故障分析――教培讲课稿.doc

简单不对称故障的分析计算 第一节 概述 在电力系统的故障中，仅一处发生不对称短路或断线的故障，称为简单不对称故障。它通常分为两类：一类叫横向不对称故障，其中包括两相短路、单相接地短路以及两相接地短路三种类型。这种故障发生在系统中某一点的各相之间或相与地之间，是处于网络三相支路的横向，故称为横向不对称故障。另一类是发生在网络三相支路的纵向，叫纵向不对称故障，它包括一相断线和两相断线两种基本类型。( 第二节 横向不对称故障的分析 以图1所示的系统接线为例进行讨论。为了使分析简单明白，假定短路是纯金属性的（即短路点弧光电阻及接地电阻均为零）。 电流的正方向规定由电源指向短路点。、、为两侧系统流向短路点的总电流；、、及、、分别为系统M和N侧的支路电流；电压的正方向则规定由故障点的每相对地，如图中、、的所示。 图2给出了与之相对应的三序等值网络图。为从正序网络故障口看进去的戴维南等值电势，其值等于故障发生前故障点的a相电压。( 由图2可写出三序的基本方程： = = 式1 == 下面我们将讨论两相短路、单相接地短路以及两相接地短路时故障点的各序电压、电流及其特点。 一、两相短路 如图3所示的系统接线，假定在K点发生bc两相短路。在这种情况下以相量表示的边界条件方程如下： =0；= -；= 式2 ( 序网的基本方程（式1）和边界条件方程（式2）共有6个独立方程，其中有6个未知数，联立求解，即可获得其解答。（推导过程省略） 如图4所示，两相短路时由于不存在零序分量，所以复合序网只包括正序和负序网络。（正序和负序网络并联）( 从以上的分析计算可知，两相短路有以下几个基本特点： （1）、短路电流及电压中不存在零序分量。 （2）、两故障相中的短路电流的绝对值总是相等的，而方向相反，数值上为正序电流的倍。 （3）、当在远离发电机的地方发生两相短路时，两相短路的故障相电流为同一点发生三相短路时的短路电流的倍，因此可以通过对网络进行三相短路计算来求两相短路的电流。 （4）、在两相短路时正序电流，在数值上与在短路点上加一个附加阻抗=构成一个增广的正序网络而发生三相短路时的电流相等。 （5）、短路处两故障相电压总是大小相等，数值上为非故障向电压的一半，两故障相电压相位上总是同相，但与非故障相电压方向相反。 二、单相接地短路 单相接地短路时的系统接线如图5所示，假定在K点发生a相接地短路。短路处以相量表示的边界条件方程如式3： =0；= =0； 式3 转换为对称分量关系，即： == =++=0或=-（+） 根据故障处的边界条件：三个序电流相等，三个序电压之和等于零，可将三个序网络串联组合成一个复合网络图，如图6所示。 序网的基本方程（式1）和边界条件方程（式3）共有6个独立方程，其中有6个未知数，联立求解，即可获得其解答。（推导过程省略）( 从以上的分析计算可知，单相接地短路有以下几个基本特点： （1）、短路处故障相中的各序电流大小相等、方向相同，故障相中的电流=3=3=3，而两个非故障相中的电流均等于零。 （2）、短路处正序电流的大小，与在短路点原正序网络上增加一个附加阻抗=+而发生三相短路时的电流相等。 （3）、短路点故障相的电压等于零，而两个非故障相电压的幅值总相等。 （4）、两个非故障相电压间的相角差为，它的大小决定于的比值。假定和的阻抗角相等（或为纯电抗），当的比值在0→∞范围内变化时，的变化范围为60o≤＜180o，60o对应比值为∞的情况，180o对应比值接近于零的情况。 三、两相接地短路 系统接线如图7所示，假定bc两相接地短路。 短路处以相量表示的边界条件为： =0；= =0 转换为对称分量关系，即： === =++=0或=-（+） 由上式可知，短路处的各序电压相等，而各序电流之和等于零，将图7所对应的三个序网络按上述条件可组成如图8的复合序网络。 序网的基本方程（式1）和边界条件方程共有6个独立方程，其中有6个未知数，联立求解，即可获得其解答。（推导过程省略） 从以上的分析计算可知，两相接地短路有以下几个基本特点： （1）、两故障相电流的幅值总相等。 （2）、两故障相电流之间的夹角随的不同而不同。当由0变到∞时，由60o变到180o，即60o＜≤180o。 （3）、流入地中的电流等于两故障相电流之和，大小为：=+=3= -3 （4）、短路处的正序电流与在原正序网络上增接一个附加阻抗=后而发生三相短路时的短路电流相等。 四、几点结论 综合以上分析，可得以下结论： （1）、在求解各种不对称故障时，正序电流分量可用一通式来表示，即： 对于不同的短路类型，得数值不同(——三相短路，=0；两相短路，=；单相接地短路，=+；两相接地短路，=。 （2）、短路点故障相电流的绝对值总是和短路点的正序电流成正比——(三相短路，