电力系统短路故障特点分析
!15-电力系统短路分析-无穷大系统
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三、不同基准标幺值之间的换算
在进行系统计算时应当选择一个共同的基准 值，把所有设备以自身的额定值为基准的阻抗 标幺值都按照这个新选择的共同基准值去进行 归算，只有经过这样的归算后，才能进行统一 的计算。
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换算的方法是：先将各自以额定值作为基准的标幺值 还原为有名值。
例如，对于电抗器，按式（5-5）得
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在进行标幺值计算时，首先需选定基准值。
➢ 对于阻抗、电压、电流和功率等物理量，如选定Zd、 Ud、Id、Sd为各物理量的基准值，则其标幺值分别为
Z *
U
*
I
*
Z Zd U Ud I Id
Rd
jX d
S * S Sd Pd jQd
（5-2）
式中：上标注“*”者为标幺值；下标注“d”者为基准 值；无下标者为有名值。
对于多电压等级的复杂网络，不管何处短路，系统各元 件的标幺电抗都不改变，这给短路电流计算带来方便。
在某些情况下，高额定电压的电抗器可以装在低额定电 压的系统上，在计算电抗器电抗的标幺值时，当电抗器 的额定电压与所装系统的额定电压不同级时，仍采用电 抗器本身的额定电压值；同级时，也可以消掉。
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K(3) K(2) K(1,1) K(1)
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表5-1 各种短路的示意图和代表符号
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表5-2为我国某220kV电力系统自1961年至1955年 间短路故障的统计数据。
另据统计，在电压较低的输配电网络中，单相短路 约占65%，两相接地短路约占20%，两相短路约占 10%，三相短路仅占5%左右。
（4）鸟兽跨接在裸露的载流部分以及风、雪、雹等自然灾 害也会造成短路。
电力系统四种常见短路故障的特点分析
四种常见短路故障的特点分析 一、单相接地短路故障
单相接地故障录波图特点：
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相，零序电压与故障相电压反相。
二、两相短路故障
两相短路故障录波图特点：
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相。
三、两相接地短路故障
两相接地短路故障录波图特点：
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。
四、三相短路故障
三相短路故障录波图特点：
1、三相电流增大，三相电压降低；没有零序电流、零序电压。
试析电力系统短路故障及短路电流危害及限制对策
案 例 AN LI摘要：短路故障是电力系统的常见故障之一。
短路故障发生以后，电路中会产生强度较大的短路电流，并在短时间内达到最大值，对电力系统连接的相关设备以及电路本身都会造成较大的电流危害。
因此，本文对电力系统短路故障产生的原因以及短路电流的危害进行了简要介绍，并讨论有关限制短路电流的相关对策措施。
关键词：电力系统；短路故障；短路电流一、电力系统发生短路故障的原因及其类型（一）电力系统发生短路故障的因素电力系统中的短路故障，就是由于电力系统中的相与相之间或者相与地之间的绝缘体在遭到破坏以后，逐渐形成的非正常的低阻抗通路。
从目前我国对电力系统短路故障的研究来看，引发短路故障的因素主要分内部因素和外部因素两种。
1.外部因素所谓的外部因素是指电路系统本身没有出现问题，而是由于气候因素、意外因素等外在因素的影响，而造成了系统中的绝缘体被破坏，从而导致电力系统发生了短路故障，对电力系统的正常运行产生了影响。
例如：大风天气引起的电杆歪倒；霜冻天气引起的导线覆冰；动物长期经过，导致裸露在外的在载流部分受到影响。
