电力系统故障分析的基本知识(ppt 47页)
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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主要内容：1、电力系统故障的基本概念2、三相短路的暂态过程分析3、短路冲击电流，短路电流的有效值，短路容量的概念及计算§1.1 故障概述1 故障分类故障，事故：正常运行情况以外的相与相之间、相与地之间的连接或相的断开。
断线故障（纵向故障、非全相运行）简单故障对称故障短路故障（横向故障）复杂故障不对称故障名称图示符号概率⑴三相短路f（3）5%⑵f（2）10%⑶单相短路f（1）65%⑷两相短路接地f（1。
1）20%⑸一相断线⑹二相断线2 短路原因(1) 相间绝缘或相对地绝缘损坏；(2) 误操作。
3 短路危害(1) 大电流产生巨大电动力，造成机械损坏（动稳定）；(2) 烧毁设备（热稳定）；(3) 电网大面积电压下降；(4) 破坏电力系统的稳定；(5) 影响电力系统通讯。
4 减少短路危害的措施(1) 采用合理的防雷设施，加强运行维护管理等。
(2) 通过采用继电保护装置，迅速作用于切除故障设备行。
(3) 架空线路普遍采用自动重合闸装置。
(4) 装设限流电抗器。
(5) 选择有足够电动力稳定和热稳定性的电气设备。
5 短路计算目的(1) 合理的配置继电保护及自动装置整定与校验。
(2) 选择最佳的主接线方案及电气设备，确定限流措施。
(3) 进行电力系统暂态稳定的计算。
(4) 确定电力线路对邻近通信线路的干扰等，短路故障又称横向故障，断线故障又称纵向故障。
§1.3 无限大功率电源供电的三相短路分析1 无限大功率电源的概念(1) 无限大电源：常数、0、ω=常数(2) 无限大功率电源是个相对概念。
(若电源的内阻抗小于短路回路总阻抗的10%，即可以认为电源为无限大电源。
)2 暂态过程分析(1) 符号约定|0|：故障前瞬间，相当“电路”中的0-0：故障后瞬间，相当“电路”中的0+p或ω：周期分量（）、ω：频率为ω的分量α：非周期分量m ：模值（）M ：最大值（）∞：稳态值（t→∞）(2) 暂态过程分析(对称短路可仅取一相分析，其他两相有模相同、相位差120°的结果。
电力系统故障分析基本知识ppt课件
电源距短路点的电气距离较远时，由短路而 引起的电源送出功率的变化 S远小于电源的 容量 S，这时可设S ，则该电源为无限大 容量电源。 电源的端电压及频率在短路后的暂态过程中 保持不变
概念
重要 特性
1.3无限大功率电源供电的三相短路分析
二、暂态过程分析 |0| ：故障前瞬间，相当“电路”中的0-; 0 ：故障后瞬间，相当“电路”中的0+; p或ω：周期分量（period）、ω：频率为ω的分量; α ：非周期分量; m ：模值（mode）; M ：最大值 （maximum）; ∞ ：稳态值 （t→∞）;
平均额定电压值
UN
Uav
6
6.3
10
10.5
35
37
110
115
220
230
500
550
1.2标幺制—变压器联系的不同电压等级电网中
元件参数标幺值的计算
例子（P9，例1-2）
I
~
II
III
10.5/121
110/6.6
1.2标幺制—频率、角速度和时间的基准值
f、ω、t的基准值 fB=fN=50Hz (f*=1) ωB=2ωfB=100π 特点：当f=fN=50Hz时，可有 x*=L* ψ*=I*x* E*=ψ* sinωt=sint*
1.1 故障概述—故障类型
故障类型：
简单故障 （单重故障）
对称故障：三相短路f（3）
电力系统故障
不对称故障
单相短路f（1） 两相短路f（2） 两相接地短路f（1，1） 单相断线O（1） 两相断线O（2）
复杂故障（单重故障）
1.1 故障概述—故障类型
