电力系统横向故障分析实验Word格式文档下载.docx

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任课老师：

实验2电力系统横向故障分析实验

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、分析比较仿真运算与手动运算的区别；

二、实验内容

1．各种短路电流实验

观察比较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较分析

三、实验方法和步骤

1．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=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

辐射形网络主接线图

其参数设定分别为：

（1）、发电机参数设置：

变压器B1参数设置：

（3）变压器B2参数设置：

（4）电压互感器参数设置：

（5）电流互感器参数设置：

（6）线路参数的设置：

（7）负荷参数设置：

2．短路实验波形分析

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；

（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；

（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；

（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；

（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。

单相（a相）接地短路：

Ua=0，Ib=Ic=0，复合序网为各序网络的串联，因此故障相短路相电流为正序网络相电流的3倍。

非故障相对地电流为零，故障相对地电压为零，非故障相对地电压相等，由于X0和X2，所以其值较正常时升高，其相位差也发生了变化，不再是120°

，而与X0/X1有关。

两相（b相和c相）相间短路：

Ia=0，Ib+Ic=0，Ub=Uc，复合序网为正序和负序网络的串联，由于零序电流没有通路，所以没有零序网络。

故障相电流为正序网络电流的

倍，而非故障相电压等于故障前电压，故障相电压只是非故障相电压的一半而且方向相反。

两相（b相和c相）接地短路：

Ia=0，Ub=Uc=0，复合序网为三序网络的6并联。

故障相电流大小相等，相位差与X2和X0有关，非故障相电压为正序电压的3倍。

三相短路：

故障点出三相电压均为零，短路电流各相大小相等，相位仍差120°

，仍然为对称的，且等于正序电流。

3．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，当故障距离为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。

（1）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：

从以上图中计算短路电流的计算方法：

从相应波形中选取比较完整的两个周期的波形，用鼠标在图中可获得第一个周期内正峰值ipmH,负峰值ipmL,则ipm1=（ipmH—ipmL）/2,同理在第二周期可求得ipm2，然后取ipm1和ipm2的平均值作为该波形的峰值，除以

即为有效值。

如上图所示，取电流周期分量最大值0.75kA，电流周期分量最小值-0.8kA，所以故障点短路电流周期分量值

0.538A。

（2）手动计算故障点周期电流起始值。

所以故障点短路电流周期分量值为

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

手动计算存在误差：

一方面，在等值电路中忽略发电机、变压器和输电线路的电阻，不计输电线的电容，略去了变压器的励磁电流，负荷制作近似估计；

另一方面，在标幺参数计算方面在选取各级额定电压作为基准电压时，忽略各元件的额定电压和相应电压等级平均额定电压的区别，认为变压器变比等于其对应侧平均额定电压之比，即所有元件仅用电抗表示，简化了电路但同时也带来了误差，与仿真软件计算相比误差大。

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？

手动计算式近似计算，由于负载远小于短路电流，所以在等值计算时忽略负载，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计算时，由于考虑了整个系统所有的情况，因此计算结果比较接近实际情况，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，忽略了负载电流的影响，这样使计算简单，但是误差会较大。