因此，在实际的工作中，要重视短路故障产生的外在因素，做好电路系统的安全防控工作。
2.内部因素所谓的内部因素，就是线路自然老化导致的绝缘体外露，从而导致电力系统发生了短路的现象。
除此之外，电力系统中，电路安装不合理也是导致短路故障发生的原因之一。
（二）电力系统短路故障的类型按照电力系统短路故障的行程，可以将短路故障分为四种类型，分别是：单相接地短路、两相短路、两相接地短路、三相短路；电力系统短路故障发生后的状态来看，三相短路后，电路仍然可以保持三相对称的状态，可以称之为对称短路。
其余三种，都可称之为不对称短路；按照短路持续时间以及停电后的短路状态是否能够自行消除，可以将短路故障分为瞬时性和持续短路性两种。
如果是受到动物长时间停留或者是带电物体进入系统内，导致的电路故障，一旦动物离开或者是带点物体远离故障线路，该线路就能恢复正常供电。
电力系统短路故障原因及防治措施
电力系统短路故障原因及防治措施一、电力系统短路故障的原因分析1、电力系统方面电力系统的故障主要包括横向系统和纵向系统故障两大类。
而这里所提及的电力系统的短路故障主要就是指不同的导体出现的短路现象。
这些导体出现短路的原因大多都归咎于电力系统中绝缘体受到了损害。
所谓的绝缘体就是不容易导电的物质，在电流流动的过程中，绝缘体依靠本身具有的极强的电阻来将电流与相关的物品进行绝缘，而绝缘体一旦破坏，隔绝电流的阻力消失，就会使电流任意地流动，一旦电流过大，就会给人们的生活以及社会的发展带来极其严重的后果。
再者，造成电力系统短路的原因，还可能是工作人员在操作过程中出现了失误或者施工人员存在违规操作的行为。
这些都会导致电力系统不同程度的短路。
2、三相系统方面三相系统的短路主要就是指电力系统故障中的横向故障。
而具体的三相系统的短路故障包括三相短路、两相短路、单相接地短路以及两相接地短路。
在三相系统中，三相短路时，由于其被短路的三相阻抗相等，所以三相短路属于真正意义上的短路现象。
而且对于三相短路来说，它出现短路时电流和电源相等，所以认为它又是对称的短路现象。
通过实践检验可以了解到，一般经常发生的短路都是单相短路，三相短路的现象比较少见，但是并不代表没有。
而且对于三相短路来说，它的危害以及影响的范围是极大的。
因此，在具体的生活实践中，要积极地预防三相短路现象的出现，最大程度地保护人类的生活生产以及社会的进步不受到太大的影响。
3、电力用户方面我国不同地区的人口密度、经济条件存在很大差异，这也就导致了不同地区对电力的需求程度也各不相同。
对于人口稠密的城市地区，由于用电量大，因此电力系统分布密集，线路交叉重叠。
随着电力系统中设备、线路使用年限的增加，很容易出现设备老化、绝缘外套脱落等问题，如果不能及时的进行更换，就很有可能导致线路短路故障。
对于人口相对稀疏的山区或农村地区，电力系统的覆盖范围大，但是基层的电力系统检测和维修人员数量不足，很难定期开展电力系统的安全检查工作，也就不能及时发现潜在的故障隐患，增加了电力系统出现短路故障的风险。
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。
电力系统三相短路分析
电力系统三相短路分析电力系统短路是指电力系统中正常工作状态下的导体相互接触或与大地接触，导致电流过大而瞬间形成一个低阻值的回路，称为短路。
短路可能导致电力系统设备受损、事故发生甚至引发火灾等严重后果，因此对电力系统进行短路分析显得尤为重要。
电力系统短路分析的主要目的是确定短路电流大小及其分布情况，以便确定保护装置的设置参数和电气设备的选型设计。
在进行短路分析时需要考虑各种电力设备的参数、电力系统的拓扑结构以及电力系统的操作方式等因素。
电力系统短路分析可以分为对发电机、变压器、线路和负荷等不同组件进行短路分析。
首先对发电机进行短路分析，需要考虑其内部参数以及与系统的连接方式。
通常将发电机模型化为两个序列，即正序和负序。
正序各个参数均与实际相同，而负序则将相序改为逆序。
通过正序和负序的计算，可以得出发电机的短路电流。
接下来进行变压器的短路分析，变压器的短路分析主要是通过计算其短路阻抗，从而得出短路电流。
变压器的短路阻抗一般分为正序、负序和零序三种模式。
根据变压器的接法和绕组的配置，可以计算出不同模式下的短路电流。
线路的短路分析主要是通过计算线路的电阻、电抗和电容等参数，以及线路的长度和材料来得出短路电流。