故障类型：
概念
重要 特性
1.3无限大功率电源供电的三相短路分析
二、暂态过程分析 |0| ：故障前瞬间，相当“电路”中的0-; 0 ：故障后瞬间，相当“电路”中的0+; p或ω：周期分量（period）、ω：频率为ω的分量; α ：非周期分量; m ：模值（mode）; M ：最大值 （maximum）; ∞ ：稳态值 （t→∞）;
平均额定电压值
UN
Uav
6
6.3
10
10.5
35
37
110
115
220
230
500
550
1.2标幺制—变压器联系的不同电压等级电网中
元件参数标幺值的计算
例子（P9，例1-2）
I
~
II
III
10.5/121
110/6.6
1.2标幺制—频率、角速度和时间的基准值
f、ω、t的基准值 fB=fN=50Hz (f*=1) ωB=2ωfB=100π 特点：当f=fN=50Hz时，可有 x*=L* ψ*=I*x* E*=ψ* sinωt=sint*
1.1 故障概述—故障类型
故障类型：
简单故障 （单重故障）
对称故障：三相短路f（3）
电力系统故障
不对称故障
单相短路f（1） 两相短路f（2） 两相接地短路f（1，1） 单相断线O（1） 两相断线O（2）
复杂故障（单重故障）
1.1 故障概述—故障类型
故障类型：
电力系统故障分析的基本知识培训课件
其中， Iωm= Um ∕Z ;Im= Um ∕ ( Z+Z′)
三、短路冲击电流及短路功率的计算
1、短路冲击电流：
•短路电流可能出现的最大瞬时值称为短路冲击电流。
那，在什么情况下短路电流会出现最大瞬时值呢？
i
短路电流
周期分量 强制分量
短路
冲击电流
短路电流
非周期分量
+Iωm
短路
全电流
0
t
短路前空载 -Iωm
i =0
由图可知：
如短路t=0时刻短路电流强制周期分量为负的幅值-Iωm
时，且 当t = 0.01s时（短路后半个周期），电流瞬时
值最大！ 如 =900，则因电压相位超前电流900，
正是电压过零时刻。
短路冲击电流：
0.01
0.01
iimp Im Ime Ta (1 e Ta )Im
KimpIm Kimp 2 I源自对称故障不对称 故障
造成短路的原因： 天灾 人祸
短路的危害：
短路电流远大于正常电流——>热效应引起导体 和绝缘损坏；电动力效应使导体变形或损坏。 短路引起电压降低，是为残压。——>影响用电 设备正常工作。 不对称短路引起不平衡电流，产生不平磁通 ——>通信干扰。 破坏系统稳定性。
短路计算的目的：
其中： Kimp称为冲击系数。
冲击系数与Ta有关，也就是与定子短路回路中电抗与电
阻的相对大小有关。
1、对于无限大容量电源，近似取值为1.8； 2、对于有限大容量电源，其取值（1.8 ~1.9）：
1.9 ——> 短路发生在发电机机端。
Kimp=
1.85 ——> 短路发生在高压母线。 1.8 ——> 短路发生在其余较远处。
电力系统故障分析的基本知识
示
意
图
三相短路
Three-phase(3Φ) fault
两相短路
Line-to line (LL) fault
单相接地短路
Single-line-to-ground (SLG) fault
两相接地短路
Double-line-to-ground (2LG)fault
短路代表符号
K (3)
K (2) K (1) K (1,1)
短路电压 百分数
通常给定 SN,UN,UK%
U
K%
U LN ( K ) U LN
100
短路电压:二次绕组 短路，逐渐升高一 次测绕组所加电压， 当一次侧电流达到 额定值时，一次侧 绕组所加的电压
IN xT 100 U LN
3IN xT U LLN
100
xT zN
100xT*(N)
3IN
xr*(B)
xr*(N)
zN zB
xr % IB Ur(N) 100 Ir(N) UB
