 Vfa V fa(1) V fa(2) V fa(0) 0 I fb I fb(1) I fb(2) I fb(0) 0 I fc I fc(1) I fc(2) I fc(0) 0
a b c Vfa 0
I fa V fb
I fb 0
I fc 0 V fc
(3)以a相为参考相 V fa V fa(1) V fa(2) V fa(0) 0
I fb 2 I fa(1) I fa(2) I fa(0) 0 I fc I fa(1) 2 I fa(2) I fa(0) 0
I fc(2)
I fa(0) I fb(0) I fc(0)
V fc
2019/10/11
V fa (1)
Vfa 0 V fa ( 2) V fa(0)
V fa (1)
V fc ( 2 )
V fb(2)
V fc (1) V fb
V fa(2) V fa ( 0 )
V fb (1)
电力系统不对称故障的分析计算
电力系统不对称故障的分析计算1. 引言电力系统是现代社会中不可或缺的根底设施之一。
然而，由于各种原因，电力系统可能会发生不对称故障，导致电力系统的正常运行受到严重影响甚至导致短路事故。
因此，对电力系统不对称故障进行分析和计算是非常重要的。
本文将分析电力系统不对称故障的原因、特点以及进行相应计算的方法，并使用Markdown文本格式进行输出。
2. 不对称故障的原因和特点不对称故障是指电力系统中出现相序不对称的故障。
其主要原因包括：单相接地故障、双相接地故障以及两相短路故障等。
不对称故障的特点如下：1.电流和电压的相位不同：在不对称故障中，电流和电压的相位不同，通常表现为电流和电压波形的不对称。
2.非对称系统功率：由于不对称故障，电力系统中的功率将变得非对称。
正常情况下，三相电流和电压的功率应该平衡，但在不对称故障中，这种平衡被破坏。
3.对称分量的存在：在不对称故障中，由于相序的不同，电流和电压中会存在对称正序分量、对称负序分量和零序分量。
3. 不对称故障的分析计算方法对于不对称故障的分析计算，一般可以采用以下步骤：3.1 系统参数获取首先，需要获取电力系统的各项参数，包括发电机、变压器、线路和负载的参数等。
这些参数将用于后续的计算。
3.2 故障状态建模根据故障的类型和位置，对故障状态进行建模。
常见的故障状态包括单相接地故障、双相接地故障和两相短路故障等。
3.3 网络方程建立基于故障状态的建模，可以建立电力系统的节点方程或潮流方程。
通过求解节点方程或潮流方程，可以得到电流和电压的分布情况。
3.4 不对称故障计算根据网络方程的求解结果，可以计算不对称故障中电流、电压和功率的各项指标，包括正序分量电流、负序分量电流、零序电流等。
3.5 故障保护和控制根据不对称故障的计算结果，可以对故障保护和控制系统进行设计和优化。
通过故障保护和控制系统的响应，可以及时检测和隔离故障，保证电力系统的平安运行。
4. 结论电力系统不对称故障的分析计算是确保电力系统平安运行的重要步骤。
电力系统故障分析课件
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.
A B C
5. 研究电力系统暂态过程的方法:
物理模拟法 动态模拟实验室 数学模拟法: (1) 建立数学模型: 要求: 简单,合理 (2)求解数学模型: 工具:计算器,计算机 (3)结果分析: 从物理上加以讨论和解释,是否符合工程实际情况. 符合工程计算 的实际要求 方便解算 表示电力系统暂态 过程的数学方程式
绪本课程研究的内容:论 Nhomakorabea主要研究电力系统中由于故障所引 起的电磁暂态过程,搞清楚暂态发生的 原因,发展过程及后果,从而为预防及 消除电力系统的故障准备必要的理论知 识. 故障过程中各种电气量的变化特 征,计算方法,结果分析等等.
