电力系统不对称故障分析与计算

4 简单不对称短路的分析与计算计算机计算程序法

4.1简单故障的计算程序原理框图

﹝1﹞如果要求准确计算故障前的运行情况，则需要进行潮流计算，在近似使用计算中，对短路故障可假设节点UI0I.均为1IGI﹝2﹞这里采用形成节点导纳矩阵的方法。发电机的正序电抗用Xdn,可计算故障后瞬时量。发电机的负序的电抗近似等于Xdn.当计算中不计负何影响时，在正，负序网络中不接负何阻值。如果记及负何影响时，负何的正序阻抗可通过其额定功率和电压计算。负何阻抗很难却确定，一般取X﹝2﹞=0.35﹝以负何额定功率为基准。负何的中性点一般不接地，零序无通路﹝3﹞形成三个序网的节点导纳矩阵后，利用公式﹝3-19﹞和高斯消去法可求得～,即为Z1f～ Znf .对于短路故障，只需令=1 （其余节电电流均为零），分别应用高斯消去法求解一次所得电压，即为三序网和f点有关节点阻抗（4）根据不同短路故障，可分别应用 表3.1中 相应公式计算故障处各序电流，电压，进而合成得三相电流，电压。（5）计算网络中任一点电压时，负序和零电压只须计算由故障点电流引起的电压。对于正序则还需要加上正常运行时的电压

表4-1不对出故障处的各序电流电压计算公式。 故障类型 单相接地短路 两相短路 ?故障端口各序电流公式 故障端口各序电压公式 If?1???Iff?2????Uf(0)Zff?1??Zff?2??Zf 两相接地短路 If?1??Zff(1)?If?2???If?1?If?0???If?1????Uf0Zff?2?Zff?0??3Zf??Zff?2??Zff?0??3ZfZff?0??3Zf???? ??Zff(2)?Zff?0??3ZfZff(2)?Zff?0??3Zf?? ? ?Zff?2??

下图4-1即为不对称短路计算原理图： 输入数据 短路点注入单位电流时应用高斯消去法解各点电压即

形成网络节点导纳矩阵 选择短路点

应用式表（4-1）中各种故障对应电流公式计算 应用节点电压公式计算任一节点电压 应用节点电压公式计算任一节点电压 结束 图4-1 不对称短路计算程序框图

4.2网络节点方程的形成

计算机编程计算中，考虑了对地电容和变压器的实际变比〔7〕导纳计算公式如下：对角线元素：

（ jI, Ui=1,Uj=0,ij） （4-1）

非对角线元素 ：

（Ui=1,Uj=0,ij） （4-2）

式中i， j------第i , j节点 Ii，， Ij ，Ui ，Uj-----第i,j 节点电流电压变压器支路的导纳变化

（高压侧） （4-3）

（4-4）

4） 网络节点方程的形成矩阵表达式

网络节点方程： （4-5）

????Y11?I????I??.?????.?I????I??Yn1??..?Y1n??U????.?????U （4-6） ?..??U?????Ynn??U???.5 电力系统不对称短路计算实例

5.1 单相接地短路和两相短路不对称故障分析与计算

已知量如图5--1中所示数据，现求取节点K1单相接地短路时和节点K2两相短路时的短路电流，冲击电流以及短路容量。

图5-1系统电路图

（一）：解析法分析与计算单相接地短路和两相短路时情况下：短路电流，冲击电流以及短路容量：

取基准容量： 100MV.A; 基准电压 ： （kv） 等值电路图如图5-2：

图5-2等值电路图

各原件电抗标幺值计算 ： 取： 100MV.A,

（1）发电机。发电机G1电机电抗标幺值由式（1-4）得： X1?1??0.264?100?0.85?0.204 110正序电抗标幺值等于负序电抗标幺值等于零序电抗即： ===

发电机G2的正序电抗标幺值由式（1-4）得到 X5?1??0.130?100?0.80?0.416 25正序电抗标幺值等于负序电抗标幺值等于负序电抗即：

====0.416 .对下标的说明：各原件下标括号外的数字表示为第几个原件，括号内的数字1，2，0分别为正序，负序，零序。例如， X第一个原件（负序）

（2）负载。负载电抗标幺值由式（1-5）得;负载（负何）正序电抗标幺值;负序电抗标幺值;零序电抗标幺值.

（3）变压器。由式（1-6）得：T1变压器正序电抗标幺值X2: ; 正序电抗标幺值等于负序电抗标幺值等于零序电抗标幺值。即 。变压器正序电抗标幺值：

X4?1??X4??1??10.5100??0.333 ;即（每台） 。变压器正序电抗标幺值: ; . 10031.5（4）线路。由式（1-8）得：L1线路的正序电抗标幺值X3:

X3?1??10.5?0.3?100?0.25 ; ;；L2线路的正序电抗标幺值X6: 1152

X6?1??X8?1??10.5?0.384?100?0.290 ;; L3 线路的正序电抗标幺值11510.5?0.384?50?0.145 ; ; . 1152X8:

2不对称短路电流的计算：各序等值电路图，正序等值电路图如图5-3所示

图5-3 正序等值电路图

短路点K1正序标幺值为：

X31??X1?1??X2?1??X3?1??//?X4?1??X5?1??//）//）=0.221 ?短路点K2正序标幺值为：

X21??X1?1??X2?1??//?X3?1??X4?1??X5?1??//）//）=0.339 ?（1） 负序等值电路图：负载的负序电抗标幺值；其他原件的负序电抗标幺值等于正

序标幺值，如图5-4所示：

图 5-4负序等值电路图

短路点K1负序标幺值为：

X32???X1?2??X2?2??X3?2??//?X4?2??X5?2??//X6?2??X7?2??//X8?2??X9?2??

短路点K2负序标幺值为：

X22???X1?2??X2?2??//?X3?2??X4?2??X5?2??//X6?2??X7?2??//X8?2??X9?2??=0.313

零序等值电路图：负载的零序电阻抗标幺值；线路的零序电抗标幺值等于分别为：;;.其他原件的零序阻抗标幺值等于正序标幺值，如图5-5所示