电力系统故障分析ppt页
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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PPT资料62页
停电后的曼哈顿
2019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
近年的电力系统停电事故
������ 2019年9.23瑞典丹麦大停电 ������ 2019年9.28意大利全国大停电 ������ 2019年中国21个省拉闸限电 ������ 2019年7月12日雅典奥运开幕前一月大停电 ������ 2019年8月18日印尼大停电，1亿多人受灾 ������ 2019年5月25日莫斯科大停电
杂志评为十大开拓性新兴科技领域之一
• ������ 进展：老学科——科技热点和前沿 • ������ 人才需求：“新能源利用、智能电网”重大需求，
电力企业人才需求量上升。
第2节 如何使故障计算更简明？（标幺值）
标幺值 （相对值）
有名值（有单位的物理量） 基准值（与有名值同单位的物理量）
电力系统计算时，注意基准值要求统一！！！
三、短路对电力系统的危害 1、短路对电力系统的正常运行和电气设备有很大的危害 在发生短路时，由于短路对电力系统的正常运行和电气设
备有很大的危害。在发生短路时，由于电源供电问路的阻抗 减小以及突然短路时的暂态过程，使短路时线路中的短路电 流值大大增加，可能超过该电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 如么发电机端发生短路时，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导体时，其热效 应会引起导体或其绝缘的损坏。另一方面，导体也受到很大 电动力的冲击，致使导体变形甚至损坏。因此，各种电气设 备应有足够的热稳定度和机械稳定度(或称动稳定度)，使电 气设备在通过最大可能的短路电流时不致损坏。
电力系统故障分析课件
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
5. 研究电力系统暂态过程的方法:
物理模拟法 动态模拟实验室 数学模拟法: (1) 建立数学模型: 要求: 简单,合理 (2)求解数学模型: 工具:计算器,计算机 (3)结果分析: 从物理上加以讨论和解释,是否符合工程实际情况. 符合工程计算 的实际要求 方便解算 表示电力系统暂态 过程的数学方程式
绪本课程研究的内容:论 Nhomakorabea主要研究电力系统中由于故障所引 起的电磁暂态过程,搞清楚暂态发生的 原因,发展过程及后果,从而为预防及 消除电力系统的故障准备必要的理论知 识. 故障过程中各种电气量的变化特 征,计算方法,结果分析等等.
绪
涉及的基本概念:
1.电力系统运动状态 2.电力系统暂态过程 3.电力系统的故障类型
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)
复杂故障
simultaneous faults
电力系统故障分析
Power System Fault Analysis
课程要求
★ 按时上课 ,认真听讲,完成作业; ★ 了解背景,掌握概念 ★ 培养科研素养: 问题 建模 方法 结果 结论
★ 加强能力:自学,分析,计算,综合 ★ 积极思考,融会贯通.
主要内容
绪论 故障分析的基本知识(第一章) 电力系统元件的各序参数和等值电路(第三章) 简单不对称故障的分析计算(第四章) 不对称故障时电力系统中各电气量值的分布计算 (第五章) 用计算机计算电力系统故障的方法(第六章)
电力系统三相短路故障分析PPT课件
例6-4
• 电力系统接线图如图6-11所示，其中G为发电 机，M为电动机，负载(6)为由各种电动机组合 而成的综合负荷，设在电动机附近发生三相短 路故障，试画出下列电力系统三相短路故障分 析时的等值网络图。
第29页/共67页
例6-4
第30页/共67页
6.3.2.起始次暂态电流的计算
• 得到等值电路后，起始次暂态电流
• 三相短路功率主要是用来校验断路器的切断能力，要求短路时， 断路器一方面能切断这么大的短路电流，另一方面断路器断开 时其触头还要能经受工作电压的作用。
表达式： Skt 3U N It
用标幺值表示为：Skt*
3U N It 3U B I B
It*
I*
在有名值计算中： Skt 3UN I I*SB
第27页/共67页
表6-3 短路分析时元件的近似模型
元件
发电机 （调相机）
负荷
负荷 模型
与稳态模 型相同， 近似计算 时可忽略 电阻。
计算公式
E(0 ) U 0 jI0 X
RL
U（20-）， PL
第X2L8页/U共Q（260L7-）页
EM (0 ) U 0 jI0 X M
若只计电抗，则：
只求其数值
Ik E jX Uk(0) jX
第32页/共67页
Ik E X Uk(0) X
例6-5
• 化简图6-12所示的电力系统等值电路，并求出起始次暂态电流。
第33页/共67页
例6-5
求出起始次暂态电流的标幺值
I1*
E* X13* X12*
1.018 0.5571.43
工作遭到破坏。 4. 破坏电力系统中各发电厂之间并列运行的稳定性，引起系统振
电力系统的维护与故障分析步骤PPT课件
注意停电，确保自身安全 注：对于漏电不跳闸的测试，把漏电电阻换成1K进行测试。
慎用绝缘修正：660V模式下RX和FD 回路中串入30.067K 修正过显示10K
