第三章电力系统三相短路实用

第三章电力系统三相短路实用第一页，共五十二页，2022年，8月28日概述：

简单不对称故障:仅在一处发生短路或断线的故障。可分为二类：（1）横向不对称故障：两相短路、单相接地短路、两相接地短路；其特点为由系统网络中的某一点（节点）和公共参考点（接地点）构成故障端口。（2）纵向不对称故障：一相断线、二相断线；其特点为由电力网络中的两个高电位点之间构成故障端口。分析方法：（1）解析法：联立求解三序网络方程和故障边界条件方程；（2）借助于复合序网进行求解。3/29/2023第二页，共五十二页，2022年，8月28日系统各序等值电路3/29/2023第三页，共五十二页，2022年，8月28日一、单相接地短路（A相）

（一）故障边界条件：转换为对称分量(a为基准相）,如下：5-1各种不对称短路时故障处的短路电流和电压3/29/2023第四页，共五十二页，2022年，8月28日3/29/2023第五页，共五十二页，2022年，8月28日(二)复合序网（三）短路点电气量3/29/2023第六页，共五十二页，2022年，8月28日短路处各相电压电流为：3/29/2023第七页，共五十二页，2022年，8月28日参考向量：Uka|0|电流相量图（四）向量图：（假定阻抗为纯电抗）电压相量图3/29/2023第八页，共五十二页，2022年，8月28日非故障相电压变化情况：3/29/2023第九页，共五十二页，2022年，8月28日（五）基本特点：（1）短路点各序电流大小相等，方向相同。（2）短路点正序电流大小与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）短路点故障相电压等于零。（4）若两非故障相电压的幅值总相等，相位差的大小决定于如果有3/29/2023第十页，共五十二页，2022年，8月28日（六）系统参数变更时不对称短路处各电气量的变化特点：系统参数及由旋转电机的正序和负序阻抗值的差异而引起。在靠近旋转电机附近的地点短路时，取值范围约在0.1～1.45之间；在远离旋转电机的地点短路时，其值可以近似为1与系统变压器中性点的接地方式及短路点的位置有关，有可能在0～∞范围内取值3/29/2023第十一页，共五十二页，2022年，8月28日为分析简便，电阻忽略不计，只考虑各元件的电抗。令

当

当假设：3/29/2023第十二页，共五十二页，2022年，8月28日中，因为定，可变。时时中性点不直接接地

中性点不直接接地,非故障相电压为倍3/29/2023第十三页，共五十二页，2022年，8月28日故障点非故障相电压升高，严重时要引起过电压。为此，在中性点直接接地的系统中，必须要保证一定数量的变压器中性点接地，以控制的数值不要过大。

负序电压：故障点的负序电压与负序电流大小各序相同。零序电压：故障点的零序电压与零序电流成正比，所以零序电流与零序电压的大小关系相同。3/29/2023第十四页，共五十二页，2022年，8月28日（七）单相经阻抗接地短路故障边界条件：

序边界条件1．方法一：3/29/2023第十五页，共五十二页，2022年，8月28日复合序网如下：3/29/2023第十六页，共五十二页，2022年，8月28日3/29/2023第十七页，共五十二页，2022年，8月28日2.方法二K点故障边界条件为：转换为对称分量：3/29/2023第十八页，共五十二页，2022年，8月28日二.两相短路（一）故障边界条件：转换为对称分量(a为基准相）：3/29/2023第十九页，共五十二页，2022年，8月28日（二）求解方法（1）解析法3/29/2023第二十页，共五十二页，2022年，8月28日3/29/2023第二十一页，共五十二页，2022年，8月28日3/29/2023第二十二页，共五十二页，2022年，8月28日当故障点远离发电机时，可认为（2）复合序网法根据故障边界条件，将基本序网在故障端口处连接所构成的网络称为复合序网。由复合序网，可直接求出故障点电压电流的序分量。3/29/2023第二十三页，共五十二页，2022年，8月28日（三）故障点电流电压向量关系(向量图）：先确定参考相量：（假定阻抗为纯电抗）可以直观的了解三相电流、电压的相对大小和它们之间的相位关系。3/29/2023第二十四页，共五十二页，2022年，8月28日（四）两相经阻抗短路1．方法一：故障点边界条件：转换为对称分量：3/29/2023第二十五页，共五十二页，2022年，8月28日3/29/2023第二十六页，共五十二页，2022年，8月28日2.方法二：在K点发生的两相短路可等值的看成是在K’点发生的两相金属性短路。K’故障边界条件为：3/29/2023第二十七页，共五十二页，2022年，8月28日(五)两相短路的基本特点：（1）短路电压电流中不存在零序分量；（2）两故障相中的短路电流的绝对值相等，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，可通过对序网进行三相短路计算来近似求两相短路的电流；（4）两相短路时的正序电流在数值上与在短路点加一个附加阻抗构成一个增广正序网而发生三相短路时的电流相等。即（5）短路点两故障相电压总是相等，数值上为非故障相电压的一半，相位上总是与非故障相电压方向相反。3/29/2023第二十八页，共五十二页，2022年，8月28日三、两相接地短路（bc相接地）（一）故障边界条件：转换为对称分量(a为基准相）3/29/2023第二十九页，共五十二页，2022年，8月28日（二）复合序网(三)短路点电气量3/29/2023第三十页，共五十二页，2022年，8月28日故障点各相电气量为：当为纯电抗时，两故障相电流为：3/29/2023第三十一页，共五十二页，2022年，8月28日将代入上式，并取绝对值，整理后可得：两相接地短路时，流入地中的电流为故障处各相电压为3/29/2023第三十二页，共五十二页，2022年，8月28日令3/29/2023第三十三页，共五十二页，2022年，8月28日非故障相电压升高

