|咸魚學(xué)保護(hù)| 電磁暫態(tài)之雙側(cè)電源橫向故障分析(2)

上一次介紹了對稱分量法亏娜,將一個不對稱系統(tǒng)分解為正負(fù)零三序,分別畫出了三個序網(wǎng),對序網(wǎng)進(jìn)行了等值汗贫,現(xiàn)在就可以分析不對稱故障了。

2.2求解方法

重新繪制三序網(wǎng)圖:

三個序網(wǎng)的電路方程為

這個方程中各個變量的含義為:

E——短路前短路點(diǎn)的電壓(已知)

Z1——Zs1//Zw1(已知)

Z2——Zs2//Zw2(已知)

Z0——Zs0//Zw0(已知)

Ufa1秸脱、Ufa2落包、Ufa0——由Ua、Ub摊唇、Uc分解出的三序電壓(待求)

Ifa1咐蝇、Ifa2、Ifa0——由Ia巷查、Ib有序、Ic分解出的三序電流,這個電流是流入故障支路的(待求)

所以一共有六個待求量岛请,而只有三個方程旭寿,這樣是無法解出的。序分量是由相分量分解來的崇败,前邊只是說了系統(tǒng)發(fā)生了短路盅称,但沒有指明短路類型肩祥,不同的短路類型,短路點(diǎn)的六個相分量是可以已知其中三個的缩膝,對應(yīng)序分量也就有三個是已知的混狠,這樣方程就可以求解。

求出短路點(diǎn)的序分量之后疾层,可以根據(jù)分流關(guān)系求出全線的序電壓電流将饺,再合成為全線的相電壓電流。

2.3邊界條件

短路點(diǎn)的相分量或者序分量可以被稱為邊界條件:

單相接地:Ib=0云芦、Ic=0俯逾,Ua=0

兩相接地:Ia=0、Ub=0舅逸、Uc=0

兩相相間:Ia=0、Ib=-Ic皇筛、Ub=Uc

用前述公式可以把相分量分解為序分量

2.4解方程

現(xiàn)在有三個方程三個變量琉历,聯(lián)立方程,可以直接求出I(1)水醋、I(2)旗笔、I(0)、U(1)拄踪、U(2)蝇恶、U(0),不過這樣求解比較麻煩惶桐。

常用的一種方法是撮弧,復(fù)合序網(wǎng)法,利用邊界條件姚糊,將三個序網(wǎng)連接為一個序網(wǎng)贿衍,這樣可以避免解方程,而是用電路圖或者說電路關(guān)系來得出解救恨。

單相短路

利用了I(1)=I(2)=I(0)贸辈、U(1)+U(2)+U(0)=Ua(=0 必然的)

相當(dāng)于三個序網(wǎng)串聯(lián)。

這樣得出三序電壓和電流如下:

合成為故障點(diǎn)的三相電壓電流:

如果是純電抗性質(zhì)的話肠槽,可以繪制短路點(diǎn)的相擎淤、序分量的相量圖:

兩相接地

利用了I(1)+I(2)+I(0)=Ia(=0必然的)、U(1)=U(2)=U(0)

相當(dāng)于三個序網(wǎng)并聯(lián)

這樣得出三序電壓和電流如下:

合成為故障點(diǎn)的三相電壓電流:

如果是純電抗性質(zhì)的話秸仙,可以繪制短路點(diǎn)的相嘴拢、序分量的相量圖:

兩相相間

利用了I(1)=-I(2)、U(1)=U(2)

相當(dāng)于正負(fù)序網(wǎng)并聯(lián)

這樣得出三序電壓和電流如下:

合成為故障點(diǎn)的三相電壓電流:

如果是純電抗性質(zhì)的話筋栋,可以繪制短路點(diǎn)的相炊汤、序分量的相量圖:

2.5短路點(diǎn)相分量的討論

單相接地

相分量電流:只有故障相接地支路有電流,非故障相接地支路電流為0(就是不接地),這個結(jié)論也可以從邊界條件看出抢腐。

相分量電壓:接地點(diǎn)的故障相電壓為0(金屬性短路)姑曙,非故障電壓不為0÷醣叮可以看到伤靠,非故障相的電壓是幅值相等,二者之間有個夾角啼染,從相量圖上分析宴合,這個夾角隨著Z2和Z0的大小關(guān)系變化,Z2=Z0時迹鹅,夾角為120°卦洽,Z0>>Z2時,夾角為60°斜棚,Z0<<Z2時阀蒂,夾角為180°〉苁矗可以這樣去理解蚤霞,Z0在零序電壓表達(dá)式的分子上,Z0越大义钉,零序分量越大昧绣,abc三相的零序分量方向是相同的,所以合成后捶闸,夾角會變小夜畴,反之同理。

兩相接地

相分量電流:也是只有故障相接支路有電流鉴嗤,非故障相接地支路電流為0斩启。兩個故障相電流幅值相等,夾角也是隨著負(fù)序和零序阻抗變化醉锅,Z0在負(fù)序電流表達(dá)式的分子上兔簇,Z2=Z0時,夾角為120°硬耍,Z0>>Z2時垄琐,夾角為180°,Z0<<Z2時经柴,夾角為60°狸窘。這兩個故障相電流加起來就是3I0,以中性線為回路坯认。

相分量電壓:同樣翻擒,接地點(diǎn)的故障相電壓為0氓涣,非故障相電壓不為0。

兩相相間

相電流分量:同上陋气,只有故障相相間短路的連接支路有電流劳吠,非故障相無電流。兩個故障相電流幅值相等巩趁,方向相反痒玩。可以看到這個電流的表達(dá)式中议慰,沒有復(fù)雜的阻抗串并聯(lián)關(guān)系蠢古,可以與三相短路建立一定聯(lián)系,具體來說别凹,當(dāng)短路點(diǎn)遠(yuǎn)離發(fā)電機(jī)時草讶,靜止元件所占的阻抗比重就比較大,整個系統(tǒng)的正負(fù)序阻抗近似相等番川,短路電路的幅值就是三相短路電路幅值的\frac{\sqrt{3} }{2} 倍到涂。

2.6全線電壓電流的計(jì)算

一般來說,我們是計(jì)算故障支路的電流颁督,在得到這個電流之后,就可以計(jì)算全線的電壓和電流浇雹。

由于正負(fù)零序阻抗不同沉御,我們?nèi)匀恍枰眯蚍至浚谛蚓W(wǎng)中計(jì)算昭灵,得到的結(jié)果再疊加吠裆。

首先計(jì)算正序電流,將正序網(wǎng)絡(luò)繪制如下:

短路點(diǎn)加上了一個理想電流源烂完,電流的大小就是之前求出的正序短路電流试疙,這個網(wǎng)絡(luò)直接求解比較復(fù)雜,所以我們可以再用一次疊加定理抠蚣。

圖中祝旷,理想電流源相當(dāng)于開路,我們可以看到嘶窄,分解出的第一個網(wǎng)絡(luò)就是正常時的負(fù)荷網(wǎng)絡(luò)怀跛,也就是說,這里線路上的電流就是負(fù)荷電流柄冲。對應(yīng)地吻谋,第二個網(wǎng)絡(luò)當(dāng)然就是故障分量網(wǎng)絡(luò)的正序分量,電流為正序故障電流现横。

那么先計(jì)算第一個網(wǎng)絡(luò)的負(fù)荷電流:

在第二個網(wǎng)絡(luò)中漓拾,故障支路電流分流到其他支路:

在繼電保護(hù)中阁最,稱這個系數(shù)為分流系數(shù)。

現(xiàn)在計(jì)算負(fù)序和零序電流骇两,先繪制負(fù)零序網(wǎng)路:

故障分量的負(fù)零序電流為:

再合成為相分量:

當(dāng)然速种,如果要計(jì)算全線電壓的話,還是在每個序網(wǎng)中計(jì)算脯颜,利用已經(jīng)計(jì)算出的序電流哟旗,對應(yīng)短路點(diǎn)的電壓降,等等不再細(xì)說栋操。

現(xiàn)在考慮一個問題闸餐,如果我們利用故障點(diǎn)的電壓呢?繪制網(wǎng)絡(luò)如下:

可以直接計(jì)算線路電流:

通過基本的電路定理可以證明矾芙,用電壓源計(jì)算和用電流源計(jì)算出的線路電流是相等的舍沙,我們在后續(xù)可以證明一下。


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