電力系統(tǒng)故障分析課件

1、電力系統(tǒng)故障分析電力系統(tǒng)故障分析山東大學(xué)山東大學(xué) 電氣工程學(xué)院電氣工程學(xué)院叢叢 偉偉2015420個人簡介個人簡介工學(xué)博士，副教授，碩士研究生導(dǎo)師工學(xué)博士，副教授，碩士研究生導(dǎo)師山東大學(xué)電氣工程學(xué)院山東大學(xué)電氣工程學(xué)院 繼電保護(hù)研究所副所長繼電保護(hù)研究所副所長1996年考入山東工業(yè)大學(xué)，年考入山東工業(yè)大學(xué)，2005年年12月博士畢業(yè)留校月博士畢業(yè)留校2009年開始獨(dú)立招收研究生，研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)繼電年開始獨(dú)立招收研究生，研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)繼電保護(hù)保護(hù)承擔(dān)國家級課題承擔(dān)國家級課題2項(xiàng)，省級課題項(xiàng)，省級課題2項(xiàng)，國家電網(wǎng)公司重大項(xiàng)，國家電網(wǎng)公司重大科技項(xiàng)目科技項(xiàng)目1項(xiàng)，重點(diǎn)科技項(xiàng)目項(xiàng)，重點(diǎn)科技項(xiàng)

2、目10余項(xiàng)余項(xiàng)主要內(nèi)容主要內(nèi)容n故障分析的基本知識故障分析的基本知識n簡單不對稱故障的分析計算簡單不對稱故障的分析計算n不對稱故障時電力系統(tǒng)中各電氣量不對稱故障時電力系統(tǒng)中各電氣量值的分布計算值的分布計算涉及的基本概念：涉及的基本概念：1.1.什么是暫態(tài)？什么是暫態(tài)？2.2.什么是電磁暫態(tài)？什么是電磁暫態(tài)？3.3.故障類型故障類型4.4.研究電力系統(tǒng)暫態(tài)過程的方法研究電力系統(tǒng)暫態(tài)過程的方法5.5.故障計算的基本假設(shè)故障計算的基本假設(shè) 1.1.什么是暫態(tài)？什么是暫態(tài)？ 正常情況下電力系統(tǒng)處于穩(wěn)態(tài)運(yùn)行，此時發(fā)電廠正常情況下電力系統(tǒng)處于穩(wěn)態(tài)運(yùn)行，此時發(fā)電廠中原動機(jī)的輸入功率和發(fā)電機(jī)的輸出功率相平衡，

3、中原動機(jī)的輸入功率和發(fā)電機(jī)的輸出功率相平衡，系統(tǒng)的頻率和電壓都是穩(wěn)定的。當(dāng)系統(tǒng)受到某種擾系統(tǒng)的頻率和電壓都是穩(wěn)定的。當(dāng)系統(tǒng)受到某種擾動時，上述功率平衡被打破，系統(tǒng)的運(yùn)動狀態(tài)也隨動時，上述功率平衡被打破，系統(tǒng)的運(yùn)動狀態(tài)也隨之發(fā)生了變化。由于系統(tǒng)中包含有慣性元件，運(yùn)動之發(fā)生了變化。由于系統(tǒng)中包含有慣性元件，運(yùn)動狀態(tài)的變化不可能瞬時完成，而必須經(jīng)歷一個過渡狀態(tài)的變化不可能瞬時完成，而必須經(jīng)歷一個過渡狀態(tài)，這種過渡狀態(tài)就稱為暫態(tài)。狀態(tài)，這種過渡狀態(tài)就稱為暫態(tài)。 2. 2. 什么是電磁暫態(tài)？什么是電磁暫態(tài)？ 在暫態(tài)過程剛開始的一段時間內(nèi)，系統(tǒng)在暫態(tài)過程剛開始的一段時間內(nèi)，系統(tǒng)中的發(fā)電機(jī)以及其它轉(zhuǎn)動機(jī)械的

