电力系统对称故障分析
电力系统故障分析(
一、短路的类型
短路类型
对称 三相 短路 短路
单相 接地 短路
不对称 两相 短路 短路
两相 接地 短路
示意图
符号 发生概率 备注
f（3）
5% 最严重
f（1） 65%
--
f（2） 10%
--
f（1,1） 20%
-5
二、短路的原因
元件的损坏：如绝缘材料的自然、设计、安装及维护不良 带来的设备缺陷发展成短路等。
其中，特解代表短路的强制分量，即周期分量
ip a U Z m sin ( t ) Im sin ( t )
Ｚ是Ｒ+jωL的模值；
φ是短路电流和电源电势之间的相角，即电路的阻抗角
Im是稳态短路电流的幅值
15
短路暂态分析
一般解代表自由分量，即非周期分量。与外ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ源 无关，是按指数规律衰减的直流。
7
四、短路危害的限制措施
合理地配置继电保护并整定其参数，能迅速动作 将短路部分与系统其它部分隔离。
装设限流电抗器，在母线上装设母线电抗器，限 制短路电流。
选择适当的主接线形式和运行方式。如变压器低 压侧分裂运行，增大系统阻抗，减少短路电流。
采用防雷设施，降低过电压水平。
8
五、短路计算的目的
t
i a Ce Ta
其中
Ta
L R
（特征根方程根的倒数）
根据楞次定律，电感电流不畸变，(0)短路前瞬
Im (0 )s in ((0 )) Im s in () C
C i a 0 I m ( 0 )s i n ( ( 0 ) ) I m s i n ( )
电力系统的不对称(故障)分析的对称分量法
（*）
式 Ub Uc Z f Ib 可变换为
(a2Ua1 aUa2 Ua0 ) (aUa1 a2Ua2 Ua0 ) Z f (a2Ia1 aIa2 Ia0 )
将（#）式代入：(a2 a)Ua1 (a2 a)Ua2 Z f (a2 a)Ia1
a3 1
其中
1 T a 2
a
1 1 a 1 a 2 1
为对称分量变换矩阵
IP
IIba
Ic
为相电流向量
IS
Ia1 Ia 2
Ia0
为对称分量电流向量
对前式求逆，得 IS T 1IP ，其中
1 a a 2
电力系统的不对称（故障）分析的 对称分量法
在电力系统故障中，不对称故障发生的概率比三相对称故 障发生的概率大得多。例如某电力系统220kV线路故障中：
单相接地短路占91%； 两相短路占0.9%； 两相接地短路占5.9%； 三相短路占1.8%； 单相断线占0.4%。 基本分析方法：对称分量法
一、对称分量法
Ia1 Ia 0Ia 2
Uc 2
Ub 2
Ia
Uc 2
UC1
Uc 0 Uc
Ua Ua 2 Ua0
Ub 2 Ub1
Ub Ub0
2. 两相短路
短路点的电压电流（边 界条件）：
Ia 0 Ib Ic
Ub Uc Z f Ib
a
k
b
c
Ua Ub Uc Ia 0
3X kk0 ]Ia1
Uc aUa1 a2Ua2 Ua0 j[(a a2 ) X kk2 (a 1) X kk0 ]Ia1
电力系统故障分析
此时短路电流为：
t
i idza idfa Im cost Ime Ta
i T 0.01s T2
iim
i
LX
Ta R R
idfa
2II
e
2IIt源自idzati idza idfa Im cost Ime Ta
可见：无穷大系统发生三相短路时，周期分量不衰减，非 周期分量呈指数规律衰减。
x6*d
x7*d
取U4为基本
级
(2)变压器T1电抗标幺值的计算
% 2
2
%
S U U U U S U S
x x U S U U U S 2*d
2
d 2
4 av
k1
100
2 av T1 N
3av 2 av
4 av 3av
d 2
4 av
k1
100
d T1N
可见，变压器电抗标幺值的计算与基本级的选择无关。
五、短路计算的目的
短路电流计算结果 •是选择电气设备（断路器、互感器、瓷瓶、母线、电缆等） 的依据； •是电力系统继电保护设计和整定的基础； •是比较和选择发电厂和电力系统电气主接线图的依据，根 据它可以确定限制短路电流的措施。 •是以下分析和计算的依据： 中性点接地方式的选择、变压器接地点的位置和台数 对邻近的通讯系统是否会产生较大的干扰 接地装置的跨步电压、接触电压的计算 电力系统稳定性的计算等。
