电力系统 横向故障分析实验结题报告实验二Word格式文档下载.docx

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实验指导老师：

倪平浩

任课老师：

徐丽杰

完成日期：

2012.05.02

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

以上为实验要求模块参数设置，每部分具体设置如下图所示：

发电机参数

升压变压器参数

降压变压器参数

非故障线路参数

故障线路参数

负荷参数

最终得到仿真系统连接图如下图所示：

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；

通过对故障点故障的设置，选择“A相接地故障”，可观察到的输出波形如下图所示：

其中，上面的图为始端CVT波形，下面的图为始端CT的波形，经放大后的波形如下图：

（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；

通过对故障点故障的设置，选择“AB相间故障”，可观察到的输出波形如下图所示：

（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；

通过对故障点故障的设置，选择“AB两相接地故障”，可观察到的输出波形如下图所示：

（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；

通过对故障点故障的设置，选择“三相故障”，可观察到的输出波形如下图所示：

（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。

①单相接地短路：

当A相发生接地短路时故障点A相电压降为零，若系统为中性点不接地系统，即Xff（0）→∞,由公式可知，单相短路电流减为零，非故障相即BC两相电压上升为线电压。

故障切除后各相电压水平较原来升高，这是中性点电位升高导致的。

②两相相间短路：

两个故障相电压相同，相间电压为两者矢量和，同时由于短路造成阻抗值的大幅度下降，使得故障电流值很大。

③两相接地短路：

两故障相电压为零，故障电流升高。

非故障相电压变化，若是中性点不接地系统则非故障相电压升高为正常电压的1.5倍，但仍小于单相接地时电压的升高。

④三相短路：

三相短路是对称短路，当短路发生时，三相的电压相等，电流升高，其三相的周期电流分量相等，而电流非周期分量不相等，它的值在短路瞬间最大，而在暂态过程中以时间常数Ta按指数规律衰减，并且最后衰减为零。

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。

故障点波形：

（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。

由图可知，短路点的周期电流稳态值为2.2KA

线路阻抗角

=arctan（0.3256/0.04）=83°

那么短路电流的周期分量

（2）手动计算故障点周期电流起始值。

取

，

计算各元件电抗的标幺值，形成等值电路

变压器：

无故障线路：

故障线路：

负荷：

由于一般短路电流都是KA数量级，正常的负荷电流电流也就几百，所以影响不大，本题中省去不算。

转移电抗：

计算电抗：

查汽轮发电机计算曲线数字表：

故障点周期电流起始值：

（3）误差分析

由以上手算结果与仿真结果分析对比可知，两者存在一定误差，手算结果要比计算机算出的结果略大一些，这是由于手算过程中为简化计算对部分量进行省略化简，在手算过程中我们忽略了很多实际中可能存在的影响因素，并对每一步所得的结果进行了取较少位（如4位或5位）有效数字代替，所以结果上出现的偏差要比计算机方法计算来的大，没有计算机仿真得到的数值精确。

四、思考题

1.什么叫电力系统的横向故障？

是如何分类的？

答：

横向故障（又称短路故障）指相与相或相与地之间不正常的连接，短路故障又分为三相短路、两相短路、单相短路和两相短路接地，各种短路又有金属性短路和经过渡阻抗短路两种。

三相短路又称为对称短路，其他三种短路称为不对称短路，在继电保护中又把三相短路和两相短路成为相间短路，单相接地短路和两项短路接地有成为接地短路。

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？

结果差别不大。

因为一般短路电流都是KA数量级，正常的负荷电流电流也就几百，所以影响不大。

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？

手算结果要比计算机算出的结果略大一些，这是由于手算过程中为简化计算对部分量进行省略化简，在手算过程中我们忽略了很多实际中可能存在的影响因素，并对每一步所得的结果进行了取较少位（如4位或5位）有效数字代替，所以结果上出现的偏差要比计算机方法计算来的大，没有计算机仿真得到的数值精确。

计算机仿真模拟短路计算的特点：

效率高、精度高、可靠性高和成本低，可以保证系统的安全运行。

手动短路计算的特点：

由于化简运算，存在一定的误差，适用于对运算精度要求不高的系统。

五、实验心得

每个实验都有不同的作用，都有不同的目的，都有不同的收获。

这次电力系统实验也一样。

学完短路部分，我们的知识很多都停留在理论知识上，最多也是只会计算，没有总体的把我把握。

但通过这次实验，我对短路部分的整体性掌握更强了，对四种短路故障以及对它们的故障分析（包括故障后的波形，故障点周期电流起始值等）更加熟练，最重要的是对电力系统这门课的信心更大了，对三大计算之一的短路计算也有了清晰的思路。

总之，每次实验都能给我不一样的体验，我喜欢这次短路实验。