电厂继保培训-短路计算.pdf

讲解主要内容讲解主要内容?什么是短路？短路计算的目的和作用？什么是短路？短路计算的目的和作用？?为什么要进行稳态短路电流计算？稳态短路计算有什么难点？为什么要进行稳态短路电流计算？稳态短路计算有什么难点？?什么是对称分量法？如何将相分量分解为正序、负序、零序分量之和？什么是对称分量法？如何将相分量分解为正序、负序、零序分量之和？?电力系统序网的建立电力系统序网的建立?如何分析计算短路点电流和电压？如何分析计算短路点电流和电压？part1短路概述短路概述电力系统短路电力系统短路?所谓短路所谓短路,是指电力系统中正常情况以外的一切相与相之间或相与地之间发生通路的情况。是指电力系统中正常情况以外的一切相与相之间或相与地之间发生通路的情况。?短路原因短路原因?绝缘的污染或自然老化绝缘的污染或自然老化?自然原因自然原因风、雨、雪、雷、电、鸟、兽、虫害。风、雨、雪、雷、电、鸟、兽、虫害。?人为原因人为原因运行人员误操作（未拆地线合闸、带负荷拉隔离刀闸等）运行人员误操作（未拆地线合闸、带负荷拉隔离刀闸等）短路的原因短路的原因短路的原因短路的原因永久性瞬时性永久性瞬时性短路的后果短路的后果?产生产生大电流大电流（上万甚至十几万安培）（上万甚至十几万安培）?发热（发热（I2R），高温损坏设备），高温损坏设备?短时融化（电焊）短时融化（电焊）?电磁力（电磁力（F=BLI），），损坏设备损坏设备?造成造成低电压低电压?电器设备无法正常工作，医院、矿山引起危险电器设备无法正常工作，医院、矿山引起危险?干扰以至于干扰以至于破坏破坏系统的系统的稳定稳定运行运行?如大电厂母线故障导致发电机退出运行，负荷中心故障导致严重失去负荷如大电厂母线故障导致发电机退出运行，负荷中心故障导致严重失去负荷?总出力与总负荷不平衡导致发电机电动机加速或减速，造成系统总出力与总负荷不平衡导致发电机电动机加速或减速，造成系统振荡振荡、频率变化频率变化、发电机、发电机失步失步、电压崩溃而造成局部以至于电力系统大面积、电压崩溃而造成局部以至于电力系统大面积停电停电，损失将极为严重。，损失将极为严重。短路电流计算的意义短路电流计算的意义?（居安思危！）（居安思危！）?电气设备选择的依据电气设备选择的依据?网络结构规划、设计的依据（广东电网环网运行，短路电流太大，不安全网络结构规划、设计的依据（广东电网环网运行，短路电流太大，不安全?）?电力系统保护配置的依据电力系统保护配置的依据?电力系统稳定控制措施制定的依据。电力系统稳定控制措施制定的依据。电力系统短路的类型电力系统短路的类型?对称短路：对称短路：?三相短路三相短路k（3）?不对称短路：不对称短路：?两相短路两相短路k（2）?单相接地短路单相接地短路k（1）?两相接地短路两相接地短路k（1,1）图短路的类型图短路的类型a）三相短路）三相短路b）两相短路）两相短路c）单相接地短路）单相接地短路 d）两相接地短路）两相接地短路故障的概率故障的概率?各种元件发生短路的概率各种元件发生短路的概率?110kV及以上线路及以上线路78.0?600kW 及以上发电机及以上发电机7.5?110kV 变压器变压器6.5?110kV 母线母线8.0?架空输电线架空输电线是电力系统中比较薄弱环节，发生短路的几率最高。是电力系统中比较薄弱环节，发生短路的几率最高。?各种短路故障发生的概率各种短路故障发生的概率?三相短路三相短路5/两相短路两相短路4/两相短路接地两相短路接地8/单相接地单相接地83?单相故障概率最大单相故障概率最大?三相故障三相故障发生的发生的概率小概率小，但是最为严重，对系统的安全稳定运行影响最大。，但是最为严重，对系统的安全稳定运行影响最大。继电保护基本概念继电保护基本概念?指在电力系统中发生指在电力系统中发生短路短路、过负荷、过负荷、接地接地、断线断线、非同期非同期、振荡振荡等情况，其正常运行遭到破坏时，能够快速地、有效地切除故障的装置。