短路电流计算程序的开发与仿真

电气设备和载流导体的选择、继电保护、自动装置的整定、限制短路电流措施的确定都需进行短路电流的计算。电力系统短路电流有单相短路、两相短路、两相接地短路和三相短路之分,文章对同一点发生各种类型短路故障的短路电流进行了仿真与分析研究,在传统的基础上进行编程计算,并用MATLAB进行仿真验证。     

带平衡绕组的分裂式变压器短路电流计算分析

分析短路等值电路并计算故障电流最大值是带平衡绕组的分裂式变压器设计的关键问题之一。应用对称分量法和基于场路耦合的有限元分析法,对突然发生不同短路故障情况(包括单相接地短路、两相接地短路、两相相间短路和三相短路)下的变压器进行了等值电路分析和短路电流计算。以型号为SFFZ10-88 000 kV·A/220 kV的变压器为例进行了解析计算和仿真分析。结果表明:单相接地短路和两相接地短路时的短路电流较大;在两相接地短路时的安匝平衡是关于矢量平衡,此时有限元分析法更适用。     

短路电流计算的分析研究

电气设备和载流导体的选择、继电保护、自动化装置的整定、限制短路电流措施的确定等都需要进行短路电流计算。电力系统短路有单相短路、两相短路、两相接地短路和三相短路之分,本文对同一点发生各种类型短路故障的短路电流进行了分析研究。总结出在进行具体的短路计算之前,只要首先确定短路点的各序等值电抗X1∑、X2∑和X0∑,然后比较它们的大小,即可判断最大短路电流的故障类型或最小短路电流的故障类型。     

输电线路微机距离保护中解微分方程算法的分析与改进

为改善基于单端电气量距离保护的性能,提高距离继电器承受过渡电阻的能力,从单端故障测距的角度出发,分析距离保护中计算阻抗的常用算法———解微分方程算法,结合输电线路发生各种故障后的电压电流关系,对传统的解微分方程算法进行了分析。根据分析得到的结果,对两相短路故障和两相接地短路故障算法进行了改进。针对传统的用于两相故障和两相接地故障中的解微分方程算法不能有效地克服负荷电流对于计算电抗的影响,在改进中重点解决如何有效消除负荷电流的影响。两相故障采用非故障相来消除负荷电流的影响,而两相接地故障则根据故障点电流和保护安装处零序电流的关系消除负荷电流影响。通过仿真计算表明,经改进的算法较常用算法抗过渡电阻能力强,测距结果比常用的解微分方程算法更准确,可应用于实际的距离保护装置中。     

基于Matlab的电力系统故障仿真与检测方法研究

电力系统是一个复杂的动态系统,在运行过程中,经常会发生故障。通过对电力系统常见的4种短路故障(三相短路、单相接地、两相短路、两相短路接地)进行了理论分析,然后使用Matlab/Simulink仿真软件建立了故障模型,并进行了仿真验证,得出了4种短路故障短路点的电压与电流波形及其对应的序分量波形。最后根据电力系统故障时短路点电压与电流的特点,研究了利用负序和零序分量的短路电流检测方法。研究表明,以负序分量为特征量的检测方法在4种短路故障情况下,反应时间最短,反应最明显。     

基于电流变化率与短路合闸角综合判据的 船舶交流电网短路故障方向判断

对船舶交流电网三相与两相短路电流变化率的特性进行理论分析,研究短路合闸角、功率角及线路阻抗等参数对短路电流变化率的影响,分析短路初始阶段电流变化率的正负极性与短路故障方向之间的对应关系,在此基础上,提出基于电流变化率与短路合闸角的短路故障方向综合判据。应用该判据,通过检测和比较短路合闸角与短路初始阶段电流变化率的正负极性,即可实现短路故障方向的快速判断,因而对采样精度要求不高,所需的实时数据量和计算量较少。仿真结果验证了该短路故障方向判断方法的有效性。     