UB
3IB
2.4 有变压器联系的不同电压等级网络中 各元件参数标么值的计算
• 短路的概念：指电力系统正常运行情况以 外的一切相与相之间或相与地之间的“短 接”。
• 产生的原因：各种形式的过电压、绝缘材 料的自然老化、脏污、直接机械损伤等； 运行人员带负荷拉刀闸或线路检修后未拆 除地线就加电压等误操作；鸟兽跨接在裸 露的载流部分以及自然灾害等。
1.4 短路的种类：
短路种类
1.5 短路的基本现象： 电流剧烈增加，电压大幅度下降。
1.6 短路的后果：
（1）长时间的短路电流会使设备过热而损坏； （2）电压大幅度下降会造成产品报废及设备损
第七章 电力系统故障的基本知识PPT课件
f
U fb U fa
U fc c
b a
Ifa
Ifb
Ifc
Za
Zb
Zc
K
f点短路可看作在f点接一特殊用电设备：
• 两相（B、C相）短路接地：
Zb Zc 0 Za 负载采用星形接地接法,即开关K闭合
• 单相（A相）短路：
Zb Zc Za 0 负载采用星形接地接法,即开关K闭合
f
U fb U fa
理解：正常运行之内的……连接。
在电力系统中，正常运行时，相与相或相与地 之间的连接都要通过用电设备，如电动机、电 灯等，不连接用电设备的地方应当是相互绝缘 的。
1、短路的分类
短路种类
对示称意短图路
不三 相 短 路 对 称 两相短路接地 短两 相 短 路 路
单相短路
代表符号 f(3) f(1,1) f(2) f(1)
选择电气接线、电气设备和载流导体的依据 • 配置继保装置并整定其参数的依据 • 限制短路电流措施的依据
三、断线故障
电力系统正常运行情况以外的同相之间断开连接 的故障。——纵向故障
正常运行
分析 方法 与短 路分 析相 似！
断线运行（非全相运行）
第二节 无限大容量电源供电系统 的三相短路分析；
一、短路的一般化理解
短路冲击电流的作用：检验设备动稳定性
IV 短路电流的最大有效值
ia
短路前空载
全电流
电压过零点
t
短路后半个周期： T/2
结论：由上图（冲击电流示意图）可看出，短路后第 一个周期内的电流有效值最大。因此，短路电流的
最大有效值即为短路后第一个周期内的电流有效值
计算公式如下：
Iimp I 1 2(Kimp 1)2 其中 I Im / 2
电力系统暂态分析-第1章 电力系统故障分析的基本知识ppt课件
电力系统暂态分 析-第1章 电力 系统故障分析的 基本知识
电力系统暂态分析
第一章 电力系统故障分析的 基本知识
1.1 故障概述 1.2 标幺制 1.3 无限大功率电源供电的三相短路 电流分析
2
电力系统暂态分析
1.1 故障概述
一、电力系统运行状态分类
1、稳态
系统参数不变时，运行参量不变，系统的这种运行 状态称为稳态。
1.1 故障概述 三、断线故障
1、断线故障（纵向故障）的类型 1）一相断线 2）两相断线
2、断线原因
1）采用分相断路器的线路发生单相短路时单相跳闸； 2）线路一相导线断开。 3、断线的影响 造成三相不对称，产生负序和零序分量，而负序和零序 分量对电气设备和通讯有不良影响。
9
电力系统暂态分析
1.2 一、标幺制的概念
短路电流产生很大的电动力，可引起设备机械变形、扭 曲甚至损坏；
短路时系统电压大幅度下降，严重影响电气设备的正常 工作； 严重的短路可导致并列运行的发电厂失去同步而解列，
破坏系统的稳定性。
不对称短路产生的不平衡磁场，会对附近的通讯系统及 弱电设备产生电磁干扰，影响其正常工作 。
8
电力系统暂态分析
U UU / B *
S S / S P j Q / S P j Q * B B * *
11
I* I /IB
电力系统暂态分析
1.2 标幺制 二、电力系统中基准值的选取
对单相电路来说 如果基准选取满足： 电力系统基本公式：
SB U BIB U B Z B I B
值计算表达式?