d 2
x1 L
d 2
4 av
2 av
可见，输电线路电抗标幺值的计算与基本级的选择无关。
GⅠ
T1
Ⅱ
T2
RⅢ
T3 Ⅳ
有名值 x1
电力系统对称故障的分析计算
2 IP t T I Pm e a
2
短路全电流有效值在冲击电流出现的周期最大，为短路电流最 大有效值
2 I imp I P [ 2 K imp 1I P ]2 I P 1 2K imp 1 2
四、短路容量
系统短路时，t时刻的短路容量为
I q
E q
jXq
U e
jXd I d
E q
U U d q
I q
jXq I q
I
U
三、同步发电机的暂态电势和暂态电抗
1、发电机的暂态电势和暂态电抗 1）发电机的直轴暂态电抗（暂态电抗） 1 X d X X ad X 1 1 X ad X f 2）发电机的交轴暂态电势（暂态电势）
C I m0 sin( 0 ) I m sin
三、短路冲击电流
在短路发生半周内的某个瞬间，短路电流达到最大值，为短 路冲击电流，主要用于电气设备动稳定的校验
3 iimp 2K imp I P
当取TA=0.05s时，Kimp=2.55IP(3) 短路全电流有效值
§6.2 无限大容量电源供电系统的三相短路(无穷 大系统)
一、概念
把系统当作无穷大电源,其内阻抗为零,电压和频率保持稳定, 这样计算出的短路电流偏于安全
二、无穷大系统发生三相短路的暂态过程
ua U m sint a
ia
L
f 3
R
R
L
ub U m sin t 120
二、 同步发电机稳定运行时的等值电路和相量图
无阻尼绕组同步发电机正常稳态运行时，定子绕组在d、q两个 方向的等值电抗分别是同步电抗Xd和XQ ，忽略定子绕组电阻，发电 机定子电压方程为
电力系统故障分析的基本知识
电⼒系统故障分析的基本知识1 电⼒系统故障分析的基本知识1.1 电⼒系统故障分析概述⼀、概念简介短路：电⼒系统故障的基本形式。
短路故障（横向故障）：电⼒系统正常运⾏情况以外的相与相之间或相与地（或中性线）之间的连接。
短路类型：4种。
最多的短路类型：单相短路对称短路（三相短路）、⾮对称短路（其余三种短路类型）。
断线故障（⾮全相运⾏、纵向故障）：⼀相断线、⼆相断线。
不对称故障：⾮对称短路、断线故障简单、复杂故障：简单故障指系统中仅有⼀处短路或断线故障；复杂故障指系统中不同地点同时发⽣不对称故障。
⼆、短路原因、危害原因：客观（绝缘破坏：架空线绝缘⼦表⾯放电，⼤风、冰雹、台风）、主观（误操作）。
危害：短路电流⼤（热效应、电动效应）、故障点附件电压下降、功率不平衡失去稳定、不对称故障产⽣不平衡磁通影响通信线路。
解决措施：继电保护快速隔离、⾃动重合闸、串联电抗器等三、短路计算重要性电⽹三⼤计算之⼀。
电⽓设备选型、继电保护整定、确定限制短路电流措施。
四、短路计算的基本步骤1) 制定电⼒系统故障时的等效⽹络；2) ⽹络化简；3) 对短路暂态过程进⾏实⽤计算。
1.2 标⼳制⼀、标⼳制概念故障计算中采⽤标⼳值（相对值）表⽰，数值简明、运算简单、易于分析。
⼆、基准选取三相电路系统基准值可任意，⼀般：位的物理量）基准值（与有名值同单量）有名值（有单位的物理标⼳值（相对值）＝频率、⾓速度、时间的基准值三、基准值改变时标⼳值的换算B B B B B B B B B B B 2B 4 S ()U ()()() S , U 2 S U S BBB B MVA KV I KA Z I I U I Z S Ω===个基准值参数：、、、满⾜关系：则任意选定其中个基准参数即可。
电⽹中⼀般选定：、则：注意：标⼳值之******S =U ,=Z I U I ))(())(( ))((X B N )*(22)*(22)*(*(B)NB B N N N BB N N B B N N N I I U U X S S U U X U S S U X X ==→＝为基准）下标为基准折算（下标电抗电⾓速度倒数）时间：同步电⾓速度）⾓速度：额定频率）频率：(1(2 (f f N sB N s B B t f ωπωω==== ))((100(%)X )())((100(%)X )( *(B)R 22T*(B)NBB N R BBN N s I I U U U U S S U U ＝：电抗百分数转换电抗器电抗标⼳值＝：短路电压百分数转换变压器电抗标⼳值上式直接转换即可发电机电抗标⼳值：四、变压器联系的不同电压等级⽹络中各元件参数标⼳值的计算原则：选定某个归算电压等级，对其它电压等级的参数⽤联系变压器变⽐进⾏归算。
