两相接地短路电流地计算

目录

1.前言 (1)

1.1短路电流的危害 (1)

1.2短路电流的限制措施 (1)

1.3短路计算的作用 (2)

2.数学模型 (3)

2.1对称分量法在不对称短路计算中的应用 (3)

2.2电力系统各序网络的制订 (9)

2.3两相接地短路的数学分析 (10)

2.4变压器的零序等值电路及其参数 (10)

3两相接地短路运行算例 (14)

4.结果分析 (18)

5.心得体会 (19)

6.参考文献 (20)

1.前言

电能作为我们日常生活中运用最多的一种能源，不仅有无气体无噪音污染，便于大范围的传送和方便变换，易于控制，损耗小，效率高等特点。

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(短路)时流过的电流称为短路电流。在三相系统中发生短路的基本类型有三相短路、两相短路、单相对地短路和两相对地短路。三相短路因短路时的三相回路依旧是对称的，故称为对称短路；其他几种短路均使三相电路不对称，故称为不对称短路。在中性点直接接地的电网中，以一相对地的短路故障为最多，约占全部短路故障的90%。在中性点非直接接地的电力网络中，短路故障主要是各种相间短路。发生短路时，由于电源供电回路阻抗的减小以及突然短路时的暂态过程，使短路回路中的电流大大增加，可能超过回路的额定电流许多倍。短路电流的大小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发电机额定电流的10～15倍，在大容量的电力系统中，短路电流可高达数万安培。

1.1短路电流的危害

短路电流将引起下列严重后果：短路电流往往会有电弧产生，它不仅能烧坏故障元件本身，也可能烧坏周围设备和伤害周围人员。巨大的短路电流通过导体时，一方面会使导体大量发热，造成导体过热甚至熔化，以及绝缘损坏；另一方面巨大的短路电流还将产生很大的电动力作用于导体，使导体变形或损坏。短路也同时引起系统电压大幅度降低，特别是靠近短路点处的电压降低得更多，从而可能导致部分用户或全部用户的供电遭到破坏。网络电压的降低，使供电设备的正常工作受到损坏，也可能导致工厂的产品报废或设备损坏，如电动机过热受损等。电力系统中出现短路故障时，系统功率分布的突然变化和电压的严重下降，可能破坏各发电厂并联运行的稳定性，使整个系统解列，这时某些发电机可能过负荷，因此，必须切除部分用户。短路时电压下降的愈大，持续时间愈长，破坏整个电力系统稳定运行的可能性愈大。

1.2短路电流的限制措施

为保证系统安全可靠地运行，减轻短路造成的影响，除在运行维护中应努力设法消除可能引起短路的一切原因外，还应尽快地切除短路故障部分，使系统电压在较短的时间内恢复到正常值。为此，可采用快速动作的继电保护和断路器，以及发电机装设自动调节励磁装置等。此外，还应考虑采用限制短路电流的措施，如合理选择电气主接线的形式或运行方式，以增大系统阻抗，减少短路电流值；加装限电流电抗器；采用分裂低压绕阻变压器等。主要措施如下：

一是做好短路电流的计算，正确选择及校验电气设备，电气设备的额定电压要和线路的额定电压相符。

二是正确选择继电保护的整定值和熔体的额定电流，采用速断保护装置，以便发生短路时，能快速切断短路电流，减少短路电流持续时间，减少短路所造成的损失。

三是在变电站安装避雷针，在变压器附近和线路上安装避雷器，减少雷击损害。

四是保证架空线路施工质量，加强线路维护，始终保持线路弧垂一致并符合规定。

五是带电安装和检修电气设备，注意力要集中，防止误接线，误操作，在带电部位距离较近的部位工作，要采取防止短路的措施。

六是加强管理，防止小动物进入配电室，爬上电气设备。

七是及时清除导电粉尘，防止导电粉尘进入电气设备。

八是在电缆埋设处设置标记，有人在附近挖掘施工，要派专人看护，并向施工人员说明电缆敷设位置，以防电缆被破坏引发短路。

九是电力系统的运行、维护人员应认真学习规程，严格遵守规章制度，正确操作电气设备，禁止带负荷拉刀闸、带电合接地刀闸。线路施工，维护人员工作完毕，应立即拆除接地线。要经常对线路、设备进行巡视检查，及时发现缺陷，迅速进行检修。1.3 短路计算的作用

通过短路计算，我们可以

(1) 校验电气设备的机械稳定性和热稳定性；

(2) 校验开关的遮断容量；

(3) 确定继电保护及安全自动装置的定值；

(4) 为系统设计及选择电气主接线提供依据；

(5) 进行故障分析；

(6) 确定输电线路对相邻通信线的电磁干扰。

2.数学模型

在电力系统的运行和分析中，网络元件常用恒定参数代表，因此电力网络是一个线性网络。该线性网络可用代数方程组来描述。

节点：电力网络中一些需要研究的点，如母线、发电机出口等；

支路：支路为网络中的某一元件，如发电机、变压器、线路等。支路号用其首端节点号乘100加上末节点号的组合数字来表示，若支路首末节点号为i 、j ，则该支路号为i ×100＋j 。用此方法可以处理99个节点的网络；

节点方程：一般地，对于有ｎ个独立节点的网络，可以列写ｎ个节点方程：

11121n 112n V V V Y Y Y I ⋅+⋅+⋅=…+

21222n 212n V V V Y Y Y I ⋅+⋅+⋅=…+

…………

k1k2kn k 12n V V V Y Y Y I ⋅+⋅+⋅=…+

用矩阵表示就是： 1Y V ⋅=

矩阵Ｙ称为节点导纳矩阵。它的对角线元素ii Y 称为节点i 的自导纳，其值等于接于节点i 的所有支路导纳之和。非对角线元素ij Y 称为节点i 、j 间的互导纳，它等于直接联接于节点i 、j 间的支路导纳的负值。若节点i 、j 间不存在直接支路，则有0ij Y =。由此可知节点导纳矩阵是一个稀疏的对称矩阵，其对角线元素一般不为零，但在非对角线元素中则存在不少零元素；矩阵的阶数与节点数相等。

这样，如何计算短路电流就转化为如何建立和求解该线性方程组，网络的化简也就转化为节点导纳矩阵的化简。

2.1对称分量法在不对称短路计算中的应用

对称分量法是分析不对称故障的常用方法，根据不对称分量法，一组不对称的三相量可以分解为正序、负序和零序三相对称的三相量。在不同序别的对称分量作用下，电力系统的各元件可能呈现不同的特性，因此我们首先来介绍发电机、变压器、输电线路和符合的各序参数，特别是电网元件的零序参数及其等值电路。

一、不对称三相量的分解

在三相电路中，对于任意一组不对称的三相相量（电流或电压），可以分解为三组三相对称的相量，当选择a 相作为基准相时，三相相量与其对称分量之间的关系（如电流）为

2(1)2(2)(0)1113111a a a b c a I a I a I a I a I I ⎛⎫⎛⎫⎛⎫ ⎪ ⎪ ⎪= ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭

（2-1） 式中，预算子°120j a e =，°2240j a e =，且有1+a+a 2 =0,a 3 =1；.(1)a I 、.(2)a I 、.

(0)a I 分别为a 相电流的正序、负序和零序分量，并且有