12
电力系统暂态分析
1.2
对三相电路来说 基准值选择应满足：
电力系统暂态分析
第一章 电力系统故障分析的 基本知识
1.1 故障概述 1.2 标幺制 1.3 无限大功率电源供电的三相短路 电流分析
2
电力系统暂态分析
1.1 故障概述
一、电力系统运行状态分类
1、稳态
系统参数不变时，运行参量不变，系统的这种运行 状态称为稳态。
1.1 故障概述 三、断线故障
1、断线故障（纵向故障）的类型 1）一相断线 2）两相断线
2、断线原因
1）采用分相断路器的线路发生单相短路时单相跳闸； 2）线路一相导线断开。 3、断线的影响 造成三相不对称，产生负序和零序分量，而负序和零序 分量对电气设备和通讯有不良影响。
9
电力系统暂态分析
1.2 一、标幺制的概念
短路电流产生很大的电动力，可引起设备机械变形、扭 曲甚至损坏；
短路时系统电压大幅度下降，严重影响电气设备的正常 工作； 严重的短路可导致并列运行的发电厂失去同步而解列，
破坏系统的稳定性。
不对称短路产生的不平衡磁场，会对附近的通讯系统及 弱电设备产生电磁干扰，影响其正常工作 。
8
电力系统暂态分析
U UU / B *
S S / S P j Q / S P j Q * B B * *
11
I* I /IB
电力系统暂态分析
1.2 标幺制 二、电力系统中基准值的选取
对单相电路来说 如果基准选取满足： 电力系统基本公式：
SB U BIB U B Z B I B
值计算表达式?
12
电力系统暂态分析
1.2
对三相电路来说 基准值选择应满足：
电力系统故障分析的基本知识PPT文档共42页
电力系统故障分析的基本知识
1、纪律是管理关系的形式。——阿法 纳西耶 夫 2、改革如果不讲纪律，就难以成功。
3、道德行为训练，不是通过语言影响 ，而是 让儿童 练习良 好道德 行为， 克服懒 惰、轻 率、不 守纪律 、颓废 等不良 行为。 4、学校没有纪律便如磨房里没有水。 ——夸 美纽斯
5、教导儿童服从真理、服从集体，养 成儿童 自觉的 纪律性 ，这是 儿童道 德教育 最重要 的部分 。—— 陈鹤琴
谢谢你的阅读
❖ 知识路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非
电力系统分析课件：第七章 电力系统故障的基本知识及三相短路分析
1
tT / 2
i 2 dt
T t T / 2
1 T
t T t T
/2 /2
(i交
+i直
)2
dt
=
2
Im / 2 i直2
Iimp
Im / 2 2 i直2 (t 0.01s)
2
2
Im / 2 iimp Im
将短路冲击电流公式代入，得短路电流最大有效值计算公式
如下：
Iimp I 1 2(Kimp 1)2
短路冲击电流的作用：检验电气设备的动稳定性
II 短路电流的最大有效值
ia
短路前空载
全电流
电压过零点
t
短路后半个周期： T/2
结论：由上图（冲击电流示意图）可看出，短路后第一个 周期内的电流有效值最大。因此，短路电流的最大 有效值即为短路后第一个周期内的电流有效值
最大有效值电流表达式：
It
非周期分量 (直流分量)
直流分量出现的物理 原因是电感中电流在 突然短路瞬时的前后 不能突变。
Ta
L R
X /
R
X• 1
R 2f
X• 1 R 314