同时，在非正常运行状态下，根据其不正常程度和承受能力，发出告警信号。等情况，其正常运行遭到破坏时，能够快速地、有效地切除故障的装置。同时，在非正常运行状态下，根据其不正常程度和承受能力，发出告警信号。电力系统保护电力系统保护?故障发生，必须迅速消除故障保护故障发生，必须迅速消除故障保护?电力系统保护是利用故障发生时电力系统的异常电压与电流等信息，判断故障的存在与否，然后再采用相应的保护动作策略，完成隔离故障区域的重要使命。电力系统保护是利用故障发生时电力系统的异常电压与电流等信息，判断故障的存在与否，然后再采用相应的保护动作策略，完成隔离故障区域的重要使命。?保护装置的原理结构保护装置的原理结构测量部分测量部分逻辑部分逻辑部分执行部分执行部分整定值整定值输入信号输出信号输入信号输出信号电力系统对继电保护装置的基本要求电力系统对继电保护装置的基本要求四个基本要求：可靠性、选择性、灵敏性和速动性。四个基本要求：可靠性、选择性、灵敏性和速动性。?可靠性：指当其应该动作的时候可靠性：指当其应该动作的时候可靠动作可靠动作，不应该动作的时候，不应该动作的时候绝对不动作绝对不动作；?选择性：指当电力系统一次设备发生故障时，会使其他很多设备处在非正常运行状态，此时要求把故障的设备切除，并尽量缩小停电范围，减少设备损坏，这种动作性能叫选择性。选择性：指当电力系统一次设备发生故障时，会使其他很多设备处在非正常运行状态，此时要求把故障的设备切除，并尽量缩小停电范围，减少设备损坏，这种动作性能叫选择性。电力系统对继电保护装置的基本要求电力系统对继电保护装置的基本要求?灵敏性：对它保护范围内发生故障和不正常工作状态的反映能力。灵敏性：对它保护范围内发生故障和不正常工作状态的反映能力。?速动性：使故障持续时间最短。体现减少设备被破坏程度和系统稳定要求速动性：使故障持续时间最短。体现减少设备被破坏程度和系统稳定要求?其他方面的要求：简练性、经济性其他方面的要求：简练性、经济性电力系统对继电保护装置的基本要求电力系统对继电保护装置的基本要求?以上几个要求相互矛盾、相互制约，须统筹兼顾，在不同的应用条件有所偏重。以上几个要求相互矛盾、相互制约，须统筹兼顾，在不同的应用条件有所偏重。?整定计算：解决灵敏性、选择性、速动性的矛盾。整定计算：解决灵敏性、选择性、速动性的矛盾。?保护装置保护装置/系统设计：平衡可靠性、速动性、简练性、经济性的要求。系统设计：平衡可靠性、速动性、简练性、经济性的要求。保护的分类保护的分类?主保护：能以最快速度有选择性地切除被保护设备故障的保护主保护：能以最快速度有选择性地切除被保护设备故障的保护?后备保护：主保护或断路器拒动时，用以切除故障的保护后备保护：主保护或断路器拒动时，用以切除故障的保护?远后备：本设备主保护或断路器拒动时，由相邻设备的保护来实现后备保护。远后备：本设备主保护或断路器拒动时，由相邻设备的保护来实现后备保护。?近后备：主保护或断路器拒动时，由本设备的另一套保护来实现后备保护。近后备：主保护或断路器拒动时，由本设备的另一套保护来实现后备保护。保护的分类保护的分类?辅助保护：为补充主保护和后备保护性能或当后备保护退出运行而增设的简单保护，如：不对称故障相继速动保护、辅助保护：为补充主保护和后备保护性能或当后备保护退出运行而增设的简单保护，如：不对称故障相继速动保护、PT断线过流保护。断线过流保护。?异常运行保护：反应被保护电力设备异常运行状态的保护，如：主变过负荷、油温高等。异常运行保护：反应被保护电力设备异常运行状态的保护，如：主变过负荷、油温高等。?对于电力设备的故障，要保证有两套以上保护可切除故障对于电力设备的故障，要保证有两套以上保护可切除故障。电力系统保护的基本思路电力系统保护的基本思路?被保护对象故障分析获取被保护对象故障分析获取故障特征故障特征?电流增大、电压降低、测量阻抗减少电流增大、电压降低、测量阻抗减少?不同故障特征构成不同保护判据、原理不同故障特征构成不同保护判据、原理?