电力系统各种短路向量分析
电力系统故障分析及短路电流计算
5
H
E C
． ． ．
M
Z MK Z MK Z MK
I KA U
K
Z NK Z NK Z NK
KA1
I KB U
KB1
I KC U
． ． ．
ZT ZT
N
ZT
ZR ZR ZR
E A E B
H
E C
KC1
U KA 2 U KB 2 U KC 2 U KA0 U KB 0 U KC 0
Z S 2 Z T 2 M Z MK 2
ZM2
I K2
K2
Z NK 2
2 Z R2 ZT
Z2
K2 。
U K2
Z N2
。
H2
(e) 简化的负序序网图
I K2
U K2
H2
(b) 负序序网图
ZT 0
M
Z MK 0
K0
Z NK 0
N
0 ZT
Z0 K 0
。 。
I K0
ZM0
• 序阻抗的概念 • 某元件的某序阻抗是指该序电流通过该元件时产生的压降 与该序电流的比值，如式所示。
U 1 Z1 I1 U 2 Z 2 I2 U 0 Z 0 I 0
9
是各序阻抗元件分别流 过正序、负序、零序电 流时产生的正序、负序 、零序的压降。
7
对称分量法的应用7
• 据简化的各序网图可得：
Z1 Z M 1 // Z N 1 Z M 1 Z N1 Z M 1 Z N1
8
电力系统三相短路分析
第七章 电力系统三相短路的分析计算
图7-2 无限容量系统中的三相短路
a）三相电路 b）等值单相电路
短路前，系统中的a相电压和电流分别为
ua Um sin( t 0 )
ia Im sin( t 0 )
式中 Im
Um (R R')2 (X X ')2
arctan
短路后电流 周期分量
短路前电流 周期分量
非周期分 量电流
第七章 电力系统三相短路的分析计算
三、短路冲击电流、短路电流最大有效值和短路功率 1.短路冲击电流
在最严重短路情况下，三相短路电流的最大可能瞬时值。
作用：检验电气设备和载流导体的动稳定度
在短路回路中，通常电抗远大于电阻，来自认为k 900，故Im sin(0 ) I pm sin(0 k ) C
则
C Im sin( 0 ) I pm sin( 0 k ) inp0
t
∴ ia I pm sin( t 0 k ) [Im sin( 0 ) I pm sin( 0 k )]e Ta
52.3MVA
Iim I p 1 2(Kimp 1)2 4.38kA
第七章 电力系统三相短路的分析计算
7.3 电力系统三相短路的实用计算
说明 本书简略了两部分内容： 同步发电机的基本方程
同步发电机原始方程 Park变换后的同步电机基本方程 稳态运行的电势方程，引出次暂态电势的概念 同步电机三相短路的电磁分析 突然短路的暂态过程分析 无阻尼绕组同步电机三相短路分析 有阻尼绕组同步电机三相短路分析
SB 1
3U B
X
*
当计及电阻影响时，则可改用下式计算：
第七章 电力系统三相短路
短路电流的最大有效值
第一个周期的中心点为 t=0.01，在最不利的 的情况下发生短路时，iap0=Ipm 。
I ap iap 0e
0.01/ Ta
I pm e
0.01/ Ta
( kim 1) I pm
2 2 代入： I t I pt I apt
2 I im I p [(k im 1) 2 I p ] 2 I p 1 2(k im 1) 2
第七章 电力系统三相短路的分析计算
短路的一般概念 恒定电势源电路的三相短路 同步电机的三相短路的暂态过程 同步电机三相短路电流计算 电力系统三相短路的实用计算
7.1
短路的一般概念
所谓短路，是指一切不正常的相与相之间或 相与地之间（对于中性点接地的系统）发生通路 的情况。正常运行时，除中性点外，相与相之间 或相与地之间是绝缘的。如果由于某种原因使其 绝缘破坏而构成了通路，我们就称电力系统发生 了短路故障。 对称短路；不对称短路。
t / Ta
C？
C由初始条件决定
I m sin( ) I Pm sin( ) C
C iaP0 I m sin( ) I Pm sin( )
短路前瞬间电流 i[ 0 ]
i p 0 短路后周期分量初始值
i I Pm sin( t ) [ I m sin( ) I Pm sin( )]e t / Ta
