过电压报告 昆明理工大学(2)

?U

fb

=

?+U??+aUaU?jx?）—I?jx?I2f(1)f(2)f(0)=

(0)a

2?A0—（U?If(1)jx?(1)）+a（—

f(2)(2)f(0)?A0 =U(a?1)x2?(0)?(a?a)x22x?(1)?z?(0)?(1)=?UA0(a?1)2x??(ax?x2??x?(0)(1)(0)(1)2?a)

??x(0)??1.5??x(1)3??? （23） ?j?A0??=U2??x?(0)?2????x?(1)??同理可得：

??x(0)??1.5??x(1)3????? （24） ?j2??x?(0)?2????x?(1)????=UU

fc

A0?fb和U?fc的模值为 由以上两式可求得U

U==fbUfcx?(0)1.5x?(1)()

x?(0)2?x?(1)

2

?

34

?UA0?A0 （25） =?U它说明接地故障时非故障相的对地最高工频电压与无故障时?叫接地系数，

对地工频电压有效值之比，根据上式的结果可画出左图所示的Ufb?A0与/Ux?(0)/x?(1)关系曲线。由图可见不对

称故障引起的正常相工频电压升高系

数是大于1的，若要计算远离故障点的电压时，则由电容效应，将引起正常相的电压进一步提高,这种由电容效应与不对称故障引起的电压升高相叠加引起的过电压必须加以考虑。

6

图4单相接地故障引起的工频过电压 系统中的正序电抗x?(1)包括发电机的次暂态同步电抗、变压器漏抗及线路

?(0)感抗等，一般是电感性的（正值），而系统的零序电抗x接地方式不同而有较大的差别，根据定义，x性点对地电抗的并联值。 中性点不接地系统中，x?(0)?(0)，则因系统中性点

应为线路导线的对地电抗与中

决定于线路对地电容，因此是负值，而x?(0)?(1)是正

(1)值。通常3~10kv系统采用这种运行方式，所接线路不会太长，x/

x?的

值在—20~~--—?范围内。单相接地故障时，接地系数稍比3大，即非故障相电压约为1.1倍线电压，因此在选择避雷器的灭弧电压时，取110%线电压，称为110%避雷器。

35~~60kv系统中性点一般经消弧线圈接地，这时x中性点有效接地系统，x?(0)/

x?(1)值趋于无穷

大，非故障相电压接近于线电压。因此在这种电压等级的系统采用100%避雷器。

?(0)为不大的正值，通常输电线路的x?(0)/

?(0)/

x?(1)≈3，

系统中变压器部分或全部接地，故xx?(1)≤3，称为有效接地。一般110kv

及以上系统均采用这种运行方式。单相接地故障时，非故障相的工频电压升高不大于1.4倍相电压，即0.8倍线电压。因此，对110kv及220kv系统中的避雷器，其灭弧电压按系统最大工作线电压的80%确定，称为80%避雷器。对330kv及以上系统，输送距离较长，计及长线路的电容效应时，线路末端工频电压升高可能超过最大工作线电压的80%，则根据安装位置的不同分为：电站型避雷器（即80%雷器）及线路型避雷器（即90%避雷器）两种。

3. 两相接地故障

如图表示f点发生两相（b、c相）短路接地，其边界条件显然是

?Ifa?fb=U?fc=0 （26） =0；U

上式与单相接地短路的边界条件很类似，只是电压和电流互换，因此其转换为对称分量的形式为：

?f(2)=U?f(0)=0 （27）?f(1)=U U

图5 两相接地短路

?I7

f(1)?f(2)+I?f(0)=0 （28）+I

根据以上边界条件，可画出满足该条件的复合序网，即三个序网在故障点并联。

由复合序网可求得故障处各序电流为

?I=f(1)z?(1)??I?I=—I?f(1)?Uz?(2)z?(0)A0 （29）

z?(2)?z?(0)(0)f(2)z?z?(2)?z?(0)z?z?(2)?z?(0)(2) （30）

=—I?f(1)f(0) （31）

故障相的短路电流为

?I?Ifb=a2?If(1)+a?I?If(2)+I?f(0)=I?f(1)（a—

2z?(2)?az?((0)z?(2)?z?(0)?a(2)2(） （32）

=afc?I+af(1)2?f(0)=I?f(1)（a—+If(2)z?z?z?(2)?z?(0)(2)(0)） （33）

两相短路接地时流入地中的电流为

?=?IIg+??f(0)=—3I?f(1)Ifc=3Ifbz?z?(2)?z?(0)z?z?z??z?(0)() （34）

由复合序网可求得短路电压的各序分量为

?f(2)=U?f(0)=I?f(1)=U?f(1) U?A0=U短路处非故障相电压为

(2)(0)

(2)z?z?(2)(0)z?z??z?z?(0)(1)()(2)?z(2)?(1)z? （35）

(0)?U

fa

?f(2)+U?f(0)=3U?f(1)+U?f(1) （36） = U8

若为纯电抗，且x?(1)(0)(1)=x?(2)，则

?U?U

fa

fa

x?x? （37） ?=3Ux1?2?x??与x?/x?的关系曲线如/UA0(0)(1)A0(0)(1)右所示，对于中性点不接地系统，非故障相

电压升高最多为正常电压的1.5倍，小于单相短路时电压的升高。

图6 单相接地故障引起的工频过电压 接地短路故障Simulink仿真实验

以下为一个简单的电力系统图，主要由电源、输电线路和故障负荷组成，并设定为ode15s参数计算方式，Timer计时0.01s是发生接地短路故障，三相电源为标准正弦波形，频率50Hz，输电线路采用分布参数模型。

1）a相短路接地

图7 接地短路仿真实验图

图8 单相接地短路仿真实验参数设置图 9

Ufa 单相接地短路仿真结果图=0； 图 9 I=Ifbfc=0

2）bc相短路接地

U

fb=Ufc=0 图 10 两相接地短路仿真参数设置图 Ifa=0；

图11 两相接地短路仿真结果置图

10

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