电网继电保护整定计算培训班_故障分析基础

《电网继电保护整定计算培训班_故障分析基础》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电网继电保护整定计算培训班_故障分析基础（107页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、电力系统故障分析基础,电力系统故障分析基础,主要内容：标幺值 对称分量法及应用 各元件序阻抗及等值电路 横向短路故障分析 纵向不对称故障分析(*) 经变压器后短路故障分析,标幺值,标么值：各物理量对基准值的相对数值，无单位：在短路故障分析中，常用到的电气物理量有U、I、Z、S，其基准值分别为UB、IB、ZB、SB,标幺值,基准值选择： 在三相系统中，UB、IB、ZB、SB有如下关系 SB:选取100MVA或1000MVA） UB:在故障分析中，通常选取的是该电压级的平均额定电压Uav,标幺值,各电压等级平均额定电压及对应基准值,标幺值,三相系统中标么值计算特点 1： 有功功率P、无功功率Q的基

2、准值是SB，而不是PB、QB 三相功率（包括视在功率）标么值等于单相功率标么值 线电压标么值和相电压标么值也相等,标幺值,三相系统中标么值计算特点 2： 在有名制中标幺值中：标么值计算中:标么值电气量经过变压器后不变化,但求有名值时，应将求得的标么值电气量乘以该电压级相应基准值。,正序分量,零序分量,负序分量,合成,对称分量法及其应用,对称分量法及应用,每组对称分量间的关系（以A相为基准）：,对称分量法及其应用,几点说明 各相序均逆时钟旋转 序分量分解合成，可选不同基准相，一般选A相 对称分量法中，正负零序分量并非存在某一相中。 序阻抗：对应序电压和序电流的比值 发电机正常时不产生负序和零序电

3、势,三相量用三序量表示三序量用三相量表示,对称分量法及其应用,应用叠加原理进行分解,对称分量法及其应用,正序网,对称分量法及其应用,负序网,对称分量法及其应用,零序网,对称分量法及其应用,对称分量法及其应用,对称分量法及其应用,几点说明： （1）序网络与短路故障点的相别、类型无关，与短路故障点的位置、系统运行方式有关。 （2）正序网络、负序网络、零序网络各自独立，即序分量仅存在于各自的序网络中。 （3）负序网络、零序网络是无源网络，仅在故障点作用相应的负序、零序电动势，因而负序电压故障点最高、零序电压故障点最高。,对称分量法及其应用,几点说明： （4）正序网络中存在原有的负荷分量电流、电压，同

4、时存在正序故障分量电流、电压、故障支路中无负荷电流分量。正序电压故障点最低。 （5）序网络中的电流、电压仅是特殊相的一个分量，不是电流、电压的全量。 （6）故障支路（横向）各序电流三相均流通，并不仅在短路故障的相别支路中流通。如K点A相接地，B相和C相完好，则K点的B相、C相横向支路中同样有各序电流流通。,各元件序阻抗及等值网络,发电机各序阻抗。 （一）正序等值电路 ：等值电势可用次暂态电势、阻抗可用次暂态电抗 （二）负序等值电路：等值电路为发电机的负序电抗 （三）零序等值电路：发电机中性点不接地，故零序电流不能流入发电机定子绕组，在零序网络中发电机处开路状态。,各元件序阻抗及等值网络,变压器

5、正序阻抗。 双绕组：三绕组：一般知道两两之间的短路电压，求出各侧等值短路电压后计算，如果各侧容量不同，注意容量归算。 中性点阻抗不计入正序网络 变压器负序阻抗：同正序阻抗,各元件序阻抗及等值网络,变压器零序阻抗。 变压器的零序等值电路与变压器绕组接线方式、中性点接地与否及铁芯结构有关。 三角形绕组接线、中性点不接地的星形绕组接线，在该侧施加零序电压时零序电流不能流通，相当于开路； 只有中性点接地的星形绕组接线，该侧施加零序电压，零序电流才可能流通，因此才有相应的零序等值电路。,各元件序阻抗及等值网络,变压器零序阻抗。 铁芯结构：零序磁通磁路磁阻很小时，零序励磁阻抗有很大的数值；当零序磁通磁路磁