线路的短路电流可以通过正序和零序计算得出。
负荷的短路分析一般较为简单，只需根据负荷的类型和连接方式计算出其短路电流。
在进行电力系统短路分析时，有两个重要的指标需要考虑，即故障电流和短路持续时间。
故障电流是指发生短路时电流的最大值，它对于各种保护设备的选择和设置均有重要的影响。
短路持续时间是指短路时电流的持续时间，它对于保护设备的热稳定性和热分散性有一定要求。
对于电力系统短路分析，目前常用的方法有解析法和数值计算法两种。
解析法主要是通过解析电路方程组，利用复数计算方法来求解短路电流。
数值计算法则通过建立系统的数值模型，利用计算机软件进行电流计算。
目前较为常用的软件有DigSILENT、PSS/E等。
总结起来，电力系统短路分析是对电力系统中各个组件进行短路计算，通过计算短路电流大小和分布情况，确定保护装置的设置参数和电力设备的选型设计。
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。
电力工程第9次课电力系统短路故障及分析
2、恶劣的自然条件 大气过电压（雷击）引起闪络，大风和 覆冰引起倒杆和断线等造成短路。 3、工作人员操作失误 如设备检修未拆除地线就加电压、运行 人员带负荷拉刀闸等。 4、其他原因 如鸟兽害引起短路，施工时挖伤电缆等。
三、短路类型及后果
在三相系统中短路的基本形式有：三相 短路—k（3）；两相短路—k（2）；单相接 地—k（1）；以及两相接地短路—k（1，1）。
某系统主要元件短路故障机率统计表
短路类型 110kV线路 容量为6MW以上发电机
110kV变压器 110kV母线
故障机率（％） 78 7.5
6.5 8.0
从上列数字可见，单相短路占绝对多数。 电力网在设计及运行阶段考虑最严重的故 障情况下工作的可能性时，三相短路起着 决定性的作用。此外，研究三相短路之所 以重要，还由于在分析计算不对称短路时， 经常利用对称分量法将不对称短路分解成 三相对称的形式加以讨论。
（3）电气主接线方案的确定。在评价和 比较各种主接线方案选出最佳者时，计算 短路电流是一项很重要的内容。 （4）进行电力系统暂稳态稳定计算，研究 短路对维护工作的影响等，也包含有一部 分短路计算的内容。 此外，确定输电线路对通信的干扰，对已 发生故障进行分析，都必须进行短路计算。
在短路的实际计算中，为了能够在工程 实用要求的准确度范围内方便和快速地计 算短路电流还要采取以下的简化假设： （1）短路过程中发电机间不发生摇摆， 系统中所有发电机的电势同相位。采用该 假设后，计算出的短路电流值偏大。 （2）短路前电力系统是三相对称系统。 （3）不计磁路饱和。这样，使系统各 元件参数恒定，电力网络可以看做线性网 络，能应用叠加原理。
二、引起短路的原因
引起短路的原因很多，主要有： 1、设备绝缘损坏 正常运行时电力系统各部分绝缘是足以 承受所带电压的，且具有一定的裕度。但 电气设备在制造时可能存在某些缺陷；在 运输、保管和安装的过程中，绝缘可能受 到机械损伤；长期低电压过电流运行的设 备绝缘会迅速老化等原因，使电气设备的 绝缘受到削弱或损坏，造成带电部分的相 与相或相与地形成通路。
电力系统的短路分析
电力系统的短路分析短路是电力系统的严重故障。
所谓短路，其内容是指一切不正常的相与相或相与地（对于中性点接地的系统）之间发生通路的情况。
一、短路的原因产生短路的原因很多，其主要原因如下：1、元件损坏，如绝缘材料自然老化等。
2、气象条件恶化，如雷击等。
3、人为事故，如运行人员带负荷拉闸等。
（发生概率较高）4、其他，如工程建设时挖沟损伤电缆等。
二、短路的类型在三相系统中，可能发生的短路有三相短路、两相短路、两相接地短路和单相接地短路等四种。
三相短路也称对称短路，系统各相与正常运行时一样仍处于对称状态。
其他类型的短路都是不对称短路。
注：1、单相接地短路发生的几率达65%左右。
2、短路故障大多数发生在架空输电线路。
3、电力系统中在不同地点发生短路，称为多重短路。
三、短路的后果短路的主要后果如下：1、短路故障使短路点附近支路出现比正常电流大许多倍的短路电流，产生较大的电动效应和热效应，破坏设备。
（此为最常见）2、短路时系统电压大幅度下降，对用户影响很大。
3、短路会使并列运行的发电机失去同步，破坏系统的稳定，造成系统的解列，出现大面积停电。