4、轉(zhuǎn)速由于慣中的發(fā)電機(jī)以及其它轉(zhuǎn)動機(jī)械的轉(zhuǎn)速由于慣性作用還來不及變化，暫態(tài)過程主要的決定性作用還來不及變化，暫態(tài)過程主要的決定于各元件的電磁參數(shù)，這一階段稱為電磁暫于各元件的電磁參數(shù)，這一階段稱為電磁暫態(tài)。態(tài)。 3. 3. 故障類型故障類型：n 常見的對電力系統(tǒng)危害比較嚴(yán)重的有：短路、斷常見的對電力系統(tǒng)危害比較嚴(yán)重的有：短路、斷相以及各種復(fù)雜故障等。短路故障是電力系統(tǒng)中相以及各種復(fù)雜故障等。短路故障是電力系統(tǒng)中危害最嚴(yán)重的故障。危害最嚴(yán)重的故障。n 短路的概念：指電力系統(tǒng)正常運(yùn)行情況以外的一短路的概念：指電力系統(tǒng)正常運(yùn)行情況以外的一切相與相之間或相與地之間的切相與相之間或相與地之間的“短接短接”

5、。n 產(chǎn)生的原因：各種形式的過電壓、絕緣材料的自產(chǎn)生的原因：各種形式的過電壓、絕緣材料的自然老化、臟污、直接機(jī)械損傷等；運(yùn)行人員帶負(fù)然老化、臟污、直接機(jī)械損傷等；運(yùn)行人員帶負(fù)荷拉刀閘或線路檢修后未拆除地線就加電壓等誤荷拉刀閘或線路檢修后未拆除地線就加電壓等誤操作；鳥獸跨接在裸露的載流部分以及自然災(zāi)害操作；鳥獸跨接在裸露的載流部分以及自然災(zāi)害等等。短路的種類：短路的種類：各種短路的示意圖和代表符號各種短路的示意圖和代表符號 n短路的基本現(xiàn)象：電流劇烈增加，電壓大幅度短路的基本現(xiàn)象：電流劇烈增加，電壓大幅度下降。下降。n短路的后果：短路的后果：（1）長時間的短路電流會使設(shè)備過熱而損壞；）長時間的短

6、路電流會使設(shè)備過熱而損壞；（2）電壓大幅度下降會造成產(chǎn)品報廢及設(shè)備損）電壓大幅度下降會造成產(chǎn)品報廢及設(shè)備損 壞；壞；（3）有可能使并列運(yùn)行的發(fā)電廠失去同步，破）有可能使并列運(yùn)行的發(fā)電廠失去同步，破壞系統(tǒng)穩(wěn)定，造成大面積停電；壞系統(tǒng)穩(wěn)定，造成大面積停電； 4. 4. 斷相故障及復(fù)雜故障：斷相故障及復(fù)雜故障： n斷相故障：指電力系統(tǒng)一相斷開或兩相斷相故障：指電力系統(tǒng)一相斷開或兩相斷開的情況。屬于不對稱性故障。斷開的情況。屬于不對稱性故障。n復(fù)雜故障：指在電力系統(tǒng)中的不同地點(diǎn)復(fù)雜故障：指在電力系統(tǒng)中的不同地點(diǎn)（兩處或兩處以上）同時發(fā)生不對稱故（兩處或兩處以上）同時發(fā)生不對稱故障的情況。又稱復(fù)故障。障

7、的情況。又稱復(fù)故障。 5. 研究電力系統(tǒng)暫態(tài)過程的方法研究電力系統(tǒng)暫態(tài)過程的方法：n物理模擬法物理模擬法n數(shù)學(xué)模擬法：數(shù)學(xué)模擬法： （1) 建立數(shù)學(xué)模型；建立數(shù)學(xué)模型； （2）求解數(shù)學(xué)模型；）求解數(shù)學(xué)模型； （3）結(jié)果分析。結(jié)果分析。 6. 故障計算的基本假設(shè)：故障計算的基本假設(shè)： n（1）磁路的飽和、磁滯忽略不計，）磁路的飽和、磁滯忽略不計，n（2）系統(tǒng)中除不對稱故障處以外都可當(dāng)）系統(tǒng)中除不對稱故障處以外都可當(dāng) 作是對稱的。作是對稱的。n（3）各元件的電阻略去不計。）各元件的電阻略去不計。n（4）短路為金屬性短路。）短路為金屬性短路。故障分析的基本知識故障分析的基本知識 n1-1對稱分量法對

8、稱分量法n1-2序阻抗的基本概念序阻抗的基本概念n1-3電力系統(tǒng)相序網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成電力系統(tǒng)相序網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成 對稱分量法對稱分量法 一、一、 對稱分量法對稱分量法 將一組不對稱的三相量看成是三組不將一組不對稱的三相量看成是三組不同的對稱三相量之和，在線性電路中，同的對稱三相量之和，在線性電路中，應(yīng)用疊加原理，對這三組對稱分量分別應(yīng)用疊加原理，對這三組對稱分量分別按對稱三相電路去解，然后將其結(jié)果疊按對稱三相電路去解，然后將其結(jié)果疊加起來。這種方法就叫做對稱分量法。加起來。這種方法就叫做對稱分量法。 （a）正序分量）正序分量 （b）負(fù)序分量）負(fù)序分量 （c）零序分量）零序分量 圖圖 3-1 三相不對稱相量