6、阻较大时，零序励磁阻抗数值相对较小。由于反应在零序等值电路中，因此零序等值电路与铁芯结构有关。 当三相变压器为三个单相变压器组成、外铁型三相变压器铁芯结构或三相五柱式铁芯结构时，在短路故障分析中可认为零序励磁阻抗无穷大；当三相变压器为三柱式内铁型结构时，不能视为无穷大。,各元件序阻抗及等值网络,双绕组变压器零序阻抗（Yn/）。 三角形绕组侧的零序电流仅在三角形绕组内流通，形成环流不流出三角形绕组，三角形绕组外的零序电流为零。 三角形绕组内的零序环流为,各元件序阻抗及等值网络,双绕组变压器零序阻抗。 中性点经电抗串联接地时，等值电路如下,各元件序阻抗及等值网络,双绕组变压器零序阻抗（Yn/y）。

7、,各元件序阻抗及等值网络,三个单相绕组构成的三绕组变压器零序（Yn/yn/d） XT1,2,3是各绕组的自感抗和互感抗的组合电抗，即等值漏抗，而不是各绕组的实际漏抗，,各元件序阻抗及等值网络,三相三柱式内铁型三绕组变压器零序阻抗 变压器的外壳可看作是假想的一个三角形绕组，该三角形绕组可作为零序励磁回路对待 经过化简后得到图b,各元件序阻抗及等值网络,自耦变压器零序阻抗（中性点经过小电抗接地）。,各元件序阻抗及等值网络,输电线路正序阻抗： 在平行双回线路中，互不影响另一回线路的正序阻抗 输电线路负序阻抗：同正序阻抗 当输电线路的值不能正确提供时，可取下列数值：6220KV架空线路 35KV三芯电

8、缆 610KV三芯电缆,各元件序阻抗及等值网络,输电线路零序阻抗：与线路结构，是否有互感、架空地线等有关，应采用实测值。 当无实测值时，对无架空地线的单回输电线路，零序阻抗可取正序阻抗的3.5倍；当有架空地线时，零序阻抗可取正序阻抗的2倍。 架空地线的存在使输电线路的零序阻抗减小。,各元件序阻抗及等值网络,平行双回线路零序阻抗 应考虑各种情况下零序互感的影响。 平行双回线路外部接地时的零序等值电路 两回线路靠得愈近，线路的零序阻抗愈大。,各元件序阻抗及等值网络,平行双回线路内部接地时的零序等值电路,各元件序阻抗及等值网络,平行双回线路内部接地一侧三跳时的零序等值电路,各元件序阻抗及等值网络,平

9、行双回线路一回停电检修时的零序等值电路 零序阻抗减小了 ，接地故障时会使通过的零序电流增大，为保证继电保护的选择性，在进行接地保护整定计算时应考虑这种运行方式,各元件序阻抗及等值网络,平行双回线路两侧分列运行时的零序等值电路,各元件序阻抗及等值网络,双回线路一侧分列运行的零序等值电路,各元件序阻抗及等值网络,电缆线路的序阻抗：精确计算困难，一般采用实测值。电缆芯线间距离较小，所以电缆线路的正序（负序）电抗比架空线路的要小得多。 电缆平均电抗值：,各元件序阻抗及等值网络,电抗器：正序阻抗，负序阻抗，零序阻抗三者是相等的 分裂电抗器：,各元件序阻抗及等值网络,异步电动机正序阻抗： 异步电动机的输入

10、正序阻抗与转差率s密切相关，即与机械负载大小有关 稳态正序等值电路图,各元件序阻抗及等值网络,异步电动机正序阻抗： 启动时，S=1,等值阻抗数值较小，故起动电流较大，通常可达58倍额定电流。 电动机机端外部三相短路故障时，在12个周波时间内，因转子电流尚未衰减完，所以电动机变成临时电源向外供出短路电流（也称反馈电流），供出的三相短路电流可达4.5倍额定电流。 外部短路故障切除，处于制动状态的电动机因电压突然恢复而自起动，自起动电流当然大于额定电流，但一般不会超过5倍额定电流。,各元件序阻抗及等值网络,异步电动机负序阻抗：异步电动机的输入正序阻抗与转差率s密切相关，即与机械负载大小有关 电动机的

