1、故障分析電壓向量分析,電力系統(tǒng)基礎(chǔ)理論知識部分,電力系統(tǒng)繼電保護(hù)師資格培訓(xùn)班,2,講解主要內(nèi)容,短路故障序網(wǎng)邊界條件如何列寫？ 短路故障正、負(fù)和零序網(wǎng)絡(luò)之間如何連接？ 短路故障故障相與非故障相電壓變化？ 非全相故障如何分析？ 復(fù)故障如何分析？ 有過渡電阻對電壓變化的影響？,3,對稱分量法求解基本方法,從故障口把網(wǎng)絡(luò)同故障支路隔開，把發(fā)生故障考慮為在故障口向網(wǎng)絡(luò)注入了故障電流的各序分量 聯(lián)立求解各序網(wǎng)絡(luò)故障口的電壓方程和邊界條件方程以得到故障口電流的各序分量 計(jì)算網(wǎng)絡(luò)中的電流和電壓分布。,4,簡單電力系統(tǒng)不對稱故障,K點(diǎn)發(fā)生不對稱短路，相當(dāng)于在K點(diǎn)接入一個(gè)三相不對稱的故障電路。,5,故障示意圖,

2、6,故障后故障點(diǎn)電量特點(diǎn),7,故障全網(wǎng)絡(luò),8,基于序量的故障全網(wǎng)絡(luò),9,正序網(wǎng)絡(luò),10,負(fù)序網(wǎng)絡(luò),11,零序網(wǎng)絡(luò),12,邊界條件問題的提出,13,從故障部分找另3個(gè)方程,14,單相接地故障部分序分量的3個(gè)接口方程,在故障分析中一般假定a相接地，稱a相為特殊相。 故障端口有以下3個(gè)方程：(邊界條件）,15,單相接地故障部分序分量的3個(gè)接口方程,16,單相接地故障的對稱分量方程,17,單相接地故障的復(fù)合序網(wǎng),根據(jù)故障接口方程，可以看出正序、負(fù)序、零序網(wǎng)絡(luò)在故障接口處的連接關(guān)系復(fù)合序網(wǎng),18,利用復(fù)合序網(wǎng)求解單相接地故障的序分量,19,單相接地故障短路點(diǎn)電流相量圖,20,單相接地故障短路點(diǎn)電壓相量圖

3、,21,單相接地故障短路點(diǎn)電壓電流相量圖,電壓相量圖 電流相量圖,22,兩相短路故障部分序分量的3個(gè)接口方程,故障部分的正序、負(fù)序、零序電壓、電流的接口方程 一般假定bc相短路，a相仍然為特殊相。 故障端口有以下3個(gè)方程：,23,兩相短路故障部分序分量的3個(gè)接口方程,24,兩相短路故障的對稱分量方程,25,兩相短路故障的復(fù)合序網(wǎng),根據(jù)故障接口方程，可以看出正序、負(fù)序、零序網(wǎng)絡(luò)在故障接口處的連接關(guān)系復(fù)合序網(wǎng),26,利用復(fù)合序網(wǎng)求解兩相短路的序分量,27,兩相短路故障短路點(diǎn)電流相量圖,28,兩相短路故障短路點(diǎn)電壓相量圖,29,兩相短路故障短路點(diǎn)電流電壓相量圖,30,兩相接地故障部分序分量的3個(gè)接口

4、方程,一般假定bc相短路接地，a相仍然為特殊相。 故障端口有以下3個(gè)方程：,31,兩相接地故障部分序分量的3個(gè)接口方程,32,兩相接地故障的對稱分量方程,33,兩相短路接地故障的復(fù)合序網(wǎng),根據(jù)故障接口方程，可以看出正序、負(fù)序、零序網(wǎng)絡(luò)在故障接口處的連接關(guān)系復(fù)合序網(wǎng),34,利用復(fù)合序網(wǎng)求解兩相接地故障短路電流序分量,35,兩相直接短路接地故障電流相量圖,36,兩相短路接地故障電壓相量圖,37,兩相短路接地故障故障點(diǎn)電壓相量圖,38,兩相短路接地故障故障點(diǎn)電壓電流相量圖,39,簡單不對稱故障歸一化考慮,三種形式的短路電流正序分量,40,41,關(guān)于基準(zhǔn)相的選擇說明,一般采用特殊相作為基準(zhǔn)相 特殊相：