9、所對應(yīng)的三組對稱分量三相不對稱相量所對應(yīng)的三組對稱分量 0.0.0.2.22.2.2.2.1.1.21.1.21.,cbaabcababcabFFFFaFaFFaFFaFaFFaF1, 0123212321322402120aaajeajeajj0.2.21.0.2.1.0.2.1.20.2.1.0.2.1.aaaccccaaabbbbaaaaFFaFaFFFFFaFFaFFFFFFFF)(31)(31)(31.2.2.2.1.0.cbaacbaacbaaFaFaFFFaFaFFFFFF+ +- -+ +- -+ +- -Z ZN NZ ZG GZ ZG GZ ZG GZ ZL LZ ZL L

10、Z ZL LaE+ + +- - -+ +- -aIbIcIaUbUcUaE+ +- -+ +- -+ +- -Z ZN NZ ZG1G1Z ZG1G1Z ZG1G1Z ZL1L1Z ZL1L1Z ZL1L1+ +- -+ + +- - -1aI1bI1cI1aUZ ZN NZ ZG2G2Z ZG2G2Z ZG2G2Z ZL2L2Z ZL2L2Z ZL2L2+ + +- - -+ +- -2aI 2bI 2cI 2aU 2aU 2aU (b)(b)2a1aU1aU(d)(d)(e)(e)aEa2aEa2aaaEa2aEa+ + + +- - - -Z ZN NaEZ ZG GZ ZL LZ Z

11、G GZ ZG GZ ZL LZ ZL LaI0bI0cI0aUbUcU（a）（a）aEa2aEaa二、對稱分量法在不對稱故障計算中的應(yīng)用二、對稱分量法在不對稱故障計算中的應(yīng)用圖圖 3-5 利用對稱分量法分析電力系統(tǒng)的不對稱短路利用對稱分量法分析電力系統(tǒng)的不對稱短路n對正序網(wǎng)絡(luò)：對正序網(wǎng)絡(luò)：n對負(fù)序網(wǎng)絡(luò)：對負(fù)序網(wǎng)絡(luò)： n對零序網(wǎng)絡(luò)：對零序網(wǎng)絡(luò)： 1.1.1.1.111.)()(aNcbaLGaaUzIIIzzIE1.111.)(aLGaaUzzIE2.2.2.2.222.)()(aNcbaLGaUzIIIzzI2.222.)(aLGaUzzI0.0.0.0.000.)()(aNcbaLGaUz

12、IIIzzI0.000.)3(aNLGaUzzzI 各序一相等值網(wǎng)絡(luò)為：各序一相等值網(wǎng)絡(luò)為：（a）正序等效網(wǎng)絡(luò)；（）正序等效網(wǎng)絡(luò)；（b）負(fù)序等效網(wǎng)絡(luò)；（）負(fù)序等效網(wǎng)絡(luò)；（c）零序等效網(wǎng)絡(luò)）零序等效網(wǎng)絡(luò)圖圖 3-6 正序、負(fù)序和零序等效網(wǎng)絡(luò)正序、負(fù)序和零序等效網(wǎng)絡(luò) 對任意系統(tǒng)，其短路點(diǎn)各序電壓和電流均滿對任意系統(tǒng)，其短路點(diǎn)各序電壓和電流均滿足以下關(guān)系式：足以下關(guān)系式：222aaUZI000aaUZI1111aaaUZIE 該式說明了各種不對稱故障時出現(xiàn)的各序該式說明了各種不對稱故障時出現(xiàn)的各序電流和電壓之間的相互關(guān)系，表示了不對稱故電流和電壓之間的相互關(guān)系，表示了不對稱故障的共性。障的共性。 對