① ②
:与定子绕组匝链的磁 链称为定子绕组的漏磁链
与转子绕组匝链的那部分磁链 aq 称为电枢反应磁链: ad 、
同步发电机机端突然三相短路时的暂态过程
由于外接阻抗减小，定子绕组电流将增大，相 应的电枢反应磁链也将增大，原来稳定状态下电机 内部的电磁平衡关系遭到破坏。但在突变瞬间，为
电力系统短路分析
目录
CONTENTS
• 电力系统短路概述 • 短路电流计算 • 短路故障分析 • 电力系统短路保护 • 短路分析案例 • 结论与展望
01 电力系统短路概述
短路定义与分类
பைடு நூலகம்
短路定义
在电力系统中，由于某种原因导致电 路中的电流不经过负载直接流回电源 的现象。
短路分类
根据短路发生的位置和短路电流的大 小，可以分为单相短路、两相短路和 三相短路。
详细描述
针对传统短路保护装置存在的不足，研发了一种新型的短路保护装置。通过在多个场景下的应用和测试，该装置 表现出良好的性能和稳定性，能够有效提高电力系统的安全性和可靠性。
06 结论与展望
短路分析的重要性和意义
保障电力系统安全稳定运行
短路故障是电力系统中最常见的故障之一，对其进行准确分析有 助于及时发现和解决故障，降低对整个系统的影响。
系统稳定性下降
短路可能导致系统电压下降，影响电力系统 的稳定性。
火灾风险
短路可能导致电弧产生，引发火灾。
02 短路电流计算
短路电流计算方法
欧姆定律法
基于欧姆定律，通过系 统各元件的电阻和电感 计算短路电流的大小。
叠加法
将系统中的各个元件对 短路电流的贡献分别计 算，然后进行叠加得到
总短路电流。
等效电压源法
通过分析电流和电压的波形来判断 是否存在短路故障。
04
短路故障的预防与处理
加强设备维护和检修
定期检查设备的绝缘状况和运行状态， 及时发现并处理潜在的故障隐患。
提高设备质量
选用高质量的设备和材料，减少设备 故障和绝缘损坏的可能性。
安装保护装置
在关键设备和线路安装保护装置，如 断路器和熔断器，以便在发生短路故 障时及时切断电路。
电力系统短路故障分析计算的基本知识
电力系统短路故障分析计算的基本知识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：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用标幺值（相对值）表示，数值简明、运算简单、易于分析。
有名值（有单位的物理量）标幺值（相对值）＝基准值（与有名值同单位的物理量）二、基准选取三相电路系统基准值可任意，一般：4个基准值参数：SB(MVA)、UB(KV)、IB(KA)、ZB()满足关系：SB3UBIUB3ZBIB,则任意选定其中2个基准参数即可。
电网中一般选定：SB、UB则：SIB2UBSB、Z频率、角速度、时间的基准值频率：fBfN(额定频率）三、基准值改变时标幺值的换算角速度：B2fN(同步电角速度）1时间：tB(电角速度倒数）电抗某折算（下标N为基准下标B为基准）22SBSBUNUN某某(B)＝某某(N)2)某某(N)(2)(S)(UUS()UNIB)某某(N 发电机电抗标幺值：上式直接转换即可U(%)US变压器电抗标幺值(短路电压百分数转换)：某T某(B)＝()(2)100SNBU(%)UI()()电抗器电抗标幺值(电抗百分数转换)：某R某(B)＝100UBIN归算方法：功率不变、阻抗乘变比平方、电压乘变比、电流除变比1)有名值归算：可按上面原则直接归算到某个电压等级：方法一：先用有名值归算到某个电压等级，再统一转换为标幺值；方法二：把基准值归算到各个电压等级，再直接把各个电压等级的参数转换为标幺值即可。
电力系统分析短路计算——电力系统各序网络的建立
2.7电力系统各序网络的建立2.7.1概述当电力系统发生不对称短路时，三相电路的对称条件受到破坏，三相电路就成为不对称的了。
但是，应该看到，除了短路点具有某种三相不对称的部分外，系统其余部分仍然可以看成是对称的。
因此，分析电力系统不对称短路可以从研究这一局部的不对称对电力系统其余对称部分的影响入手。
现在根据图7-32所示的简单系统发生单相接地短路（a 相）来阐明应用对称分量法进行分析的基本方法。
