實(shí)驗(yàn)2-電力系統(tǒng)橫向故障分析實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)2電力系統(tǒng)橫向故障分析實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、對電力系統(tǒng)各種短路現(xiàn)象的認(rèn)識；2、掌握各種短路故障的電壓電流分布特點(diǎn)；3、掌握變壓器中性點(diǎn)接地方式對零序電流分布和大小的影響4、分析比擬各種短路故障對系統(tǒng)運(yùn)行的危害；二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、各種短路電流實(shí)驗(yàn)觀察、計(jì)算、比擬各種短路時(shí)不對稱的三相電流；2、各種短路的母線電壓分布3、變壓器中性點(diǎn)接地方式對零序電流的影響4、空載狀態(tài)短路與負(fù)載狀態(tài)短路三、實(shí)驗(yàn)使用工程文件及參數(shù)輸入?yún)?shù)：額定電壓：220KV；負(fù)荷F1：100+j42MVA；負(fù)荷處母線電壓：17.25V；變壓器B1：Un=360MVA，變比=18/220，Uk％=14.3％，Pk=230KW，P0=150KW，I0/In=1％；變壓器B2：Un=360MVA，變比=220/18，Uk％=14.3％，Pk=230KW，P0=150KW，I0/In=1％；線路L1、L2：長度：100km，電阻：0.04Ω/km，電抗：0.3256Ω/km。四、實(shí)驗(yàn)方法和步驟翻開名為“電力系統(tǒng)橫向故障〔有限電源系統(tǒng)〕〞的工程文件，該工程為一個(gè)雙回線有限電源系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖如下：將給定參數(shù)輸入，完成實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)建立。其參數(shù)設(shè)定分別為：〔1〕、發(fā)電機(jī)參數(shù)設(shè)置：變壓器B1參數(shù)設(shè)置：〔3〕變壓器B2參數(shù)設(shè)置：〔4〕電流互感器參數(shù)設(shè)置：〔5〕線路參數(shù)的設(shè)置：〔6〕負(fù)荷參數(shù)設(shè)置：1、短路實(shí)驗(yàn)利用已建立系統(tǒng)，按照不計(jì)負(fù)荷電流在故障點(diǎn)設(shè)置故障類型〔單相接地短路、兩相相間短路、兩相接地短路〕分別完成以下內(nèi)容：運(yùn)行仿真，在輸出圖頁上觀察故障點(diǎn)CT和CVT的波形；單相短路由仿真結(jié)果CVT圖可以看出來，在還未出現(xiàn)故障之前，電壓波形為正弦波形。故障后，A相電壓突然下降，且波動比擬大。這對電力系統(tǒng)是相當(dāng)不利的。同時(shí)我們可以看出：故障線路的點(diǎn)電壓下降比擬明顯，而非故障線路電壓下降緩慢一點(diǎn)，沒有故障線路那么明顯，這主要是由于兩條線路是并聯(lián)的，這樣就會對另一條非故障線路有一定的影響。在故障剛消除的時(shí)候，又有一個(gè)較大的沖擊電壓，這是由于相當(dāng)于剛接上一個(gè)電源，所以就有一個(gè)較大的沖擊電壓。在電壓恢復(fù)前幾個(gè)周期，電壓波形有很大的紋波。由仿真結(jié)果CT圖可以看出來，在故障前，A相電流按照正弦波形進(jìn)行運(yùn)行。而在故障的時(shí)候，A相電流突然增加，且在故障剛開始時(shí)的紋波比擬大，這時(shí)由于剛發(fā)生故障時(shí)，有一些非周期分量。周期分量依然呈正弦波形。而過了一定時(shí)間之后，波形開始穩(wěn)定。且在剛開始時(shí)，有一個(gè)較大的沖擊電流。在故障消除了，電流又逐漸恢復(fù)到原來的運(yùn)行狀態(tài)，且在剛穩(wěn)定的前兩個(gè)周期電流波形上也有很大的紋波電流。這與理論相差不多。AB相間短路電壓互感器與電流互感器仿真圖如下：由仿真結(jié)果CVT圖可以看出來，電壓波形和單相短路時(shí)相差不多，也是在故障發(fā)生之后，電壓幅值開始下降，且開始時(shí)有一定的紋波。在故障消除之后，電壓開始逐漸恢復(fù)到原來的電壓幅值。由仿真結(jié)果CT圖可以看出來，在故障前，電流波形呈正弦波形，而故障發(fā)生之后，故障相AB兩相的電流波形突然增大，而非故障相C相得電流波形的幅值根本上沒有發(fā)生變化，但是波形發(fā)生了一定的變形。且故障相AB兩相電流波形還是依然相差120°。而在故障消除之后，故障相的電流波形又恢復(fù)到原來的狀態(tài)。