电流增大?过电流保护电流增大?过电流保护?电压降低?低电压保护电压降低?低电压保护?测量阻抗降低?距离保护测量阻抗降低?距离保护?被保护对象的被保护对象的特点特点/要求确定保护/要求确定保护动作策略动作策略part2对称短路分析对称短路分析暂态短路电流的变化特点暂态短路电流的变化特点?大系统暂态短路电流衰减分为三个时间段大系统暂态短路电流衰减分为三个时间段?超瞬变过程时间很短（几百毫秒），瞬变过程较短（几秒），最终进入稳态。超瞬变过程时间很短（几百毫秒），瞬变过程较短（几秒），最终进入稳态。?直流分量衰减快。直流分量衰减快。?（R对称分量法对称分量法的提出的提出不对称故障后电力系统的特点不对称故障后电力系统的特点?故障后电力系统分成了两个部分：故障后电力系统分成了两个部分：?1、正常部分（占系统的绝大部分），三相依然对称；、正常部分（占系统的绝大部分），三相依然对称；?2、故障部分（占的比例很小），三相不对称。、故障部分（占的比例很小），三相不对称。不对称的三相电压如何变成对称电压的？不对称的三相电压如何变成对称电压的？?故障点的不对称是使原来的三相对称电路变成不对称的关键所在。故障点的不对称是使原来的三相对称电路变成不对称的关键所在。正常与故障电压的特征正常与故障电压的特征?正常情况下，三相电压已知一相电压，其它两相电压均确定。正常情况下，三相电压已知一相电压，其它两相电压均确定。?异常情况下，三相电压知道一相电压，无法推知其它两相电压。三相电压独立！异常情况下，三相电压知道一相电压，无法推知其它两相电压。三相电压独立！对称分量法对称分量法(Symmetrical Components)对称分量法的基本原理是：任何一个不对称三相系统的相量、都可分解成三个对称的三相系统分量，即正序、负序和零序分量。对称分量法的基本原理是：任何一个不对称三相系统的相量、都可分解成三个对称的三相系统分量，即正序、负序和零序分量。aF&bF&cF&?正序分量（、）：与正常对称运行下的相序相同；正序分量（、）：与正常对称运行下的相序相同；1aF&1bF&1cF&?负序分量（、）：与正常对称运行下的相序相反负序分量（、）：与正常对称运行下的相序相反；2aF&2bF&2cF&0aF&?零序分量（、）：三相同相位。零序分量（、）：三相同相位。0bF&0cF&可以是电动势、电流、电压等。可以是电动势、电流、电压等。F&对称分量法对称分量法(Symmetrical Components)?定义定义相分量与序分量的关系相分量与序分量的关系?任何一组三相电压，均可分解为唯一的正序电压分量、负序电压分量、零序电压分量之和。即：任何一组三相电压，均可分解为唯一的正序电压分量、负序电压分量、零序电压分量之和。即：?相分量与序分量之间的关系是线性变换。相分量与序分量之间的关系是线性变换。相电压与序电压的转换关系相电压与序电压的转换关系?三相电压求正、负、零序电压分量三相电压求正、负、零序电压分量?正、负、零序电压分量合成三相电压正、负、零序电压分量合成三相电压?类似地可以定义正序电流分量、负序电流分量、零序电流分量。类似地可以定义正序电流分量、负序电流分量、零序电流分量。采用序电压分量等值故障采用序电压分量等值故障序量作用于对称电力系统的特点序量作用于对称电力系统的特点?正常电力系统元件的对称性；正常电力系统元件的对称性；?三相参数完全相同三相参数完全相同?三相参数循环三相参数循环(旋转旋转)对称对称?由这些元件连接成的电力系统是三相对称的。由这些元件连接成的电力系统是三相对称的。?各序分量电量作用于对称系统：三相完全对称各序分量电量作用于对称系统：三相完全对称各序分量电量作用于对称系统的性质各序分量电量作用于对称系统的性质?稳态分析中已有的结论稳态分析中已有的结论?三相对称的网络注入三相正序电流，节点上只产生三相正序电压；三相正序电压施加在三相对称的网络只产生三相正序电流。三相对称的网络注入三相正序电流，节点上只产生三相正序电压；