13、各種不對稱故障都適用。對各種不對稱故障都適用。三、三、 應(yīng)用對稱分量法計算電力系統(tǒng)不對稱故障的應(yīng)用對稱分量法計算電力系統(tǒng)不對稱故障的步驟步驟 （1）計算電力系統(tǒng)各元件的各序阻抗；）計算電力系統(tǒng)各元件的各序阻抗； （2）制定電力系統(tǒng)的各序網(wǎng)絡(luò)；）制定電力系統(tǒng)的各序網(wǎng)絡(luò)； （3）由各序網(wǎng)絡(luò)和故障條件列出對應(yīng)方程；）由各序網(wǎng)絡(luò)和故障條件列出對應(yīng)方程； （4）從聯(lián)立方程組解出故障點(diǎn)電流和電壓的各序）從聯(lián)立方程組解出故障點(diǎn)電流和電壓的各序分量，將相應(yīng)的各序分量相加，以求得故障點(diǎn)的各分量，將相應(yīng)的各序分量相加，以求得故障點(diǎn)的各相電流和各相電壓；相電流和各相電壓； （5）計算各序電壓和各序電流在網(wǎng)絡(luò)中的分布

14、，）計算各序電壓和各序電流在網(wǎng)絡(luò)中的分布，進(jìn)而求出各指定支路的各相電流和指定節(jié)點(diǎn)的各相進(jìn)而求出各指定支路的各相電流和指定節(jié)點(diǎn)的各相電壓。電壓。 在制定各序網(wǎng)絡(luò)時，必須先了解系統(tǒng)的接線，接地中性點(diǎn)的分布狀況以及各元件的各序參數(shù)和等值電路；進(jìn)而再分別各序，由短路點(diǎn)開始，查明序電流在網(wǎng)絡(luò)中的流通情況，以確定各序網(wǎng)絡(luò)的組成元件及其網(wǎng)絡(luò)的具體連接。1-4 電力系統(tǒng)相序網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成電力系統(tǒng)相序網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成 一、一、 正序網(wǎng)絡(luò)正序網(wǎng)絡(luò) 正序網(wǎng)絡(luò)就是通常用以計算對稱三相短路時正序網(wǎng)絡(luò)就是通常用以計算對稱三相短路時的網(wǎng)絡(luò)，流過正序電流的全部元件的阻抗均用正的網(wǎng)絡(luò)，流過正序電流的全部元件的阻抗均用正序阻抗表示。正序電

15、動勢就是發(fā)電機(jī)的電動勢。序阻抗表示。正序電動勢就是發(fā)電機(jī)的電動勢。 二、二、 負(fù)序網(wǎng)絡(luò)負(fù)序網(wǎng)絡(luò) 組成負(fù)序網(wǎng)絡(luò)的元件與組成正序網(wǎng)絡(luò)的元件組成負(fù)序網(wǎng)絡(luò)的元件與組成正序網(wǎng)絡(luò)的元件完全相同，各元件的阻抗要用負(fù)序參數(shù)表示。發(fā)完全相同，各元件的阻抗要用負(fù)序參數(shù)表示。發(fā)電機(jī)及各種旋轉(zhuǎn)電機(jī)的負(fù)序阻抗與正序阻抗不同，電機(jī)及各種旋轉(zhuǎn)電機(jī)的負(fù)序阻抗與正序阻抗不同，其他靜止元件的負(fù)序阻抗等于正序阻抗。其他靜止元件的負(fù)序阻抗等于正序阻抗。三、零序網(wǎng)絡(luò)三、零序網(wǎng)絡(luò)n（1） 不包含電源的電動勢。各元件的阻抗均應(yīng)以零序參數(shù)不包含電源的電動勢。各元件的阻抗均應(yīng)以零序參數(shù) 表示；表示；n（2） 繪制等值網(wǎng)絡(luò)時，只能把有零序電流通

16、過的元件包括繪制等值網(wǎng)絡(luò)時，只能把有零序電流通過的元件包括 進(jìn)去，而不通過零序電流的元件，則應(yīng)統(tǒng)統(tǒng)舍去；進(jìn)去，而不通過零序電流的元件，則應(yīng)統(tǒng)統(tǒng)舍去；n（3）只有當(dāng)和短路點(diǎn)直接相連的網(wǎng)絡(luò)中至少有一個接地中）只有當(dāng)和短路點(diǎn)直接相連的網(wǎng)絡(luò)中至少有一個接地中 性點(diǎn)時，才可以形成一個零序回路。如果與短路點(diǎn)直性點(diǎn)時，才可以形成一個零序回路。如果與短路點(diǎn)直 接相連的網(wǎng)絡(luò)中有好幾個接地的中性點(diǎn)，那么便有好接相連的網(wǎng)絡(luò)中有好幾個接地的中性點(diǎn)，那么便有好 幾個零序電流的并聯(lián)支路。幾個零序電流的并聯(lián)支路。n（4）變壓器繞組的接法對零序電流的通行路徑有很大影響。）變壓器繞組的接法對零序電流的通行路徑有很大影響。n（5