绪
涉及的基本概念:
1.电力系统运动状态 2.电力系统暂态过程 3.电力系统的故障类型
断相故障 Series Faults open conductor faults 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:one line open (1LO) 二相断开:two lines open (2LO)
复杂故障
simultaneous faults
电力系统故障分析
Power System Fault Analysis
课程要求
★ 按时上课 ,认真听讲,完成作业; ★ 了解背景,掌握概念 ★ 培养科研素养: 问题 建模 方法 结果 结论
★ 加强能力:自学,分析,计算,综合 ★ 积极思考,融会贯通.
主要内容
绪论 故障分析的基本知识(第一章) 电力系统元件的各序参数和等值电路(第三章) 简单不对称故障的分析计算(第四章) 不对称故障时电力系统中各电气量值的分布计算 (第五章) 用计算机计算电力系统故障的方法(第六章)
不对称短路故障分析与计算(电力系统课程设计)
不对称短路故障分析
02
不对称短路故障类型
单相接地短路
其中一相电流通过接地电阻，其余两 相保持正常。
两相短路
两相接地短路
两相电流通过接地电阻，另一相保持 正常。
两相之间没有通过任何元件直接短路。
不对称短路故障产生的原因
01
02
03
设备故障
设备老化、绝缘损坏等原 因导致短路。
外部因素
如雷击、鸟类或其他异物 接触线路导致短路。
操作错误
如误操作或维护不当导致 短路。
不对称短路故障的危害
设备损坏
短路可能导致设备过热、烧毁或损坏。
安全隐患
短路可能引发火灾、爆炸等安全事故。
停电
短路可能导致电力系统的局部或全面停电。
经济损失
停电和设备损坏可能导致重大的经济损失。
不对称短路故障计算
03
方法
短路电流的计算
短路电流的计算是电力系统故障分析中的重要步骤，它涉及到电力系统的 运行状态和设备参数。
不对称短路故障分析与 计算(电力系统课程设计)
contents
目录
• 引言 • 不对称短路故障分析 • 不对称短路故障计算方法 • 不对称短路故障的预防与处理 • 电力系统不对称短路故障案例分析 • 结论与展望
引言
01
课程设计的目的和意义
掌握电力系统不对称短路故障的基本原理和计算 方法
培养解决实际问题的能力，提高电力系统安全稳 定运行的水平
故障描述
某高校电力系统在宿舍用电高峰期发生不对称短路故障，导致部 分宿舍楼停电。
故障原因
经调查发现，故障原因为学生私拉乱接电线，导致插座短路。
解决方案
加强学生用电安全教育，规范用电行为；加强宿舍用电管理，定 期检查和维护电路。
电力系统分析 电力系统不对称故障的分析和计算PPT课件
• 8-1 简单不对称短路的分析 • 8-2 电压和电流对称分量经变压器后的相位变换 • 8-3 非全相断线的分析计算 • 8-4 应用节点阻抗矩阵计算不对称故障 • 8-5 复杂故障的计算方法
第1页/共12页
8-1 简单不对称短路的分析
1. 各序网络故障点的 电压方程式
fa(1)
填空：两相短路不接地故 障，零序电压=_____ ； 两相接地短路故障，但零 序电抗等于无穷大，零序 电压=_____。二者的零序 电压是否相等？
根据上式可以求得两相短路地时故障相电流的绝对值为
I
(1.1) f
I
fb
I
fc
3
1
(
X
X
ff
ff (0) X ff (2) (0) X ff (2)
I
fa(2)
X
ff
X
(2)
ff (0)
X
ff
(0)
I
fa(1)
I
fa(0)
X
ff
X
(2)
ff (2)
X
ff
(0)
I
fa(1)
1. 作复合序网
V fa(1)
第5页/共12页
V fa(2)
V fa(0)
j
X ff (2) X ff (0) X ff (2) X ff (0)
I fa(1)
3. 合成故障点各相电流与电
Vfa(2) jX ff (2) I fa(1)
Vfa(0) jX ff第(0)2I 页fa(1/)共12页