Ta的数量级 :10 2
直流分量大约3~5个波形周期即衰减至0
⑥ 三相全电流表达式
全电流表达式：
只与A相相差 120度
ia Im sin(t k )
其中 I Im / 2 为周期分量有效值
最大有效值电流作用：检验电气设备的热稳定度 和断流能力。
III 短路容量（短路功率）
定义为短路电流有效值与短路处网络额定电压的乘积
Skt 3U N Ikt(MVA)
S kt *
S kt SB
电力系统故障分析的基本知识培训课件
§7.1 短路的一般概念 一、短路的类型
表1-1 各种短路的示意图和代表符号
短路类型 示意图 符号 发生的机率
对称
三相 短路 二相 短路
f(3)
5%
f(2)
10%
不 对 称
二相接地 短路 单相接地 短路
f(1,1)
20%
f(1)
65%
§7.1 短路的一般概念 二、短路的主要原因
①绝缘材料的自然老化，设计、安装及维护不良所带来的设 备缺陷发展成短路。 ②恶劣天气：雷击造成的闪络放电或避雷器动作，架空线路 由于大风或导线覆冰引起电杆倒塌等。 ③人为误操作，如运行人员带负荷拉刀闸，线路或设备检修
C I s i n ( ) I s i n ( ) m m 0 0
t / T a i I s i n ( ω t ) [ I s i n ( ) I s i n ( ) ] e a m m 0 0m
§7.3 无穷大功率电源供电的三相 短路电流分析 短路电流关系的相量图表示
恒定电势源（又称无限大功率电源），是指端电压幅 值和频率都保持恒定的电源，其内阻抗为零。
一、三相短路的暂态过程
简单三相电路短路
§7.3 无穷大功率电源供电的三相 短路电流分析
短路前电路处于稳态：其a相 的表达式为
e s in (ω t α ) a E m
ia Im in (ω t α0) 0s
2、变压器 2 2 3 B U U % U U % S k 1 2 U 4 S k 1 B x 2 * j 2 1 0 0S U U 0 0S U T N T N 2 3 4 1 1 1
电力系统故障分析的基本知识(ppt 47页)
采取特别措施， 使系统恢复正常运行
继电保护装置 自动重合闸
安全自动装置
1.2 电力系统故障类型
• 短路故障（横向故障）shunt faults • 断相故障（纵向故障）series faults • 复杂故障 simultaneous faults
1.3 短路故障 shunt faults short circuit faults
故障分析的基本知识
• 1基本概念 • 2标么制 • 3对称分量法 • 4序阻抗的基本概念 • 5电力系统相序网络的构成
1 基本概念
1.1电力系统的运动状态
正常运行状态 稳态
Steady state
新稳态
电压、频率的偏差 在允许范围内
故障 Faul
t
负荷增减 原动机调整
事故状态
运行参数大大偏离正常值 电能质量严重变坏 正常供电局部或全部 遭到破坏
3.1 对称分量
问题的提出：当一个三相电路的对称性遭到破坏，网络中会 出现三相不对称的电压和电流，这时候不能只取一相进行计 算。能不能找到一种方法，把这种不对称的电路转换成对称 的电路来计算？
一组不对称的三相量可以分解成三组不同的对 称三相量（正序分量 负序分量 零序分量）之和。
.
.
.
.
