电力系统横向故障分析实验Word格式.docx
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电力系统横向故障分析实验Word格式.docx
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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=18/220,Uk%=14.3%,Pk=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:
0.04Ω/km,电抗:
0.3256Ω/km。
发电机:
按汽轮机默认参数
2、按照实验要求设置系统元件参数:
(1)、发电机参数设置:
根据实验要求把发电机参数设置为“汽轮机默认参数”。
然后需要注意的是,要把潮流节点类型改为“平衡节点”这样仿真才能成功。
其它都不要改动。
其默认额定电压为18KV。
(2)变压器B1参数设置:
根据实验要求,B1变比为18/242。
可以知道绕组1次侧额定电压为18KV,绕组2次侧额定电压为242KV。
2次侧网络额定电压为220KV,根据变压器参数设置的关系,二次侧额定电压为网络电压的110%,可以得知2次侧网络额定电压。
其它参数按照实验要求进行设置。
(3)变压器B2参数设置:
根据实验要求把变压器B2的参数进行设置。
同样也是按照变压器1次侧与线路额定电压相等,2次侧为线路额定电压的1.1倍进行设置。
(4)电流互感器参数设置:
按照要求把电流互感器的参数设置为220KV默认参数即可。
(5)线路参数的设置:
由于L2是故障相线路,先按照实验要求对两条线路进行参数设置,点击“220KV线路默认参数”即可。
(6)负荷参数设置:
3、网络元件参数设置完之后,按照实验要求进行仿真。
利用已建立系统,在L2线路上进行故障点设置,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)设置故障类型为“单相接地短路”,运行仿真,在输出图页上观察记录线路始端CT和CVT的波形;
根据实验要求进行故障的设置:
电流互感器输出波形:
设置故障点出现时间为1s,故障时间为0.5s,这样我们就可以观察A相上的电流波形。
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行运行。
而在故障的时候,A相电流突然增加,且可以看出来,在故障刚开始时的纹波比较大,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,波形开始稳定。
且在刚开始时,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。
电压互感器输出电压波形:
出现故障的时间为1s时刻,故障持续时间为0.5s。
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,且波动比较大。
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较明显,而非故障线路电压下降缓慢一点,没有故障线路那么明显,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期,电压波形有很大的纹波。
(2)设置故障类型为“两相相间短路”,运行仿真,在输出图页上观察记录线路始端CT和CVT的波形;
进行故障类型设置:
电流互感器输出电流波形:
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AB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基本上没有发生变化,但是波形发生了一定的变形。
且故障相AB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,大小基本相等,而方向相反。
电压互感器的电压波形:
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,电压幅值开始下降,且开始时有一定的纹波。
在故障消除之后,电压开始逐渐恢复到原来的电压幅值。
(3)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始端CT和CVT的波形;
对故障类型进行设置:
故障类型为“AB两相接地故障”。
电流互感器的电流波形:
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相电流波形基本上没有发生变化。
在故障消除之后,电流波形逐渐恢复到原来的电流波形。
(4)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线路始端CT和CVT的波形;
故障类型为“三相故障”。
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,电压幅值开始逐渐上升。
且后来基本上稳定在原来的幅值。
(5)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。
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相同的。
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增加,而故障消除之后,电流幅值又开始逐渐减小,并且最终稳定在原来的幅值。
在发生故障之后,电流和电压之间的相位差发生了变化。
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。
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。
而故障支路当发生非接地故障时,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。
发生三相故障时,短路电流是对称的,且短路电流比较大,短路电压基本上为0;
发生单相短路时,故障相电压变为0,非故障相电压不为0,故障相电流比较大,非故障相电流为0;
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,非故障相得电压为电源电压,故障相电流大小相等方向相反,非故障相电流为0;
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。
4.短路故障比较分析
利用已建立系统,在L2线路上进行故障点设置,当故障距离线路末端时,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。
(1)根据题目要求,对故障线路L2进行设置,故障点设置为90%,这样故障基本上就是发生在线路末端了。
故障点的电压波形:
与上面故障发生在80%时相比较可以看出来,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,且波动也比较大。
故障点的电流波形:
由上面的电流波形和80%处的三相故障电流波形比较可以看出来,在线路末端发生故障时,非故障支路的电流波形基本上相差不多,但是故障支路的电流波形波动比原来的更大。
纹波也比较大,这对系统来说是比较不利的。
(2)根据故障后1-2个周期内波形,计算故障点短路电流周期分量值。
答:
由仿真结果图可以读出来,在第一个周期内
所以
在第二个周期内
,
,所以
对两个周期求平均值:
所有周期分量有效值为:
(3)手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)误差分析:
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较小,和短路电流比起来比较小,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
1.什么叫电力系统的横向故障?
是如何分类的?
常见的三相短路,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.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?
短路电流一般比较大,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.计算机仿真模拟各种短路运算与手动进行短路计算有什么区别?
各有何特点?
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,因此计算结果比较接近于实际情况,计算会复杂一点。
而手动进行短路计算则对电路进行了化简,忽略了负荷电流的影响,这样使计算简单,但是误差会较大。
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- 电力系统 横向 故障 分析 实验