北京交通大学电气工程电力系统横向故障实验报告.doc

PAGE   PAGE 8  PAGE 1 电气工程学院 电力系统实验报告 题 目：　 电力系统横向故障分析实验 学　 号：　　 　 　 姓 名： 实验时间： 2014年5月22日 实验2 电力系统横向故障分析实验 一、实验目的 对电力系统各种短路现象的认识； 掌握各种短路故障的电压电流分布特点； 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 辐射形网络主接线图 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； （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； （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； （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； （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。 在各种故障中，故障相的电流相对于原来的正常运行时的电流幅值都急剧增加，而故障消除之后，电流幅值又开始逐渐减小，并且最终稳定在原来的幅值。在发生故障之后，电流和电压之间的相位差发生了变化。在系统发生故障时，非故障支路的电流也会有所增加，非故障支路的电压幅值会有所降低，但是不管发生什么样的故障，其电压幅值都不会降为0。 在发生单相接地短路时，若系统为中性点不接地系统，单相短路电流减为零，非故障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。 在发生两相相间短路时，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。 在发生两相接地短路时，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。 在发生三相短路时，由于三相短路是对称短路，所以当短路发生时，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。 （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。 由仿真结果图可得： 在故障后第一个周期内： 所以 在故障后第二个周期内： 所以 所以周期分量的平均值为： 有效值为： （2）手动计算故障点周期电流起始值。 起始暂态电流 冲击电流 短路电流最大有效值 （3）误差分析 在手动短路计算是近似计算，在正常工作时负荷电流比较小，和短路电流比起来比较小，所以在手算时通常将负荷电流忽略。在等值计算时忽略了负荷、线路对地支路的影响，即线路对地电容和变压器励磁支路、线路电阻。而在计算机计算中，这些因素都没有忽略，所以短路电路的阻抗就比手算大，而电压是固定的，因此，计算机计算结果就比手算值小。 四、思考题 1.什么叫电力系统的横向故障？是如何分类的？ 答：电力系统中某节点处不正常的相与相之间或相与地之间发生通路的情况称作横向故障。分为三相短路、单相接地短路、两相相间短路和两相接地短路。 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