第四章电力系统故障分析.ppt

第四章 电力系统故障分析 内容提要 故障分析使用的坐标变换 简单故障再分析 用于故障分析的两端口网络方程 复杂故障分析 电力系统为了继电保护整定、电气设备选择等进行的故障计算，普遍是采用对称分量法计算故障后某一个瞬间的量，例如故障后最初瞬间的电流、电压等，并不分析这些电流、电压随时间变化的规律。从这一角度看，通常的故障分析仍属稳态分析的范畴。本章将要讨论的复杂故障分析，是分析系统中发生一个以上或多重非对称故障时各节点电压和支路短路电流值的计算问题。 一、坐标变换 为便于获得解析解，出现了将一组变量变换为另一组同等数目变量的“变量变换” 。 这类变换，变量之间的关系，不论是否时变，都是线性关系，它们都属于线性变换。 线性变换的特点之一是，对变换前后的变量都可运用迭加原理。 对称分量变换 正序分量：三相量大小相等，互差1200，且与系统正常运行相序相同。 负序分量：三相量大小相等，互差1200，且与系统正常运行相序相反。 零序分量：三相量大小相等，相位一致。 三相量用三序量表示 三序量用三相量表示 对称分量变换特点 用于处理三相电流、电压的相量，而不是瞬时值。 运用对称分量法只能分析某一特定时刻的状态，而不能分析暂态过程。 对称分量法仅适用于研究故障点三相阻抗不相等，而其余部分各相阻抗是相等的系统。 三个相序的三组电流分量流入电机，产生正向旋转、反向旋转、静止不动并相互抵消的三种磁场。这样，赋予了对称分量以清晰的物理意义。 三组对称分量是独立的。 可以构筑各种滤过器，从不对称的三相电流、电压中，滤出相应分量。 对称分量法计算不对称故障的步骤（复合网法） 制定各序等值网，求各序参数。 列出各序网电压基本方程。 根据短路类型确定边界条件，写出以序分量表示的边界条件。 按边界条件将三个序网联成复合网，由复合网求出故障处的各序电压和电流。 由序分量叠加，求出各相电压电流。 二、简单故障再分析 用对称分量法分析简单故障，习惯上总是取a相作特殊相。 特殊相：是指在故障处该相的状态不同于其他两相。 此外，各电流、电压的对称分量也总以a相为参考相， 参考相：即各序网络方程以及故障边界条件中，均以a相的相应序分量表示。 好处：将特殊相和参考相统一起来的好处是以对称分量表示的边界条件比较简单，其中不含复数运算子 。从而，按这些边界条件建立起来的复合序网络将无例外地是各序网络的串联或并联，它们之间具有直接的电气连接。 二、简单故障再分析 在具体应用中，如与实际发生的故障所对应的特殊相并非a相，则只要将该相视为a相，并按相应的顺序改变其他两相的名称，仍可套用所有以a相为特殊相时的分析方法和结果。 但对同时发生一个以上故障的复杂故障而言，上述方法的可行性就无法保证，因不能保证所有故障的特殊相都属同一相。必须应用通用边界条件和通用复合序网。 （一）、短路故障通用复合序网 任何短路故障都可以用图4-1来表示，所不同的只是图中的Za、Zb、Zc、Zg的取值。 单相短路通用边界条件 将上述几式归纳为更有普遍意义，并适用于任何特殊相的通用边界条件如下 两相接地短路通用边界条件 两相接地短路时的通用边界条件 如bc相接地短路 图4-3两相接地短路通用复合序网图 相间短路通用边界条件 相间短路时的通用边界条件 如bc相短路 （二）、断线故障通用复合序网 任何断线故障都可以用图4-4表示，所不同的只是图4-4中Za、Zb、Zc的取值问题。 由图可见，b、c相断线时，可取Za＝0，Zb＝∞，Zc＝∞，从而得： 以对称分量表示，则有 类似地，a、c相断线时，则有 仍以a相为参考相，则有 a、b相断线而仍以a相为参考相时，则有 比较单相短路和两相断线的边界条件，就可建立两相断线的通用边界条件，从而作出通用复合序网如图4-5所示。图4-5与4-2的不同仅在于其中的L1、L2、L0和L’1、L’2、L’0分别为断口的两个端点，而且图4-5中不出现接地阻抗Zg。 单相断线，如考虑到其边界条件相似于两相接地短路，可参照图4-3、图4-5作出相应的通用复合序网如图4-6所示。 （三）小结 (1)如具体故障所对应的特殊相不同于固定不变的参考相a相，则在以对称分量表示的边界条件将出现复数运算子a，相应的复合序网中就要出现理想变压器。 (2)单相短路和两相断线具有相似的边界条件，当Zg＝0时，可统一用下式来表示 (3)单相断线和两相接地短路具有相似的边界条件，当Zg＝0时，可统一用下式来表示 (4)复合序网中理想变压器的变比取决于与具体故障相对应的特殊相别，可归纳如下表所示。 综上所述，通过将所有短路、断线故障归纳为串联和并联两大类型，并采用通用