故障概述和三相短路剖析.ppt

南京理工大学 南京理工大学 电力系统分析基础Power System Analysis Basis（第七章） 栗然 7.1 电力系统故障概述 故障:一般指短路和断线,分为简单故障和复杂故障 简单故障:电力系统中的单一故障 复杂故障:同时发生两个或两个以上故障 短路故障（横向故障）；断线故障（纵向故障） 短路:指一切正常运行情况之外的相与相之间或相与地之间的短接。 二、短路的主要原因 ①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。 三、短路的危害 (1)电流剧增：设备发热增加，若短路持续时间较长，可能使设备过热甚至损坏;由于短路电流的电动力效应，导体间还将产生很大的机械应力，致使导体变形甚至损坏。 (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)发生不对称短路时,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. (1)限制短路电流（加电抗器，上图 ） 。 (2)继电保护快切。 (3)结线方式 (4)设备选择 几个重要结论： 三相短路电流的交流分量三相对称。 三相短路电流的直流分量彼此不等，但以同样Ta衰减。 三相短路电流的全电流三相不对称，但对于某一相来说，直流分量曲线是该相短路电流曲线的对称轴； 短路电流瞬时值的大小与直流分量的起始值有关。 在电源电压幅值和回路阻抗确定的情况下，直流分量的起始值与电源电压的初始角及短路前回路中的电流值有关。 对于无限大电源供电的系统三相短路电流的变化情形，认为短路后电源电压和频率均保持不变，忽略了电源内部的暂态变化过程，但是当短路点距电源较近时，必须计及电源内部的暂态变化过程。 对于包含有许多台发电机的实际电力系统，在进行短路电流的工程实用计算时，没有必要作复杂的分析。工程计算只要求计算短路电流基频交流分量（以后略去基频二字）的初始值，也称为次暂态电流。 （9）如果考虑负荷，则发电机电势： 三、 复杂系统计算 四、例题 如图所示电路发生三相短路，试分别用有名制法和标幺制法计算Idz、iM、IM和Sd（KM=1.8） 解：①有名制法：取10.5KV电压级为基本级 3 115KV 1 X=0 2 S=∞ 100km 0.4Ω/km 2?20MVA Uk%=10.5 10.5KV d(3) d(3) Upj=10.5KV 等值电路 ②标幺制法：取SB=100MVA,UB=Uav d(3) U*=1 等值电路 回路总阻抗 周期分量有效值 冲击电流 全电流最大有效值 短路容量 回路总阻抗标幺值 周期分量有效值 冲击电流 全电流最大有效值 短路容量 标幺值 有名值 7.3 电力系统三相短路的实用计算 7.3.1 交流电流初始值计算 一、计算的条件和近似 （2）对于调相机只有在短路后端电压小于电势E’’时，才送出短路电流。 （3）如果在计算中忽略负荷，则短路前为空载状态，所有电源的次暂态电动势均取为额定电压，其标幺值为1，而且同相位。 （1）各台发电机均用次暂态电抗作为其等值电抗 （4）当短路点远离电源时，可将发电机端电压母线看作是恒定电压源，即无穷大电源，电压值取为额定电压。 （5）在电网方面，可以忽略线路对地电容和变压器的励磁回路 。因为短路时电网电压较低，这些对“地”支路的电流较正常运行时更小，而短路电流很大。 （6）在计算高压电网时还可以忽略电阻。对于必须计及电阻的低压电网或电缆线路，为了避免复数运算可以近似用阻抗模值进行计算。 （7）在标幺值运算中采用近似方法，即不考虑变压器的实际变比，而认为变压器的变比均为平均额定电压之比。 （8）可以不计负荷（均断开），即短路前按空载情况决定次暂态电动势，短路后电网上依旧不接负荷。 短路后电网中的负荷可以近似用恒定阻抗表示 （10）如果短路点靠近电动机，需计及短路后瞬时电动机倒送短路电流 现象。电动机电势为： 以短路点为中心，将网络用戴维南定理化简为用等值电动势和等值电抗表示的等值电路，由此求出起始暂态电流。 二、简单系统次暂态电流I’’计算 即短路点短路前的开路电压（不计负荷时该电压的标幺值为1）除以电网对该点的等值阻抗。 1、直接法 近似条件：忽略负荷， 短路电流可直接表示为： 如果是经过阻抗后发生短路，则短路点电流为： 二、叠加原理法 G M （a） j0.2 j0.1 j0.2 k (b) j0.2 j0.1 j0.2