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精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上專(zhuān)心---專(zhuān)注---專(zhuān)業(yè)專(zhuān)心---專(zhuān)注---專(zhuān)業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上專(zhuān)心---專(zhuān)注---專(zhuān)業(yè)1故障類(lèi)型電力系統(tǒng)的線(xiàn)路故障總的來(lái)說(shuō)可以分為兩大類(lèi):橫向故障和縱向故障。橫向故障是指各種類(lèi)型的短路,包括三相短路、兩相短路、單相接地短路及兩相接地短路。三相短路時(shí),由于被短路的三相阻抗相等,因此,三相電流和電壓仍是對(duì)稱(chēng)的,又稱(chēng)為對(duì)稱(chēng)短路。其余幾種種類(lèi)型的短路,因系統(tǒng)的三相對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)遭到破壞,網(wǎng)絡(luò)中的三相電壓、電流不再對(duì)稱(chēng),故稱(chēng)為不對(duì)稱(chēng)短路。運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明,電力系統(tǒng)各種短路故障中,單相短路占大多數(shù),約為總短路故障數(shù)的65%,三相短路只占5%~10%。三相短路故障發(fā)生的幾率雖然最小,但故障產(chǎn)生的后果最為嚴(yán)重,必須引起足夠的重視。此外,三相對(duì)稱(chēng)短路計(jì)算又是一切不對(duì)稱(chēng)短路計(jì)算的基礎(chǔ)??v向故障主要是指各種類(lèi)型的斷線(xiàn)故障,包括單相斷線(xiàn)、兩相斷線(xiàn)和三相斷線(xiàn)。2對(duì)稱(chēng)分量法和克拉克變換2.1對(duì)稱(chēng)分量變換三相電路中,任意一組不對(duì)稱(chēng)的三相相量都可以分解為三組三相對(duì)稱(chēng)的分量,這就是所謂的“三相相量對(duì)稱(chēng)分量法”。對(duì)稱(chēng)分量法是將不對(duì)稱(chēng)的三相電流和電壓各自分解為三組對(duì)稱(chēng)分量,它們是:正序分量:三相正序分量的大小相等,相位彼此相差2pi/3,相序與系統(tǒng)正常運(yùn)行方式下的相同;負(fù)序分量:三相負(fù)序分量的大小相等,相位彼此相差2pi/3,相序與正序相反;零序分量:三相零序分量的大小相等,相位相同。為了清楚起見(jiàn),除了仍按習(xí)慣用下標(biāo)a、b和c表示三個(gè)相分量外,以后用下標(biāo)1、2、0分別表示正序、負(fù)序和零序分量。設(shè)、、分別代表a、b、c三相不對(duì)稱(chēng)的電壓或電流相量,、、分別表示a相的正序、負(fù)序和零序分量;、、和、、分別表示b相和c相的正、負(fù)、零序分量。通常選擇a相作為基準(zhǔn)相,不對(duì)稱(chēng)的三相相量與其對(duì)稱(chēng)分量之間的關(guān)系為:式中,運(yùn)算子,,且有,;我們令稱(chēng)為對(duì)稱(chēng)分量變換矩陣。我們有:它的逆稱(chēng)為對(duì)稱(chēng)分量反變換矩陣。因此有:由以上兩式可以得到以下結(jié)論,桑不對(duì)稱(chēng)的相量可以唯一地分解為三組對(duì)稱(chēng)的相量(簡(jiǎn)稱(chēng)對(duì)稱(chēng)分量)。有三組對(duì)稱(chēng)分量可以進(jìn)行合成而得到惟一的三個(gè)不對(duì)稱(chēng)相量。由三相分量到序分量的變換,可知電力系統(tǒng)正常對(duì)稱(chēng)運(yùn)行或者發(fā)生對(duì)稱(chēng)三相短路時(shí)系統(tǒng)中的負(fù)序和零序分量為零。系統(tǒng)在不對(duì)稱(chēng)運(yùn)行或者發(fā)生不對(duì)稱(chēng)短路時(shí),系統(tǒng)中才會(huì)有負(fù)序和零序分量。另外,由零序分量的變換可知道,如果系統(tǒng)是不接地系統(tǒng),即a,b,c三相的電流之和在任意時(shí)刻均為零,可知不接地系統(tǒng)在發(fā)生不對(duì)稱(chēng)的非接地故障時(shí)故障電流的零序分量為零。2.2克拉克變換克拉克變換是由克拉克(E.Clarke)提出的兩相變換,它是一種根據(jù)雙反應(yīng)原理進(jìn)行的變換。用正交矩陣表示這種變換關(guān)系時(shí),有;其中;特別的,當(dāng)三相對(duì)稱(chēng)時(shí)有以下關(guān)系(以電壓為例,電流也如此):;;2.3對(duì)稱(chēng)分量法與克拉克變換的關(guān)系對(duì)于一組三相分量,可以通過(guò)對(duì)稱(chēng)分量法分解為對(duì)應(yīng)的正序、負(fù)序、零序分量,也可以通過(guò)克拉克變換變換成α相分量、β相分量和0相分量。那么我們可以以系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的電壓電流參數(shù)為橋梁,將兩種變換聯(lián)系起來(lái),實(shí)現(xiàn)兩種變換也可以互相轉(zhuǎn)換。可以看出,對(duì)稱(chēng)分量中的零序分量與克拉克變換后的0相分量相等。