设同步发电机直接与空载的输电线路相连，其中性点经阻抗接地。
若在a 相线路上某一点发生接地故障，故障点三相对地阻抗便出现不对称，短路相0Z a =，其余两相对地阻抗则不为零，各相对地电压亦不对称，短路相0U a =，其余两相不为零。
但是，除短路点外，系统其余部分每相的阻抗仍然相等。
可见短路点的不对称是使原来三相对称电路变为不对称的关键所在。
因此，在计算不对称短路时，必须抓住这个关键，设法在一定条件下，把短路点的不对称转化为对称，使由短路导致的三相不对称电路转化为三相对称电路，从而可以抽取其中的一相电路进行分析、计算。
实现上述转化的依据是对称分量法。
发生不对称短路时，短路点出现了一组不对称的三相电压（见图7-33(a)） 。
这组三相不对称的电压，可以用与它们的大小相等、方向相反的一组三相不对称的电势来替代，如图7-33(b) 所示。
显然这种情况同发生不对称短路的情况是等效的。
利用对称分量法将这组不对称电势分解为正序、负序及零序三组对称的电势（见图7-33(c)） 。
由于电路的其余部分仍然保持三相对称，电路的阻抗又是恒定的，因而各序具有独立性。
根据叠加原理，可以将图7-33(c)分解为图7-33(d)(e)(f) 所示的三个电路。
图7-33(d) 的电路称为正序网络，其中只有正序电势在起作用，包括发电机电势及故障点的正序电势。
网络中只有正序电流，它所遇到的阻抗就是正序阻抗。
图7-33(e)的电路称为负序网络。
由于短路发生后，发电机三相电势仍然是对称的，因而发电机只产生正序电势，没有负序和零序电势，只有故障点的负序分量电势在起作用，网络中只有负序电流，它所遇到的阻抗是负序阻抗。
短路分析——正序、负序、零序
四、简单不对称短路的分析计算
1．单相接地短路
图5-15表示U相单相接 地短路的情况。
k (1)
U V W
IU IV IW
图5-15 单相接地短路
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17
➢ 短路点的边界条件为
k (1)
U V
UIVU
0 IW
0
W
IU IV IW
（5-42）
➢ 将上式转换为对称分量的形式，并整理后可得用序分
（5-41）
UU 0 jIU 0 X 0
式中： UU1 、UU 2 、UU0 为短路点电压的正序、负序和零 序分量；IU1 、IU 2 、IU 0 为短路点电流的正序、负序和零
序分量；X1Σ、X2Σ、X0Σ为正序、负序和零序网络对短 路点的等效电抗；EU1 为正序网络中发电机的等效电 动势。
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量表示的边界条件为
UU1 UU 2 UU 0 0 IU1 IU 2 IU 0
(5-43)
➢ 将基本序网方程式(5-41)和边界条件方程式(5-43)联
立求解，可得短路点的正序分量电流为
IU 2
IU 0
IU1
j
X1
EU1 X2
X0
(5-44)
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4.3 短路电流计算
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21
➢ 短路点的正序分量电流求出后，即可根据边界条件方程式
(5-43)和基本序网方程式(5-41)确定短路点电流和电压的各
序分量为
UUUU
2 0
jIU 2 X 2 jIU 0 X 0
jIU1X 2 jIU1X 0
(5-45)
UU1 EU1 jIU1X1 (UU 2 UU 0 ) jIU1( X 2 X 0 )
电力系统三相短路的分析与计算及三相短路的分类
第一节电力系统故障概述在电力系统的运行过程中，时常会发生故障，如短路故障、断线故障等。
其中大多数是短路故障（简称短路）。
所谓短路，是指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。
在正常运行时,除中性点外，相与相或相与地之间是绝缘的.表7—1示出三相系统中短路的基本类型.电力系统的运行经验表明，单相短路接地占大多数。