3．利用对称分量的合成短路点故障相电流非故障相电压
I fa 3I fa(1)
电力系统不对称故障的分析计算
电力系统不对称故障的分析计算6.3 不对称短路时故障处的短路电流和电压字体大小:小中大简单不对称短路包括：利用对称分量法可以求解简单不对称短路，但需要根据不对称短路的边界条件再列出三个方程。
(6-3)➢单相接地短路边界条件:➢两相短路边界条件:复合序网：➢两相接地短路边界条件:复合序网：6.3.1 单相接地短路边界条件:由式6-1直接可以得到（略去了a相的下标a）：由式6-2可以得到：所以（略去了a相的下标a）：(6-4)将式6-3和式6-4联立求解，则(6-5)根据式6-4可以得到单相接地短路的复合序网。
复合序网—根据边界条件所确定的短路点各序量之间的关系，将各序网络连接起来所形成的网络。
显然，由复合序网也可以直接得到式6-5。
此外：再利用式6-1，可以得到短路点的故障相电流：短路点的非故障相电压：一般X1∑≈X2∑，因此，如果X0∑＜X1∑，则单相短路电流大于同一地点的三相短路电流；反之，则单相短路电流小于三相短路电流。
[例6-2] 在图示电力系统中，变压器T2高压侧发生a相接地短路，不计负荷作用，试计算短路瞬间故障点的短路电流。
解：取功率基准值SB=120MVA ，各级电压基准值U B =U av =115、37、10.5kV 。
计算各元件的电抗标幺值，并做出正序、负序和零序等值电路。
X G1=X G2=0.14X L1=105×0.4×120/1152=0.381=X L2 X L0=3×0.381=1.143X T1_1=10.5/100×120/120=0.105=X T1_2=X T1_0 X T2_1=10.5/100×120/60=0.21=X T2_2=X T2_0化简正序、负序和零序等值电路，并做出单相接地短路的复合序网。
X 1∑=X G1+X T1_1+X L1=0.626=X 2∑短路点的故障相电流：短路电流有效值：6.3.2 两相短路边界条件:复合序网：由复合序网可以得到：再利用式6-1可以得到短路点的故障相电流：如果，则：短路点的各相对地电压：6.3.3 两相接地短路边界条件:复合序网：由复合序网可以得到：再利用式6-1可以得到短路点的故障相电流：短路点的非故障相电压：6.3.4 正序等效定则及其应用三种不对称短路时，正序电流分别为:单相接地短路两相短路两相接地短路因此，三种不对称短路时，正序电流可以归纳为:正序等效定则—简单不对称短路故障的短路点正序电流分量，与在短路点每一相中加入附加电抗后发生的三相短路时的电流相等。
ch04-1电力系统故障分析及计算
Uq Eq jxd Id
Ud jxq Iq
U Ud Uq Eq jxq Iq jxd Id U Eq j(xq xd )Iq jxd I
id’
jX q
暂态电抗后电势E’
xd’ Eq’
+
uq
iq
ud
-
31
1、暂态电抗和暂态电势
id )
q xq iq
f xadid x f i f xad (i f id ) xf i f
iq
+
xq
ψq
-
无阻尼绕组Park方程的等值电路
25
戴维南定理 id’
Eq’
xd’
+
ψd
-
iq
+
xq
ψq
-
xa xf xad
xd’
磁链平衡等值电路 26
1、暂态电抗和暂态电势
从 d , f 方程中消去 i f ，得
)
ic
X
R' X' R' X'
i ip ia 强制分量 自由分量
ip
Im
sin(t
)
Um Z
sin(t
)
ia Ce pt C exp( t / Ta )
Ta
L R
Z R2 X 2
arctg X
R
8
i (0)
i(0_)
Im(0) sin( (0) )
Im(0) sin( (0) ) Im sin( ) C
△ifa
△if
定转子子各各绕绕组组磁磁链量变保化持为初零始值定子转三子相绕绕组组磁的链磁变链化保持为21初零值
（三）忽略阻尼绕组同步电机突然三相短路 的物理分析
电力系统不对称故障的分析-PPT
a1
.
Uc
.
.
aU a1 a 2 U a2
.