17、）連在發(fā)電機(jī)或變壓器中性點(diǎn)的元件，其阻抗值擴(kuò)大為）連在發(fā)電機(jī)或變壓器中性點(diǎn)的元件，其阻抗值擴(kuò)大為 三倍；三倍；n（6）平行線路中應(yīng)計及零序互感的影響。）平行線路中應(yīng)計及零序互感的影響。簡單不對稱故障的分析計算簡單不對稱故障的分析計算4-1 概述概述n簡單不對稱故障簡單不對稱故障:僅在一處發(fā)生短路或斷線的故障。僅在一處發(fā)生短路或斷線的故障。n可分為二類：可分為二類： （1）橫向不對稱故障：兩相短路、單相接地短路、兩）橫向不對稱故障：兩相短路、單相接地短路、兩相接地短路；其特點(diǎn)為由系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中的某一點(diǎn)（節(jié)點(diǎn)）和相接地短路；其特點(diǎn)為由系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中的某一點(diǎn)（節(jié)點(diǎn)）和公共參考點(diǎn)（接地點(diǎn)）構(gòu)成故障端口。公共參

18、考點(diǎn)（接地點(diǎn)）構(gòu)成故障端口。 （2）縱向不對稱故障：一相斷線、二相斷線；其特點(diǎn)）縱向不對稱故障：一相斷線、二相斷線；其特點(diǎn)為由電力網(wǎng)絡(luò)中的兩個高電位點(diǎn)之間構(gòu)成故障端口。為由電力網(wǎng)絡(luò)中的兩個高電位點(diǎn)之間構(gòu)成故障端口。n分析方法：分析方法： （1）解析法：聯(lián)立求解三序網(wǎng)絡(luò)方程和故障邊界條件）解析法：聯(lián)立求解三序網(wǎng)絡(luò)方程和故障邊界條件方程；方程； （2）借助于復(fù)合序網(wǎng)進(jìn)行求解。）借助于復(fù)合序網(wǎng)進(jìn)行求解。4-2 橫向不對稱故障的分析計算橫向不對稱故障的分析計算 圖圖 41 系統(tǒng)接線圖系統(tǒng)接線圖 圖圖 42 正、負(fù)、零序等值網(wǎng)絡(luò)圖正、負(fù)、零序等值網(wǎng)絡(luò)圖 0002221111ZIUZIUZIEUkakak

19、akakaaka一、二相短路（一、二相短路（bc兩相短路）兩相短路）圖圖 4-3 兩相短路時的系統(tǒng)接線圖兩相短路時的系統(tǒng)接線圖（一）故障邊界條件：kckbkckbkaUUIII, 0轉(zhuǎn)換為對稱分量： kbkckbkakakbkckbkakakckbkakaIjaIIaIIIjIaaIIIIIII31)(3131)(310)(3122210所以 21kakaII22102120kakakakckakakakbUaaUUUaUUaUU2212)()(kakaUaaUaa12kakaUU又即 所以故障邊界條件方程為012120kakakakakaIIIUU （二）求解方法（二）求解方法（1 1）解析

20、法）解析法 聯(lián)立求解（聯(lián)立求解（1 1）、（）、（2 2）二組方程，可得故障點(diǎn)）二組方程，可得故障點(diǎn)電流、電壓各序分量為：電流、電壓各序分量為：212221111ZIZIUZIEUkakakakaaka21121ZZEIIakaka短路點(diǎn)的各序復(fù)數(shù)功率為：短路點(diǎn)的各序復(fù)數(shù)功率為：222111kakakakakakaIUSIUS故障處各相電流電壓為：故障處各相電流電壓為： kbkakckakakakakbkakakaIIjIIjIaaaIIaIIII11122122133)(0kakakakakckakakakakbkakakakakaUUUaaUUUUaUUaUZIUUUU2121221221