高压配电
线缆长度？ 低压总开关
线缆长度？
变压器容量？
程序版本号？
线缆
分开关1 长度
分开关2
程序版本号？
程序版本号？
负荷类型电流功率
负荷类型电流功率
第6页/共46页
高压综合保护器
5、按下开关柜门合闸按钮无响应 a) 检查门闭锁行程触点是否接触良好 b) 检查断路器行程触点是否接触良好 c) 永磁体开关需要等待一会储能，储能结束再试
第7页/共46页
高压综合保护器
6、柜门合闸按钮能合闸但遥控器合闸开关无响应 a) 更换遥控器后重新测试 b) 检查综保遥控合闸出口接线，是否接触良好。
第4页/共46页
高压综合保护器
3、显示器与主机通讯失败（指示灯常亮） a) 检查显示器与主机的通讯线 b) 在录波时会出现短暂的通讯失败
4、显示器通讯指示灯常亮或不亮 a) 主机忙（如正在录波等）,短暂等待 b) 主机故障 ,返厂维修
第5页/共46页
高压综合保护器
2、显示器显示字迹不清晰 用小一字螺丝刀调整显示器对比度（右侧的可调电位器）
第25页/共46页
低压综合保护器
二、低压综保改造后常见问题处理
3、分合闸回路故障 a) 开关柜门合闸按钮控制不合闸，或综保远控合闸不合闸。 应检查合闸回路控制接线，着重检查合闸按钮按下后是否接触良好， 综保远控合闸控制接点输出是否正常，综保故障闭锁接点输出是否 正常，给合闸线圈供电的全桥输入、输出电压是否正常，合闸线圈 是否正常，合闸机械机构是否正常。 b) 开关柜门分闸按钮控制不合闸，或综保远控分励不分闸。 应检查分闸回路控制接线，着重检查分闸按钮按下后是否接触良好， 综保远控分励控制接点输出是否正常，分励线圈是否正常，分闸机 械机构是否正常。
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
电力系统不对称故障的分析-PPT
I
a1
.
Uc
.
.
aU a1 a 2 U a2
.
U a1
jX 2
. I a1
短路点得电流、电压相量图
Ua
IC
Ia2 Ia1 0
Ub Uc Ua
电压向量图
Ib
电流向量图
三、两相短路接地
Ua Ub Uc
a b c
Ia
Ib
Ic
jX f
➢短路点得边界条件为
U
b U c
Ia 0 j(Ib
.
Ib
.
I a0 a2
.
I a1 a
.
I a2
(a2
X 2 aX 0 X2 X0
)
.
I
a1
.
Ic.Leabharlann I a0.a I a1
a2
.
I a2
(a
X 2
a2 X0
. ) I a1
X2 X0
.
.
.
.
.
U a U a0 U a1 U a2 3U a1 j3
X 2 X 0
.
I a1
X 2 X 0
X 0 X1
E1
1.5
X 0 X1
2
X 0 X1
j
3 2
E1
Uc
j [(a
a2 ) X1
(a 1) X 0 ]
E12 j (2 X1
X0 )
(a
a2) 2
(a 1)
X 0 X1
X 0 X1
E1
1.5
X 0 X1
2 X0 X1
j
3 2
E1
➢非故障相电压得绝对值为
a1
.
Uc
.
.
aU a1 a 2 U a2
.
U a1
jX 2
. I a1
短路点得电流、电压相量图
Ua
IC
Ia2 Ia1 0
Ub Uc Ua
电压向量图
Ib
电流向量图
三、两相短路接地
Ua Ub Uc
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➢短路点得边界条件为
U
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E1
1.5
X 0 X1
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X 0 X1
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E1
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(a 1) X 0 ]
E12 j (2 X1
X0 )
(a
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(a 1)
X 0 X1
X 0 X1
E1
1.5
X 0 X1
2 X0 X1
j
3 2
E1
➢非故障相电压得绝对值为
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。
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F&c1 120° F&a1
120°
120°
F&b1
（a）正序分量
120°
F&b2 120°
F&a2
120°
F&c2
F&cF0&bF0&a0
（b）负序分量
（c）零序分量
图 3-1 三相不对称相量所对应的三组对称分量
.
.
.
.
.
F b1 a 2 F a1 , F c1 a 2 F b1 a F a1
6. 故障计算的基本假设：
（1）磁路的饱和、磁滞忽略不计， （2）系统中除不对称故障处以外都可当
作是对称的。 （3）各元件的电阻略去不计。 （4）短路为金属性短路。
故障分析的基本知识
1-1对称分量法 1-2序阻抗的基本概念 1-3电力系统相序网络的构成
对称分量法
一、 对称分量法
将一组不对称的三相量看成是三组不 同的对称三相量之和，在线性电路中， 应用叠加原理，对这三组对称分量分别 按对称三相电路去解，然后将其结果叠 加起来。这种方法就叫做对称分量法。
.