4、不对称短路对附近通信线路和无线电波会产生电磁干扰。
四、电力系统降低短路故障的发生概率采取的措施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，保证无故障部分的安全运行。
3、架空线路普遍采用自动重合闸装置，发生短路时断路器迅速跳闸，经一定时间（0.4-1s）断路器自动合闸。
4、线路上的电抗器，通常也是为限制短路电流而装设的。
五、短路电流计算的目的为确保设备在短路情况下不至于被破坏，减轻短路后果和防止故障扩大，必须事先对短路电流进行计算。
在电力系统和电器设备的设计和运行中，短路计算也是解决一系列技术问题不可缺少的基本计算。
计算短路电流的具体目的如下：1、选择有足够机械稳定和热稳定的电器设备。
2、合理配置各种继电保护和自动装置并正确整定其参数。
影响电力系统安全稳定运行的“元凶”——不对称短路故障分析
1.问题：如何理解电网中的短路概念及出现的各类故障？回答：所谓短路是指电力系统在运行中，相与相之间或相与地（或中性线）之间发生非正常连接时而流过非常大的电流。
其电流值远大于额定电流，并取决于短路点距电源的电气距离。
短路就是不同电位的导电部分之间的低阻性短接，相当于电源未经过负载而直接由导线接通成闭合回路。
通常这是一种严重而应该尽可能避免电路的故障，会导致电路因电流过大而烧毁并发生火灾。
值得注意的是，除中性点外，相与相或相与地之间都是绝缘的。
图2 电力系统短路的分类电力系统短路可以分为三相短路、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。
根据电力系统运行经验表明，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。
图3 故障的分类电网中的故障可以分成两大类：简单故障和复杂故障。
复杂故障一般是指由两种或者两种以上的简单故障组合而成，简单故障又分为对称故障和不对称故障；而不对称故障又可以分为短路故障（横向故障）和断路故障（纵向故障）。
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。
2.问题：产生短路的原因有哪些？回答：产生短路的原因有很多，主要有如下几个方面：（1）元件损坏。
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者避雷针动作，架空线路由于大风或者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）其他原因。
例如挖沟损伤电缆。
3.问题：短路可能造成的危害有哪些？回答：短路电流所产生的电动力能形成很大的破坏力，如果导体和它的支架不够坚固，可能遭到难以修复的破坏，短路时由于很大的短路电流流经网络阻抗，必将使网络产生很大的电压损失。
另外，短路类型如果是金属性短路，短路点电压为零，短路点以上各处的电压也要相应降低很多，一旦电压低于额定电压太多的时候就会使供电受到严重影响或者被迫中断，若在发电厂附近发生短路，还可能使全电力系统运行解列，引起严重后果。
7 电力系统三相短路分析
当计及电阻影响时，则可改用下式计算：
I*k
（7-16）
图7-4（a）所示系统中任意一点 M 的残余电压U*M 为
U*M I*k (R*M jX *M )
（7-17）
第七章 电力系统三相短路的分析计算
它超前于电流的相位角为
M tg 1
第七章 电力系统三相短路的分析计算
短路的危害： 短路电流的热效应会使设备发热急剧增加，可能导致设 备过热而损坏甚至烧毁；
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，
iimp 1.84I p
周期内短路全电流瞬时值的方均根值，即
1 1 2 It ia dt (i pt inpt ) 2 dt T tT T tT
2 2
tT 2
tT 2
第七章 电力系统三相短路的分析计算
为简化It的计算，可假定在计算所取的一个周期内周期 分量电流有效值恒定。非周期分量电流的数值在该周期内恒 定不变且等于该周期中点瞬时值，故
解：取SB=100MVA , UB=Uav，则
* x1 0.105
100 0.525 20
100 2.19 3.2