电力系统分析2个
实验一单回路稳态对称运行实验一、实验目的1．了解和掌握对称稳定情况下，输电系统的各种运行状态与运行参数的数值变化范围；2．对双回路对称运行与单回路对称运行进行比较比较二、原理与说明电力系统稳态对称和不对称运行分析，除了包含许多理论概念之外，还有一些重要的“数值概念”。
为一条不同电压等级的输电线路，在典型运行方式下，用相对值表示的电压损耗，电压降落等的数值范围，是用于判断运行报表或监视控制系统测量值是否正确的参数依据。
因此，除了通过结合实际的问题，让学生掌握此类“数值概念”外，实验也是一条很好的、更为直观、易于形成深刻记忆的手段之一。
实验用一次系统接线图如图1所示。
图1 一次系统接线图三、实验项目和方法1、单回路稳态对称运行实验在本实验中，原动机采用手动模拟方式开机，励磁采用手动励磁方式，然后启机、建压、并网后调整发电机电压和原动机功率，此处为了方便，我们先使用微机自动方式开机，励磁采用手动励磁方式，再进行“微机自动”与“模拟”方式的自由切换，即在“微机方式”下调节指针电位器并观察平衡灯，平衡灯由“自动”跳到“模拟”后，就会发现模拟方式指示灯亮了，从而实现在不关机的情况下自由切换到“模拟方式”。
然后可以通过调节指针式电位器调节有功功率。
使输电系统处于不同的运行状态（输送功率的大小，线路首、末端电压的差别等），观察记录线路首、末端的测量表计值及线路开关站的电压值，计算、分析、比较运行状态不同时，运行参数变化的特点及数值范围，为电压损耗、电压降落、沿线电压变化、两端无功功率的方向（根据沿线电压大小比较判断）等。
步骤：（1）、调速装置使用微机自动方式开机（2）、准同期控制器选择全自动准同期（3）、励磁方式选择手动励磁（4）、进行“微机自动”与“模拟”方式的自由切换，即在“微机方式”下调节指针电位器并观察平衡灯，平衡灯亮时，由“自动”跳到“模拟”后，就会发现模拟方式指示灯亮了，从而实现在不关机的情况下自由切换到“模拟方式”。
电力系统第八章电力系统故障的分析与实用计算解析
式中， 称为非周期分量电流的衰减系数。
式（8-8）中的 、 、 、 都与回路中元件参数有关，对某一具体回路，它们的值是固定的。式中的 则与故障时刻有关，不同时刻短路， 的值不同，从而非周期分量电流也不同。而且，由于三相电压的合闸相角不可能相同，每相中的非周期分量电流也不相同。
将式（8-8）代入式（8-4）中，便得a相电流的完整表达式
(MVA) （8-15）
式中， 为短路处网络的额定电压（kV）； 为短路电流的有效值（kA）。
用标幺值表示是，若取 ,则
(8-16)
这就是说，短路功率的标幺值和短路电流的标幺值相等。利用这一关系短路功率很容易求得
(MVA)(8-17)
短路功率主要用来校验断路器的切断能力。把短路功率定义为短路电流和网络额定电压的乘积，这是因为：一方面断路器要能切断短路电流，另一方面，在断路器断流时，其触头应该经受住额定电压的作用。在有名制的短路实用计算中，网络额定电压 一般可用平均额定电压 ，即 ；短路电流的有效值 ，一般只计短路电流周期分量的有效值，即 。则式（8-15）变为
电力系统发生三相短路时，主要由同步发电机供出短路电流，它仍包含不同时间常数衰减的周期分量和非周期分量。由于短路发生在有很多发电机和很多支路的系统中，要准确地求取短路电流各分量大小和变化规律是相当困难的。不过在某些情况下，产生电流的电源电动势在短路的暂态过程中，可以近似的看作是不变的，这样分析起来就大为简单了。由无限大容量电源供电的电路就属于这种情况，于是就引出了无限大容量电源的概念。
总之，电源的端电压及频率在短路后的暂态过程中保持不变，是无限大容量电源供电电路的重要特性。这样，在分析此种电路的短路暂态过程中，就可以不考虑电源内部的暂态过程。因此，问题也就简单多了。
电力系统故障分析
1 故障类型电力系统的线路故障总的来说可以分为两大类：横向故障和纵向故障。
横向故障是指各种类型的短路，包括三相短路、两相短路、单相接地短路及两相接地短路。
三相短路时,由于被短路的三相阻抗相等,因此,三相电流和电压仍是对称的，又称为对称短路。