短路电流计算方法的优化

选择电气设备需计算短路电流,短路故障有三相短路,两相短路,两相短路接地,单相接地短路４种,若分别计算４种短路电流,计算量太大。     

基于瞬时漏感参数特性识别电流互感器匝间短路故障

提出一种快捷的电流互感器匝间短路等效瞬时漏感的计算方法,通过二次侧绕组直流电阻、漏感、二次侧负载等相关试验参数和二次电流采样值便可计算出电流互感器匝间短路等效瞬时漏感.对计算结果的分析可知,电流互感器发生匝间短路故障时,其故障相与非故障相的等效瞬时漏感相位相反,且非故障相的等效瞬时漏感为无穷大.仿真实验结果验证了上述特性,其可以作为电流互感器匝间短路故障的判据.另外,仿真实验结果显示,正常运行时,各相等效瞬时漏感的计算值呈现正负交替的特征,可作为电流互感器匝间短路故障的判据.电流互感器正常运行时,根据二次不平衡电流计算出的等效瞬时漏感幅值随不平衡电流变化,利用该特性可防止保护在流过不平衡电流时误动.     

基于有限元分析的双馈异步发电机定子绕组匝间短路故障诊断研究

笔者基于有限元分析软件Maxwell 2D建立了双馈异步发电机的仿真模型,通过改变模型中短路匝数和短路电阻的大小来模拟电机的不同短路情况,对不同情况下的电机进行仿真计算得出:定子发生匝间短路故障后,会在定子中产生负序电流,并随着故障严重程度的增加而增大,同时负序电流会受到电源不对称的影响,在用负序电流进行故障诊断时,需要补偿这些非电机故障因素的影响,同时负序电流也会受到电机负载情况的影响,且随着负载的增大负序电流有微弱增大。另外,定子发生匝间短路故障后,定子三相电流不再对称,故障相电流恒最大,而非故障两相的相位差偏离120°最大,且随着故障的加剧而明显增大。     

双馈风机电流整定计算方法存在的问题与解决对策

为解决双馈风机电流整定计算误差问题,以风电场风电机组电网继电保护电路模型为基础,借助双馈风机等效电路模型对三相短路故障电流和两相短路故障电流计算进行探究,分析在三相电路与两相电路功能特性差异下故障整定计算的问题。     

三相交流电路非同期短路时短路电流冲击系数的计算

理论分析表明,三相交流电路非同期短路时短路电流的冲击系数Kc,是首先短路两相中短路瞬间领先相的电压相位角、随后短路相的时延以及时间的函数。通过计算机对此三变量函数求极值后,得出首先短路两相中领先相的冲击系数最大。当电路时间常数为45ms时,Kc=2.107,它为三相同期短路时的1.17倍。     

500kV平来Ⅰ线雷击事故分析

2011年超高压输电公司南宁局发生了1起500 kV线路两相导线接地短路故障。通过对故障情况下导线和架空地线雷击情况进行分析,找到造成两相导线接地故障的主要原因是由于两相导线遭受多重雷击,雷击情况下两相绝缘子串同时闪络引起接地短路。提出了防止此类事故发生的措施和建议。     

500kV平来I线雷击事故分析

2011年超高压输电公司南宁局发生了1起500kV线路两相导线接地短路故障。通过对故障情况下导线和架空地线雷击情况进行分析,找到造成两相导线接地故障的主要原因是由于两相导线遭受多重雷击,雷击情况下两相绝缘子串同时闪络引起接地短路。提出了防止此类事故发生的措施和建议。     

六相交直流同时供电发电机直流侧突然短路电流分析

通过适当处理六相交直流同时供电（双绕组）发电机两套绕组之间的耦合,建立了其d-q-0系统的简化学模型;在此基础上,应用海维赛德运算微积法和叠加原理,分析了其稳态和直流侧突然短路运行,给出了定子和转子的时间常数以及交流侧完整的短路电流表达式;通过适当简化处理,得出了估算交、直流侧最大冲击电流和最大电流到达时刻的计算公式,并与普通三相电机突然短路的最大电流估算公式进行了比较,得出了到达最大电流时刻提前的结论;通过试验验证该文所得结果。该文对两套绕组之间耦合的处理大大简化了双绕组发电机的数学模型,为分析双绕组发电机的其它性能奠定了基础;所得结论和所用方法同样适用于其它结构的双绕组发电机,具有普遍意义。     

