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2019年11月15日星期五

示例:双线接地故障计算

双线接地故障

当三相线上的两相意外接地时,双线接地故障。在这种情况下,故障电流将在所涉及的阶段(例如B阶段和C阶段)从线路流向地面。

例子:

从下图可以看出,假设发电机已牢固接地并且忽略了故障阻抗。确定系统中发生线对线故障时的相电流和相电压。



《不平衡故障分析:双线对地故障》一文解释并推导所有顺序网络都并联连接,以满足此类故障的条件。

因此,

DLG故障的等效序列网络


通过电路分析,我们可以得出等效阻抗为

  • Zeq = Z1//Z2 + Z0 = j0.1//j0.1 + j0.25 = j0.3 pu
令Ea的值= 1(角度0)。 

因此,+ s电流的值为: 
  • Ia1 = Ea / j0.3 pu = -j 3.33 pu

通过电流除法,我们可以说-s和0s的各自值分别为
  • Ia2 = Ia0 =-(-j 3.33 / 2)= j 1.67 pu
序列电流汇总, 
  • Ia1 = -j 3.33 pu
  • Ia2 = j 1.67 pu
  • Ia0 = j 1.67浦
使用 序列分量至相位值矩阵公式, 我们可以得到: 
  • A相故障电流,IA = 0。
  • B相故障电流,IB = 5(角-30)pu
  • C相故障电流,IC = 5(角度-150)pu
应用基本值, 
  • 选择:Sb = 20 MVA和kVb = 13.8 kV,然后... 
  • Ea = 20 MVA / 20 MVA = 1(角度0)。
  • Ibase = 20 MVA /(1.73 x 13.8 kV)
  • Ibase = 0.837 kA

因此,实际故障电流值是 
  • IA = 0
  • IB = 5 x 0.837 kA = 4.185 kA(角度-30) 
  • IC = 5 x 0.837 kA = 4.185 kA(角度-150) 
电压值

基于等效序列网络,

  • Va2 = Z2 x Ia2 = j 0.1 x(-j 1.67)= 0.167(角度0)pu
  • 因此, Va2 = Va0 = 0.167(角度0)pu
使用 序列分量至相位值矩阵公式, 我们可以得到: 
  • VA = 0.501(角度0)pu
  • VB = VC = 0
施加电压基准 
  • VA = 0.501 x(13.8 kV / 1.73)= 3.996 kV
  • VB = VC = 0

2019年十月5日星期六

示例:线对线故障计算


当三相系统中的两个载流导体意外接触时,就会发生传输线上的线对线故障。因此,电力系统的保护装置需要准确响应,以避免严重损坏系统。



因此,了解不平衡系统中线对线故障的计算过程非常重要。

相关文章:



例子: 

从下图可以看出,假设发电机已牢固接地并且忽略了故障阻抗。确定系统中发生线对线故障时的相电流和相电压。



解决方案:

从文章 不平衡故障分析:线对线故障,我们知道正序和负序网络是并联连接的,零序网络不涉及这种类型的故障。

从文章 不平衡故障分析:线对线故障,我们知道等效的正序网络是,

正序网络
负序网络是 

负序网络
并行连接此网络,并查看故障母线和参考母线的戴维南等效值,我们可以得到等效阻抗j 0.25 // j 0.1。 

因此,等效序列网络可以简化为一个单位为1(角度0)的源,等效阻抗为j 0.71每单位。 

因此,正序电流将为 

如果-1 = 1(角度0)/ j 0.71 = -j 1.41或1.41(角度-90)每度

由于If-1 =(-If-2),我们可以直接得出负序电流为 

If-2 =每单位1.41(角度90)-> 

因此,我们可以将序列组成总结如下: 
  • If-1 =每单位1.41(角度-90)(正序电流)
  • If-2 =每单位1.41(角度90)(负序电流)
  • 如果-0 = 0(零序网络不涉及线对线故障)
通过使用序列到相位矩阵公式,我们可以得出故障电流的值,如下所示: 
  • A相的故障电流= 0。
  • B相的故障电流= 2.442(角度180)pu
  • C相的故障电流= 2.442(角度0)pu
考虑基本值, 

选择:Sb = 20 MVA和kVb = 13.8 kV

然后,
Ea = 20 MVA / 20 MVA = 1(角度0)。
Ibase = 20 MVA /(1.73 x 13.8 kV)
Ibase = 0.837 kA