其余几种种类型的短路,因系统的三相对称结构遭到破坏,网络中的三相电压、电流不再对称,故称为不对称短路.运行经验表明,电力系统各种短路故障中，单相短路占大多数,约为总短路故障数的65％，三相短路只占5％～1０%.三相短路故障发生的几率虽然最小,但故障产生的后果最为严重，必须引起足够的重视。
此外，三相对称短路计算又是一切不对称短路计算的基础。
纵向故障主要是指各种类型的断线故障，包括单相断线、两相断线和三相断线.2 对称分量法和克拉克变换2．1 对称分量变换三相电路中，任意一组不对称的三相相量都可以分解为三组三相对称的分量,这就是所谓的“三相相量对称分量法”.对称分量法是将不对称的三相电流和电压各自分解为三组对称分量，它们是：（1） 正序分量：三相正序分量的大小相等，相位彼此相差２p ｉ／3，相序与系统正常运行方式下的相同；（2） 负序分量：三相负序分量的大小相等，相位彼此相差2pi ／3，相序与正序相反； （3） 零序分量：三相零序分量的大小相等,相位相同。
为了清楚起见，除了仍按习惯用下标a 、b 和ｃ表示三个相分量外,以后用下标１、２、0分别表示正序、负序和零序分量。
设.a F 、.b F 、.c F 分别代表a 、b 、ｃ三相不对称的电压或电流相量，.1a F 、.2a F 、.0a F 分别表示ａ相的正序、负序和零序分量；.1b F 、.2b F 、.0b F 和.1c F 、.2c F 、.0c F 分别表示ｂ相和c 相的正、负、零序分量。
通常选择a 相作为基准相，不对称的三相相量与其对称分量之间的关系为：..21..22..01113111a a a b a c F F a a a a F F F F ⎛⎫⎛⎫ ⎪⎛⎫ ⎪⎪ ⎪ ⎪= ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭式中,运算子120j a e =,2240j ae =，且有31a =，2310a a ++=；我们令2211111a a S a a ⎛⎫⎪= ⎪ ⎪⎝⎭称为对称分量变换矩阵。
实验1-1、电力系统三相对称故障仿真
西安工程大学电力系统分析实验报告( 2019-- 2020 年度第 2 学期)班级：电气班学号：学生姓名：成绩：日期：2020 年07 月13 日实验一、电力系统三相对称故障仿真1实验概况在电力系统长期运行过程中,由于各种原因总会随机地发生短路、断线等故障,其中发生概率最高的是短路故障。
因此,故障分析的重点是对短路故障的分析。
所谓短路,是指电力系统中相与相之间或相与地之间的非正常连接。
在电力系统正常运行时,除中性点外,相与相或相与地之间是电气绝缘的。
如果由于某些原因使相与相或相与地之间构成通路,电力系统就发生了短路故障。
短路故障的计算与分析,主要是短路电流的计算和分析。
短路电流的大小及其变化规律不仅与短路故障的类型有关,而且与电源特性、网络元件的电气参数有关。
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、以及单相接地短路三相短路时系统三相电路仍然是对称的，称为对称短路，其他几种短路均使三相电路不对称，称不对称短路。
虽然三相短路发生的概率最小，但它对电力系统的影响比较严重，所以对于三相短路故障的计算与分析就显得尤为重要。
2MATLAB仿真内容发电机G：50MW,13.8KV,保持恒定，Y形连接；变压器T-1: 13.8/220KV;线路L： 100KM；负荷LD：5MVA图1.负荷模型3MATLAB仿真实况系统模型如下：图2.仿真模型4仿真结果分析1）正常运行时发电机输出端电压、电流波形如图3：图3. 正常运行时发电机输出端电压、电流波形分析：电力系统未发生短路故障时，发电机端的电压和电流均成正弦变化，三相交流电源的电压和电流之间相位不同，而幅值大小相等。
2）三相短路接地故障时，发电机输出端电压、电流如图4：图4. 三相短路接地故障时，发电机输出端电压、电流分析：在0.016s时发生三相短路，发电机端故障点三相相电压幅值下降，发电机端故障点三相电流幅值增大，在0.083s时，故障解除，发生变化的电压和电流迅速恢复到原来的幅值。
故障分析对称分量法
简化，便于计算
无法直接简化 为单相计算！
分解
分析
复合
可以实 施单相 计算。
