十二电力系统故障分析汇总

c
K1
.
.
I a1
1:n1
U a1
N1
K2
.
.
I a2
1:n2
Ua2
N2
K0
.
.
I a0
1:n0
U a0
N0 3Zg
图4－2 单相短路通用复合序网图
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两相接地短路通用边界条件

两相接地短路时的通用边界条件 如bc相接地短路 I 0, U 0, U 0 a b c 通用公式：
十二、 电力系统故障分析
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内容提要

坐标变换 简单故障分析 用于故障分析的两端口网络方程 复杂故障分析
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一、坐标变换

为便于获得解析解，出现了将一组变量变换为 另一组同等数目变量的“变量变换” 。 这类变换，变量之间的关系，不论是否时变， 都是线性关系，它们都属于线性变换。 线性变换的特点之一是，对变换前后的变量都 可运用迭加原理。
.
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单相短路通用边界条件

将上述几式归纳为更有普遍意义，并适用于任何特殊相的通用边 界条件如下
n1 I a1 n2 I a 2 n0 I a 0 . . . . n1 U a1 n2 U a 2 n0 U a 0 3Z g I a 0 0
(1)
1 j 2
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对称分量变换特点

用于处理三相电流、电压的相量，而不是瞬时值。 运用对称分量法只能分析某一特定时刻的状态，而不能分析暂 态过程。 三个相序的三组电流分量流入电机，产生正向旋转、反向旋转、 静止不动并相互抵消的三种磁场。这样，赋予了对称分量以清 晰的物理意义。 可以构筑各种滤过器，从不对称的三相电流、电压中，滤出相 应分量。
. . .

(3)
上式中，n1、n2、n0分别为相应的算子符号，其值取决于故障的特 殊相别。
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故障相 a b
n1 1 a2 a
n2 1 a a2
n0 1 1 1


图中的 K1、K2、K0分别为正、 负、零序网络中的短路点； N1 、 N2 分别为正、负序网络中的零 电位点，而 N0 则为零序网络中 变压器的中性点。 图4-2中的互感线圈，通常称理 想变压器，是仅起隔离和移相 作用的无损耗变压器。它们的 变比分别为n1、n2、n0。由于这 些理想变压器的引入，正、负、 零序网络之间不再有直接的电 气连接。

.
.
.
.
而如仍取a相为参考相，则应改写为
a I a1 aI a 2 I a 0 , a U a1 aU a 2 U a 0 3Z g I a 0
2 2

.
.
.
.
.
.
.
相似地， c相短路而仍取 a相为参考相时，则有 . . . . . .
2 2
a I a1 a I a 2 I a 0 , aU a1 a U a 2 U a 0 3Z g I a 0 (2c)
n2 1 a a2
n0 1 1 1
K1
.
.
I a1
1:n1
U a1
N1
K2
.
.
I a2
1:n2
Ua2
N2
ห้องสมุดไป่ตู้
K0
.
.
I a0
1:n0
U a0
N0 3Zg
图4－3 两相接地短路通用复合序网图
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相间短路通用边界条件

相间短路时的通用边界条件 如bc相短路 通用公式：
I a 0，Ub U c ， I b I c
.
. . .
n1 I a1 n2 I a 2 n0 I a 0 0 n1 U a1 n2 U a 2
.
.
.
. . n0 U a 0 3Z g I a 0
.
(4)
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故障相 b,c c,a a,b
n1 1 a2 a
.
.
3I a
.
图4-1 通用短路故障示意图
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B相短路时，可取Zb＝0，Za＝∞，Zc＝∞，从而得
Ub Z g Ib , I a 0, I c 0

.
.
.
.
以对称分量表示时，则有
. . .
Ib1 Ib 2 Ib 0 ,U b1 U b 2 U b 0 3Z g I b 0 (2b)

.
.
.
.
图4-1 通用短路故障示意图
以对称分量表示时，则有
I a1 I a 2 I a 0 ,U a1 U a 2 U a 0 3Z g I a 0 (2a)
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.
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a b c
. . .
K
Ua U b U c
Za
Zb
Zc
Ia
.
Ib
.
Ic
Zg


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对称分量变换 F 120 SF abc
1 F 1 F 1 1 2 3 1 F0 其中，a e 1 a2 a 0 a3 1
a a2 1
j 2 / 3
a2 a 1
Fa F b Fc 3 2


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（一）、短路故障通用复合序网
a

K
任何短路故障都可以用图4-1 来表示，所不同的只是图中 的Za、Zb、Zc、Zg的取值。
b c
. . . .
Ua U b U c
Za
. a
Zb
.
Zc
c
I

Ib
.
I
A相短路时，可取Za＝0，Zb＝∞， Zc＝∞，从而得:
3I
0
Zg
U a Z g I a , I b 0, I c 0



分析涉及凸极式同步电机时，无法建立相应的精确模型
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二、简单故障分析

用对称分量法分析简单故障，习惯上总是取a相作特殊相。 特殊相，是指在故障处该相的状态不同于其他两相。此外， 各电流、电压的对称分量也总以a相为参考相，即各序网络方 程以及故障边界条件中，均以a相的相应序分量表示。 在具体应用中，如与实际发生的故障所对应的特殊相并非a相， 则只要将该相视为a相，并按相应的顺序改变其他两相的名称， 仍可套用所有以a相为特殊相时的分析方法和结果。 但对同时发生一个以上故障的复杂故障而言，上述方法的可 行性就无法保证，因不能保证所有故障的特殊相都属同一相。 必须应用通用边界条件和通用复合序网。