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1、-电力系统分析电力系统分析实验报告实验报告一、实验目的一、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、分析比拟仿真运算与手动运算的区别；二、实验内容二、实验内容1各种短路电流实验，观察比拟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拟分析三、实验方法和步骤三、实验方法和步骤1 1辐射形网络主接线系统的建立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：17.25V；变压器 B1： Un=360MVA， 变比=18/242， Uk=14.3， Pk=
2、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：0.04/km，电抗：0.3256/km。发电机：按汽轮机默认参数辐射形网络主接线图建立实验电路图，按照实验要求设置系统元件参数。2 2短路实验波形分析短路实验波形分析利用已建立系统，在 L2 线路上进展故障点设置，当故障距离为 80时，分别完成以下内容记录波形长度最少为故障前 2 周期，故障后 5 周期 ：1 1设置故障类型为设置故障类型为 单相接地短路，运行仿真，在输出图
3、页上观察记录线路单相接地短路，运行仿真，在输出图页上观察记录线路始端始端 CTCT 和和 CVTCVT 的波形；的波形；根据实验要求进展故障的设置：电压、电流互感器输出波形(A、B、C 三相的二次侧电压、电流)：设置故障点出现时间为 0.5s，故障时间为 0.01s。由仿真结果图可以看出来，在还未出现故障之前，电压波形为正弦波形。而在 1s 时刻出现了故障，此时 A相电压突然下降，且波动比拟大。这对电力系统是相当不利的。且由仿真结果可以看出来，故障线路的点电压下降比拟明显，而非故障线路电压下降缓慢一点，没有故障线路则明显，这主要是由于两条线路是并联的，这样就会对另一条非故障线路有一定的影响。在
4、故障刚消除的时候，又有一个较大的冲击电压，这是由于相当于刚接上一个电源，所以就有一个较大的冲击电压。在电压恢复前几个周.z.-期，电压波形有很大的纹波。由仿真结果可以看出来，在故障前， A 相电流按照正弦波形进展运行。而在故障的时候， A 相电流突然增加， 且可以看出来， 在故障刚开场时的纹波比拟大，这时由于刚发生故障时，有一些非周期分量。周期分量依然呈正弦波形。而过了一定时间之后，波形开场稳定。且在刚开场时，有一个较大的冲击电流。在故障消除了， 电流又逐渐恢复到原来的运行状态，且在刚稳定的前两个周期电流波形上也有很大的纹波电流。这与理论相差不多。（2 2）设置故障类型为）设置故障类型为 两相
5、相间短路，两相相间短路，运行仿真，运行仿真，在输出图页上观察记录线路在输出图页上观察记录线路始端始端 CTCT 和和 CVTCVT 的波形；的波形；根据实验要求进展故障的设置：电压、电流互感器输出波形(A、B、C 三相的二次侧电压、电流)：由仿真结果可以看出来， 电压波形和单相短路时相差不多，也是在故障发生之后，电压幅值开场下降，且开场时有一定的纹波。在故障消除之后，电压开场逐渐恢复到原来的电压幅值。由仿真结果可以看出来， 在故障前， 电流波形呈正弦波形， 而故障发生之后，故障相 A、B 两相的电流波形突然增大，而非故障相 C 相得电流波形的幅值根本上没有发生变化，但是波形发生了一定的变形。且
6、故障相A、B 两相电流波形还是依然相差 120。 而在故障消除之后， 故障相的电流波形又恢复到原来的状态。依然呈正弦波形，只是电流幅值是缓慢恢复到原来的电流幅值。在故障时根据IA=-IB。由仿真结果也可以看出来，AB 两相电流，大小根本相等，而方向相反。3 3设置故障类型为设置故障类型为 两相接地短路，运行仿真，在输出图页上观察记录线路两相接地短路，运行仿真，在输出图页上观察记录线路始端始端 CTCT 和和 CVTCVT 的波形；的波形；对故障类型进展设置：电压、电流互感器输出波形(A、B、C 三相的二次侧电压、电流)：4 4设置故障类型为设置故障类型为 三相短路，运行仿真，在输出图页上观察记
7、录线路始端三相短路，运行仿真，在输出图页上观察记录线路始端CTCT 和和 CVTCVT 的波形；的波形；由仿真结果可以看出来，在 AB 两相发生接地短路故障时，两相电流波形都发生了变化，非故障相 C 相电流波形根本上没有发生变化。在故障消除之后，电流波形逐渐恢复到原来的电流波形。进展故障类型设置：电压、电流互感器输出波形(A、B、C 三相的二次侧电压、电流)：在系统发生三相故障时， 非故障支路的电压和前面一样都有所下降，但是并没有减为 0。而故障支路的三相电压迅速下降为 0。在故障消除之后，电压幅值开场逐渐上升。且后来根本上稳定在原来的幅值。5 5根据不同故障情况下电流电压输出波形，归纳各种情