可以实 施单相 计算。
求解
幅值，相量关系等为 继电保护分析所用
合成
g
g
g
g
例一 U A = U A1 + U A2 + U A0
已知序电压，求相电压
g
g
g
g
g
g
g
U B = U B1 + U B2 + U B0 = a 2 U A1 + a U A2 + U A0
g
g
g
g
例一 U A = U A1 + U A2 + U A0
g
g
g
g
g
g
g
U B = U B1 + U B2 + U B0 = a 2 U A1 + a U A2 + U A0
g
UC
=
g
g
g
U C1 + U C2 + U C0
=
a
g
U
A1
+
a
2
g
U
g
A2 + U A0
（2-1）
零序量三相“同相” 转，间隔0度。
g
U B = U B1 + U B2 + U B0 = a 2 U A1 + a U A2 + U A0
g
UC
=
g
g
g
U C1 + U C2 + U C0
=
a
g
U
A1
电力系统对称故障分析计算
7 电力系统对称故障分析计算7. 1 习题1) 电力系统短路的类型有那些？那些类型与中性点接地方式有关？2）什么是横向故障？什么是纵向故障？3）短路有什么危害？4）无限大容量电源的含意是什么？5）什么是最恶劣的短路条件？6）什么是冲击电流？什么是冲击系数？7）无限大容量电源供电系统发生对称三相短路周期分量是否衰减？8）无限大容量电源供电系统发生对称三相短路是否每一相都出现冲击电流？9）什么是无限大容量电源供电系统短路电流最大有效值？如何计算？10）无限大容量电源供电系统短路电流含那些分量？交流分量、直流分量都衰减吗？衰减常数如何确定？11）用瞬时值计算公式说明t=0时周期分量与非周期分量的关系。
12）下图为长方形超导线圈长lm，宽1m，处于均匀磁场B0中，其线圈平面与磁场B0垂直时闭合开关k，此时超导线圈的磁链是多少？线圈转90○时，磁链又是多少？k图7- 1 习题7-1213）为什么设定发电机电流、电压、磁链的正方向？每个回路的电流、电压和各绕组磁链的正方向、绕组轴线正方向如何规定？14）写出a相回路的瞬态电压方程（考虑其它绕组对a相回路的互感）。
15）（7-1）式回路方程与磁链方程（7-2）式什么关系？16）（7-1）式回路方程是否可解？为什么？17）哪些电感系数不变化？为什么不变化？18）什么是磁链？什么是一个绕组的自磁链？什么是绕组之间的互磁链？什么是一个绕组的总磁链？19）什么是综合相量？在派克变换中的作用是什么？20）什么是派克变换矩阵？为什么进行克变换？电流、电压、磁链的派克变换矩阵是否相同？21）派克变换矩阵中的θ角是什么角？22）以知a ，b ，c 三相电压u t a =+1sin()ωα，u t b =+-11200sin()ωα，u t c =++11200sin()ωα，求d ，q ，0轴电压。
23）读者自己对磁链方程（7-2）式到（7-9）和回路方程（7-1）式到（7-8）式的做一次派克变换推导。
第四章 电力系统复杂故障分析
一．故障分析使用的坐标变换
在本章的第一节将对可以用于分析故障 暂态过程的一些坐标变换作一简单介绍， 以便为读者进一步研究故障的暂态过程提 供一个基础。因篇幅有限，对这些坐标变 换的具体应用则不展开。从第二节起，将 进入实用的复杂故障分析计算方法的讨论。
一．故障分析使用的坐标变换 上世纪20年代以来，随着电机和网络理 论研究的深入，为便于获得解析解，先后 出现了若干种将一组变量变换为另一组同 等数目变量的“坐标变换”,其中最著名 的有双轴变换、对称分量变换等。由于这 类变换的变量与变量之间的关系，不论是 否时变，都是线性关系，它们又都属线性 变换。线性变换的特点之一是，对变换前 后的变量都可运用迭加原理。 以下，先对双轴变换作一回顾，然后介 绍几种也常用于故障分析的坐标变换。
R ij
R ij R ij 0
L ij
L ij L ij 0
ij i ij p i i ij 0
(4-7)
克拉克变换也可用于故障暂态过程的分 析。而且，如同派克变换，运用克拉克变 换也可建立严格的同步电机模型。因此， 对应于派克变换之广泛用于对称故障暂态 过程的分析，克拉克变换广泛用于不对称 故障暂态过程的分析。
电力系统故障分析及短路电流计算
U 0 U 0
0 I 0