11、负序阻抗近似等于起动阻抗 。 较小的负序电压就可产生较大的负序电流，可达1.4。,电力系统横向短路故障分析,三相短路： 复合序网就是正序网络 三相对称短路没有负序电流和零序电流，也没有负序电压和零序电压 故障分量网络,电力系统横向短路故障分析,三相短路-序电压分布 故障点离M母线愈近，M母线上的电压（正序电压）愈低，当故障点在M母线处时，正序电压降到零值； M、N母线上的突变量电压当故障点靠近母线时，数值愈高。,电力系统横向短路故障分析,三相短路-序电流及突变量电流分布 M侧正序电流： M侧突变量电流：M侧相电流差突变量电流：三个相电流差突变量数值相同且很大 注：C1M为M侧正序分支系数,电力

12、系统横向短路故障分析,三相短路-保护安装处突变量电压与电流关系 正方向上三相短路故障：相位关系仅决定于保护反方向上的正序阻抗角，与故障点的状况无关，即与故障点是否存在过渡电阻无关。 反方向上三相短路故障 ：突变量电压超前电流相差角度约70到80度，超前的角度决定于保护方向上的正序阻抗角，同样与故障点是否存在过渡电阻无关。,电力系统横向短路故障分析,两相短路-复合序网及故障分量网络 两相短路故障时没有零序电流、电压；零序网络开路,电力系统横向短路故障分析,两相短路故障点电流电压 电流：电压： 电压电流相量关系图,电力系统横向短路故障分析,两相短路序电压和故障分量电压分布 正序电压：故障点的正序电

13、压最低，逐渐向电源升高，到电源点就是电源电动势。 负序电压：故障点的负序电压最高，逐渐向各电源中性点降落，中性点处为零。 故障分量电压：故障点的故障分量电压最高，逐渐向各电源中性点降落，中性点处为零。,电力系统横向短路故障分析,两相短路保护安装处电流与电压 M侧三相电流 （不计负荷电流）M侧三相电压安装处相量关系：,电力系统横向短路故障分析,两相短路保护安装处相电流差突变量 相电流突变量相电流差突变量,电力系统横向短路故障分析,两相短路保护安装处负序电压、电流间的相位关系 正方向短路：反方向短路： 故障点的负序电压最高，故负序方向元件不存在电压死区,电力系统横向短路故障分析,两相短路保护安装处

14、突变量电压、电流间相位关系 正序突变量电压电流关系同三相短路 正方向：反方向： 故障点愈靠近保护安装处，突变量电压愈高，故方向元件不存在电压死区问题 突变量可以反应三相短路故障的方向，并不存在电压死区,电力系统横向短路故障分析,单相接地复合序网和故障分量网络,电力系统横向短路故障分析,单相接地故障点电流电压 电流： 电压：略,电力系统横向短路故障分析,单相接地序电压和故障分量电压分布 正序、负序、故障分量电压：同两相短路。 零序电压：故障点的零序电压最高，逐渐向接地中性点降落 ，不能传变到三角形绕组外,电力系统横向短路故障分析,单相接地保护安装处电流与电压 M侧三相电流 （不计负荷电流）,电力系统横向短路故障分析,单相接地保护安装处相电流差突变量 相电流突变量相电流差突变量负荷侧：三个相电流差突变量均为零,电力系统横向短路故障分析,单相接地保护安装处序电压、序电流间的相位关系 负序电流电压：同两相短路 零序电流电压：类似负序电流和电压的关系。 单相接地保护安装处突变量电压、电流间的相位关系 正序电流电压突变量：同两相短路 突变量电压与电流 正向：方向：,