5、從是否直接發(fā)生故障的角度來講，即是指故障處與另兩相情況不同的那一相。 如果故障涉及一相，則故障相就是特殊相。 如果故障涉及兩相，則非故障相為特殊相。 以特殊相為基準(zhǔn)做出的復(fù)合序網(wǎng)最簡單。,42,電力系統(tǒng)不對稱短路計(jì)算算例,試計(jì)算下圖所示電力系統(tǒng)k點(diǎn)發(fā)生不對稱短路時(shí)的短路電流。 發(fā)電機(jī) UN=10.5kV, SN=120MVA, E=1.67, X1=0.9, X2=0.45 變壓器T1 SN=60MVA，Uk(%)=10.5; T2 SN=60MVA, Uk(%)=10.5 線路L1=105km（雙回路），X1=0.4/km（每回路），X0=3X1 負(fù)荷LD 40MVA， X1=1.2，X2=

6、0.35（負(fù)荷可略去不計(jì)）,43,解：1. 計(jì)算各元件電抗標(biāo)幺值，繪出各序等值網(wǎng)絡(luò)。 取基準(zhǔn)功率Sd=120MVA, Ud=Uav。 1) 正序網(wǎng)絡(luò) 2) 負(fù)序網(wǎng)絡(luò),44,3) 零序網(wǎng)絡(luò) 2. 化簡網(wǎng)絡(luò)，求各序網(wǎng)絡(luò)對短路點(diǎn)的組合電抗,45,3.計(jì)算各種不對稱短路的短路電流 單相接地短路 兩相短路 兩相短路接地,46,非故障處電流、電壓計(jì)算,非故障處電流、電壓一般不滿足邊界條件 分析網(wǎng)絡(luò)中任意處的電流、電壓，必須先在各序網(wǎng)中求得該處電流和電壓的各序分量，再轉(zhuǎn)換成三相電流、電壓。 計(jì)算步驟： 1.計(jì)算參數(shù)，作出正、負(fù)、零序網(wǎng)，求等值序阻抗 2.由復(fù)合序網(wǎng)及序電壓方程求得故障處的各序電流、電壓 3.

7、在各序網(wǎng)中求非故障處的序電流、序電壓 4.合成得到非故障處的各相電流、電壓 （注意對稱分量經(jīng)變壓器后的相位移動）,47,非故障處電流、電壓分布,48,一般規(guī)律,單電源系統(tǒng)采用各種不同類型短路時(shí)，各序電壓有效值的分布具有一定的普遍性： 越靠近電源，正序電壓數(shù)值越大。 越靠近短路點(diǎn)，正序電壓數(shù)值越小。 越靠近短路點(diǎn)，負(fù)序、零序電壓數(shù)值越大。 越靠近電源點(diǎn)，負(fù)序和零序電壓數(shù)值越低。,49,斷線故障,短路計(jì)算是用從故障點(diǎn)對地看入的阻抗，稱橫向綜合阻抗；斷線計(jì)算是用從斷線兩端看入的阻抗，稱縱向綜合阻抗，因此短路又稱橫向故障，斷線又稱縱向故障。 不對稱橫向故障的一般形式？ 電力系統(tǒng)非全相運(yùn)行的接口條件及序

8、網(wǎng)的一般形式？ 如何轉(zhuǎn)化為對稱分量進(jìn)行分析？ 怎么看橫向故障與縱向故障對偶？ 橫向單相斷線故障縱向兩相短路接地故障 橫向兩相斷線故障縱向單相短路接地故障,50,非全相運(yùn)行分析,縱向不對稱故障的兩種極端狀態(tài)，即一相或兩相斷開的運(yùn)行狀態(tài) 單相斷開 兩相斷開 造成非全相斷線的原因很多 某一線路單相接地短路后故障相選相跳閘 導(dǎo)線一相或兩相斷線 分相檢修線路或開關(guān)設(shè)備以及開關(guān)斷路器三相觸頭合（分）閘不同期,51,分析方法,斷口處三相電流、電壓不對稱，可應(yīng)用對稱分量值進(jìn)行分解，其計(jì)算方法和步驟與短路計(jì)算基解相同。 不同之處：,分別是各序網(wǎng)中從斷口看進(jìn)去的等值電抗,52,對稱分量法分析非全相運(yùn)行縱向故障時(shí)的