0 I 0
(a)
U 0
U Z0 0 I 0
0 I 0
(b)
电力系统中各元件的各序阻抗10
• ② YN,d接线变压器的零序阻抗
I U Ⅰ 0 0
Ⅰ Ⅱ
17
ZⅠ
U 0
I 0 Ⅰ
ZⅡ
I U Ⅰ 0 0
X 2 X d Xq X q Xd X 2 2 当转子上没有阻尼 绕组时 当转子上有阻尼 绕组时
13
• 在工程实际应用上在短路电流的计算中，发电机的负序电抗近似取作等 于正序电抗，即
X 2 X1
电力系统中各元件的各序阻抗7
• 发电机的零序电抗 • 由于三相零序电流幅值与相位都相同，发电机三相定子绕组的轴线在空 间位置上互相相差 120°，所以发电机三相定子绕组中流过零序电流时 产生的空间合成磁场是零。因此定子绕组产生的磁通只是经气隙构成回 路的漏磁通，它所对应的是漏电抗。由于漏磁通比较小，所以与之对应 的漏电抗也比较小。零序电抗为：
I 0 Ⅰ
3I 0 Ⅰ
I U 0 Ⅰ 0
若后面的变压器是YN,y接线（一次侧是 中性点接地的星形接线，二次侧是中性 ZⅡ ZⅠ 点不接地的星形接线）或是Y,y接线（ 一次侧与二次侧都是中性点不接地的星 I0 Ⅱ I I 0 Ⅰ m U0 形接线）或是D,y（一次侧是三角接线 Zm ，二次侧是中性点不接地的星形接线） 接线,这样，从前面变压器起，整个也 不出现在零序序网图中
电力系统故障分析及短路电流计算
一、 对称分量法的应用1
•
一组不对称的电气交流量可以分解正序，负序和零序三组 电气量。以A相为特殊相
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8.2.1无限大容量电源
所谓无限大容量电源是指电源的电压幅值和频率在故障短路的 过程中保持恒定。它的数学描述为（标幺值）Em* 1， Z m 0 ，即相 当于一恒压源，从而在短路时电源内部没有过渡过程。
实际上，无论电力系统多大，它的电源容量总是一个确定值， 其内阻抗也不可能为零，外部短路时，外接阻抗减小，电源电压 幅值必然降低，又由于系统平衡状态被破坏，发电机转速要发生 改变，即电源频率要改变。不过当短路点发生在离电源很远的支 路上时，外阻抗相对于电源内阻抗要大得多，系统功率又比电源 容量小得多，这样使电源电压幅值和频率不会发生较大变化。因 此，常将这样的电源近似地认为无限大容量电源。
析以及继电保护的规划设计中，不仅要考虑正常运行情
况，还要考虑系统发生故障时的情况。在设计工作中事 先要进行短路计算，短路计算是电力系统设计的基本计 算之一。短路电流计算结果作为合理选择和校验电器设 备及载流导体，进行热稳定、动稳定校验；确定限制短 路电流措施；合理进行继电保护配置和设计，进行保护 的动作参数整定、灵敏度校验等的重要依据。
本章研究了电力系统三相对称短路的暂 态过程，将暂态过程分为次暂态、暂态和 稳态。首先讲述了无限大容量电源供电的 三相短路，建立三相对称短路的基本概念。 然后对同步发电机的三相对称短路进行了 深入分用计算方法。
《电力系统分析》刘学军主编.机械工业出版社
《电力系统分析》刘学军主编.机械工业出版社
第8章电力系统对称故障分析
8.2无限大容量电源供电的三相短路 的分析与计算
8.2.1无限大容量电源 8.2.2三相短路暂态过程分析 8.2.3短路的冲击电流、短路电流的最大有效
值和短路功率
《电力系统分析》刘学军主编.机械工业出版社
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8.5同步发电机暂态分析的简化模型
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第8章电力系统对称故障分析
8.1短路的基本概念
8.1.1短路故障的种类、产生原因及后果
8.1.2短路故障计算的目的和内容
8.1.3限制短路故障的措施
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第8章电力系统对称故障分析
8.1短路的基本概念
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2.短路的主要原因
