电力系统故障分析

电力系统故障分析
基础知识
电力系统易受多种故障影响。

所谓故障是指任何能引起相导体和地之间绝缘能力降低的异常情况。

故障的基本类型有：
1.单相短路接地
2.相间短路
3.两相短路接地
*参见“短路的一般概念
短路的一般概念
（1）短路的定义
短路是电力系统的严重故障。

所谓短路，是只一切不正常的相与相之间或相与地（对于中
发声庸碌的情况。

（2）短路的原因和类型
产生短路的原因主要有如下几个方面：元件损坏；气象条件恶化；人为事故；其他原因，露的载线部分等。

在三相系统中，可能发生的短路有：三相短路、两相短路、两相短路接地和单
相短路也称为对称短路，系统各相与正常运行时一样仍处于对称状态。

其它类型的短路都是不对
（3）短路的损害
短路的危险后果一般有以下的几个方面：
1.短路故障是短路点附近的支路中出现比正常值达许多倍的电流，由于短路电流的电动力产生很大的机械应力。

如果导体和它们间的支架不够坚韧，则可能遭到破坏，使事故进一步扩大
2.短路电流通过设备使发热增加，短路持续时间较长时，设备可能过热以致损坏。

3.短路时系统电压大幅度下降，对用户影响很大。

系统中最重要的电力负荷是异步电动机同端电压的平方成正比，电压下降时，电动机的电磁转矩显著减小，转速随之下降。

当电压大幅机甚至可能停转，造成产品报废，设备损坏等严重后果。

4.当短路发生地点离电源不远儿持续时间又较长时，并列运行的发电厂可能失去同步，破成大片地区停电。

这时短路故障的最严重后果。

5.发生不对称短路时，不平衡电流能产生足够的磁通在邻近的电路内感应出很大的电动势高压电力线路附近的通讯线路或铁道讯号系统等会产生严重的影响。

对称分量法
正序分量：a、b、c三相幅值相等，相位为a相超前b相120°，b相超前c相120°
负序分量：a、b、c三相幅值相等，相序与正序相反
零序分量：a、b、c三相幅值、相位均相等
相关链接：序网演示应用举例
对称分量法是将三组不对称分量分解成三组对称向量之和。

（同学也可自己在文本框中输入各向量的幅值(0-50)和角度(0-360)，并按回车确认）
原始向量正序分量负序分量零序分量
情况无零序分量。

（如上题中默认情况）
序阻抗的概念
将[△U]、[Z]、[I]分别转换成对称分量，为：
其中：
Note:在三相参数对称的电路中,各序对称分量具有独立性。

当电路通过
某序对称分量的电流时，只产生同一序对称分量的电压降。

变压器序阻抗
在电力系统不对称故障分析中，一般忽略电阻。

一、普通变压器等值电路及参数
变压器的等值电路表示一相原、副方绕组间的电磁关系，不随流经电流的相序而变。

因此不计绕组电阻和铁芯损耗时,变压器的正序、负序等值电路为
：
变压器的漏抗反映原、副方绕组间磁耦合的紧密情况。

漏磁通路径与所通电流序别无关。

变压器零序漏抗与正序漏抗相同。

变压器的励磁电抗与变压器的铁芯结构密切相关。

三个单相变压器
等值电抗：
励磁电抗x m与主磁通路径有关，主磁通在铁芯中形成回路的磁阻很小，励磁电抗很大，一般视为x m≈∞。

三相四柱式变压器/三相五柱式变压器
等值电抗：
励磁电抗x m与主磁通路径有关，主磁通在铁芯中形成回路的磁阻很小，励磁电抗很大，一般视为x m≈∞。

三相三柱式变压器
等值电抗：
油箱壁中感应的电流：
二、变压器等值电路与外电路的连接
变压器的正序、负序等值电路始终与外电路相连
变压器零序等值电路与外电路的连接取决于零序电流的流通路径，因而与变压器三相绕组连接方式及中性点是否接地有关。

三、中性点有接地电抗时变压器序阻抗
当中性点经阻抗接地的Y接法绕组通过零序电流时，中性点接地阻抗上将流过三
倍零序电流。

并且产生相应的电压降。

因此，在单相零序等值电路中，应将中性点阻抗增大为三倍，并同它所接入的该侧绕组的漏抗相串联。

四、变压器零序阻抗总结
复合序网
原始网络正序网络负序网络零序网络原始网络：
正序网络：
负序网络：
零序网络：
不对称短路故障
(一)简单不对称短路的复合序网
(1) 单相接地短路
(2) 两相相间短路
(3) 两相接地短路
(二)不对称短路时网络中电流、电压定性分析
(三)不对称短路时故障处短路电流、电压计算(待建)
(四)不对称短路时非故障点短路电压、电流计算
(1) 对称分量经变压器后的相位变换
(2) 非故障处短路电流、电压计算(待建）
三相短路的暂态过程
（一）短路的一般概念
（二）恒定电势源电路的三相短路
（1）波形图
（2）矢量图
（三）同步电机突然三相短路
（1）基本知识与物理分析
（2）电流感应过程
（3）有阻尼绕组电机突然三相短路周期电流衰减波形图。