因此,故障电流的实际值为 
  • A相的故障电流= 0。
  • B相的故障电流= 2.04 kA(角度180)
  • C相的故障电流= 2.04 kA(角度0) 
电压值
分析正序网络等效项, 
Vf-1 = 1(角度0)-(If-1)*(Z1)= 1-(-j 1.41)(j 0.25)= 0.6475(角度0)(+序列电压)

因为Vf-1 = Vf-2;因此Vf-2 = 0.6475(角度0)(负序电压) 

将序列公式应用于相位值矩阵,我们可以得到: 
  • A相电压= 1.295(角度0)pu
  • B相电压= 0.647(角度180)pu
  • C相电压= 0.647(角度180)pu
应用基本值, 

Vbase = 13.8 kV / 1.73 

因此实际电压值是 
  • A相电压= 10.31 kV(角度0)
  • B相电压= 5.15 kV(角度180)
  • C相电压= 5.15 kV(角度180)

更多细节 

电力系统分析,故障计算,不平衡故障,短路分析

不平衡故障分析:线对线故障

线对线故障

三相线中的两相意外连接时会发生线间故障。在这种情况下,故障电流将在所涉及的两个相中流动。根据给定的图表,故障发生在B相和C相,而A相保持无故障。

从这种情况下,系统参数可以认为如下:

  • A相的故障电流= 0(因为A相没有故障电流)
  • B相的故障电流= If-A
  • C相的故障电流= If-C。 
  • 在这里,我们还可以看到故障期间B相和C相的电压相等,因此VB = VC。

使用序列网络矩阵公式,可以绘制给定值,如下所示。 

线对线故障的对称分量矩阵公式
从这个矩阵方程式,我们可以得到一个值,
  • Ia0 = 0
  • Ia1 =-Ia2
这意味着,当正序电流和负序电流彼此相反时,线对线故障中不涉及零序电流。 

在同样的意义上,矩阵公式还可以给我们提供电压值,  

线对线故障的对称分量矩阵公式

注意,在这种情况下,VB = VC。通过操纵方程式,我们可以得出Va1 = Va2。 

根据涉及电流和电压的两个矩阵方程的结果,我们可以建立一个序列网络,该网络描述为正序和负序彼此平行。 

线对线故障的等效序列网络

该图满足方程式Va1 = Va2和Ia1 =(-Ia2)。

有关示例计算,请参见以下文章 示例:线对线故障计算

2019年十月3日星期四

示例:单线接地故障计算



当一根导体意外接地或在某些情况下与中性导体接触时,会发生传输线上的单线接地故障。因此,电力系统的保护装置需要准确响应,以避免严重损坏系统。

请参见不平衡故障分析:单线接地故障

确实,了解单线接地故障的计算过程非常重要。

相关文章:

  • 双线接地故障
  • 线对线故障
  • 对称三相故障


例子: 
假设下面的发电机牢固接地并且忽略了故障阻抗。确定故障位置的相电流和相电压。

发电机

解决方案:

计算基值:
选择:Sb = 20 MVA和kVb = 13.8 kV
然后,
Ea = 20 MVA / 20 MVA = 1(角度0)。
Ibase = 20 MVA /(1.73 x 13.8 kV)
Ibase = 0.837 kA

建立正序网络:

系统正序网络等效
在哪里,
  • Ea =生成器EMF,其单位值为1(角度0)。 
  • Xd“ =变压器的正序阻抗(在暂态下)
  • If-1 =正序电流。 
开发负序网络:

系统负序网络等效
在哪里, 
  • If-2 =负序电流
  • X2 =负序电抗

开发零序网络:

系统零序网络等效
在哪里,
  • 如果-0 =零序电流
  • X2 =零序电抗
原则上,将开发出单线接地故障和等效网络,在该网络中,所有顺序网络都串联连接。

那么,如果-1 = 1(角度0)/(Z0 + Z1 + Z2)= -j 2.22 pu或2.22(角度-90)
这也意味着,If-2 = If-0 = -j 2.22 pu

乘以基值

Ibase = 0.837 kA
然后,如果-1 = 2.22(角度-90)*(0.837 kA)= 1.86 kA (angle -90) --> actual value
由于所有序列电流相等,因此:
  • 如果-1 = 1.86 kA(角度-90)-> + S
  • If-2 = 1.86 kA(角度-90)  --> -S
  • 如果-0 = 1.86 kA(角度-90)-> 0S
应用公式 序列到相位值矩阵 we can get: 
  • A时的故障电流= 5.58 kA(角度-90度)
  • B = 0时的故障电流
  • C = 0时的故障电流
B相和C相的零值确认在故障状态期间没有故障电流从其流出。