三相短路时三相回路依旧是对称的，故称为对称短路;其它几种短路均使三相回路不对称,故称为不对称短路.上述各种短路均是指在同一地点短路，实际上也可能是在不同地点同时发生短路，例如两相在不同地点短路.产生短路的主要原因是电气设备载流部分的相间绝缘或相对地绝缘被损坏。
例如架空输电线的绝缘子可能由于受到过电压(例如由雷击引起）而发生闪络或由于空气的污染使绝缘子表面在正常工作电压下放电。
再如其它电气设备，发电机、变压器、电缆等的载流部分的绝缘材料在运行中损坏。
鸟兽跨接在裸露的导线载流部分以及大风或导线覆冰引起架空线路杆塔倒塌所造成的短路也是屡见不鲜的。
此外,运行人员在线路检修后未拆除地线就加电压等误操作也会引起短路故障.电力系统的短路故障大多数发生在架空线路部分。
总之，产生短路的原因有客观的,也有主观的,只要运行人员加强责任心，严格按规章制度办事，就可以把短路故障的发生控制在一个很低的限度内。
表7—1 短路类型短路对电力系统的正常运行和电气设备有很大的Array危害。
在发生短路时，由于电源供电回路的阻抗减小以及突然短路时的暂态过程，使短路回路中的短路电流值大大增加,可能超过该回路的额定电流许多倍.短路点距发电机的电气距离愈近（即阻抗愈小），短路电流愈大。
例如在发电机机端发生短路时，流过发电机定子回路的短路电流最大瞬时值可达发电机额定电流的10～15倍。
在大容量的系统中短路电流可达几万甚至几十万安培。
短路点的电弧有可能烧坏电气设备。
短路电流通过电气设备中的导体时，其热效应会引起导体或其绝缘的损坏。
第6章+电力系统三相短路故障分析
ib I wm sin wt a 120 w I m sin a 120 I wm sin a 120
ia I wm sin wt a 120 w I m sin a 120 I wm sin a 120
冲击系数
1≤Kimp≤2 一般取1.8
0.15
0.1
0.05
0 t' -0.05
-0.1
0
0.01
0.02
0.03
0.04
0.05
0.06
0.07
0.08
0.09
iimp 1.8I wm 2.55I w
0.1
6.2.4短路电流的最大有效值和短路功率
• 1.最大有效值的估算 • 在检验电气设备的断流能力和耐力强度时， 还要计算短路电流的最大有效值。
6.2.2 无限大容量电源供电的三相短路电流分析
• 由图6.1可以看出三相短路后电路仍然是三相 对称的，所以只研究其中一相（这里我们仍选 a相），根据基尔霍夫电压定律（KVL）：
di R1i L1 U m sin t dt
其解就是短路电流
i i i Im sint Ce
• 虽然它们的电路参数是相同的，但它们的合 o o 120 闸角分别为 120 和 ，可见非周期 分量为最大值或零值的情况只可能在一相出 现。
例6-1
• 已知图6-1所示电路中，已知三相对称电源 的 ua 10 2 sin2 50t kV ，R1=R2=10， L1=L2=10mH，则： • 1）设t=0时短路（即在a相电压瞬时值为零 时短路） • 2）设t=0.0025s时短路， • 3) 设t=0.005s时短路， • 求各相的合闸相角，短路后电流的周期分 量有效值，各相的非周期分量初值，时间 常数。
10kV电力系统接地短路分析
10kV电力系统接地短路分析摘要：根据统计资料表明：在电力系统中，线路接地故障占总故障的70%以上。
在我国大部分10kV系统采用中性点不接地方式运行，当系统所接线路较多、较长、或电缆较多时，系统对地电容电流较大（如超过10A），当发生单相接地故障后，会引起弧光过电压等一系列问题，影响电网安全运行。
目前我国10kV电力系统中母线运行方式有不接地运行方式，经消弧线圈接地方式，经小电阻接地方式，不同的接地方式有不用的优缺点。
本文通过理论计算方法，分析不同种运行方式下接地短路电流及母线电压，为10kV电网实际运行方式安排提供理论依据。
关键词：10kV电力系统；中性点接地方式；短路分析中图分类号：Z861 背景在我国10kV电力系统中，中性点有三种运行方式。