8、况下故障电流电压的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。特点。答：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一样的。1.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.z.-增加， 而故障消除之后， 电流幅值又开场逐渐减小， 并且最终稳定在原来的幅值。2.在发生故障之后，电流和电压之间的相位差发生了变化。3.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。4.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。5.而故障支路当发生非接地故
9、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。6.发生三相故障时，短路电流是对称的，且短路电流比拟大，短路电压根本上为 0；7.发生单相短路时，故障相电压变为 0，非故障相电压不为 0，故障相电流比拟大，非故障相电流为 0；8.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，非故障相的电压为电源电压，故障相电流大小相等方向相反，非故障相电流为 0；9.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 3短路故障比拟分析短路故障比拟分析利用已建立系
10、统，在 L2 线路上进展故障点设置，当故障距离 99%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。故障点 A、B、C 三相电压、电流：电压、电流互感器输出波形(A、B、C 三相的二次侧电压、电流)：与上面故障发生在 80%时相比拟可以看出来， 在线路末端发生三相短路故障时，故障点的电压马上变为 0，不像发生在 80%时的电压波形，故障点电压是缓慢变到 0。而非故障支路的电压比原来高，且波动也比拟大。由上面的电流波形和 80%处的三相故障电流波形比拟可以看出来， 在线路末端发生故障时， 非故障支路的电流波形根本上相差不多，但是故障支路的电流波形波动比原来的更大
11、。纹波也比拟大，这对系统来说是比拟不利的。1 1根据故障后根据故障后 1 12 2 个周期内波形，计算故障点短路电流周期分量值。个周期内波形，计算故障点短路电流周期分量值。 2.5kAipmL 0.22kA由仿真结果图可以读出来，在第一个周期内ipmh,。所以ipm1 (ipmhipml)2 1.36kA。在第二个周期内ipmh 2.1kA，ipmL 0.75kA，所以ipm2 (ipmhipml)2 1.425kA。 (ipm1ipm2)2 1.3925kApm对两个周期求平均值：ipm。i所有周期分量有效值为：21.3925 0.985kA2。.z.-2 2手动计算故障点周期电流起始值。手
12、动计算故障点周期电流起始值。等值电路：解：SB=300MVA，VB=VAV起始暂态电流冲击电流短路电流最大有效值3 3误差分析误差分析答：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拟小，和短路电流比起来比拟小，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、思考题四、思考题1. 1.什么叫电力系统的横向故障？是如何分类的？什么叫电力系统的横向故障？是如何分类的？答：常见的
13、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. 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？同？答：短路电流一般比拟大，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. 3.计算机仿真模拟各种短路运算与手动进展短路计算有什么区别？各有何特计算机仿真模拟各种短路运算与手动进展短路计算有什么区别？各有何特点？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，因此计算结果比拟接近于实际情况，计算会复杂一点。而手动进展短路计算则对电路进展了化简，忽略了负荷电流的影响，这样使计算简单，但是误差会较大。.z.