计算故障点的电压,



从该图可以看出,无故障相(B相和C相)的电压值是唯一具有该值的相,而A相(故障相)的电压为零(忽略阻抗)。

因此,

  • A相电压= 0
  • B相电压= Vb
  • C相的电压= Vc。 
分析正序网络等效项, 
  • Vf-1 = 1(角度0)-(If-1)*(Z1)= 1-(-j 2.22)(j 0.25) = 0.445(角度0)(+序列电压)
分析负序网络等效项, 
  • Vf-2 = 0-(If2)*(Z2)= 0-(-j2.22)*(j0.1) = 0.222(角度180)(负序电压)。
分析零序网络等效项, 
  • Vf-0 = 0-(If-0)*(Z0)= 0-(-j 2.22)*(j0.1) = 0.222(角度180)(零序电压)。
应用公式 序列到相位值矩阵 we can get: 
  • A相电压= 0
  • B相电压= 0.667(角度-120)pu
  • C相电压= 0.667(角度120)pu
应用基值 

Vbase = 13.8 kV / 1.73

因此,相电压的实际值为 
  • A相电压= 0
  • B相电压= 5.31 kV(角度-120) 
  • C相电压= 5.31 kV(角度120)

2019年九月28日星期六

不平衡故障分析:单线接地故障


图片来源:UNACADEMY

在三相系统中,单线接地故障发生在系统的一根线或相之一意外接地时。在这种情况下,系统中会产生不平衡的电压以及不平衡的电流。

参见单线接地故障样本 Calculation

原则上,所有序列分量,即正,负和零序列分量将串联连接。见文章: 如何在不平衡系统中开发序列网络?

就这一点而言,下面的图可以进一步表示。

单线接地故障


从上图可以看出,故障电流等于Ia。另一方面,Ib和Ic都将为零,因为不会有从该相流过的故障电流。

因此,这种情况下的故障电流可总结为:
  • 故障电流 A = Ia
  • 故障电流 B = 0
  • 故障电流 C = 0
利用对称分量的原理,我们可以获得相应的序列值。 (请参阅文章:什么是对称组件?)

  • I0 = IA 
  • I1 = IA
  • I2 = IA
因此,我们可以将序列网络描述如下: 


在这种情况下,所有序列分量网络,即正,负和零序列都串联连接。这将确认所有顺序电流的相等性。

参见单线接地故障样本 Calculation

如何在不平衡故障系统中开发时序网络?


故障分析是电力系统研究中非常重要的部分。没有故障分析,我们将无法确定系统中不同保护设备的确切规格。因此,在处理不平衡系统时,故障分析可能会变得更加乏味。不平衡系统中故障电流的计算从顺序网络的发展开始。

因此,对称分量法被广泛用于进行计算。尽管已经有可以代表手动计算执行的计算机软件,但是,仍然需要了解故障分析的基本概念。

来自上一篇文章 对称成分 解释了如何将不平衡向量转换为三组相等的向量,即:正序,负序和零序分量。

因此,这些值也具有等效的序列网络,例如 变压器时序网络, 和别的。

三相系统中存在三种不平衡故障:
  • 单线接地故障-当系统的一相意外接地时会发生此故障。 
  • 线对线故障-当两个带电导体意外相互连接时,会发生此故障。 
  • 双线对地故障-当两相意外接地时会发生这种情况。 

定义系统的顺序网络后, 它们的连接方式取决于故障的类型。 常见并联故障类型的顺序网络连接 are shown.

1.单线接地故障: 在这种类型的故障中,正序,负序和零序组件串联连接。因此,所有顺序电流都具有相似的值,即I1 = I2 = I0。



2.线对线故障或相间故障:  在这种类型的故障中,不存在零序网络。所涉及的唯一网络分别是正序和负序,并且两个网络并联连接。如下图所示,负序电流与正序电流相反。 I1 =-I2。


3.双线对线故障: 在这种类型的故障中,所有顺序网络都并联连接。通过顶部节点中的简单基尔科夫电流定律,我们可以发现I1 + I2 + I0 = 0。


剩下的分析可以使用复杂数量的电路分析来完成。

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