导致短路发生的原因是绝缘受到破坏。引起绝 缘破坏的原因有很多种如电气设备绝缘材料的自 然老化、污秽或机械损伤，雷击引起的过电压， 自然灾害引起的杆塔倒地或断线，鸟兽跨接导线 引起短路，运行人员的误操作等。 运行经验表明，各类短路故障发生几率不同， 其中单相接地发生机会最多，三相短路故障发生 几率最小，但其产生后果是最严重，同时它又是 分析不对称短路故障的基础，因此，重点是研究 三相短路故障。
（2）电压大幅度下降。三相短路时，短路点的电压为零，
短路点附近的电压也明显下降，这将导致用电设备无法正常工作。
如异步电机转速下降甚至停转。
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（3）使电力系统稳定性遭到破坏。电力系统短路
后，发电机输出的电磁功率减少，而原电机输入功率来 不及相应减少，从而出现不平衡功率，将导致发电机转 子加速，有的发电机加速快，有的发电机加速慢，从而 使发电机相互间的角度差越来越大，这可能引起并列运 行的发电机失去同步，破坏系统的稳定性引起大片地区 停电。
（4）在不对称短路时。系统流过不平衡电流在线路
周围产生不平衡磁通。在邻近平行的通信线路中感应出 很高电势产生很大电流，对通信系统短路产生干扰，也 可能对设备和人身造成危险。
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8.1.2故障计算的目的和内容
1.短路计算的目的
在发电厂、变电所以及电力系统的规划设计、运行分
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8.1.1短路故障的种类、产生原因及后果
1.短路类型 电力系统短路故障类型主要有四种，即三相短 路(K(3))、两相短路(K(2))、单相接地短路(K(1))和两
相接地短路(K(1.1))。三相短路是对称短路，其他三
种短路都是不对称短路。断线故障可分为单相断线 和两相断线，分别简记为O(1)、O(2)。三相断线如同 开断一条支路，一般不作为故障处理。断线又称为 非全相运行，也是一种不对称故障。
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电力系统分析教材配套课件
第8章 电力系统对称故障分析
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第8章 电力系统对称故障分析
8.1短路的基本概念
8.2无限大容量电源供电的三相短路的分 析与计算 8.3同步发电机的三相短路 8.4电力系统三相短路实用计算
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2.短路故障计算的内容
短路故障分析的主要内容包括故障后电流的计算、
短路容量的计算、故障后系统中各点电压的计算以及其
他一些分析和计算。 按照暂态过程的规律和特点，以及研究目的不同， 采用合理的假设，将电力系统暂态过程分为“电磁暂态 过程”和“机电暂态过程”分别加以研究。电力系统发
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3.短路的危害 （1）电流急剧增大。短路电流比正常工作电流大很多，严
重时可达正常电流的十几倍。大型发电机组出线端三相短路可达几 万安甚至十几万安。这样大的电流将产生巨大冲击力，使电气设备 变形或损坏，同时会大量发热使设备过热而损坏。有时短路点产生 的电弧可能直接烧坏设备。
生短路时，电磁暂态过程的研究，主要研究短路电流和
系统内各点电压变化的情况，而机电暂态过程的研究涉
及功率和转速的变化，主要研究电力系统的稳定性问题。
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8.1.3限制短路故障的措施
电力系统设计和运行时，都要考虑采取适当措施来降 低发生短路故障的概率，例如采用合理的防雷设施、降低 过电压水平、使用完善的配电装置和加强运行维护管理等。 同时，还要减少短路危害的措施。其中，最主要的是 迅 速将发生短路元件从系统中切除，使无故障电网继续运行。 在电力系统设计和维护中，需要合理地选择电气主接 线，恰当选择配电设备和断路器，正确地设计继电保护装 置以及选择限制短路电流的措施。这些必须以短路故障的 计算结果作为依据。