F a Fa1Fa2Fa0
已知标么 值，可根 据基准值 求出有名 值
2.3 不同基准的标么值之间的相互转换
问题的提出：
电力系统中各种电气设备的铭牌参数通常是以本身 的额定条件为基准的标么值或百分值给出的。而进 行电力系统计算时，必须取统一的基准值。因此必 须把以额定值为基准的标么值换算成统一基准下的 标么值。
第一步：先将以额定值为基准值的标么值换算为有 名值；
电力系统故障分析相关知识概述PPT(76张)
aqa
Fqa
iad产a生n的ai沿cod轴sPd和， q轴的qa磁n通ai为c：os2 ()Pq
则ia产生磁通为： a a da a q n a a c i2 o P d s n a c i2 ( o 2
1.2.1 abc电压方程和磁链方程
由此可得 ia 产生的 a相绕组磁链为： a L a i a n a n [ n a c i2 o P d s n a c i2 ( o 2 s ) P q ] n 2[c2o P ds co 2(2 s)P q]ia 故 a相绕组的自感为：
L an 2[c2o P ds c2 o ( 2 s )P q]
定子回路
ua
ri a
ea
ri a
d a dt
ub
rib
eb
rib
d b dt
uc
ric
ec
ric
d c dt
转子回路
uf
rf if
ef
rf if
d f
dt
0
rD iD
eD
rD iD
d D
dt
0
rQ iQ
eQ
rQ iQ
d Q
dt
1.2.1 abc电压方程和磁链方程
3. 磁琏方程
a
b
c
f
D
Q
La Mab Mac Maf MaD MaQ
Mab Mac Maf MaD Lb Mbc Mbf MbD Mbc Lc Mcf McD Mbf Mcf Lf MfD MbD McD MfD LD MbQ McQ 0 0
第1章 电力系统故障分析的基本知识ppt课件
停电前后卫星拍到的美国上空照片
停电后的曼哈顿
16
美国电网的运行风险！
17
2003年8月28号伦敦大停电
下午6点，下班高峰，持续两个多小时
地铁停运
25万人被困地铁站
18
近年的电力系统停电事故
2003年9.23瑞典丹麦大停电
2003年9.28意大利全国大停电 2003年中国21个省拉闸限电
3
电阻、电抗、电导、输入阻抗、转移阻抗、 变压器变比、时间常数、放大倍数
直接影响
系统元件 参数
功率、电压、电流、频率、电动势的角位移
定量确定
系统运行 参量
电力系统的运行状态 稳态运行 暂态运行
4
稳态和暂态
5
暂态过程的分类
• 机电暂态过程：转动元件（发电机和电动 机），主要是由于机械转矩和电磁转矩之 间的不平衡引起的。 • 重点：电力系统受到各种扰动后的机电暂 态过程——稳定分析 • 电磁暂态过程：非转动元件（变压器和输 电线），并不涉及角位移、角速度等机械 量。 • 重点：交流电力系统中发生短路故障后的 电磁暂态过程。——故障分析
第1章 电力系统故障分析的基 本知识
第一章 电力系统故障分析的基本知识
• 第1节 什么是电力系统故障？（故障概述）
• 第2节 如何使故障计算更简明？（标幺值） • 第3节 最简单的故障分析是什么？ ——（无限大功率电源供电的三相短路分析）
2
暂态的概念
• 电力系统：发电机、变压器、输电线路、用电设 备（负荷）。分为：电力元件和控制元件。
工作条件下发生污闪；
（2）载流部分的绝缘材料在运行中损坏；
（3）鸟兽跨接在导线上或者杆塔倒塌发生短路；
（4）操作违规。
故障分析基本概念-最全资料PPT
➢ 最恶劣情况出现的条件
① d ≈90°
②短路前空载（I m 0）
③合闸角α=0
考虑空载电网电压升高5％
ic h 1 .0 5 K c h Izm 1 .0 52 K c h Iz //
且有：
1≤Kch≤2
工程计算时：
✓在发电机电压母线短路，取Kch=1.9； ✓在发电厂高压侧母线或发电机出线电抗器后发
arctg(Ld L)
Rd R
三相短路时微分方程 L dd ditdR didU msin(t)
周期分量解 iz
Um Zd
sin(t
d
)
Izm
sin(t
d
)
Izm Um / Rd2 (Ld )2
d
arctgLd
Rd
非周期分量解
t
i f A e T fi
Rd
Ld k R /
L/
Umsint
Hale Waihona Puke T fi L d R d在其它地点短路时，Kch=1.