依然呈正弦波形，只是電流幅值是緩慢恢復(fù)到原來的電流幅值。在故障時(shí)根據(jù)IA=-IB。由仿真結(jié)果也可以看出來，AB兩相電流，大小根本相等，而方向相反。兩相接地短路，潮流圖如下：其電壓互感器與電流互感器仿真圖如下：由仿真結(jié)果CVT圖可以看出來，電壓波形和單相短路時(shí)相差不多，只是故障相由原來的一相變成了兩相，同是在故障發(fā)生之后，電壓幅值開始下降，且文波嚴(yán)重，在故障消除之后，電壓開始逐漸恢復(fù)到原來的電壓幅值。由仿真結(jié)果可以看出來，在AB兩相發(fā)生接地短路故障時(shí)，兩相電流波形都發(fā)生了變化，非故障相C相電流波形根本上沒有發(fā)生變化。在故障消除之后，電流波形逐漸恢復(fù)到原來的電流波形。解：SB=300MVA，VB=VAV起始暫態(tài)電流沖擊電流短路電流最大有效值3、變壓器中性點(diǎn)接地方式對零序電流的影響選擇某一種接地短路類型，變壓器B1、B2中性點(diǎn)分別設(shè)置為不同的接地方式，進(jìn)行短路實(shí)驗(yàn)，結(jié)果填入下表：單相短路時(shí)，中性點(diǎn)接地情況下：單相短路，中性點(diǎn)不接地情況下：比擬發(fā)現(xiàn)：當(dāng)中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)發(fā)生單相短路時(shí)，中性點(diǎn)電壓升至相電壓，而非故障相相電壓升至線電壓。相間短路，中性點(diǎn)不接地情況下相間短路，中性點(diǎn)接地情況下：相間接地短路，中性點(diǎn)接地情況下：相間接地短路，中性點(diǎn)不接地情況下：對于兩相短路接地，中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，非故障相電壓升高最多，為正常的1.5倍，但仍小于但單相接地時(shí)電壓的升高。4、負(fù)載狀態(tài)短路利用已建立系統(tǒng)，按照負(fù)載狀態(tài)〔計(jì)及負(fù)荷電流〕在故障點(diǎn)設(shè)置故障類型〔單相接地短路、兩相相間短路、兩相接地短路〕分別完成以下內(nèi)容：運(yùn)行仿真，在輸出圖頁上觀察故障點(diǎn)CT和CVT的波形；〔a〕A相接地短路從圖中我們比照發(fā)現(xiàn)，在故障發(fā)生時(shí)，電壓波形雖為正弦狀，但明顯波動，后故障相成阻尼退出。點(diǎn)流向那么為突然增大假設(shè)干倍，經(jīng)三周期后逐步恢復(fù)。B、C兩相相間短路故障發(fā)生時(shí)，非故障相電壓升高，故障相電壓降低，故障切除后，逐步恢復(fù)正常狀態(tài)。同時(shí)，故障相電流明顯增加，而非故障相根本不變。在故障相切除后，也同步恢復(fù)正常。B、C兩相接地短路對于兩相接地短路，故障相砸短路發(fā)生時(shí)，電壓突降為0，非故障相電壓增加，而對應(yīng)的電流那么增大假設(shè)干倍。在故障切除后，都相應(yīng)恢復(fù)正常，但電壓波動相對嚴(yán)重，文波較多。一、思考題1.什么叫電力系統(tǒng)的橫向故障？是如何分類的？答：常見的三相短路，兩相和單相短路通常稱為橫向故障，它是指網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)k〔也就是短路點(diǎn)〕處出現(xiàn)了相與相之間或相與地之間的不正常接通情況。短路類型常分為三相短路，兩相短路，單相接地短路，兩相接地短路。2.電力系統(tǒng)各種短路故障有什么特點(diǎn)？短路故障對電力系統(tǒng)都有哪些危害？在電力系統(tǒng)各故障中，三相短路為對稱短路，系統(tǒng)各相與正常運(yùn)行時(shí)一樣，處于對稱狀態(tài)，其它各短路那么為不對稱短路，相對而言，三相短路最嚴(yán)重，但發(fā)生概率小，短路發(fā)生的地點(diǎn)、持續(xù)時(shí)間以及短路類型都會影響短路的危害程度，短路時(shí)，短路電流可能到達(dá)正常電流的十幾到幾十倍，當(dāng)時(shí)間過長時(shí)，可能燒毀電氣設(shè)備，短路時(shí)，系統(tǒng)電壓將大幅度降低，電動機(jī)可能甚至停轉(zhuǎn)，造成產(chǎn)品報(bào)廢等等，對于不對稱短路，產(chǎn)生的大磁場對于架空線路等影響很大。3.變壓器中性點(diǎn)接地方式對接地短路電流的大小和分布有什么影響？為什么產(chǎn)生這樣的影響？不同類型的不對稱短路類型對應(yīng)不同的接地短路電流不同，但整體上說，中性點(diǎn)接地后短路電流會增加，因?yàn)樵谥行渣c(diǎn)