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2019年十月5日星期六

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,我们可以开发一个序列网络,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某一线或某一相意外接地时。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,我们可以获得对应的序列值。 (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,但是仍然有必要了解故障分析的基本概念。

来自上一篇文章 对称成分 说明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。


其余分析可以使用复杂数量的电路分析来完成。

看更多,

如何开发变压器零序网络?



像电力系统的任何其他元件一样,变压器也可以由其相应的顺序网络表示。但是,变压器的特性是独特的,这取决于它的存储方式。零序网络中的变压器表示与其正负分量相比可能更为复杂。

以下是基于银行连接的三相变压器的顺序网络。 

1. Y-Y接地变压器

当变压器具有至少两个接地绕组时,零序 电流可以在接地绕组之间转换。 I0电流 将在中性点处加起来为3I0并通过地面或中性点返回 导体。 I0电流将被转化为次级绕组,并 在二次回路中流动。变压器中性点之间的任何阻抗 点和地面必须在零序网络中表示为三个 乘以其值的两倍即可正确说明其两端的零序电压降。 左下方是接地线的三相图,接地线 变压器连接及其右侧的零序网络模型。 请注意,次级绕组中性点的电阻由3R模拟 零序网络模型。 


Y-Y变压器的零序模型(均接地)


2. Delta-Wye(纬线接地)

当变压器具有接地绕组和三角形绕组时,零序电流将能够流过变压器的接地绕组。 变压器。零序电流将转换为增量 绕线,它们将在三角洲中流通而不会离开终端 变压器。因为在每个相的零序电流 绕组相等且同相,电流不需要进入或退出三角洲 缠绕。左下方是接地Wye-Delta的三相图 变压器连接及其右侧的零序网络模型。 


Delta-Wye(接地)变压器的零序模型 

如我们所见,所有WYE连接都已接地。如果接地牢固,接地导体中不存在任何阻抗,则只需将其消除并更换为短路(零阻抗)。 

所有其他模型可以由下图表示, 


变压器零序网络的一般表示

如上图所示,没有零序电流会流到故障系统的参考母线,以进行三角形连接和Wye(不接地)。

该图可以通过应用于变压器零序网络的规则来解释。
  1. 当忽略励磁电流时,只有在次级侧有电流流过时,变压器的初级才会承载电流。 
  2. 零序电流只有在接地并提供有效的接地路径时,才能在星形连接的支脚中流动。 
  3. 零序电流不能在三角形连接的线路中流动,因为这些电流没有返回路径。 

什么是对称分量?



对称分量法通过将不平衡系统转换为三组平衡相量来进行分析。

假设三相电流Ia,Ib和Ic不平衡。这些值可以由其相应的对称分量表示,例如:

  • 正序列:I1
  • 负序:I2
  • 零序:I0
为了找到上述成分的值,将使用以下矩阵公式。


相值到序列分量

在哪里:

α= 1 ë120 度。

从上面的公式我们可以得出, 

I0 = 1/3(IA + IB + IC)

I1 = 1/3(IA + IB * a + IC * a * a)

I2 = 1/3(IA + IB * a * a + IC * a)




在该图中,不平衡相量被分解成平衡相量。从上图可以看出,Va1(正序列)以Va1,Vb1和Vc1的序列逆时针旋转,这些向量大小相等,相距120度。 

在相同的情况下,Va2(负序)也以一个顺序f Va2,Vc2和Vb2逆时针旋转。负序列向量的大小也相等,相距120度。 

在这里,可以通过查看向量旋转的顺序和顺序来区分正序和负序之间的差异。 

最后,Va0(零序列)具有相等大小的向量,但是这些向量彼此同相。意思是向量之间没有位移角。 

类似地,在给定对称分量值的情况下,可以使用以下矩阵公式将其转换回相位值:

序列分量到相位值矩阵

例子: 
电气系统的三个不平衡电流为Ia = 100 ë50安;磅= 75 ë35 A; Ic = 65 ë45.找到相应的对称分量值?
根据上面给出的公式,
I0 =  1/3 (Ia + Ib + Ic)
I1 = 1/3(Ia + Ib * α+ Ic * α*  α)
I2 = 1/3(Ia + Ib * α*  α+ Ic α)
笔记: α= 1 ë120 度。
 计算值,结果为:
I0 = 80 ë44 A.
I1 = 16 ë74 A
I2 = 7 ë 77 A.

对称组件在以下方面非常重要 计算故障分析。这是因为电力系统的所有部分(例如电动机,发电机,变压器和传输线)都可以由其相应的代表 顺序网络组件。


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