困难的，因此通常采用恒定的短路稳态电流在
“热效时间”产生的热量来等效计算实际短路电
流在短路时间所产生的热量。
短路故障的后果
➢ 产生从电源到短路故障点巨大的短路电流，可达正常 负荷电流的几倍到几十倍；短路电流通过电气设备， 将导致设备因发热而损坏；短路电流在电气设备的导 体间产生很大的电动力，将导致导体变形、扭曲或损 坏
简化近似
It
Iz2t
I2 fit
–短路全电流的最大有效值：出现在短路后的第
一周期内，又称为冲击电流的有效值。
Ich
I i 2 2 z fi(t0.01s)
i c h I z m if i( t 0 .0 1 s ) 2 I z if i( t 0 .0 1 s ) K c h2 I z
① d ≈90°
②短路前空载（I m 0）
③合闸角α=0
考虑空载电网电压升高5％
ic h 1 .0 5 K c h Izm 1 .0 52 K c h Iz //
且有：
1≤Kch≤2
工程计算时：
✓在发电机电压母线短路，取Kch=1.9； ✓在发电厂高压侧母线或发电机出线电抗器后发
arctg(Ld L)
Rd R
三相短路时微分方程 L dd ditdR didU msin(t)
周期分量解 iz
Um Zd
sin(t
d
)
Izm
sin(t
d
)
Izm Um / Rd2 (Ld )2
d
arctgLd
Rd
非周期分量解
t
i f A e T fi
Rd
Ld k R /
L/
Umsint
Hale Waihona Puke T fi L d R d在其它地点短路时，Kch=1.
困难的，因此通常采用恒定的短路稳态电流在
“热效时间”产生的热量来等效计算实际短路电
流在短路时间所产生的热量。
短路故障的后果
➢ 产生从电源到短路故障点巨大的短路电流，可达正常 负荷电流的几倍到几十倍；短路电流通过电气设备， 将导致设备因发热而损坏；短路电流在电气设备的导 体间产生很大的电动力，将导致导体变形、扭曲或损 坏
简化近似
It
Iz2t
I2 fit
–短路全电流的最大有效值：出现在短路后的第
一周期内，又称为冲击电流的有效值。
Ich
I i 2 2 z fi(t0.01s)
i c h I z m if i( t 0 .0 1 s ) 2 I z if i( t 0 .0 1 s ) K c h2 I z
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1.7 断相故障 Series Faults open conductor faults
• 断相故障：指电力系统一相断开或两相 断开的情况。属于不对称性故障。
• 断相种类： 一相断开：one line open (1LO) 二相断开：two lines open (2LO)
1.8 复杂故障 simultaneous faults
UB
3IB
2.4 有变压器联系的不同电压等级网络中 各元件参数标么值的计算
问题的提出：
G I
T-1
L
II T - 2
III
IB
S(3)B 3U LLB
zB
ULLB 3IB
U2 LLB
S(3)B
各电气量的标么值计算公式：
U
LL*
U LL U LLB
,
S (3)*
S (3) S (3)B
,
I*
I IB
I S(3)B 3ULLB
R*
R zB
RUS(L32L)BB
x*
x zB
x S(3)B U2
LLB
3ULLBI S(3)B
复杂故障：指在电力系统中的不同地点 （两处或两处以上）同时发生不对称故障 的情况。又称复故障。
A B C
1.9 电力系统故障计算的基本假设：
在满足工程要求的前提下，采取一些合 理的假设，可简化分析计算。
（1）磁路的饱和、磁滞忽略不计，系统 中各元件的参数都是恒定的。 叠加原理
（2）各元件的电阻略去不计。
已知标么 值，可根 据基准值 求出有名 值
2.3 不同基准的标么值之间的相互转换
问题的提出：
电力系统中各种电气设备的铭牌参数通常是以本身 的额定条件为基准的标么值或百分值给出的。而进 行电力系统计算时，必须取统一的基准值。因此必 须把以额定值为基准的标么值换算成统一基准下的 标么值。
第一步：先将以额定值为基准值的标么值换算为有 名值；
100
短路电压:二次绕组 短路，逐渐升高一 次测绕组所加电压， 当一次侧电流达到 额定值时，一次侧 绕组所加的电压