.
.
.
.
F b2 a F a2, F c2 a F b2 a2 F a2
.
.
.
F a0 F b0 F c0
a e j120 1 j 3 22
a 2 e j240 1 j 3 22
1 a a 2 0, a3 1
.
.
.
.
F a F a1 F a2 F a0
.
.
ZL1
I&a1 I&b1 I&c1
+++ U&a1- a2U&a-1 aU&a-1
(d)
- E&a + ZG -a2E&a+ ZG -aE&a+ ZG
ZN
ZL
ZL
ZL
I&a I&b I&c
++ + U&a- U&b- U&c-
(b)
ZG2 ZL2
ZG2 ZL2
ZG2 ZL2
I&a2 I&b 2 I&c2
ZG0 ZL0
ZG0 ZL0
ZG0 ZL0
Ia0 Ib0 Ic0
ZN
+++ U a0 - U b0- U c0-
(f)
图 3-5 利用对称分量法分析电力系统的不对称短路
对正序网络：
.
.
.
.
.
.
E a I a1 (zG1 zL1 ) (I a1 I b1 I c1 )z N U a1
.
示
意
图
短路代表符号
K (3)
K (2)
单相接地短路
K (1)
两相接地短路
K (1,1)
各种短路的示意图和代表符号
短路的基本现象：电流剧烈增加，电压大幅度 下降。
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）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；
.
.
E a I a1 (zG1 zL1 ) U a1
对负序网络：
.
.
.
.
.
I a2 (zG2 zL2 ) (I a2 I b2 I c2 )zN U a2
.
.
I a2(zG2 zL2) U a2
2. 什么是电磁暂态？
在暂态过程刚开始的一段时间内，系统 中的发电机以及其它转动机械的转速由于惯 性作用还来不及变化，暂态过程主要的决定 于各元件的电磁参数，这一阶段称为电磁暂 态。
3. 故障类型：
常见的对电力系统危害比较严重的有：短路、断 相以及各种复杂故障等。短路故障是电力系统中 危害最严重的故障。
1 3
(
.
F
a
a
2
.
Fb
.
aFc)
二、对称分量法在不对称故障计算中的应用
- E&a+ ZG ZL
-a2E&a+ ZG ZL
-aE&a+ ZG ZL
I b& 0 I c& 0
I&a
ZN
U&a 0 U&b U&c
（a）
- E&a+ ZG1 -a2E&a+
ZN
ZL1
ZL1
主要内容
故障分析的基本知识
简单不对称故障的分析计算
不对称故障时电力系统中各电气量 值的分布计算
涉及的基本概念：
1.什么是暂态？ 2.什么是电磁暂态？ 3.故障类型 4.研究电力系统暂态过程的方法 5.故障计算的基本假设
1.什么是暂态？
正常情况下电力系统处于稳态运行，此时发电厂 中原动机的输入功率和发电机的输出功率相平衡， 系统的频率和电压都是稳定的。当系统受到某种扰 动时，上述功率平衡被打破，系统的运动状态也随 之发生了变化。由于系统中包含有惯性元件，运动 状态的变化不可能瞬时完成，而必须经历一个过渡 状态，这种过渡状态就称为暂态。
ZN
++ + U&a 2 - a U&a-2 a - 2U&a2
(e)
- E&a + ZG -a2E&a+ ZG - aE&a+ ZG
ZN
ZL ZLI&a
ZL
UUU&&&aaa21++--0+-
I&b
+ I&c +
+-
+-
U&a+--0
U&a0+--
(c)
aUa2a2U a1
aU a1
a2U a2
4. 断相故障及复杂故障：
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。
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。
5. 研究电力系统暂态过程的方法：
物理模拟法 数学模拟法：
（1) 建立数学模型； （2）求解数学模型； （3）结果分析。
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F b F b1 F b2 F b0 a 2 F a1 aF a2 F a0
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F c F c1 F c2 F c0 a F a1 a 2 F a2 F a0
.
F a0
1 3
.
(F
a
.
.
Fb Fc)
.
F
a1
1. 3 (F a
.
aFb
a2
.
Fc)
.
F a2
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
。
短路的种类：
短路种类 三相短路
两相短路
电力系统故障分析
山东大学 电气工程学院 丛伟
weicong@
2015－4－20
个人简介
工学博士，副教授，硕士研究生导师 山东大学电气工程学院 继电保护研究所副所长 1996年考入山东工业大学，2005年12月博士毕业留校 2009年开始独立招收研究生，研究方向为电力系统继电 保护 承担国家级课题2项，省级课题2项，国家电网公司重大 科技项目1项，重点科技项目10余项