套线路保护装置本科毕业论文(编辑修改稿)

套线路保护装置本科毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

线夹损坏造成相间短路。 10kV 线 路接地故障原因分析 造成线路接地故障原因包括： ： 人为外抛物或树木碰触导线引起单相接地；线路 绝缘子在阴雨天 等 湿度高的天气，出现对地闪络， 一般雨过后即消失。 ：线路隔离开关、跌落式熔断器因绝缘老化击穿 引起；线路避雷器爆炸引起；由于线路绝缘子老化或存在缺陷击穿引起 10kV线路异常工作状态分析与仿真 非正弦电压、不对称电压、高频谐波等因素会使电能质量受到严重影响，同时也是线路过负荷的原因。 造成线路过负荷的原因具 体包括： 1) 三相负载不平衡。 三相负载采用 Y接法时，如果三相负载出现不平衡，各相的负荷电流不相等，就在相间产生了不平衡电流，使某一相的线路工作在过负荷状态并增加线损。 如果三相负荷平衡，则向量差为零。 即： 0 CBA III (21) 假设某三相四线制线路总负荷为 3I ，相线及中性线电阻皆为 R ,则三相平衡时线路功率损耗为： 23bP I R (22) 广西大学毕业设计论文 第二章 线路保护的原理分析 7 若三相负载不平衡，假设某相负荷为 2I ，另两相分别为 ，则中性线电流为： 2 0 . 5 ( 0 . 5 ( 3 / 2 ) ) 0 . 5 ( 0 . 5 ( 3 / 2 ) ) 1 . 5NI I I j I j I        (23) 2 2 2 2 227[ ( 2 ) ( 0 .5 ) ( 0 .5 ) ( 1 .5 ) ] ( )4P I I I I R I R       (24) 与平衡时相比．功率损耗增加了 ，可见三相 负载 不平衡造成线损增大。 极端情况是全部负荷由一相供电，是三相平衡时的 6倍，增大了 5倍。 功率损耗为 :  2 23 2 1 8I R I R (25) 2) 线路电压过高引起线路过负载。 三相电压不平衡会使某一相的线路电压过高，造成线路过负荷运行。 三相电量的不平衡度通常以负序分量与正序分 量的百分比 21AA %表示。 三相电压不平衡 度 的准确算式： 211 3 6%%1 3 6AA   4 4 42 2 2 2()K L MK L M   (26) 3) 线路电流过高引起线路过负载。 通常在在补偿电容器在合闸投入电网瞬间，由于电容器两端电压不能跃变，相当于电源合闸到短路上去．因而产生频率，幅值很大的过渡性电流，称为合闸涌流 一般情况下涌流为正常电流幅值的 6～ 8倍，造成了线路过负荷工作。 4) 电网高次谐波引起的过负荷。 电网线路中由于大 量非线性设备的投运，或是电路中的非完全正弦电势的存在都会产生高次谐波。 由于电 网 中的多次谐波 大多是周期性的，因而可使用离散傅立叶分析，如图 23所示 : 广西大学毕业设计论文 第二章 线路保护的原理分析 8 90P h 560P h 4120P h 330P h 21 . 2 6 4 e 0 1 4P h 15M a g 51M a g 40 . 5M a g 30 . 1M a g 210M a g 1H a r m o n i c w a ve 41 V 2 0 0 H zH a r m o n i c w a ve 1 01 0 V 5 0 H z1H a r m o n i c w a ve 30 . 1 V 1 5 0 H zF u n d a m e n t a l w a ve 1 0 V 5 0 H zInM agPh as eD i s cr e t e F o u r i e r 4InM agPh as eD i s cr e t e F o u r i e r 3InM agPh as eD i s cr e t e F o u r i e r 2InM agPh as eD i s cr e t e F o u r i e r 1InM agPh as eD i s cr e t e F o u r i e r5C o n s t a n tA d d 图 23 离散 Fourier分析高次谐波信号 图 23中用离散 Fourier模块分析了包含 3次， 4次， 11次谐波在内的电压信号，通过 Display模块显示出基波和 3次谐波的电压有效值和 初 相位角 ，误差几乎为 0。 负载在非正弦电压作用下电网中由于大量非线性设备的投运，或是电路中的非完全正弦电势的存在都会产生高次谐波，使得总电流有效值比基波电流值大得多，从而导致 线路的过负荷运行。 线路运行于低电压工作状态 当三相电压不平衡，无功功率欠补，负载变化，或发生短路故障时，都会出现某一相的线路工作在低电压状态。 当电压下降到额定电压的 65%～70%时，无功静态稳定破坏，将发生电压崩溃，造成大面积停电事故。 电网低电压的形成主要是由于发电厂向用户输送无功功率，而这些无功功率 是 使用大量的无功负荷造成的。 由于负载在昼夜之间的变化，当负荷高峰时产生低电压运行情况；也有在同一时间线路起点到中点电压是满足要求的，但在广西大学毕业设计论文 第二章 线路保护的原理分析 9 线路的终端却出现了低电压运行 ， 发电机由于接地短路引起低电压运 行仿真电路如图 25所示 : 1 0 k wABCT h r e e P h a s e F a u l tABCabcT h r e e P h a s e B r e a k e rT e r m i n a t o r 2T e r m i n a t o r 1T e r m i n a t o rS co p e 2S co p e 1S co p es ign alm ag nit ud ean gleF o u r i e r 2s ign alm ag nit ud ean gleF o u r i e r 1s ign alm ag nit ud ean gleF o u r i e r3 8 0 . 