电力系统实验报告2

电力系统实验报告实验二电力系统横向故障分析实验

：朱琳瑶

学号：12291237

班级：电气1207

任课老师：吴俊勇

实验老师：郝亮亮

实验1 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：17.25kV；

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

辐射形网络主接线图

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，分别完成以下容（记录波形长度最少为故障前2周期，故障后5周期）：

（1）设置故障类型为“单相接地短路”，运行仿真，在输出图页上观察记录线路始端CT和CVT的波形；

（2）设置故障类型为“两相相间短路”，运行仿真，在输出图页上观察记录线路始端CT和CVT的波形；

（3）设置故障类型为“两相接地短路”，运行仿真，在输出图页上观察记录线路始端CT和CVT的波形；

（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。

由仿真结果可以知道，当系统发生不同故障时，电流和电压的特点是各不相同的。在各种故障中，故障相的电流相对于原来的正常运行时的电流幅值都急剧增加，而故障消除之后，电流幅值又开始逐渐减小，并且最终稳定在原来的幅值。

在发生故障之后，电流和电压之间的相位差发生了变化。在系统发生故障时，非故障支路的电流也会有所增加，这是由于它们之间形成的是并联关系，也有相应的电流流过。非故障支路的电压幅值会有所降低，但是不管发生什么样的故障，其电压幅值都不会降为0。而故障支路当发生非接地故障时，电压幅值会有所下降，但是并不会下降为0，当发生接地故障时，电压幅值会马上降为0。发生三相故障时，短路电流是对称的，且短路电流比较大，短路电压基本上为0；发生单相短路时，故障相电压变为0，非故障相电压不为0，故障相电流比较大，非故障相电流为0；发生两相故障时，故障相的电压相等，都等于电源电压的一半，非故障相得电压为电源电压，故障相电流大小相等方向相反，非故障相电流为0；发生两相短路接地时，故障相电压相等，都等于0，非故障相不为0，故障相电流不为0，且与短路阻抗和非故障相的正序电流成正比，非故障相电流为0。

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个周期波形，计算故障点短路电流周期分量值。

在第一个周期 2.5i pmh kA =,0.22i pmL kA =-。所以1()2 1.36i pm pmh pml kA i i =-÷=。 在第二个周期 2.1i pmh kA =，0.75i pmL kA =-，所以2()2 1.425i pm pmh pml kA i i =-÷=。 对两个周期求平均值：12()2 1.3925i pm pm pm kA i i =+÷=。

0.985kA =

=。 （2）手动计算故障点周期电流起始值 等值电路：

解：SB=300MVA ，VB=VAV

''

*3000.130.13300

B G d

N S x x S ==⨯=

*%14.3300

0.1192

100100360

s B T N V S x S =

=⨯=

*22

113000.32561000.092322230B L l B S x x l V ==⨯⨯⨯=

*0.130.11920.09230.3415

x ∑=++=

***'' 1.08'' 3.1625

0.3415E I x ∑===

起始暂态电流

''*'' 3.1625 2.3816B I I I kA

===

冲击电流

'' 1.8 2.3816 6.0616im i k kA ===

短路电流最大有效值

1.52'' 1.52

2.3816

3.6200im I I kA

==⨯=

（3）误差分析：

答：在手动短路潮流计算是近似计算，在正常工作时负荷电流比较小，和短路电

流比起来比较小，所以在手算潮流计算时通常将负荷电流忽略。在等值计算时忽略负荷，忽略线路对地支路的影响，即线路对地电容和变压器励磁支路，忽略线路阻抗。而在计算机计算中，这些因素都没有忽略，即短路电路的阻抗就比手算潮流大，而电压是固定的，因此，计算机潮流计算结果就比手算潮流值小。 四、思考题

1.什么叫电力系统的横向故障？是如何分类的？

答：常见的三相短路，两相和单相短路通常称为横向故障，它是指网络的节点k （也就是短路点）处出现了相与相之间或相与地之间的不正常接通情况。短路类型常分为三相短路，两相短路，单相接地短路，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：短路电流一般比较大，在几KA 左右，而负荷电流较短路电流较小，一般为几百安左右，在计算时常被忽略，因此不计负荷电流的结果比计及负荷电流的计算结果小一点。

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：手动计算是近似计算，由于负荷电流远小于短路电流，所以在等值计算时忽略负荷，忽略线路对地支路的影响，即线路对地电容和变压器励磁支路，忽略线路阻抗。计算机仿真模拟各种短路运算时，由于是考虑了整个系统中所有的情况，因此计算结果比较接近于实际情况，计算会复杂一点。而手动进行短路计算则对电路进行了化简，忽略了负荷电流的影响，这样使计算简单，但是误差会较大。