第1章配电网故障分析

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1、第一章酉己电网故障分析第一节配电网的三相短路电力系统发牛短路故障时，将造成断路器跳闸。监控会听到蜂鸣器响，会看到控制冋路的监视灯绿灯闪光、保护动作光字牌亮，有关冋路的电流表、有功表、无功表的指示为零。如果有上述情况，说明系统有短路故障发牛•，应按照事故处理原则进行处理。三相短路和其它短路相比，三相短路吋电流比其它短路吋的短路电流人，对系统的冲击大。一、短路的基本知识（一）短路的定义及类型电网发生短路是最常见的i种型式。所谓短路是指电力网正常运行情况以外的一切相与相之间的短接，在中性点直接接地系统中述包括一相或多相接地。电力网中短路的基本类

2、型冇：三相短路、两相煎路、单相接地短路和两相接地短路。分别用符号k⑶、k⑵、k⑴、k⑴

3、）、见图1・1。图1-1短路的类型a）三相短路b）两相短路c）单相接地短路d）两相接地短路（二）短路产生的原因发生範路的主要原因是由于各种因素使电气设备的载流部分的绝缘损坏。这种损坏可能是由于设备长期运行使绝缘H然老化或由于设备木身不合格、绝缘强度不够而被正常电圧击穿，或设备绝缘正常而被过电压（包括雷电过电压）击穿，或者是设备绝缘受到外力损伤而造成短路。工作人员由于未遵守安全操作规程而发生误操作，或者误将低电压的设备接入较高电压的电路中，也可能造成短路

4、。另外，鸟兽跨越在裸露的相线之间或相线与接地物体之间，或者咬坏设备导线电缆的绝缘，也是导致短路的一个原因。（三）短路的危害短路后，短路电流比正常电流大得多；在大电力系统屮，短路电流町达儿丿j安其至儿十万安。如此大的短路电流可对供电系统产生极大的危害，即（1）短路时要产生很大的电动力和很高的温度，而使故障元件和矩路电路中的其他元件损坏。（2）短路时电压下降较大，特别是离短路点越近电压下降越厉害，严重影响电气设备的正常运行。（3）短路可造成停电，而且短路点越靠近电源，停电范围越大，给国民经济造成的损失也越大。（4）严重的短路要影响电力系统运行

5、的稳定性，可使并列运行的发电机组失去同步，造成系统解列。（5）不对称短路，将产主零序电流，由此产牛的磁场，对附近的通信线路、电子设备等产生干扰，影响其正常运行，甚至使Z发生误动作。由此可见，短路的示果是I-分严重的，因此必须尽力设法消除可能引起短路的一切因素；同时需要进行短路电流计算，以便正确地选择电气设备，使设备具有足够的动稳定性和热稳定性，以保证在发牛:可能有的最大短路电流吋不致损坏。为了选择切除短路故障的开关设备、整定继电保护装置的动作值等也必须计算短路电流。二、三相短路的分析（一）无限大容量电力系统发生三相短路时的物理过程无限大容

6、量电力系统，指其容量相对于用户供电系统容量大得多的电力系统，当用户供电系统的负荷变动甚至发生短路时，电力系统变电所母线上的电压能基本维持不变。如果电力系统的电源总阻抗不超过短路电路总阻抗的5%〜10%,或电力系统容量超过用八供电系统容虽:50倍吋，可将电力系统视为无限大容量系统。对一般工厂供电系统来说，由于工厂供电系统的容量远比电力系统总容量小，阳阻抗又较电力系统人得多，因此工厂供电系统内发生短路时，电力系统变电所线上的电压几乎维持不变，也就是说可将电力系统视为无限大容量的电源。图1-2(a)是一个电源为无限大容量的供电系统发生三相如路的

7、电路图。图中％l、XwL为线路(WL)的电阻和电抗，陽、Xl为负荷(L)的电阻和电抗。由于三相对称，因此这一三相短路的电路可用图1-2(b)的等效单相电路图来分析。设电源相电压为u=Uni/V3sin^t,5为愆路处电网额定电压的最大值，则正常负荷电流为i=ImSin(3t-0),现匸0时突然短路(等效为开关闭合)，根据电路理论，突然短路时的电路方程式为Rvik+Lvdik/dt=Unt/y/3sin31式屮Rx为短路电路的总电阻，「为短路电路的总电感，ik为短路电流瞬时值。图1-2无限人容暈电力系统屮发生三相短路a)三相电路图b)等值单

8、相解式1-1的方程得•••Ik~2Inp=IkmSin(wt-k)+(Ikmsincpk-Lsin^9)e''t式中人一路电流周期分量；Zpn—短路电流周期分最。由上式可以看岀,当t~*8时，Z叩->0,这时Zk=zk~=llu«.sin((A)t~4>)式屮Im-短路电流稳态分量的最大值。上述分析也町用图1-3来表示。由图1-3可以看出，短路电流在到达稳定值Z前，耍经过一个暂态过程。这一暂态过程是短路电流非周期分量存在的那段时间。从物理概念上讲，煎路电流周期分量的增人是因触路后电路阻抗突然减小很多倍引起的；短路电流非周期分屋的存在是由于

9、短路电路中有电抗，电路电流不可以突变而引起的。(二)三相短路电流的计算1、短路电流的计算程序和方法三相短路电流的计算首先要给出计算电路图，如图1・4所示。在计算电路图上，将短路计算所尙考虑的各