一种是中性点不接地方式，又称中性点绝缘方式；一种是中性点经消弧线圈接地的方式；一种是中性点经电阻接地的运行方式，其按接地电阻的大小又分为高阻接地和低阻接地两种，中性点经高阻接地方式属于小接地电流系统，而中性点经低阻接地的方式属于大接地电流系统。
根据统计资料表明：在电力系统中，线路接地故障占总故障的70%以上。
在我国大部分10kV系统采用中性点不接地方式运行，当系统所接线路较多、较长、或电缆较多时，系统对地电容电流较大（如超过10A），当发生单相接地故障后，会引起弧光过电压等一系列问题，影响电网安全运行。
为此，相关规程规定当系统对地电容电流超过10A时应装设消弧线圈进行补偿，使故障点仅流过补偿后的零序电流，成为经消弧线圈接地系统。
中性点不同的运行方式，在电网发生单相接地时有明显的不同，因而决定着系统保护与监测装置的选择与运行，且各种接地方式都有其优缺点。
下面对不同的接地方式进行详细分析讨论。
2.中性点不接地方式我国目前运行的10kV电力系统多数采用中性点不接地方式运行，这种运行方式在线路发生单相接地时，有短路电路小，线路可以继续短时继续运行的优点，但也容易因线路发生单相接地故障后，长时间短路接地引发更严重的相间短路故障，没有及时切除故障可能引发社会人员人身触电事故。
华中科技大学-电气工程基础课件(熊银信)-第7章-电力系统的短路计算剖析
➢ 为合理配置电力系统中各种继电保护和自动装 置并正确整定其参数提供可靠的依据。
❖ 简化假设
I. 负荷用恒定电抗表示或略去不计；
II. 认为系统中各元件参数恒定，在高压网络 中不计元件的电阻和导纳，即各元件均用 纯电抗表示，并认为系统中各发电机的电 势同相位，从而避免了复数的运算；
0.87
X
T1( N
)*
U
2 T 1(
N
)
ST1( N )
Sd
U
2 dI
10.5 10.52 100 31.5
100 10.52
0.33
X G( N )*
Sd SN
0.26 100 30
0.87
X T1(N )*
Sd ST1(N )
10.5 100 100 31.5
0.33
X
项目 UdⅡ UdⅢ
1. 准确计算法
U dI
/
K1
10.5 1 10.5 /121
121kV
U dI
/(K1K2 )
U dII
/
K2
121 1 110/ 6.6
7.26 kV
2. 近似计算法 UavⅡ＝115 kV UavⅢ＝6.3 kV
E=1.05
各元件电抗的标幺值分别为： 1
2
3
4
5
6
HUST_CEEE
HUST_CEEE
第一节 电力系统的短路故障
短路：电力系统中一切不正常的相与相之 间或相与地之间发生通路的情况。
一、短路的原因及其后果 二、短路的类型 三、短路计算的目的和简化假设
HUST_CEEE
电力系统三相短路故障分析PPT课件
例6-1
• 已知图6-1所示电路中，已知三相对称电源
的
，R1=R2=10，L1=L2=10mH，则：
• 1）设t=0时短路（即在a相电压瞬时值为零时短路）
• 2）设t=0.005s时短ua 路1，0 2 sin250tkV
• 3)设t=0.01s时短路，
• 求各相的合闸相角，短路后电流的周期分量有效值，各相的非 周期分量初值，时间常数。
（即忽略其励磁支路）。 • 4．忽略电力线路的对地电容，在高压电网（110kV及110kV以
上）忽略电力线路的电阻。
第4页/共67页
6.2无限大容量电源供电的 电力系统三相短路
•6.2.1 无限大容量电源的概念
概念
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 ，称该电源为无限
(b)
(c)
图8-3 三相短路时电流、电压相量图 (a)电路图；(b)电流相量图；(c)电压相量图
第16页/共67页
6.2.3 短路冲击电流
• 短路电流可能出现的最大瞬时值称为冲击电流，用 表示。
• 电路原来处于空载，即
则
，并假设短路后回
路的感抗远大于电阻，则有阻抗iim角p
，且短路时合闸角
i0 0 Im 0
1.156 100 110 6.067kA 3 110 11
或近似有：I I* IB 1.156
100 6.356kA 3 10.5
第23页/共67页
