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1、Beijing Jiaotong University电力系统横向故障分析实验结题报告姓名： TYP 班级：电气 0906 学号： 09291183 实验指导老师：倪平浩任课老师：徐丽杰完成日期： 2012.05.02 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 22 页 - - - - - - - - - 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
2、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 ，名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 22 页 - - - - - - - - - P0=150KW ，I
3、0/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：0.04 /km， 电抗：0.3256 /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：发电机参数名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 22 页 - - - - - - - - - 升压变压器参数降压变压器参数名师资料总结 - -
4、-精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 22 页 - - - - - - - - - 非故障线路参数故障线路参数名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 22 页 - - - - - - - - - 负荷参数最终得到仿真系统连接图如下图所示：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师
5、精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 22 页 - - - - - - - - - 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：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - -
6、- 第 7 页，共 22 页 - - - - - - - - - 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：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 22 页 - - - - - - - - - （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：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载
7、- - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 22 页 - - - - - - - - - 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：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 22 页 - - - - - - - - - （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
8、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：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11 页，共 22 页 - - - - - - - - - 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：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 12 页，共 22 页 - - - - - - - - - （
9、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：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 13 页，共 22 页 - - - - - - - - - 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：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理
10、 - - - - - - - 第 14 页，共 22 页 - - - - - - - - - （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。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。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
11、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。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。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 15 页，共 22 页 - - - - - - - - - 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“
12、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。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 16 页，共 22 页 - - - - - - - - - 故障点波形：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 17 页，共 22 页 - - - - - - - - - （1）根据故障后 12 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
13、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ppmisin()2.2sin(10083 )AItt名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 18 页，共 22 页 - - - - - - - - - （2）手动计算故障点周期电流起始值。取100BSMVA，avBVV,计算各元件电抗的标幺值，形成等值电路发电机：11000.130.850.0368300 x变压器：2514.31000.0397100360 xx
14、无故障线路：321000.32561000.062230 x故障线路：421000.32561000.06155230 x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：0.03680.03970.5 0.061550.1073Gfx计算电抗：300 / 0.850.10730.3786100js Gx查汽轮发电机计算曲线数字表：(0)*2.81GI故障点周期电流起始值：(0)(0)*3000.852.812.49()3230GNGIIIKA名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - -
15、- - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 19 页，共 22 页 - - - - - - - - - （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。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名
16、师精心整理 - - - - - - - 第 20 页，共 22 页 - - - - - - - - - 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？答：结果差别不大。因为一般短路电流都是KA 数量级，正常
17、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？答：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名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 21 页，共 22 页 - - - - - - - - - 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
18、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。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 22 页，共 22 页 - - - - - - - - -