* x 2 0.4 10 / Z d 0.4 10
100 0.292 2 37
* * x3 x 4 0.07
E* 1
第七章 电力系统三相短路的分析计算
较各种不同方案的接线图，确定是否需要采用限制短路电 流的措施等；
进行短路电流计算的目的： 选择和校验各种电气设备 合理配臵继电保护和自动装臵 选择合理的电气接线图
电力系统三相短路的分析与计算
电力系统三相短路的分析与计算电力系统三相短路是指电力系统中发生的由于过大的电流流过电气设备、电缆、电缆接头、电线路等导体元件而引起的电气故障。
三相短路是一种严重的故障，可能导致设备损坏、事故发生甚至火灾爆炸。
因此，对电力系统三相短路进行准确分析和计算是非常重要的。
首先，我们来看一下三相短路的类型。
三相短路可以分为对称短路和不对称短路两种情况。
对称短路是指三相短路电流大小相等，相位相同的短路；不对称短路是指三相短路电流大小不等，相位差大于120度的短路。
接下来，我们介绍一下三相短路的分析方法。
三相短路的分析可以采用阻抗法、复数法和对称分量法等方法进行。
其中，阻抗法是最常用的一种方法。
阻抗法的基本原理是利用设备和导线的等效阻抗来分析三相短路。
首先，需要测量或查表得到电源电压、设备电流和电源电阻的值。
然后，根据欧姆定律和基尔霍夫定律，利用等效电路模型计算电路中电流和电压的数值。
最后，通过计算得到的电压和电流值，可以得出电力系统中设备的功率损耗、电流大小等信息。
接下来，我们来看一下三相短路计算的具体步骤。
首先，需要收集电力系统的相关信息，包括电源电压、设备电流、电源电阻等。
然后，根据短路的类型选择相应的计算方法。
对于对称短路，可以使用复数法进行计算；对于不对称短路，可以使用对称分量法进行计算。
在计算中，可以采用手动计算或使用专业软件进行模拟计算。
最后，根据计算结果对电力系统的安全性进行评估，并采取相应的措施进行处理。
三相短路的分析和计算是一项复杂的工作，需要对电力系统和相关理论有较深入的了解。
在实际工作中，应该高度重视电力系统的安全问题，采取相应的预防措施和应急措施，保障电力系统的正常运行和人员的安全。
同时，还需要不断学习和更新电力系统的相关知识，提高自身的技术水平。
总结起来，电力系统三相短路的分析与计算是一项重要的工作，需要掌握相应的理论和方法。
只有进行准确的分析和计算，才能及时发现电力系统中的故障，保障电力系统的安全和可靠运行。
第6章电力系统三相短路故障分析
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
大容量电源。
重要 特性
电源的端电压及频率在短路后的暂态过程中 保持不变
理想概念，表示为：
6.2.2 无限大容量电源供电的三相短路电流分析
6.1.2 短路计算的简化假设
• 1．不计入发电机间的摇摆现象和磁路饱和。 • 2.假设发电机是对称的，不对发电机作过
细的讨论，只用次暂态电动势和次暂态电 抗来表示发电机。 • 3．因为短路电流很大，相比之下可以忽略 变压器的对地导纳（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。
元件 模型
发电机 （调相机）
负荷
负荷 （大型电动
机）
变压器， 线路等
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
XL
U2 （0-）
QL
EM (0 ) U 0 jI0 X M
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。
或近似有：I I* IB 1.156
100 6.356 kA 3 10.5
例6-2
• 冲击电流， iimp 1.8Im 2.55 6.356 16.208 kA
电力系统的短路分析与故障测距
3.2 故障测距的概念及种类 3.2.1 故障测距的概念 故障测距又称故障定位，对于输电线路来说，是指在线路发生故障后， 根据不同的故障特征，迅速准确地测定出故障点的位置。现有的故障测 距算法按其工作原理可以分为行波法、阻抗法、故障分析法、智能化测 距法。由于阻抗法和故障分析法本质上没有区别，都是分析短路后的故 障特征量，利用短路计算的逆运算求解故障距离。因此把阻抗法和故障 分析法统称为故障分析法。 3.2.2 故障测距的分类
3.3.