21、121221121當(dāng)故障點(diǎn)遠(yuǎn)離發(fā)電機(jī)時，可認(rèn)為當(dāng)故障點(diǎn)遠(yuǎn)離發(fā)電機(jī)時，可認(rèn)為 ，此時，此時 12ZZ)3(1121123233kaaakckbIjZEjZZEjII（2）復(fù)合序網(wǎng)法）復(fù)合序網(wǎng)法112100kakaaakaUUIII由故障邊界條件：由故障邊界條件： 可知序網(wǎng)連接方式為：可知序網(wǎng)連接方式為：圖圖 44 兩相短路時的序網(wǎng)及復(fù)合序網(wǎng)圖兩相短路時的序網(wǎng)及復(fù)合序網(wǎng)圖（三）故障點(diǎn)電流電壓向量圖：（三）故障點(diǎn)電流電壓向量圖： 圖圖 45 兩相短路時短路處的電壓電流相量圖兩相短路時短路處的電壓電流相量圖 (四四) 兩相短路的基本特點(diǎn)：兩相短路的基本特點(diǎn)： （1） 短路電壓電流中不存在零序分量；短路

22、電壓電流中不存在零序分量； （2） 兩故障相中的短路電流的絕對值相等，方向相反，兩故障相中的短路電流的絕對值相等，方向相反，數(shù)值上為正序電流的數(shù)值上為正序電流的 倍；倍； （3）當(dāng)在遠(yuǎn)離發(fā)電機(jī)的地方發(fā)生兩相短路時，可通過）當(dāng)在遠(yuǎn)離發(fā)電機(jī)的地方發(fā)生兩相短路時，可通過對序網(wǎng)進(jìn)行三相短路計算來近似求兩相短路的電流；對序網(wǎng)進(jìn)行三相短路計算來近似求兩相短路的電流； （4 4） 兩相短路時的正序電流在數(shù)值上與在短路點(diǎn)加一兩相短路時的正序電流在數(shù)值上與在短路點(diǎn)加一個附加阻抗個附加阻抗 構(gòu)成一個增廣正序網(wǎng)而發(fā)生三相短路時的電構(gòu)成一個增廣正序網(wǎng)而發(fā)生三相短路時的電流相等。即流相等。即 （5） 短路點(diǎn)兩故障相電壓

23、總是大小相等，數(shù)值上為非短路點(diǎn)兩故障相電壓總是大小相等，數(shù)值上為非故障相電壓的一半，兩故障相電壓相位上總是相同，但與非故障相電壓的一半，兩故障相電壓相位上總是相同，但與非故障相電壓方向相反。故障相電壓方向相反。)2(112111ZZEZZEIaaka)2(Z3二二 、 單相接地短路（單相接地短路（A相）相） 圖圖4-6 單相接地短路時系統(tǒng)接線圖單相接地短路時系統(tǒng)接線圖（一）故障邊界條件：（一）故障邊界條件： 0, 0kckbkaIIU轉(zhuǎn)換為對稱分量：轉(zhuǎn)換為對稱分量： kakakakakakakakaIIIIUUUU310021021注：注：A相短路選基準(zhǔn)相為相短路選基準(zhǔn)相為A相，相，B相短路選

24、基準(zhǔn)相為相短路選基準(zhǔn)相為B相，相，C相短路選基準(zhǔn)相為相短路選基準(zhǔn)相為C相。相。（二）復(fù)合序網(wǎng)（二）復(fù)合序網(wǎng)11102102101000212220202111)()(ZIEZZIUUUZIZIUZIZIUIIZZZEIkaakakakakakakakakakakakakaaka短路處各序功率為：短路處各序功率為： )()()(skskskIUS短路點(diǎn)各相電流電壓為：短路點(diǎn)各相電流電壓為： 02210221022210212021021) 1()() 1()(00333ZaZaaIUUaaUUZaZaaIUaUUaUUIIIIIIIIIkakakakakckakakakakbkakckbkaka

25、kakakakaka（三）向量圖：（假定阻抗為純電抗）（三）向量圖：（假定阻抗為純電抗）圖圖48 單相接地短路處的電壓電流相量圖單相接地短路處的電壓電流相量圖（四）基本特點(diǎn)：（1）短路點(diǎn)各序電流大小相等，方向相同。（2）短路點(diǎn)正序電流大小與短路點(diǎn)原正序網(wǎng)絡(luò)上增加一個附加阻抗 而發(fā)生三相短路時的電流相等。（3）短路點(diǎn)故障相電壓等于零。（4）若 兩非故障相電壓的幅值總相等，相位差 的大小決定于 。 02)1(ZZZ,20ZZu20ZZ200ZZ當(dāng)有18060u 三、三、 兩相接地短路（兩相接地短路（bcbc相接地）相接地） 圖圖 49 兩相接地短路時的系統(tǒng)接線圖兩相接地短路時的系統(tǒng)接線圖（一）故障

