电力系统不对称故障分析与计算及其程序设计

广东工业大学华立学院

课程设计(论文)

课程名称电力系统课程设计

题目名称不对称故障分析与计算及其程序设计学生学部（系) 电气工程系

专业班级电气工程及其自动化(4）班

学号１20308０４035

学生姓名覃烽

指导教师罗洪霞

20１１年6月12日

目录

摘要ﻩ1

关键词ﻩ1

前言ﻩ1

1.电力系统短路故障的基本知识ﻩ2

1.1 短路故障的概述ﻩ2

2对称分量法在不对称短路计算中的应用ﻩ2

2.1 不对称三相量的分解 (3)

2．2对称分量法在不对称短路计算中的应用ﻩ4

3 简单不对称短路的分析与计算ﻩ４

3.1 单相（a相）接地短路7ﻩ

3.3 两相（ｂ相和c相）短路接地ﻩ7

4 简单不对称短路的分析与计算计算机计算程序法ﻩ８

4.1 简单故障的计算程序原理ﻩ9

4.2 网络节点方程的形成ﻩ1０

5 电力系统不对称短路计算实例ﻩ

11

11

5.1 单相接地短路和两相短路不对称故障分析与计算ﻩ

5.2 两种计算方法的对比..................................... 1８

19

结语ﻩ

参考资料.................................................... １9 附录:不对称短路电流计算程序ﻩ错误!未定义书签。

摘要

在电力系统运行过程中，时常会发生故障,且大多是短路故障。短路通常分为三相短路、单相接地短路、两相短路和两相接地短路。其中三相短路为对称短路，后三者为不对称短路。电力运行经验指出单相接地短路占大多数，因此分析与计算不对称短路具有非常重要意义。

分析计算不对称短路方法很多,目前实际最常用的方法是对称分量法。而以对称分量法为核心的计算方法又可有解析法和计算机程序算法等,本论文的主要工作即介绍这两种计算方法。解析法,是将微分方程代数化、暂态分析稳态化、不对称转化为对称并叠加完成不对称故障的分析与计算。计算机程序算法是在形成三个序网的节点导纳矩阵后,对其应用高斯消去法求得故障端点等值阻抗,根据故障类型选用相应公式计算各序电流、电压,进而合成三相电流、电压。

关键词：单相接地短路，两相短路,两相接地短路，对称分量法,节点导纳矩阵

前言

《电力系统分析》是一门介绍电力系统稳态运行分析、故障分析和暂态过程分析的课程。电力系统分析的基础为电力系统潮流计算、短路故障计算和稳定计算。

在电力系统运行过程中，时常会发生故障,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。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损坏。此外运行人员在短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。

短路问题是电力技术方面的基本问题之一。在发电厂、变电站以及整个电力系统的设计和运行工作中，都必须事先进行短路计算,以此作为合理选择电气接线、确定限制短路电流措施等的重要依据。为此计算短路时各种运行参量(电流、电压等）是非常必要的。

短路通常分为三相短路、单相接地短路、两相短路和两相接地短路。其中三相短路为对称短路，后三者为不对称短路。电力运行经验指出,单相接地短路占大多数。因此分析与计算不对称短路具有非常重要意义。

１.电力系统短路故障的基本知识

1.1短路故障的概述

在电力系统运行过程中，时常发生故障，其中大多数是短路故障。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。除中性点外,相与相或相与地之间都是绝缘的。电力系统短路可分为三相短路,单相接地短路。两相短路和两相接地短路等。三相短路的三相回路依旧是对称的,故称为不对称短路。

其他的几种短路的三相回路均不对称，故称为不对称短路。电力系统运行经念表明，单相短路占大多数,上述短路均是指在同一地点短路,实际上也可能在不同地点同时发生短路,例如两相在不

同地点接地短路。

依照短路发生的地点和持续时间不同,它的后果可能使用户的供电情况部分地或全部地发生故障。当在有由多发电厂组成的电力系统发生端来了时,其后果更为严重，由于短路造成电网电压的大幅度下降,可能导致并行运行的发电机失去同步，或者导致电网枢纽点电压崩溃,所有这些可能引起电力系统瓦解而造成大面积的停电事故，这是最危险的后果。

产生短路的原因很多主要有如下几个方面(１)原件损坏,例如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）气象条件恶化,例如雷电造成的闪络放电或避雷针动作,架空线路由于大风或导线覆冰引起电杆倒塌等。(３)违规操作，例如运行人员带负荷拉刀闸(４)其他，例如挖沟损伤电缆。

在电力系统和电气设备的设计和运行中，短路计算是解决一系列技术问题所不可缺少的基本计算,比如在选择发电厂和电力系统的主接线时为啦比较不同方案接图，进行电力系统暂态稳定计算，研究短路对用户的影响。合理配置各种继电保护和自动装置并正确整定其参数都必须进行短路的计算和分析.

2.对称分量法及其在计算中的应用

2.1不对称三相量的分解

人们在长期的实践中发现,在三相电路中,任意一组不对称的三相相量（电压或电流）,可以分解为三组三相对称的相量分量,式（2-1)。在线性电路中，可以用叠加原理对这三组对称分量按照三相电路去解,然后将其结果叠加起来。就是不对称三相电路的解答，这个方法就叫做对称分量法。

设

a F •,

b F •,

c F •

为三相系统中任意一组不对称的三相量,可以分解为三组对称的三序分量如下：

()()()()()()

()()()120120120a a a a b b b b c c c c F F F F F F F F F F F F ••••

•

•

•

•

•

•

•

•

=++=++=++

（2．1）

三相序分量如图2-1所示：

正序分量 负序分量 零序分量

图2-1 三序分量

正序分量：(1)(1)(1)..a b c F F F •

•

•

三相的正序分量大小相等，彼此相位相差120，与系统正常对称运行对称运行方式下的相序相同，达到最大值a b c →→，在电机内部产生正转磁场,这就是正序分量。此正序分量为一平衡的三相系统，因此有：(1)(1)(1)0.a b c F F F •

•

•

++=

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0()

0()0(c b a I I I •

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