9、各序網(wǎng)絡(luò),53,單相（a相）斷線,故障處的邊界條件為 用對稱分量表示則得,54,單相（a相）斷線,則故障處各序電流： 非故障相電流： 公式和兩相短路接地的公式完全相似。,55,單相斷開的復(fù)合序網(wǎng),56,兩相（b相和c相）斷線,故障處的邊界條件為 用對稱分量表示則得,57,兩相（b相和c相）斷線,解出故障處電流： 故障相斷口的電壓 公式和單相短路的公式完全相似。,58,兩相斷開的復(fù)合序網(wǎng),59,復(fù)雜故障分析,所謂復(fù)雜故障是指網(wǎng)絡(luò)中有兩處或兩處以上同時(shí)發(fā)生不對稱故障的情況。電力系統(tǒng)中常見的復(fù)雜故障是某處發(fā)生不對稱短路時(shí)，有一處或兩處的開關(guān)非全相跳閘。 處理簡單故障的基本方法是：從故障口把網(wǎng)絡(luò)同故障

10、支路隔開，把發(fā)生故障考慮為在故障口向網(wǎng)絡(luò)注入了故障電流的各序分量，然后聯(lián)立求解各序網(wǎng)絡(luò)故障口的電壓方程和邊界條件方程以得到故障口電流的各序分量，最后計(jì)算網(wǎng)絡(luò)中的電流和電壓分布。這種方法也完全適用于對復(fù)雜故障的分析計(jì)算。,60,復(fù)雜故障分析,當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中只有一處故障時(shí)，總可以把故障特殊相選作為對稱分量的基準(zhǔn)相。當(dāng)發(fā)生多處故障時(shí)，全網(wǎng)只能選定統(tǒng)一的基準(zhǔn)相，這時(shí)就會在某些故障處出現(xiàn)特殊相和基準(zhǔn)相不一致的情況。 在組成相應(yīng)的復(fù)合序網(wǎng)時(shí)，各序網(wǎng)絡(luò)端口的聯(lián)接必須通過理想移相器來實(shí)現(xiàn)。所謂理想移相器就是不改變電流和電壓的大小，只改變其相位的理想變壓器。,61,帶有理想移相器的單相短路復(fù)合序網(wǎng),62,通用復(fù)合序網(wǎng)

11、,a相短路時(shí)，移相系數(shù)取為 ；b相短路時(shí)應(yīng)取 ；c相短路時(shí)則應(yīng) 。這種帶有理想移相器的復(fù)合序網(wǎng)稱為通用復(fù)合序網(wǎng)。 故障特殊相和移相系數(shù)的關(guān)系見下表,63,通用復(fù)合序網(wǎng),根據(jù)上一節(jié)所述各種不對稱故障的邊界條件，各序網(wǎng)絡(luò)在故障口的聯(lián)接方式基本上只有兩種：串聯(lián)接法和并聯(lián)接法。 單相接地短路和兩相斷開時(shí)，復(fù)合序網(wǎng)由各序網(wǎng)絡(luò)在故障口（經(jīng)過故障處的阻抗）串聯(lián)組成。因此，這類故障又稱為串聯(lián)型故障。 兩相短路接地和單相斷開時(shí)，復(fù)合序網(wǎng)由各序網(wǎng)絡(luò)在故障口（經(jīng)過故障處的阻抗）并聯(lián)組成。因此，這類故障又稱為并聯(lián)型故障。兩相短路可作為兩相短路接地 時(shí)的特例。,64,不對稱故障的通用邊界條件,為了便于討論，串聯(lián)型故障口的各量都賦以下標(biāo)s，并聯(lián)型故障口的各量都賦以下標(biāo)P。在引入移相系數(shù)后，這兩類故障的邊界條件方程式可以分別列寫如下。 對于串聯(lián)型故障： 對于并聯(lián)型故障：,65,帶過渡電阻接地故障分析,金屬性、非金屬性短路 直接短路稱金屬性短路 一般均經(jīng)過電弧發(fā)生短路，電弧有阻抗，稱為非金屬性短路經(jīng)阻抗短路 各種非