第三章電力系統(tǒng)三相短路實(shí)用

第三章電力系統(tǒng)三相短路實(shí)用第一頁(yè)，共五十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四概述：

簡(jiǎn)單不對(duì)稱故障:僅在一處發(fā)生短路或斷線的故障?？煞譃槎悾海?）橫向不對(duì)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)）和公共參考點(diǎn)（接地點(diǎn)）構(gòu)成故障端口。（2）縱向不對(duì)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(gè)高電位點(diǎn)之間構(gòu)成故障端口。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方程；（2）借助于復(fù)合序網(wǎng)進(jìn)行求解。6/21/2023第二頁(yè)，共五十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四系統(tǒng)各序等值電路6/21/2023第三頁(yè)，共五十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四一、單相接地短路（A相）

（一）故障邊界條件：轉(zhuǎn)換為對(duì)稱分量(a為基準(zhǔn)相）,如下：5-1各種不對(duì)稱短路時(shí)故障處的短路電流和電壓6/21/2023第四頁(yè)，共五十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四6/21/2023第五頁(yè)，共五十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四(二)復(fù)合序網(wǎng)（三）短路點(diǎn)電氣量6/21/2023第六頁(yè)，共五十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四短路處各相電壓電流為：6/21/2023第七頁(yè)，共五十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四參考向量：Uka|0|電流相量圖（四）向量圖：（假定阻抗為純電抗）電壓相量圖6/21/2023第八頁(yè)，共五十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四非故障相電壓變化情況：6/21/2023第九頁(yè)，共五十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四（五）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(gè)附加阻抗而發(fā)生三相短路時(shí)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如果有6/21/2023第十頁(yè)，共五十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四（六）系統(tǒng)參數(shù)變更時(shí)不對(duì)稱短路處各電氣量的變化特點(diǎn)：系統(tǒng)參數(shù)及由旋轉(zhuǎn)電機(jī)的正序和負(fù)序阻抗值的差異而引起。在靠近旋轉(zhuǎn)電機(jī)附近的地點(diǎn)短路時(shí)，取值范圍約在0.1～1.45之間；在遠(yuǎn)離旋轉(zhuǎn)電機(jī)的地點(diǎn)短路時(shí)，其值可以近似為1與系統(tǒng)變壓器中性點(diǎn)的接地方式及短路點(diǎn)的位置有關(guān)，有可能在0～∞范圍內(nèi)取值6/21/2023第十一頁(yè)，共五十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四為分析簡(jiǎn)便，電阻忽略不計(jì)，只考慮各元件的電抗。令

當(dāng)

當(dāng)假設(shè)：6/21/2023第十二頁(yè)，共五十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四中，因?yàn)槎?，可變。時(shí)時(shí)中性點(diǎn)不直接接地

中性點(diǎn)不直接接地,非故障相電壓為倍6/21/2023第十三頁(yè)，共五十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四故障點(diǎn)非故障相電壓升高，嚴(yán)重時(shí)要引起過(guò)電壓。為此，在中性點(diǎn)直接接地的系統(tǒng)中，必須要保證一定數(shù)量的變壓器中性點(diǎn)接地，以控制的數(shù)值不要過(guò)大。

負(fù)序電壓：故障點(diǎn)的負(fù)序電壓與負(fù)序電流大小各序相同。零序電壓：故障點(diǎn)的零序電壓與零序電流成正比，所以零序電流與零序電壓的大小關(guān)系相同。6/21/2023第十四頁(yè)，共五十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四（七）單相經(jīng)阻抗接地短路故障邊界條件：