例6-2
• 冲击电流，
iimp 1.8Im 2.556.356 16.208kA • 短路电流的最大有效值
Iimp 1.52I 1.526.356 9.661kA
电力系统继电保护与自动化技术 ..两相短路故障录波分析
电力故障录波识图根底及典型diǎníng故障分 析
分析fēnī录波图的程序及根本方法
AB两相短路duǎnlù典型录波图
第二第页三页，，共共八八页。页。
AB两相短路典型向量图
电力diànlì故障录波识图根底及典本方法
符合1条
1、两相电流增大，两相电压降 低；没有零序电流、零序电压。 2、电流增大、电压降低为相同两 个相别。 3、两个故障相电流根本反向。
3、两个故障相电流根本反向。 4、故障相间电压超前故障相间电 流约80 度左右。
AB两相短路典型diǎníng向量图
符合第4 条
第四第五页页，，共共八八页页。 。
两相短路故障录波分析
故障录波图波形bō ínɡ特点
1
2
3
4
两相电流diànliú 增大，两相电压 降低；没有零序 电流diànliú、零 序电压
电力diànlì故障录波识图根底及典型故障分 析
两相短路duǎnlù故障
分析两相短路故障gùhàng录波图要点：
1、两相电流增大，两相电压降低；没有零序电流、零序电压。 2、电流增大、电压降低为相同两个相别。
3、两个故障相电流根本反向。 4、故障相间电压超前故障相间电流约80 度左右。
第一第二页页，，共共八八页页。 。
电流增大、电压 降低为相同两个
相别
两个故障相电流根 本反向
故障相间电压 超前故障相间 电流约80度左 右
第第五六页页，共八八页页。。
谢谢ièie
T
H
A
N
Y
O
U
第第六七页页，，共共八八页页。。
内容nèiróng总结
单相接地短路duǎnlù故障录波分析。1、两相电流增大，两相电压降低。没有零序电流、零序电压。2、电流增大、电 压降低为相同两个相别。4、故障相间电压超前故障相间电流约80 度左右。4、故障相间电压超前故障相间电流约80 度左 右。故障相电压超前故障相电流约80度左右。零序电流超前零序电压约110度左右。两相电流增大，两相电压降低。故障 相间电压超前故障相间电流约80度左右。THAN YOU
电力系统分析三相短路
B 2
4 100
B
6 100
3 0.4 6.32 0.872
U S X X S 4*
5*
%
k2
100
B 7.5 100 1 100 7.5
TN
X
6*
X
SB
ห้องสมุดไป่ตู้
U 6
2
2
0.4
15
100
37 2
0.44
27
3、绘制等值电路图
✓相应每一种短路点作出一种等值电路图
✓任一短路点相应等值电路中，只要求表达该点短路时，短 路电流经过旳元件电抗 ✓分子为顺序号，分母为该元件旳电抗标幺值
1、发电机 有名值 归算到基本级
2
U x x''
1
d*N
1
SGN
U U U U x' x''
1
d*N
2
2
1 2 3 4
S U U U GN
1
2
3
9
2
2
S U U U U S x' U S U U U U 1* j
x1'
B 2
x '' d*N
4
1 GN
2 1
3 2
4 3
B 2
4
2、变压器
在时间轴上旳 投影代表各量 旳瞬时值
Im 0 sin( ) i[0]
Im sin( ) iP0
iP0 i[0]
17
二、短路冲击电流
•指短路电流最大可能旳瞬时值，用 iM 表达。
其主要作用是校验电气设备旳电动力稳定度。
非周期电流有最大初值旳条件应为：
电力系统接地短路故障种类及接地保护方式直观分析
电力系统接地短路故障种类及接地保护方式直观分析展开全文电力系统按接地方式分类，有中性点接地系统和中性点不接地系统。
其中，两种接地系统按接地故障的方式分类，又有单相接地、两相接地、三相接地3种短路故障。
单相接地是最常见的线路故障，两相接地、三相接地出现几率小，但有明显的相间短路特征。
★中性点接地系统1.单相接地故障2.两相接地故障3.三相接地故障★中性点不接地系统1.单相接地故障2.单相接地故障3.三相接地故障☆单相接地故障特点：1.一相电流增大，一相电压降低；出现零序电流、零序电压。