9D i s p l a y23 8 0 . 7D i s p l a y13 8 1 . 6D i s p l a y 1 1C o n s t a n tv+CACBTm mABCabcA s yn ch r o n o u s M a ch i n ep u U n i t sv+ABA1 0 0 k m P a r a m e t e r s L i n eA B Cv+ B C R ot or c urr en t ir_ a (pu ) St at or c urr en t is _a (pu ) Ele c t rom ag ne t ic t orq ue T e (pu ) R ot or s pe ed (w m ) St at or v olt ag e v s _q (pu ) R ot or v olt ag e Vr _q (pu ) 图 25 发电机短路故障仿真电路 图 26 三相电源线路短路 时 定子与转子电流 和电压 图 27 正常状态下的定子与转子的电流和电压 电动机是电网中使用比较广泛的设备， 当线路出现低压运行状态时，电动广西大学毕业设计论文 第二章 线路保护的原理分析 10 机不能正常工作，低压对异步电动机的影响如图 28所示： w m * S t e p( p . u . )va b ( V )v+va b K r p m K p u 2 r a d p e r s e c K p e a k 2 r m si r , i s ( A )TmmABCa s yn ch r o n o u s m a ch i n es +V b cs +V a bs i n1 1 . 9ABCT h r e e P h a s e F a u l tABCabcT h r e e P h a s e B r e a k e rABCabcT h r e e P h a s eV I M e a s u r e m e n tR e l a yCR e l a yBR e l a yA2 3 9 . 1R M S V a b vo l t a g eN ( r p m )r e mM a t hF u n ct i o nL o o k U pT a b l es ign alm ag nit ud ean gleF o u r i e rD e m u xD e m u x1 / 1 9 8 02 * p i / 3 * [ 0 , 1 , 1 ]C l o ckA B C 1 o k W R ot or c urr en t ir_ a (A ) St at or c urr en t is _a (A ) R ot or s pe ed (w m ) 图 28 异步电动机短路故障仿真电路 图 29 正常状态的定子与转子电流 图 210 短路故障下的定子与转子的电 流 图 211 正常状态下转子转速 图 212 接地短路故障下的定子转速 在图 28中，由 对比发现，异步电动机在低压状态下，定子与转子的电流减小，转子转速 明显 降低， 此时 由异步电动机驱动的 设备如 水泵等出力随之下降。 广西大学毕业设计论文 第二章 线路保护的原理分析 11 线路运行于低频减载工作状态 在事故情况下，由于发电厂的退出，导致系统内有功功率供需不平衡，这将引起系统频率下降，如果调频装置不能快速释放备用容量，使系统频率尽快恢复，那么自动减负荷装置作为最后的补救措施而动作，将阻止系统频率的继续下降，从 而避免系统出现 “频率崩溃 ”、 “电压崩溃 ”的结果。 电力线路运行在低频状态下产生的影响包括： 1)频率下降时，汽轮机叶片的振动会变大 ,对于额定频率为 50Hz的电力系统，当频率降低到 45Hz附近时，某些汽轮机的叶片可能因产生共振而断裂，造成重大事故。 2)频率下降到 47~48Hz时，这种趋势如果不能及时制止，就会在短时间内使电力系统频率下降到不允许的程度，这种现象称为频率雪崩。 3)电力系统频率下降使异步电动机和变压器的励磁电流增加，使异步电动机和变压器的无功消耗增加，从而使系统电压下降。 频率下降还会造成发电机的 电动势下降，导致全系统电压水平降低，引发电压雪崩现象。 4)电力系统频率波动会影响某些测量和控制用的电子设备的准确性和性能，频率过低时有些设备甚至无法工作。 5)电力系统频率降低将使电动机的转速和输出功率降低，导致所带动机械的转速和出力降低，影响用户设备的正常运行。 控制回路异常 一 个正常的控制回路操作部分应包括能满足双重化跳闸；跳合闸命令应保持足够长的时间；有防止多次跳跃动作的闭锁措施；井对跳合闸回路的完好性应能随时监视；能实现液压气压低的闭锁。 在现场的调试过程中发现，控制回路常发生不能正常操 作的问题：如开关弹跳，指示灯状态全无等。 这些异常情况主要由以下三方面引起： 1) 控制回路中元件的质量问题。 控制 回路中主要包括跳闸位置继电器、合闸位置继电器、防跳继电器及压力闭锁继电器等。 这些机械触点式电磁继电器经检验调整后几乎不会出现故障，但这些电磁继电器线圈上都并联有消除线圈反电势的灭磁二极管。 当TWJ上并联的灭磁二极管被软击穿后，相当于合闸信号一直加在合闸回路上，广西大学毕业设计论文 第二章 线路保护的原理分析 12 开关跳开后又通过此回路使断路器自动合上。 同理若 HWJ上的灭磁二板管软击穿就会发生断路器合上后自动跳开的现象。 由此可见，控制回路中电子元件的 选用很重要。 2)设计回路原理上不合理。 一个逻辑回路设计不合理，不仅无法正确控制某设备或某一系统的工作状态，而且将影响到被控系统的工作可靠性和安全性。 例如回路不合理引起控制回路间产生迂回寄生回路，致使跳闸位置继电器。