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环网中的电压暂降,可用系统节点阻抗矩阵计算暂降幅值。节点阻抗矩阵可通过节点导纳矩阵求逆或支路追加法得到。三相短路时,用正序网络计算暂降幅值。单相、两相以及两相对地短路,需采用对称分量法,根据故障类型确定序网之间的关系,求出各序电压后得各相暂降幅值。
可见,影响暂降幅值和相角的主要因素是阻抗,包括系统阻抗、故障阻抗、故障前母线电压等,这些因素与系统参数、拓扑结构、运行方式、负荷水平等有关。相角跳变取决于系统阻抗角和故障阻抗角,与元件参数有关。此外,同一故障导致多母线暂降时,如果故障点与被评估母线在不同电压等级,变压器可能引起相角偏移,与变压器绕组连接方式和中型点接地方式等有关。
3持续时间影响因素
电压暂降与系统“正常-故障-正常”过程保持高度一致,系统故障持续时间决定了暂降持续时间。系统内不同位置的故障因清除故障的保护、断路器不同,故障清除时间不同,因此,暂降持续时间不同。永久性故障引起的暂降,暂降持续时间决定于保护定值和清除故障的断路器动作时间,与保护类型、定值、主后备保护配合、保护时限、断路器机构动作时间等有关,具体看故障由哪级保护清除。瞬时性故障可能由保护清除,也可能保护出口但断路器尚未动作,故障自动回复,前者引起的暂降持续时间较长,后者引起的暂降持续时间很短。暂降持续时间为故障开始到被清除的时间,不同类型保护清除故障的时间大致为:
(1)带快速断路器的距离保护:50~100ms;
(2)距离保护I段:100~200ms;
(3)距离保护II段:200~500ms;
(4)差动保护:100~300ms;
(5)电流保护:200~2000ms。
一般,输电线路配有纵联保护和距离保护,采用机构反应时间短的快速断路器,配电线路主要采用分段式电流保护,因此,输电网比配电网故障清除时间短,但不绝对。美国电网不同电压等级故障典型清除时间,如表1。
表1美国电网各电压等级故障典型清除时间
4暂降频次影响因素
暂降频次通常指每年发生的电压暂降次数,可能针对单条母线或整个电网。电网暂降频次是所有母线频次之和,与暂降阈值有关。电动机启动和变压器投入比故障引起的暂降范围小,与人为操作等有关,评估暂降频次时通常仅考虑输、配电网故障引起的暂降频次。
由电压暂降定义可知,母线电压降低至额定值的10%~90%,持续1min内恢复的事件被记为一次暂降。不同位置的故障造成的各母线暂降幅值不同。电网内不同的故障分布、故障水平和位置,导致不同母线暂降频次有明显差异。
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