U a1
jX 2
. I a1
短路点得电流、电压相量图
Ua
IC
Ia2 Ia1 0
Ub Uc Ua
电压向量图
Ib
电流向量图
三、两相短路接地
Ua Ub Uc
a b c
Ia
Ib
Ic
jX f
➢短路点得边界条件为
U
b U c
Ia 0 j(Ib
.
Ib
.
I a0 a2
.
I a1 a
.
I a2
(a2
X 2 aX 0 X2 X0
)
.
I
a1
.
Ic.Leabharlann I a0.a I a1
a2
.
I a2
(a
X 2
a2 X0
. ) I a1
X2 X0
.
.
.
.
.
U a U a0 U a1 U a2 3U a1 j3
X 2 X 0
.
I a1
X 2 X 0
X 0 X1
E1
1.5
X 0 X1
2
X 0 X1
j
3 2
E1
Uc
j [(a
a2 ) X1
(a 1) X 0 ]
E12 j (2 X1
X0 )
(a
a2) 2
(a 1)
X 0 X1
X 0 X1
E1
1.5
X 0 X1
2 X0 X1
j
3 2
E1
➢非故障相电压得绝对值为
电力系统故障分析ppt课件
（2）借助于复合序网进行求解。
29
4-2 横向不对称故障的分析计算
Ma b
c
短路点K
I&Ma
I&Na a N
I&Mb
I&Nb b
I&Mc
I&Nc c
U&ka U&kb U&kc
I&ka I&kb I&kc
图 4－1 系统接线图
30
- E&a1+?
a 2 e j240 1 j 3 22
1 a a 2 0, a3 1
16
.
.
.
.
F a F a1 F a2 F a0
.
.
.
.
.
.
.
F b F b1 F b2 F b0 a 2 F a1 aF a2 F a0
.
.
.
.
.
.
.
F c F c1 F c2 F c0 a F a1 a 2 F a2 F a0
ZN
U&a 0 U&b U&c
（a）
- E&a+ ZG1 -a2E&a+ ZG1 -aE&a+ ZG1
ZN
ZL1
ZL1
ZL1
I&a1 I&b1 I&c1
+++ U&a1- a2U&a-1 aU&a-1
(d)
- E&a + ZG -a2E&a+ ZG -aE&a+ ZG
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03.12.2020
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E aIa 1(Z G 1Z L 1) V a 1 0Ia2(Z G 2Z 1)2 V a2 0 I a 0 (Z G 0 Z L 0 3 Z n ) V a 0
E 0
Ia1 Z 1 Ia 2 Z 2
Va1 Va 2
0 Ia 0 Z 0 Va 0
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4.2 电力系统各序网络
• 静止元件：正序阻抗等于负序阻抗，不等于零序 阻抗。如：变压器、输电线路等。
• 旋转元件：各序阻抗均不相同。如：发电机、电 动机等元件。
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一、同步发电机的负序和零序电抗
a2Fa1
aFa2
Fa0
Fc
Fc1
Fc2
Fc0
aFa1
a2Fa2
Fa0
• 三序量用三相量表示
1 1 1
T
a
2
a
1
a a 2 1
FFaa12 Fa0
1 3
1 1 1
a a2 1
a2 a
FFba
1
Fc
F120 T-1Fabc
Fabc TF120
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E aIa 1(Z G 1Z L 1) V a 1
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ห้องสมุดไป่ตู้12
三、对称分量法在不对称短路计算中的应用 ➢ 负序网
0Ia2(Z G 2Z L2)V a2
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三、对称分量法在不对称短路计算中的应用 ➢ 零序网
Ia0Ib0Ic03Ia0
0 I a 0 (Z G 0 Z L 0 ) 3 I a 0 Z n V a 0
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三、对称分量法在不对称短路计算中的应用
• a相接地的模拟
Va 0 Vb 0 Vc 0
Ia 0 Ib 0 Ic 0
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三、对称分量法在不对称短路计算中的应用 将 不 对 称 部 分 用 三 序 分 量 表 示
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•简单不对称故障的分析计算