倍

，比单相接地小。3/29/2023第三十四页，共五十二页，2022年，8月28日(四)向量图(假定阻抗为纯电抗):参考相量：3/29/2023第三十五页，共五十二页，2022年，8月28日(2)短路处两故障相电压等于零；(3)在假定(1)短路处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:阻抗角相等的情况下，两故障相电流的幅值总相等,其夹角随的不同而不同。当由时，由即3/29/2023第三十六页，共五十二页，2022年，8月28日（六）两相短路又经阻抗接地1.方法一：故障边界条件：转化为对称分量：3/29/2023第三十七页，共五十二页，2022年，8月28日3/29/2023第三十八页，共五十二页，2022年，8月28日2.方法二：因Zg中只流过零序电流，所以可将Zg移到中性点的位置上。在K点对N0点发生的bc短接后又经Zg的接地短路可看成是在K和N0之间发生的两相金属性接地短路，所对应的复合序网不变。3/29/2023第三十九页，共五十二页，2022年，8月28日四、几点结论(a为基准相）短路电流的绝对值与它的正序分量的绝对值成正比，即1.正序等效定则不对称短路故障时故障支路的正序分量电流，等于故障点阻抗加上一个附加阻抗后发生三相短路的电流。3/29/2023第四十页，共五十二页，2022年，8月28日

式中为比例系数，其值视短路类型而定。

短路类型f(n)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)0133/29/2023第四十一页，共五十二页，2022年，8月28日在应用对称分量法进行计算时，首先需要选定一个基准相单相接地短路时，故障相为特殊相；两相短路和两相接地短路时，非故障相为特殊相在短路故障计算中，通常选故障时故障处三相中的特殊相作为基准相特殊相指故障处与另两相情况不同的那一相2.关于基准相的选择3/29/2023第四十二页，共五十二页，2022年，8月28日同一类型短路故障发生在不同相上时，基准相的序分量故障边界条件的形式不会改变，于是复合序网的形式不会改变，计算公式、结论均不会改变，只是表达式中下脚符号改变而已。a相单相接地短路:bc相接地短路:或以b相为基准相：或以ab相为基准相：3/29/2023第四十三页，共五十二页，2022年，8月28日好处：

1、故障边界方程的形式最简单；2、同一类型短路故障发生在不同相上时，基准相的序分量故障边界条件的形式不会改变，于是复合序网的形式不会改变，计算公式、结论均不会改变，只是表达式中下脚符号改变而已。3/29/2023第四十四页，共五十二页，2022年，8月28日3.关于复合序网(2)串连型故障：其复合序网由三个独立的序网络相串连而成。如单相接地短路。(1)电力系统对某一故障点的正序网络、负序网络、零序网络，属于基本序网，与故障类型、相别无关。但由各序网组合成的复合序网与短路故障的类型、相别有关。

并联型故障：其复合序网由三个独立的序网络并联而成。如两相接地短路故障。3/29/2023第四十五页，共五十二页，2022年，8月28日5-2非故障相的电压电流计算注意：非故障相的电压电流一般不满足边界条件各序网络是将三相等效为星形连接的一相等值电路系统的序网正序网：3/29/2023第四十六页，共五十二页，2022年，8月28日负序网：零序网：MM3/29/2023第四十七页，共五十二页，2022年，8月28日非故障相U,I等于各序分量叠加，一般不满足边界条件电压规律：1、正序：正序网中电源出电压最高，故障点最低；2、负序、零序：负序零序网中，故障点出电压最高。3/29/2023第四十八页，共五十二页，2022年，8月28日二、各序相量经变压器后的相位变化1、Y/Y-12