参数线路模型
1． 集中参数模型：
图1 集中参数线路模型 假设线路三相完全对称，图1给出了集中参数线路模型，其中：
Zs是线路相自阻抗； Zm是线路相间互阻抗； Ys是线路相自导纳； Ym是线路相间互导纳。
§ 3.3
参数线路模型
是M侧母线电压向量；
是M侧母线a、b、c相电压相量；
2． 分布参数模型：
3.2
故障测距的概念及种类
2 故障分析法 故障分析法依据电压电流的测量值，通过故障分析根据各种特征构造各种原 理（如阻抗与距离成正比，用两端数据计算到的故障点电压相等，过渡电阻 的纯阻性等）的测距方程，进行故障测距。事实上，在线路参数已知的情况 下，输电线路某处发生故障时，线路两端的电压电流均为故障距离的函数， 其实质是短路电流的逆运算。 故障分析法由于简单易行，对设备要求较低， 投资小，获得了广泛的运用。早起的故障分析方法主要是利用单端电气量的 测距算法，常见的单端算法主要有工频阻抗法解微方程算法，零序电流相位 修正法，故障电流相位修正法，解二次方程法，对称分量法，解一次方程法， 网孔方程法。上述单端测距算法都无法从原理上同时消除过渡电阻和对侧系 统阻抗的影响。制约了单端测距的发展。随着通道的发展，能够较为容易的 获得对侧的电压电流，因此双端测距方法逐渐发展起来。
电力系统短路故障分析
各电气量幅值、相位、频率均不再变化，采用相量 分析（类似于稳态计算），求解代数方程组。（不 对称故障引入对称分量法）
§3.标么制
16
电力系统有名值计算存在的问题
数据可比性差：电压等级不同、容量不同 参数差异大，不利于计算。
怎么办？数学变换！引入标幺值
17
一、标幺制的基本概念
23
分析计算步骤
（1） X*(N)
X
X
X *( N ) Z N
X *( N )
VN2 SN
（2） X
X *(B)
X *( B)
X ZB
X *( N )
ZN ZB
X *( N )
SB SN
(VN )2 VB
24
X *( B)
X ZB
X *( N )
ZN ZB
X *( N )
SB SN
(VN )2 VB
SB VB2
上面公式为标么值的准确算法。实际中通常采用 标么值的近似算法。
26
三、多电压等级电力系统的标幺制
问题提出： 各元件以其额定值为基准值，与系统额定值不一致？ 由于变压器存在，两侧元件电压基kT准值kkTB如 何VVTNB选((Ⅰ Ⅰ)) 取// VVT？BN(Ⅱ(Ⅱ) )
有3种做法：2种准确、1种近似。
分别代表电源电势、短路前电流
和短路后周期分量电流的瞬时值
（图中表示t=0时刻）
1）
的幅值有最
大可能值。
与短路前回路中的电流值 有关，空载情况初值比有
负荷情况大。Im 0
2）
在t=0时与时
种故障的情况。
35
§1 恒定电势源供电系统的三 相短路
电力系统短路故障分析及识别
电力系统短路故障分析及识别摘要：随着现代社会的发展，电力逐渐成为一种不可代替的能源。
若是电力系统出现了故障，必然会对人民生活和国家经济产生重大的影响。
通过MATLAB软件建立模型，对短路故障进行仿真，分析并提取其中的故障特征，这有助于对电力系统的安全稳定运行的研究。
关键词：电力系统；系统建模；故障仿真；故障识别1.短路故障简介电力系统在运行时，常常会发生故障，短路是电力系统严重故障中的其中一种，所谓电力系统短路，是指电力系统正常运行以外的相与地之间或相与相之间的错误连接。
电力系统的故障来说可以分为两大类：横向故障和纵向故障。
纵向故障主要指各种类型的断线故障，横向故障是指各类型的短路故障，主要有单相接地短路、两相接地短路、两相相间短路以及三相短路。
发生三相短路时，由于被短路的三相阻抗相等，因此，三相电流和电压仍是对称的，又称对称短路；其余几种短路，因系统的三相结构遭受到破坏，网络中的三相电压、电流不对称，称为不对称短路。
短路会产生很大的危害，会严重影响电力系统的正常运行和电气设备的寿命。