26、邊界條件：（一）故障邊界條件： 0, 0kckbkaUUI轉(zhuǎn)換為對稱分量，有轉(zhuǎn)換為對稱分量，有kakakakakakakaUUUUIII310021021注意：注意：bcbc相接地短路故障時，相接地短路故障時，a a相為基準(zhǔn)相；相為基準(zhǔn)相；caca相接地短相接地短路故障時，路故障時，b b相為基準(zhǔn)相；相為基準(zhǔn)相；abab相接地短路故障時，相接地短路故障時，c c相為相為基準(zhǔn)相?；鶞?zhǔn)相。（二）復(fù)合序網(wǎng)（二）復(fù)合序網(wǎng)11201200212020120akakakakakaEIZZZZZZIIZZZIIZZ )(02021021ZZZZIUUUkakakaka)()()(skskskIUS故障點(diǎn)各相

27、電氣量為：故障點(diǎn)各相電氣量為： )()(002022102210202210212021ZZZaZaIIIaaIIZZaZZaIIaIIaIIIIIkakakakakckakakakakbkakakaka當(dāng) 為純電抗時，兩故障相電流為： 021,ZZZ)()(020221020221XXXaXaIIXXaXXaIIkakckakb將 代入上式，并取絕對值，整理后可得： 2321,23212jaja120202)1 , 1()(13kakkckbIXXXXIII兩相接地短路時，流入地中的電流為兩相接地短路時，流入地中的電流為0221033ZZZIIIIIkakakckbg故障處各相電壓為故障處各

28、相電壓為 0333021021kckbkakakakakakakaUUUUUUUUU（三）向量圖：（三）向量圖： (b)(b)(a)(a)kaU0kaU1kaU2kaU0kckbUU1kcU2kbU2kcU1kbUkaIkcI0kaIkbI1kaI2kbI1bcI1kbI0kaII03kakckbgIIII2kaI 圖圖 4-11 兩相接地短路處電壓電流相量圖兩相接地短路處電壓電流相量圖（四）基本特點(diǎn)：（四）基本特點(diǎn)： (1) 短路處正序電流與在原正序網(wǎng)絡(luò)上增接短路處正序電流與在原正序網(wǎng)絡(luò)上增接一個附加阻抗一個附加阻抗 后而發(fā)生三相短路時的后而發(fā)生三相短路時的短路電流相等；短路電流相等； (2

29、) 短路處兩故障相電壓等于零；短路處兩故障相電壓等于零； (3) 在假定在假定 阻抗角相等的情況下，兩故阻抗角相等的情況下，兩故障相電流的幅值總相等障相電流的幅值總相等,其夾角其夾角 隨隨 的不同而不同。的不同而不同。 (4) (4) 流入地中的電流等于兩故障電流之和流入地中的電流等于兩故障電流之和02)1 , 1(/ZZZ20,ZZ20ZZI 四、四、 幾點(diǎn)結(jié)論幾點(diǎn)結(jié)論 1. 正序等效定則：正序等效定則：不對稱短路故障時故障支路的正序分不對稱短路故障時故障支路的正序分量電流，等于故障點(diǎn)每相加上一個附加阻抗后發(fā)生三相短路量電流，等于故障點(diǎn)每相加上一個附加阻抗后發(fā)生三相短路的電流。的電流。 其中

30、其中 故障前故障點(diǎn)基準(zhǔn)相的運(yùn)行相電壓；故障前故障點(diǎn)基準(zhǔn)相的運(yùn)行相電壓； 與短路點(diǎn)故障類型有關(guān)的阻抗：與短路點(diǎn)故障類型有關(guān)的阻抗：:1aE:)(nZ; 0)3(Z;2)2( ZZ;0202)1 , 1(ZZZZZ02)1(ZZZ；)(11)(1nankaZZEI 2. 關(guān)于基準(zhǔn)相的選擇關(guān)于基準(zhǔn)相的選擇 在短路故障中，一般選故障時故障處三相中的特在短路故障中，一般選故障時故障處三相中的特殊相作為基準(zhǔn)相。殊相作為基準(zhǔn)相。 特殊相指的是故障處與另兩相情況不同的那一相。特殊相指的是故障處與另兩相情況不同的那一相。例如，單相接地短路故障相為特殊相，兩相短路和兩例如，單相接地短路故障相為特殊相，兩相短路和兩