2.电流增大、电压降低为同一相别。
3.零序电流相位与故障相电流同向，零序电压与故障相电压反向。
4.故障相电压超前故障相电流约80度左右（短路阻抗角，又叫线路阻抗角）；零序电流超前零序电压约110度左右。
☆两相短路故障特点：1.两相电流增大，两相电压降低；没有零序电流、零序电压。
2.电流增大、电压降低为相同两个相别。
3.两个故障相电流基本反向。
4.故障相间电压超前故障相间电流约80度左右。
☆两相接地短路故障特点：1.两相电流增大，两相电压降低；出现零序电流、零序电压。
2.电流增大、电压降低为相同两个相别。
3.零序电流向量为位于故障两相电流间。
4.故障相间电压超前故障相间电流约80度左右；零序电流超前零序电压约110度左右。
☆三相短路故障特点：1.三相电流增大，三相电压降低；没有零序电流、零序电压。
2.故障相电压超前故障相电流约80度左右；故障相间电压超前故障相间电流同样约80度左右。
★电力系统工作接地（接地保护）变压器或发电机中性点通过接地装置与大地连接，称为工作接地。
工作接地分为直接接地与非直接接地（包括不接地或经消弧线圈接地）两类，工作接地的接地电阻不超过4?为合格。
☆电网中性点运行方式：大接地电流系统（110kV及以上）1.直接接地，又称为有效接地2.经低电阻接地大接地电流系统（35kV及以下）1.不接地，又称为中性点绝缘2.经消弧线圈接地3.经高阻接地煤矿电网中性点接地方式1.井下3300、1140、660V系统采用中性点不接地方式2.6、10kV主要采用中性点经消弧线圈接地方式3.35kV采用中性点不接地方式4.110kV采用中性点直接接地方式举例：中性点经消弧线圈接地和中性点直接接地★接地保护系统的型式文字代号☆第一个字母表示电力系统的对地关系：T--直接接地I--所有带电部分与地绝缘，或一点经阻抗接地。
无穷大功率电源供电系统三相短路分析
无穷大功率电源供电系统三相短路分析1.电力系统故障分析的意义在电力系统的运行过程中，时常会发生故障，其多数是短路故障。
所谓短路, 是指一切不正常的相与相之间或相与地（对于中性点接地的系统）发生系统通路的情况。
电力系统在运行中，相与相之间或相与地（或中性线）之间发生非正常连接（即短路）时流过的电流。
其值可远远大于额定电流，并取决于短路点距电源的电气距离。
例如，在发电机端发生短路时，流过发电机的短路电流最大瞬时值可达额定电流的10〜15倍。
大容量电力系统中，短路电流可达数万安。
这会对电力系统的正常运行造成严重影响和后果。
在发电厂、变电所以及整个电力系统的设计工作中，都必须事先进行短路计算，以此作为合理选择电气接线、选用有足够热稳定度和动稳定度的电气设备及载流导体、确定限制短路电流的措施、合理配置各种继电保护并整定其参数等的重要依据。
因此故障计算对于电力系统的设计和安全运行具有十分重要的意义。
2电力系统故障分析计算本文以无穷大功率电源供电发生三相短路分析。
即在此电路中假设电源电压幅值和频率均为恒定。
图2.1无限大功率电源供电的三相电路突然短路假设无穷大功率电源供电系统如图2.2所示，0.02s时刻变压器低压分母线发生三相短路故障，仿真其短路电流周期分量幅值和冲击电流的大小。
线路参数 为L = 50kM ,召=0.4WM ,斤=0」;变压器的额定容量 S N =20MV^A,短路电压q% = 10.5,短路损耗* = 135RW,空载损耗 厶％ = 0.8,空载电流厶％ = 0.8,变比6=11(X11,负载S=5MW,高低压 绕组均为Y 形联接；并设供电点电压为HOkVo图2.2无穷大功率电源供电系统计算：变压器 T 采用 Three-phrase-transformer (Two Windings)n 模型。
根据给定的数据：变压器的电阻为：^=^xl0^^10xl0^ = 4.08Q变圧器的电抗为：则变压器的漏感:厶7/(2初=20浪0日402H 变压器的励磁电阻为：/?/n =_^xl03=i^-xl03Q=5.5xl05Q变压器的励磁电抗为:变压器的励磁电感为:输电线路L 采用u Three-Phase series RLC Branch”模型。
第七章 电力系统三相短路.