序邊界條件1．方法一：6/21/2023第十五頁(yè)，共五十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四復(fù)合序網(wǎng)如下：6/21/2023第十六頁(yè)，共五十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四6/21/2023第十七頁(yè)，共五十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四2.方法二K點(diǎn)故障邊界條件為：轉(zhuǎn)換為對(duì)稱分量：6/21/2023第十八頁(yè)，共五十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四二.兩相短路（一）故障邊界條件：轉(zhuǎn)換為對(duì)稱分量(a為基準(zhǔn)相）：6/21/2023第十九頁(yè)，共五十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四（二）求解方法（1）解析法6/21/2023第二十頁(yè)，共五十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四6/21/2023第二十一頁(yè)，共五十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四6/21/2023第二十二頁(yè)，共五十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四當(dāng)故障點(diǎn)遠(yuǎn)離發(fā)電機(jī)時(shí)，可認(rèn)為（2）復(fù)合序網(wǎng)法根據(jù)故障邊界條件，將基本序網(wǎng)在故障端口處連接所構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)稱為復(fù)合序網(wǎng)。由復(fù)合序網(wǎng)，可直接求出故障點(diǎn)電壓電流的序分量。6/21/2023第二十三頁(yè)，共五十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四（三）故障點(diǎn)電流電壓向量關(guān)系(向量圖）：先確定參考相量：（假定阻抗為純電抗）可以直觀的了解三相電流、電壓的相對(duì)大小和它們之間的相位關(guān)系。6/21/2023第二十四頁(yè)，共五十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四（四）兩相經(jīng)阻抗短路1．方法一：故障點(diǎn)邊界條件：轉(zhuǎn)換為對(duì)稱分量：6/21/2023第二十五頁(yè)，共五十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四6/21/2023第二十六頁(yè)，共五十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四2.方法二：在K點(diǎn)發(fā)生的兩相短路可等值的看成是在K’點(diǎn)發(fā)生的兩相金屬性短路。K’故障邊界條件為：6/21/2023第二十七頁(yè)，共五十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四(五)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；（2）兩故障相中的短路電流的絕對(duì)值相等，方向相反，數(shù)值上為正序電流的倍；（3）當(dāng)在遠(yuǎn)離發(fā)電機(jī)的地方發(fā)生兩相短路時(shí)，可通過(guò)對(duì)序網(wǎng)進(jìn)行三相短路計(jì)算來(lái)近似求兩相短路的電流；（4）兩相短路時(shí)的正序電流在數(shù)值上與在短路點(diǎn)加一個(gè)附加阻抗構(gòu)成一個(gè)增廣正序網(wǎng)而發(fā)生三相短路時(shí)的電流相等。即（5）短路點(diǎn)兩故障相電壓總是相等，數(shù)值上為非故障相電壓的一半，相位上總是與非故障相電壓方向相反。6/21/2023第二十八頁(yè)，共五十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四三、兩相接地短路（bc相接地）（一）故障邊界條件：轉(zhuǎn)換為對(duì)稱分量(a為基準(zhǔn)相）6/21/2023第二十九頁(yè)，共五十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四（二）復(fù)合序網(wǎng)(三)短路點(diǎn)電氣量6/21/2023第三十頁(yè)，共五十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四故障點(diǎn)各相電氣量為：當(dāng)為純電抗時(shí)，兩故障相電流為：6/21/2023第三十一頁(yè)，共五十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四將代入上式，并取絕對(duì)值，整理后可得：兩相接地短路時(shí)，流入地中的電流為故障處各相電壓為6/21/2023第三十二頁(yè)，共五十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四令6/21/2023第三十三頁(yè)，共五十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四非故障相電壓升高

倍

，比單相接地小。6/21/2023第三十四頁(yè)，共五十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四(四)向量圖(假定阻抗為純電抗):參考相量：6/21/2023第三十五頁(yè)，共五十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四(2)短路處兩故障相電壓等于零；(3)在假定(1)短路處正序電流與在原正序網(wǎng)絡(luò)上增接一個(gè)附加阻抗后而發(fā)生三相短路時(shí)的短路電流相等:阻抗角相等的情況下，兩故障相電流的幅值總相等,其夾角隨的不同而不同。當(dāng)由時(shí)，由即6/21/2023第三十六頁(yè)，共五十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四（六）兩相短路又經(jīng)阻抗接地1.方法一：故障邊界條件：轉(zhuǎn)化為對(duì)稱分量：6/21/2023第三十七頁(yè)，共五十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四6/21/2023第三十八頁(yè)，共五十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四2.方法二：因Zg中只流過(guò)零序電流，所以可將Zg移到中性點(diǎn)的位置上。在K點(diǎn)對(duì)N0點(diǎn)發(fā)生的bc短接后又經(jīng)Zg的接地短路可看成是在K和N0之間發(fā)生的兩相金屬性接地短路，所對(duì)應(yīng)的復(fù)合序網(wǎng)不變。6/21/2023第三十九頁(yè)，共五十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四四、幾點(diǎn)結(jié)論(a為基準(zhǔn)相）短路電流的絕對(duì)值與它的正序分量的絕對(duì)值成正比，即1.正序等效定則不對(duì)稱短路故障時(shí)故障支路的正序分量電流，等于故障點(diǎn)阻抗加上一個(gè)附加阻抗后發(fā)生三相短路的電流。6/21/2023第四十頁(yè)，共五十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四