31、相接地短路選非故障相為特殊相。相接地短路選非故障相為特殊相。 選特殊相為基準(zhǔn)相后，同一類型短路故障發(fā)生在選特殊相為基準(zhǔn)相后，同一類型短路故障發(fā)生在不同相上時，基準(zhǔn)相的序分量條件不會改變，于是復(fù)不同相上時，基準(zhǔn)相的序分量條件不會改變，于是復(fù)合序網(wǎng)的形式不會改變，計算公式、結(jié)論不會改變，合序網(wǎng)的形式不會改變，計算公式、結(jié)論不會改變，只是表達(dá)式中下腳符號改變而已。只是表達(dá)式中下腳符號改變而已。 例如：例如：b相單相接地短路，相單相接地短路，b相為特殊相。若選相為特殊相。若選b相為基準(zhǔn)相為基準(zhǔn)相，則邊界條件為：相，則邊界條件為：0021021kbkbkbkbkbkbUUUIII若仍選若仍選a相為基準(zhǔn)相

32、，則邊界條件為：相為基準(zhǔn)相，則邊界條件為： 002120212kakakakakakaUaUUaIaIIa 出現(xiàn)了出現(xiàn)了 ，使算式和復(fù)合序網(wǎng)的連接復(fù)雜化。使算式和復(fù)合序網(wǎng)的連接復(fù)雜化。 2,aa 3.關(guān)于復(fù)合序網(wǎng)關(guān)于復(fù)合序網(wǎng) (1) 電力系統(tǒng)某一故障點(diǎn)的正序網(wǎng)絡(luò)、負(fù)序網(wǎng)電力系統(tǒng)某一故障點(diǎn)的正序網(wǎng)絡(luò)、負(fù)序網(wǎng)絡(luò)、零序網(wǎng)絡(luò)，屬于基本序網(wǎng)，與故障類型、相別絡(luò)、零序網(wǎng)絡(luò)，屬于基本序網(wǎng)，與故障類型、相別無關(guān)。但由各序網(wǎng)組合成的復(fù)合序網(wǎng)與短路故障的無關(guān)。但由各序網(wǎng)組合成的復(fù)合序網(wǎng)與短路故障的類型、相別有關(guān)。類型、相別有關(guān)。 (2) 串連型故障：其復(fù)合序網(wǎng)由三個獨(dú)立的串連型故障：其復(fù)合序網(wǎng)由三個獨(dú)立的 序網(wǎng)絡(luò)

33、相串連而成。如單相接地短路。序網(wǎng)絡(luò)相串連而成。如單相接地短路。 并聯(lián)型故障：其復(fù)合序網(wǎng)由三個獨(dú)立的序網(wǎng)并聯(lián)型故障：其復(fù)合序網(wǎng)由三個獨(dú)立的序網(wǎng)絡(luò)并聯(lián)而成。如兩相接地短路故障（兩相短路故障絡(luò)并聯(lián)而成。如兩相接地短路故障（兩相短路故障只有兩個序網(wǎng)）。只有兩個序網(wǎng)）?！纠}例題4-14-1】某系統(tǒng)接線如圖所示。當(dāng)某系統(tǒng)接線如圖所示。當(dāng)k點(diǎn)發(fā)生點(diǎn)發(fā)生c相接地短路時，相接地短路時，求故障點(diǎn)各序的電流、電壓、序功率及各相的電流電壓，并求故障點(diǎn)各序的電流、電壓、序功率及各相的電流電壓，并畫出其向量圖。畫出其向量圖。圖圖 4-12 例題例題4-1的系統(tǒng)接線圖的系統(tǒng)接線圖;11,16%, 5 .12%,5 .10

34、,5 .622KVExxKVMVAMd ;5 .10,16%, 5 .12%,5 .10,25.312KVExxKVMVANd ; 5 .10%,121/5 .10,60KUKVKVMVA; 5 .10%,121/5 .10,5 .31KUKVKVMVAkmlxxkmxx40,2,/4 . 01021發(fā)電機(jī)：G-1 G-2 變壓器：T-1 T-2 線路： 解：解：1. 1. 將各元件參數(shù)換算成標(biāo)么值：將各元件參數(shù)換算成標(biāo)么值： 取取 aVBBUUMVAS,100KVUaV5 .1005. 15 .1011 ME2 . 05 .62100125. 0% NBddSSxx256. 05 .6210016. 0%22NBSSxxG-1: G-2: KVUaV5 .1015 .105 .10 NE4 . 025.31100125.