发生短路时，电力系统从正常状态过渡到短路状态，在这一暂态过程中，短路电流会大大增大，其瞬间释放的热量也非常巨大，严重超过了线路正常运行时的发热量，不仅绝缘层会烧坏，还会使金属熔化，引起可燃物燃烧发生火灾。
除了产生热效应，导体还会受到很大的点动力的冲击，导致导体变形，严重的还会损坏。
2.短路故障分析电力系统通常是指由发电机、变压器、电力线路、用户等在电气上相互连接组成的三相交流系统。
图1是基于MATLAB软件建立的无限大容量电力系统模型。
图1 无限大容量电力系统模型图图中分为两个模块，一个是主电路模块，另一个是测量电路模块。
用电力系统模型进行各种类型的短路故障仿真，将得到的信息加以分析、整合，得到如下结论。
单相接地短路故障：故障点的故障相电压变为零，故障相电流产生剧烈变化，大体上呈正弦规律变化，电力系统的故障相电压会降低，而故障相电流会增大，并且出现零序分量。
第7章电力系统短路分析
在某些情况下，高额定电压的电抗器可以装在低额 定电压的系统上，在计算电抗器电抗的标幺值时， 当电抗器的额定电压与所装系统的额定电压不同级 时，仍 2021/7/30 采用电抗器本身的额定电压值；同级时，也
（4）鸟兽跨接在裸露的载流部分以及风、雪、雹等自 然灾害也会造成短路。
2021/7/30
➢ 短路对电力系统正常运行和电气设备有很大的 危害。 在发生短路时，由于供电回路的阻抗减小以 及突然短路时的暂态过程，使短路点及其附近 设备流过的短路电流值大大增加，可能超过该 回路额定电流许多倍。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。
2021/7/30
2．短路电流造成的后果
（1）短路电流的热效应会使设备发热急剧增加 ，可能导致设备过热而损坏甚至烧毁；
（2）短路电流将在电气设备的导体间产生很大 的电动力，可引起设备机械变形、扭曲甚至损 坏；
（3）短路电流基本上是电感性电流，它将产生 较强的去磁性电枢反应，从而使发电机的端电 压下降，同时短路电流流过线路使其电压损失 增加。
I d Sd 3U d
Z d U d
3I d
U
2 d
Sd
（7-4）
2021/7/30
它们的标幺值分别为
S * U *I *
U
*
Z *I *
I
*
I
Id
3U d I Sd
Z * R*
jX * Sd R
U
2 d
j Sd X
U
2 d
（7-5）
在标幺制中，三相电路计算公式与单相计算公式完 全相同。因此，有名单位制中单相电路的基本公式 ，可直接应用于三相电路中标幺值的运算。
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：
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电力系统短路故障特点分析
[摘要]短路故障是影响整个电力系统正常运行最常见的原因之一，短路故障往往会对电力系统造成巨大的危害，也极易引发其他的电气故障。
本文主要介绍了目前电力系统运行中较为常见的几种短路故障类型及其特点，分析了出现短路故障的原因，并且提出了几点预防措施。
[关键词]电力系统；短路故障；特点；原因；预防措施[中图分类号] TM7[文献标识码] A 文章编号：1674-7909（2014）10-00-0
不同电位的导电部分之间出现异常短接，也就是指电力系统出现短路故障。
此时故障点的阻抗会瞬间减小，甚至为零，这样的话会使电流瞬间升高，在短路点之前的电压也会随之降低，整个电力系统的运行状况也会受到很大的影响，严重的情况下可能会导致整个系统瘫痪。
因此，有必要仔细研究电力系统短路故障的特点及其原因，采取有效的预防措施。
1.电力系统短路故障的常见类型
电力系统短路故障主要可以分为两相短路接地、单相短路接地、单相短路、两相短路、三相短路等类型，基本上短路故障都是不对称短路（除三相短路外）。
其中单相短路接
地故障是中性点直接接地系统最为常见的故障类型，基本上65%电力系统故障都是这种故障类型。