其它兩分量的關(guān)系為:和3克拉克變換和對(duì)稱(chēng)分量法在電力系統(tǒng)故障分析中的應(yīng)用3.1克拉克變換在故障分析中的應(yīng)用概述由對(duì)稱(chēng)分量法正、負(fù)分量與克拉克變換、分量的關(guān)系,以及系統(tǒng)三相對(duì)稱(chēng)運(yùn)行時(shí)有:由疊加定理可推導(dǎo)出:同理,可以推導(dǎo)出:考慮到電力系統(tǒng)中一般都能滿(mǎn)足正、負(fù)序阻抗相等的條件,即,則以上兩式可以簡(jiǎn)化為:上式也就是故障口的電壓方程。邊界條件的建立要根據(jù)短路類(lèi)型來(lái)確定。將電壓和電流的克拉克變換代入確定的邊界條件,得到變換后電壓分量和電流分量的邊界制約關(guān)系。3.2基于對(duì)稱(chēng)分量法的復(fù)雜故障分析首先要說(shuō)明的是,在一個(gè)三相對(duì)稱(chēng)的元件中(例如線(xiàn)路、變壓器和發(fā)電機(jī)),入股流過(guò)三相正序電流,則在元件上的三相電壓降也是正序的,這一點(diǎn)從物理意義上是很容易理解的。同樣地,如果路過(guò)三相負(fù)序電流或零序電流,則元件上的三相電壓降也是負(fù)序的或零序的。這也就是說(shuō),對(duì)于三相對(duì)稱(chēng)元件,各序分量是獨(dú)立的,即正序電壓只與正序電流有關(guān),負(fù)序、零序也如此。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生簡(jiǎn)單故障,即故障點(diǎn)只有一個(gè)時(shí)可通過(guò)建立單端口網(wǎng)絡(luò)來(lái)分析故障點(diǎn)電壓電流情況。由此可推論,當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生多點(diǎn)故障時(shí)可以通過(guò)建立多端口網(wǎng)絡(luò)來(lái)分析。在發(fā)生短路的故障點(diǎn),引入與故障電流相等的故障電流源,向系統(tǒng)注入故障電流。故障電流的注入將影響系統(tǒng)中其它節(jié)點(diǎn)的電壓、電流分布。貫穿整個(gè)分析過(guò)程的是疊加定理。通過(guò)故障前與故障后注入故障電流相疊加得到系統(tǒng)故障點(diǎn)在發(fā)生故障后穩(wěn)態(tài)運(yùn)行情況。有3種常用的描述端口網(wǎng)絡(luò)的方程:阻抗型參數(shù)方程、導(dǎo)納型參數(shù)方程和混合型參數(shù)方程。這里僅介紹用阻抗型參數(shù)方程分析復(fù)雜故障。在復(fù)雜故障中,出現(xiàn)雙重故障的可能性最大。雙重故障可以是串聯(lián)型與串聯(lián)型故障的復(fù)合、并聯(lián)型故障的復(fù)合以及串聯(lián)型與并聯(lián)型故障的復(fù)合。它們的分析方法雖各不相同,但其實(shí)質(zhì)都是通用復(fù)合序網(wǎng)和兩端口網(wǎng)絡(luò)方程的綜合應(yīng)用。正如前面所述,電力系統(tǒng)發(fā)生多點(diǎn)故障時(shí),利用疊加定理,將故障前故障點(diǎn)運(yùn)行狀況與將系統(tǒng)電源置零僅由故障電流作用時(shí)的故障點(diǎn)運(yùn)行狀況相疊加。我們假設(shè)故障前系統(tǒng)空載,此時(shí),三相對(duì)稱(chēng),系統(tǒng)中不存在負(fù)序和零序分量。我們僅以雙重故障為例,設(shè)系統(tǒng)中有兩個(gè)故障點(diǎn)k和f,k點(diǎn)發(fā)生三相對(duì)稱(chēng)接地短路(,為短路過(guò)渡電阻)。節(jié)點(diǎn)f發(fā)生b、c相金屬性相間短路()。對(duì)故障點(diǎn)k,有節(jié)點(diǎn)電壓方程:eq\o\ac(○,1)eq\o\ac(○,2)eq\o\ac(○,3)故障點(diǎn)k是三相對(duì)稱(chēng)短路,有故障點(diǎn)三相故障電壓為短路電流流經(jīng)過(guò)渡電阻后的壓降,因此故障點(diǎn)k的邊界條件為:;;對(duì)應(yīng)的序分量形式為(化簡(jiǎn)后):eq\o\ac(○,4)eq\o\ac(○,5)eq\o\ac(○,6)同樣地,對(duì)于節(jié)點(diǎn)f有電壓方程為:eq\o\ac(○,7)eq\o\ac(○,8)eq\o\ac(○,9)故障點(diǎn)f為兩相金屬短路,有故障點(diǎn)a相電流為0,b、c相電壓相等,電流之和為0,因此故障點(diǎn)f的邊界條件為:;;對(duì)應(yīng)的序分量形式為(化簡(jiǎn)后):eq\o\ac(○,10)eq\o\ac(○,11)eq\o\ac(○,12)由以上方程可以得到雙重故障的復(fù)合序網(wǎng)為:圖1雙重故障的復(fù)合序網(wǎng)由上面的分析可以得出:電壓方程確定了復(fù)合序網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的電勢(shì)和內(nèi)部序阻抗的大小。網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的電勢(shì)就是短路前的端口電壓,由于故障前系統(tǒng)是對(duì)稱(chēng)運(yùn)行,故負(fù)序和零序電勢(shì)為零。端口電壓方程則決定了復(fù)合序網(wǎng)端口外部序阻抗的大小以及端口之間的連接方式。由eq\o\ac(○,1)eq\o\ac(○,4)解得:eq\o\ac(○,13)由eq\o\ac(○,2)eq\o\ac(○,5)eq\o\ac(○,11)解得:eq\o\ac(○,14)把eq\o\ac(○,
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