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1
4.1 对称分量法在不对称短路计算中的应用
一、对称分量法
正序分量
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负序分量
零序分量
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合成
2
一、对称分量法
• 正序分量：三相量大小相等，互差1200，且与系 统正常运行相序相同。
• 负序分量：三相量大小相等，互差1200，且与系 统正常运行相序相反。
Z Z
1 2
Va1 / I a1 Va 2 / Ia 2
Z0
Va 0 /
I
a
0
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三、对称分量法在不对称短路计算中的应用
• 一台发电机接于空载线路，发电机中性点经阻抗 Zn接地。
• a相发生单相接地
Va 0 Vb 0 Vc 0
Ia 0 Ib 0 Ic 0
Va 0
Z 0 I a 0
结论：在三相参数对称的线性电路中，各序对称分量具有独 立性，因此，可以对正序、负序、零序分量分别进行计算。
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二、序阻抗的概念
• 序阻抗：元件三相参数对称时，元件两端某一序的电压降 与通过该元件的同一序电流的比值。
正序阻抗 负序阻抗 零序阻抗
汽轮发电机 0.134~0.18
调相机和 大型同步电动机
0.24
0.04~0.125 0.04~0.125 0.036~0.08
0.08
X0
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2.同步发电机的零序电抗
• 同步发电机零序电抗在数值上相差很大（绕组结 构形式不同）： X0(0.1~ 50.6)Xd
• 零序电抗典型值
1 同步发电机的负序电抗
• 实用计算中发电机负序电抗计算 • 有阻尼绕组 X2 12(XdXq)
无阻尼绕组 X2 XdXq
• 发电机负序电抗近似估算值
• 有阻尼绕组 X21.22Xd无阻尼绕组 X21.45Xd
• 无确切数值，可取典型值
电机类型 电抗
X2
水轮发电机 有阻尼绕组
0.15~0.35
无阻尼绕组 0.32~0.55
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二、异步电动机和综合负荷的序阻抗
• 异步电机和综合负荷的正序阻抗： Z1=0.8+j0.6或X1=1.2；
• 异步电机负序阻抗：X2=0.2； • 综合负荷负序阻抗：X2=0.35；
4
二、序阻抗的概念
• 静止的三相电路元件序阻抗
VVba
Zaa Zab
Zab Zbb
Zac Zbc
IIba
Vc
Zac
Zbc
Zcc
Ic
VabcZIabc
V 1 2 0 T 1 Z T I1 2 0 Z scI1 2 0
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Zsc T-1ZT
称为序阻抗矩阵
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二、序阻抗的概念
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应 用 叠 加 原 理 进 行 分 解
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三、对称分量法在不对称短路计算中的应用
➢正序网
E a I a 1 ( Z G 1 Z L 1 ) ( I a 1 a 2 I a 1 a I a 1 ) Z n V a 1 Ia1 Ib1 Ic1 Ia1 2Ia1 Ia1 0
• 零序分量：三相量大小相等，相位一致。
逆时针旋转1200
Fb1 Fb2
a2Fa1, Fc1 aFa2 , Fc2
aFa1 a2Fa2
a ej120
Fb0 Fc0 Fa0
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一、对称分量法
• 三相量用三序量表示
Fa Fb
Fa1 Fb1
Fa2 Fb2
Fa0 Fb0
第四章
电力系统简单不对称故障的分析计算
1、什么是对称分量法？
2、为什么要引入对称分量法？
•对称分量法
分析过程是什么？
•对称分量法在不如 简何 单对利 不称用 对对 称故称 故障12分 障、 、分量 进各如法 行析元何对 分件绘计制的算电序参力中数系的统是应怎的样序用网的？图？ •电力系统元件序析与参计数算？及系统的序网图
• 当元件参数完全对称时 z a a z b b z c c z s z a b z b c z c a z m
ZsZm 0
Z sc 0
ZZ
s
m
0 Z 1 0 0
0
0
Z 2
0
0
0 Zs2Zm 0 0 Z0
V120ZscI120
Va 1 Va 2
Z 1 I a 1 Z 2 I a 2