三相短路故障的发生概率最低，只占到5%，其次是两相短路故障10%、两相短路接地故障占到20%左右。
1.1三相短路。
这种短路故障主要是指在电力系统的某一点处，A、B、C三相的零电抗、零电阻直接相连，这样情况下会产生巨大的瞬间短路电流，具有很大的破坏力，会严重危害电力运行系统。
通常三相短路可以分为三相全部短路、两相短路以及单相接地短路等三种类型。
1.2两相短路接地。
这种短路类型主要是指两根相线在三相交流供电系统中和大地处于相等的点位，简而言之，也就是指A、B、C三相线中AB、BC或AC线同时和大地直接连接。
示意图如图1所示。
图1 两相短路接地
1.3两相短路。
这种短路类型主要是指任意的2条相线导线通过很小的阻抗连接或者是直接通过导电金属连接。
示意图如1所示。
图2 两相短路
1.4单相接地短路。
这种短路类型主要是指有1根相线和大地成为相等的电位，也就是指和大地的电位一样，该相线电位为零。
示意图如图3所示。
图3 单相接地短路
2.电力系统短路故障的特点
一旦电力系统出现短路故障，短路点瞬间电流会急剧升高，相对于正常工作状态的电流要高出几十倍甚至几百倍。
尤其是处于高压状态下，系统电流高达数千万安培。
简而言之，短路故障的特点主要可总结为以下两点：①短路故障的时间持续越长，电气设备的损坏程度也就越高。
②和电源距离越近的短路点，其路阻抗越小，相应的短路电流也就越高。
因此，当电力系统出现短路故障后，应采取有效的控制措施，并且尽可能缩短短路电流的持续时间，尽量减小其危害程度。
3.电力系统短路故障发生的原因及其危害分析
电力系统出现短路故障的原因具有多样化，包括主观原因，也包括客观原因，具体原因分析可概括为以下几个方面：①电气设备属于伪劣或假冒品，绝缘不合格。
②因为设计、安装操作、维护等原因导致设备出现缺陷进而出现短路，比如扩大生产使负荷增加导致长期超载运行，或者由于电缆截面较小导致过载，很容易导致绝缘老化，或者导致绝缘失效而发生短路。
③雷电、机械损伤、环境温度过高、刮大风、低温等外界因素导致短路。
④工作人员并未严格按照相关要求操作或者操作失误引发短路。
电路短路的危害非常大，可能会使电气设备被烧坏，也会产生明显的放热反应，使设备过热，绝缘被融化。
而且电
路短路时可能会破坏运行发电厂的同步性，破坏整个系统的稳定、正常运行，导致大范围停电。
其次，因为不对称的接地短路会导致电流不平衡，邻近平行线可能会产生巨大的感应电动势，不仅会干扰通信，可能也会威胁到人身安全。
4.电力系统短路故障的防范措施
为了保证供电的安全、可靠性，不仅应科学、合理设计供电系统，同时应采取各种必要的短路安全防范措施，具体可以从以下几点着手：①应精确计算短路电流，然后选择合适的电气设备，确保线路和电气设备额定电压保持一致。
而且应安装必要的电抗器，通过增加电力系统阻抗的方式控制短路电流。
②正确选择熔体的额定电流以及继电保护装置的整定值，应用速断保护装置可以在线路发生短路时，将短路电流迅速切断，从而使短路电流的持续时间尽可能缩短，最大限度的降低短路故障损失。
③为了避免恶劣天气由于雷电造成的短路，变电站附近以及线路上都应该安装避雷器，变电站也应安装避雷针。
④工作人员在电气设备检修以及带电安装工作中，应严格按照相关要求操作，注意力应高度集中避免出现错误操作或者错误接线等行为。
⑤平时应加强线路管理，电气设备应定期清扫，避免导电粉进入，或者老鼠不慎误入电气设备或高压配电室。
定期巡视检查设备及线路，及时处理各种缺陷。
5.结语
短路故障对电力系统的危害非常大，平时应加强安全防范措施，尽可能消除短路故障隐患。
一旦电力系统出现短路故障，应及时查找出故障点，对症下药，及时采取处理，尽可能缩短短路电流持续时间，尽量降低损失。
参考文献：
[1]夏道止.电力系统分析[M].北京：中国电力出版社，2012.
[2]刘万顺.电力系统故障分析[M].北京：中国电力出版社，2012.。