id
)
q Xqiq
f
Xad id X f i f
Xad (i f
id ) X f i f
（7-15）
由(6-55)消去励磁电流 i 得f
d
Xad
Xf
f
(Xd
X
2 ad
Xf
)id
Xad
Xf
f
( Xa
X X f
f X ad Xad
)id
定义： 得：
Eq
X ad Xf
X ad i f
X ad iD
q f
X qiq X aqiQ X ad id X f i f
X
ad iD
（6-37）
D X ad id X ad i f X DiD
Q X aqiq X QiQ
无阻尼绕组同步电机的磁链平衡方程
d
Xd id
Xad i f
Xaid
Xad (i f
➢ 切断短路电流；
➢ 经受住工作电压
补充例题 K点发生三相短路时，6.3kV母线电压保持 不变，设计要求冲击电流不得超过20kA, 试确定平行敷设的电缆数。
X R 0.693 X L 0.104 R L 0.463
imkimIpm
kim
Em Z
20
Z
kim
Em 20
Z
kim
Em 20
kim____冲击系数 Ta=0 1 kim 2
X/R
14
20
Ta
0.045 0.064
kim
1.799 1.855
实际计算时：
30 0.096 1.9
短路点
kim
发电机母线
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电力系统各种短路向量分析
一、单相(A 相)接地短路
故障点边界条件
.
.
.
0;0;0kB kC kA U I I ===
即 ....
1200kA kA kA kA U U U U =++=
又 .
(2)
111()33kA kA kB kC kA I I a I a I I =++=
.
(2)
2
11()33
kA kA kB kC kA I I a I a I I =++= .
....
11()33
k kA kB kC kA I I I I I =++= 所以
...
120kA kA k I I I ==
以上就是以对称分量形式表示的故障点电压和电流的边界条件。
向量图如下：
由向量图可知A相电流增大，B、C相电流为零，A相电压为零，B、C相电压增大。
二、B 、C 相接地短路。
故障点边界条件为 ...
0;0;0kA kB kC I U U === 同上用对称分量表示，则 .
.
.
1200kA kA k I I I ++=
.
.
.
120
13
kA kA k kA U U U U === 相量图如下：
有向量图可知，A 相电流为零，B 、C 相电流增大；A 相电压增大，B 、C 相电压为零。
三、两相短路
故障点的边界条件为
.....
0;;kA kB kC kB kC I I I U U ==-=
以对称分量形式表示故障点电压、电流边界条件：
.
.
.
.
.
12120;;kA kA kA kA kA I I I U U ==-=
向量图如下：
由向量图可知，A 相电流为零，B 、C 相电流增大；A 相电压增大，B 、C 相电压减小。
四、三相短路
故障点边界条件为
.
.
.
.
.
.
0;kA kB kC kA kB kC I I I U U U ++=== 以对称分量法表示，则 .
.
.
0120;0;0k kA kA I U U === 三相短路电流向量图如下：
即短路电流向量仍然保持平衡，各项短路电压为零。