IN xT 100 U LN
3IN xT U LLN
100
xT zN
100xT*(N)
100
x x z T
T*(N)
N
xT
*( N
)
U S
2 N
N
U
K
%
U
2 N
100 SN
xT *(B )
采取特别措施， 使系统恢复正常运行
继电保护装置 自动重合闸
安全自动装置
1.2 电力系统故障类型
• 短路故障（横向故障）shunt faults • 断相故障（纵向故障）series faults • 复杂故障 simultaneous faults
1.3 短路故障 shunt faults short circuit faults
故障分析的基本知识
• 1基本概念 • 2标么制 • 3对称分量法 • 4序阻抗的基本概念 • 5电力系统相序网络的构成
1 基本概念
1.1电力系统的运动状态
正常运行状态 稳态
Steady state
新稳态
电压、频率的偏差 在允许范围内
故障 Faul
t
负荷增减 原动机调整
事故状态
运行参数大大偏离正常值 电能质量严重变坏 正常供电局部或全部 遭到破坏
计算。
2.1 标么值的定义
标么值＝ 实际有名值（任意）单位 基准值（与实际有同名单值位）
注意：(1) 标么值是一个没有量纲的量。 (2) 标么值具有相对性（相对于基准值）。
2.2 三相系统基准值的选择
一般说来，基准值是可以任意选择的。 为了计算方便 通常要求各电气量基准值之 间的关系与三相对称时各电气量实际有名值之间 的关系相同。
1.5 短路的基本现象： 电流剧烈增加，电压大幅度下降。
1.6 短路的后果：
（1）长时间的短路电流会使设备过热而损坏； （2）电压大幅度下降会造成产品报废及设备损
坏； （3）产生的不平衡电流会对邻近的通信线路等产
生干扰，并危机设备和人身的安全； （4）有可能使并列运行的发电厂失去同步，破坏
系统稳定，造成大面积停电。
第二步：将有名值换算成以统一基准值为基准的标 么值。
（1）发电机
U
2 N
通常给定 SN,UN,x*(N)
SN
xx*(N) zN
x*( N
)
U S
2 N
N
x*( B )
x zB
x*(N)
SB SN
(UN UB
)2
U
2 B
SB
（2）变压器
短路电压 百分数
通常给定 SN,UN,UK%
U
K%
U LN ( K ) U LN
S(3) 3ULIL,ULL 3Iz
S (3 )B3 U L L B IB ,U L L B3 IB zB
S(3 )* U L*L I*,U L*L I*z*
实际分析计算中，通常首选基准功率和基准电 压。基准功率通常取100MVA或1000MVA，基准电 压可选为网络的各级额定电压或平均额定电压。
示
意图Biblioteka 三相短路Three-phase(3Φ) fault
两相短路
Line-to line (LL) fault
单相接地短路
Single-line-to-ground (SLG) fault
两相接地短路
Double-line-to-ground (2LG)fault
短路代表符号
K (3)
K (2) K (1) K (1,1)
（3）系统中除不对称故障处以外都可当作是对 称的。 可用单相等值电路进行分析
（4）短路为金属性短路，断相为完全断开。
过渡电阻等于零
断口导纳等于零
2 标么制
标么制：各物理量均用标么值来表示的 相对单位制。
• 标么值 (Per Unit Values) 的定义 • 三相系统基准值 (Base Values) 的选择 • 不同基准的标么值之间的相互转换 • 不同电压等级网络中各元件参数标么值的
xT zB
UK % SB (UN )2 100 SN UB
（3）电抗器
电抗百 分数
通常给定 IN,UN,xr%
xr% 3 U Ir r((N N ))xr100zxN r100xr*(N)Ur1 ( N0 ) 0
3IN
xr*(B)
xr*( N )
zN zB
xr % IB Ur(N) 100 Ir(N) UB
• 短路的概念：指电力系统正常运行情况以 外的一切相与相之间或相与地之间的“短 接”。
• 产生的原因：各种形式的过电压、绝缘材 料的自然老化、脏污、直接机械损伤等； 运行人员带负荷拉刀闸或线路检修后未拆 除地线就加电压等误操作；鸟兽跨接在裸 露的载流部分以及自然灾害等。
1.4 短路的种类：
短路种类