故障分析-对称.ppt

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1、华南理工大学电力学院李晓华2005-06故障分析－对称分量法电力系统基础理论知识部分电力系统继电保护师资格培训班讲解主要内容为什么要进行稳态短路电流计算？稳态短路计算有什么难点？什么是对称分量法？如何将相分量分解为正序、负序、零序分量之和？各种元件的正序、负序、零序参数如何定义？等值电路如何？电力系统序网的建立2电力系统短路的原因绝缘的污染或自然老化自然原因风、雨、雪、雷、电、鸟、兽、虫害。人为原因运行人员误操作（未拆地线合闸、带负荷拉隔离刀闸等）3短路的后果产生大电流（上万甚至十几万安培）发热（I2

2、R），高温损坏设备，电弧将许短时融化（电焊）电磁力（F=BLI），损坏设备造成低电压电器设备无法正常工作，医院、矿山引起危险干扰以至于破坏系统的稳定运行如大电厂母线故障导致发电机退出运行，负荷中心故障导致严重失去负荷总出力与总负荷不平衡导致发电机电动机加速或减速，造成系统振荡、频率变化、发电机失步、电压崩溃而造成局部以至于电力系统大面积停电，损失将极为严重。4短路电流计算的意义（居安思危！！！）电气设备选择的依据网络结构规划、设计的依据（广东电网环网运行，短路电流太大，不安全?）电力系统保护配置的依据

3、电力系统稳定控制措施制定的依据。5电力系统短路的类型三相短路两相短路两相短路接地单相短路接地6故障的概率各种元件发生短路的概率110kV及以上线路78.0％600kW及以上发电机7.5％110kV变压器6.5％110kV母线8.0％架空输电线是电力系统中比较薄弱环节，发生短路的几率最高。各种短路故障发生的概率三相短路5％/两相短路4％/两相短路接地8％/单相接地83％单相故障概率最大三相故障发生的概率小，但是最为严重，对系统的安全稳定运行影响最大。7暂态短路电流的变化特点大系统暂态短路电流衰减分为三个

4、时间段超瞬变过程时间很短（几百毫秒），瞬变过程较短（几秒），最终进入稳态。直流分量衰减快。（R<

5、存在数值计算的稳定性问题计算结果的可信度问题（误差问题）10短路电流特点短路电流由周期分量和非周期分量组成较大的周期分量是因电源电势作用于较小的回路阻抗而产生非周期分量是回路电感中原储存的磁场能量释放而产生，其按回路的时间常数衰减状态突然变化瞬间，电感中合成磁链不突变。短路初始时刻电流维持与故障前一致（L存在使得I不能突变）11稳态短路电流计算的合理性真正的稳态短路电流数值上较小，以此结果作为设计电力系统短路保护、稳定性分析的依据不合理；近似稳态短路电流计算可以大大减小短路电流计算的工作量，同时满足工

6、程设计的要求。两者如何结合考虑？12无穷大电源经阻抗短路电压源（无穷大电源），在时刻t0经电阻R及电感L突然短路131415稳态短路电流稳态量计算(电力系统三相短路的实用计算)经过一定时间之后，如：t>4T+t0，直流分量衰减完毕，即：短路电流问题幅值与电源电压大小U，阻抗Z有关暂态幅值还与电源电压相位与电流阻抗角的差相关。工程实际多数只需计算零秒短路电流基波周期分量有效值，其它非周期分量等可采用一些方法近似估算。采用冲击系数考虑合闸角引起的短路电流的增加故障计算直接计算稳态短路电流16稳态短路计算

7、的难点对于三相短路（对称短路），可用一相代表三相进行计算，采用相量分析方法，非常简单（发电机用简化的戴维南等值模型，线路用阻抗，变压器用阻抗代替）。对于不对称故障，无法用一相代替三相，因而计算复杂，必须寻求新的方法。＝>对称分量法的提出17不对称故障后电力系统的特点故障后电力系统分成了两个部分：1、正常部分（占系统的绝大部分），三相依然对称；2、故障部分（占的比例很小），三相不对称。18不对称的三相电压如何变成对称电压的？故障点的不对称是使原来的三相对称电路变成不对称的关键所在。19正常与故障电压的特

8、征正常情况下，三相电压已知一相电压，其它两相电压均确定。异常情况下，三相电压知道一相电压，无法推知其它两相电压。三相电压独立！20对称分量法(SymmetricalComponents)定义21相分量与序分量的关系任何一组三相电压，均可分解为唯一的正序电压分量、负序电压分量、零序电压分量之和。即：相分量与序分量之间的关系是线性变换。22相电压与序电压的转换关系三相电压求正、负、零序电压分量正、负、零序电压分量合成三相电压类似地可以定义正序电流分量、负序电