电力系统输电系统的故障分析

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1、本章主要内容有：三相对称短路的实用计算方法；对称分量法及序网络简单不对称故障分析方法。第五章输电系统的故障分析7/19/2021第一节短路的一般概念短路:指一切不正常的相与相或相与地之间（对于中性点接地的系统）在电气上被短接。7/19/2021表5-1各种短路的示意图和代表符号短路种类示意图代表符号三相短路f(3)两相短路接地f(1,1)两相短路f(2)单相短路f(1)一、短路的类型7/19/2021①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恶劣天气：雷击造成的闪络放电或避雷器动作，架空线路由于大风

2、或导线覆冰引起电杆倒塌等。③人为误操作，如运行人员带负荷拉刀闸，线路或设备检修后未拆除地线就加上电压引起短路。④挖沟损伤电缆，鸟兽跨接在裸露的载流部分等。二、短路的主要原因7/19/2021(1)电流剧增：热效应;电动力效应(2)电压大幅度下降，对用户影响很大。(3)当短路发生地点离电源不远而持续时间又较长时，并列运行的发电机可能失去同步，破坏系统运行的稳定性，造成大面积停电，这是短路最严重的后果。(4)不对称短路时,三相不平衡电流会在相邻的通讯线路感应出电动势,影响通讯.三、短路的危害7/19/2021四、计算短路电流的目的短路

3、电流计算结果是选择电气设备（断路器、互感器、瓷瓶、母线、电缆等）的依据；是电力系统继电保护设计和整定的基础；是比较和选择发电厂和电力系统电气主接线图的依据，根据它可以确定限制短路电流的措施。7/19/2021一、三相短路的暂态过程第二节三相对称短路图5-1简单三相电路短路7/19/2021图5-2非周期分量有最大可能值时的短路电流波形图7/19/2021对称稳态运行时，电枢磁势的大小不随时间而变化，在空间以同步速度旋转，它同转子没有相对运动，因此不会在转子绕组中感应电流。突然短路时，定子电流在数值上发生急剧变化，电枢反应磁通也随着

4、变化，并在转子绕组中感应电流，这种电流又反过来影响定子电流的变化。这种定子和转子绕组电流的互相影响就是突然短路暂态过程的特点。二同步电机的三相短路1、突然短路暂态过程的特点7/19/20212、无阻尼绕组同步电机突然三相短路的物理分析图5-3无阻尼绕组同步发电机正常稳态运行时磁链分解示意图(a)(b)7/19/20211）、超导体闭合回路磁链守恒原则（1）超导体：电阻为零的导体。（2）超导体磁链守恒原则：超导体回路能永久维持磁链不变。（3）超导体磁链守恒原则的数学描述：若回路为超导体，则R=0，便有（4）同步电机的各种绕组的电阻相

5、对电抗来说很小，在分析时假定电阻为零，即作为超导体闭合回路来分析。7/19/2021短路瞬间，外接阻抗减小产生定子基频电流增量电枢反应增强，转子磁链减小为保持磁链守恒，转子中产生自由直流分量定子绕组产生自由基频电流分量电枢反应增强，定子磁链增大定子直流分量恒定直流倍频分量转子基频分量产生的脉动磁链分解为正反两个方向以同步速旋转的磁链7/19/20213、同步发电机的暂态参数突然短路时，电枢绕组回路电流不能突变，因而在绕组中产生电流的周期分量和非周期分量及对应的直轴电枢反应磁通φad。φad会在励磁绕组和阻尼绕组中产生感应电动势和电

6、流，以产生相应的磁通抵制φad的穿过，相当于φad被挤出。此时φad的磁阻比稳态时大的多，相应的直轴次暂态电抗xd”比直轴同步电抗xd小的多。(1)次暂态电抗xd”7/19/2021(2)暂态电抗xd’感应电流分量随时间衰减。阻尼绕组感应电流很快衰减到零，励磁绕组感应电流衰减很慢。此时，电枢反应磁通φad可穿过阻尼绕组，但仍被排挤在励磁绕组外侧，对应的直轴暂态电抗xd’>xd”同步电机电抗见表8.27/19/2021（1）电势都同相位：短路过程中各发电机之间不发生摇摆，并认为所有发电机的电势都同相位。三、电力系统三相短路的实用计算

7、1、三相短路实用计算的基本假设（2）对称三相系统：除不对称故障处出现局部的不对称以外，实际的电力系统通常都当做是对称的。（3）金属性短路:短路处相与相（或地）的接触往往经过一定的电阻（如外物电阻、电弧电阻、接触电阻等），这种电阻通常称为“过渡电阻”。所谓金属性短路，就是不计过渡电阻的影响，即认为过渡电阻等于零的短路情况。7/19/20212、起始次暂态电流和冲击电流的实用计算1).起始次暂态电流的计算起始次暂态电流：短路电流周期分量（基频分量）的初值。静止元件的次暂态参数与稳态参数相同。实用计算：不计负载影响：发电机：用次暂态电势

8、和次暂态电抗表示。7/19/2021异步电动机：图5-5异步电机简化相量图近似计算：7/19/2021综合负荷：输电线路和变压器：次暂态参数与其稳态参数相同。用次暂态参数表示的等值电路及次暂态电流计算7/19/20212).冲击电流的计算异步电机的