多相永磁电动机定子绕组短路故障动态分析

定子绕组短路故障对多相永磁同步电动机的运行有非常严重的影响,因此有必要对其进行仿真分析以便为进一步研究其对永磁体工作点的影响奠定理论基础,同时也为电机结构设计提供一定的理论依据。本文利用场路耦合时步有限元法,建立了多相永磁同步电动机的数学模型;然后通过对电机定子绕组等效电路方程和电磁场方程联立求解,计算得到了单相对地短路、两相间短路以及三相短路三种突然短路状态下的定子相绕组暂态电流、端电压以及电磁转矩波形;最后将仿真波形与实验波形相对比,证明了该数学模型和计算方法的正确性,并得到了三种短路状态下,相绕组电流和电磁转矩随时间变化规律的一些结论。     

A short circuit current study for the power supply system of Taiwanrailway

The western Taiwan railway transportation system consists mainly of a mountain route and ocean route. The Taiwan Railway Administration (TRA) has conducted a series of experiments on the ocean route in recent years to identify the possible causes of unknown events which cause the trolley contact wires to melt down frequently. The conducted tests include the short circuit fault test within the power supply zone of the Ho Long substation (Zhu Nan to Tong Xiao) that had the highest probability for the melt down events. Those test results based on the actual measured maximum short circuit current provide a valuable reference for TRA when comparing against the said events. The Le Blanc transformer is the main transformer of the Taiwan railway electrification system. The Le Blanc transformer mainly transforms the Taiwan Power Company (TPC) generated three phase alternating power supply system (69 kV, 60 Hz) into a two single-phase alternating power distribution system (M phase and T phase) (26 kV, 60 Hz) needed for the trolley traction. As a unique winding connection transformer, the conventional software for fault analysis will not be able to simulate its internal current and phase difference between each phase currents. Therefore, besides extracts of the short circuit test results, this work presents a EMTP model based on a Taiwan Railway substation equivalent circuit model with the Le Blanc transformer. The proposed circuit model can simulate the same short circuit test to verify the actual fault current and accuracy of the equivalent circuit model. Moreover, the maximum short circuit current is further evaluated with reference to the proposed equivalent circuit. Preliminary inspection of trolley contact wire reveals the possible causes of melt down events based on the simulation results     

龙滩发电机主保护设计新思想

对龙滩发电机定子绕组分布结构进行了调研,查清了该发电机实际可能发生的相间、匝间短路故障数;应用“多回路分析法”深入、详尽地计算了13104种短路故障的全部分支电流的大小和相位。在此基础上,确定了龙滩发电机主保护的配置方案。该方案保护死区减小到0．183％(仅24种故障不能保护),99．51％的短路故障均有两套及以上不同原理的主保护灵敏动作(即仅有64种短路故障只有1套主保护动作或拒动);采用2／4出口跳闸方式,有效地降低了保护装置误动作率,使龙滩发电机主保护既具有高灵敏性、又具有高可靠性,这为特大型发电机主保护设计提供了新思想,创造了新经验。     

Advanced closing switch for three‐phase short‐circuit test of a very fast current limiter

Advanced closing switch for three‐phase short‐circuit test was developed for very fast current limiter using power electronics devices. The conventional short‐circuit test method was used for verification of the current interrupting device with longer time duration to interrupt fault current after the separation of contacts. In the conventional short‐circuit test method, a deviation of the closing time between each phase closing switch with a mechanical driving was regulated so that the breaking performance of the conventional switching device could be examined. However, in the new current limiter with very short fault current interruption time, the deviation time between each phase must be reduced less than the regulated time by the conventional test method. For this purpose, the advanced closing switch for three‐phase short‐circuit test method was developed. In the advanced test method, power electronics devices were used for the initiation of three‐phase short‐circuit fault. Results of the short‐circuit test showed that the advanced circuit had very small deviation time between the initiation of each phase fault. Also, the very fast current limiter with power electronics devices was shown to have an intended interrupting performance. © 1999 Scripta Technica, Electr Eng Jpn, 130(1): 68–75, 2000     

电源控制器相地保护电路的独特设计

随着集成电路的飞速发展,短路保护电路变得越来越重要,特别是相地间的直接短路。介绍了一款投影机电源的相地短路保护,当出现短路现象时,该保护电路能够迅速切断电源,从而保护其他关键器件,比如电源管理芯片。使用一个电阻RSC检测相线L1中的电流,如果L1中电流超过了设定电流,该保护电路就会发挥作用,将IC PWM输出关闭。设定电流为额定输入电压时工作时电流的3倍,这等于给电气产品短路保护方面上了双保险。使用Pspice软件对设计电路进行了仿真,结果显示本设计达到了预定目的。