式中為比例系數(shù)，其值視短路類型而定。

短路類型f(n)三相短路f(3)兩相短路接地f(1,1)兩相短路f(2)單相短路f(1)0136/21/2023第四十一頁(yè)，共五十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四在應(yīng)用對(duì)稱分量法進(jìn)行計(jì)算時(shí)，首先需要選定一個(gè)基準(zhǔn)相單相接地短路時(shí)，故障相為特殊相；兩相短路和兩相接地短路時(shí)，非故障相為特殊相在短路故障計(jì)算中，通常選故障時(shí)故障處三相中的特殊相作為基準(zhǔn)相特殊相指故障處與另兩相情況不同的那一相2.關(guān)于基準(zhǔn)相的選擇6/21/2023第四十二頁(yè)，共五十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四同一類型短路故障發(fā)生在不同相上時(shí)，基準(zhǔn)相的序分量故障邊界條件的形式不會(huì)改變，于是復(fù)合序網(wǎng)的形式不會(huì)改變，計(jì)算公式、結(jié)論均不會(huì)改變，只是表達(dá)式中下腳符號(hào)改變而已。a相單相接地短路:bc相接地短路:或以b相為基準(zhǔn)相：或以ab相為基準(zhǔn)相：6/21/2023第四十三頁(yè)，共五十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四好處：

1、故障邊界方程的形式最簡(jiǎn)單；2、同一類型短路故障發(fā)生在不同相上時(shí)，基準(zhǔn)相的序分量故障邊界條件的形式不會(huì)改變，于是復(fù)合序網(wǎng)的形式不會(huì)改變，計(jì)算公式、結(jié)論均不會(huì)改變，只是表達(dá)式中下腳符號(hào)改變而已。6/21/2023第四十四頁(yè)，共五十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四3.關(guān)于復(fù)合序網(wǎng)(2)串連型故障：其復(fù)合序網(wǎng)由三個(gè)獨(dú)立的序網(wǎng)絡(luò)相串連而成。如單相接地短路。(1)電力系統(tǒng)對(duì)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、相別無(wú)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)。

并聯(lián)型故障：其復(fù)合序網(wǎng)由三個(gè)獨(dú)立的序網(wǎng)絡(luò)并聯(lián)而成。如兩相接地短路故障。6/21/2023第四十五頁(yè)，共五十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四5-2非故障相的電壓電流計(jì)算注意：非故障相的電壓電流一般不滿足邊界條件各序網(wǎng)絡(luò)是將三相等效為星形連接的一相等值電路系統(tǒng)的序網(wǎng)正序網(wǎng)：6/21/2023第四十六頁(yè)，共五十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四負(fù)序網(wǎng)：零序網(wǎng)：MM6/21/2023第四十七頁(yè)，共五十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四非故障相U,I等于各序分量疊加，一般不滿足邊界條件電壓規(guī)律：1、正序：正序網(wǎng)中電源出電壓最高，故障點(diǎn)最低；2、負(fù)序、零序：負(fù)序零序網(wǎng)中，故障點(diǎn)出電壓最高。6/21/2023第四十八頁(yè)，共五十二頁(yè)，編輯于2023年，星期四二、各序相量經(jīng)變壓器后的相位變化1、Y/Y-12