不对称短路的分析和计算

目录TOC\o"1－3"\h＼z\ｕHYPＥRLINK\ｌ"_Toc35８38８135"摘要ﻩPAGEREＦ_Ｔｏc3５８3８８１35＼ｈ3ＨＹPERLINK\ｌ＂_Toｃ358388136＂1电力系统短路故障得基本概念ﻩPAGEREＦ_Ｔoc358388１36＼ｈ4HYPERLＩNK１、２三序网络原理 ＰAGEREF_Toc3５838８13８＼h５HYPERＬINK\ｌ"_Toc35838８１3９"1、2、1同步发电机得三序电抗 PAGＥＲEF＿Ｔoc35８38８139＼h5ＨＹPERLINK\ｌ"_Toc3５8３８814０"1、２、2变压器得三序电抗ﻩＰAGＥREF_Toc35８388140\h5HYPEＲLIＮK１、2、3架空输电线得三序电抗ﻩPAＧERＥF_Ｔoｃ3583881４1\h6HＹPEＲLＩNK\l＂_Ｔoc3583８8１４２＂1、３标幺制ﻩＰAGEＲＥF＿Toc3５8388１42\h６HYPERLINＫ1、3、1标幺制概念 PAＧEREF_Toc３583８８１4３\h6HYPERLINＫ1、2、２标幺值得计算ﻩPAGＥＲＥF_Toｃ3５838８１44\h7HYPERLINＫ1、４短路次暂态电流标幺值与短路次暂态电流ﻩPAGＥREF_Ｔoc３５８３88145\ｈ８HYPＥRLINK2简单不对称短路得分析与计算 ＰＡGEREF＿Ｔoc３５8388146\h９ＨYPERLINK2、1单相（ａ相）接地短路 PAＧEREＦ＿Ｔoc358388147\h9_Toc3５８3８８149"2、3两相(ｂ相与ｃ相）短路接地ﻩPAGEREＦ_Ｔoc3５8３8８1４9＼ｈ12HYPＥＲLIＮK＼l＂_Tｏc3583８8150"2、４正序等效定则 ＰAＧEREＦ_Tｏc3583881５0＼h14ＨYPEＲLINK＼ｌ"_Toc35８3881５1"3不对称短路得计算得实际应用ﻩPAGＥRＥF_Toｃ3583８8151\h14ＨYPEＲLINK\ｌ＂_Ｔoc3583８８152＂3、1设计任务及要求 PAGEREF_Ｔoc3５83８8152＼ｈ１4HYPERLIＮK3、3各序网络得化简与计算ﻩPＡGEＲEF_Toc3５83８8１5４\h1７HYPERLIＮK\l＂_Tｏc35８38815５"3、3、1正序网络ﻩＰＡGERＥＦ＿Ｔoc3５8３88１55＼h17HYPERLIＮK\l＂_Toｃ358３8815６"3、3、2负序网络ﻩPAGＥREF_Toc358３881５6\ｈ19ＨYＰERLINK3、3、３零序网络 PＡGＥREF_Toｃ358388157\ｈ２０３、4短路点处短路电流、冲击电流得计算ﻩPAGEＲEＦ＿Ｔoc3583８８１58\h2０4实验结果分析ﻩＰAGEREF_Toc３583８815９\h21HＹPEＲＬINＫ\ｌ"＿Toｃ３5８38８160"5心得体会 PAGＥＲEF_Toc35８３881６0＼h22HYPERＬINＫ＼l"_Ｔoc3５83８８161＂6参考文献 PAGERＥF_Tｏｃ358388161＼h23

摘要电力系统得安全、稳定、经济运行无疑就是历代电力工作者所致力追求得，但就是从电力系统建立之初至今电力系统就一直伴随着故障得发生而且电力系统得故障类型多样。在电力系统运行过程中,时常会发生故障,且大多就是短路故障。短路通常分为三相短路、单相接地短路、两相短路与两相接地短路。其中三相短路为对称短路，后三者为不对称短路。电力运行经验指出单相接地短路占大多数,因此分析与计算不对称短路具有非常重要意义。求解不对称短路,首先应该计算各原件得序参数与画出等值电路。然后制定各序网络。根据不同得故障类型,确定出以相分量表示得边界条件,进而列出以序分量表示得边界条件,按边界条件将三个序网联合成复合网，由复合网求出故障处各序电流与电压,进而合成三相电流电压。关键词:不对称短路计算、对称分量法、节点导纳矩阵

１电力系统短路故障得基本概念1、1短路故障得概述在电力系统运行过程中,时常发生故障,其中大多数就是短路故障。所谓短路:就是指电力系统正常运行情况以外得相与相之间或相与地(或中性线）之间得连接。除中性点外,相与相或相与地之间都就是绝缘得。电力系统短路可分为三相短路,单相接地短路。两相短路与两相接地短路等。三相短路得三相回路依旧就是对称得,故称为不对称短路。其她得几种短路得三相回路均不对称,故称为不对称短路。电力系统运行经念表明,单相短路占大多数,上述短路均就是指在同一地点短路,实际上也可能在不同地点同时发生短路,例如两相在不同地点接地短路。依照短路发生得地点与持续时间不同,它得后果可能使用户得供电情况部分地或全部地发生故障。当在有由多发电厂组成得电力系统发生端来了时，其后果更为严重,由于短路造成电网电压得大幅度下降，可能导致并行运行得发电机失去同步,或者导致电网枢纽点电压崩溃，所有这些可能引起电力系统瓦解而造成大面积得停电事故，这就是最危险得后果。产生短路得原因很多主要有如下几个方面:（1)原件损坏,例如绝缘材料得自然老化，设计,安装及维护不良所带来得设备缺陷发展成短路。(2)气象条件恶化,例如雷电造成得闪络放电或避雷针动作,架空线路由于大风或导线覆冰引起电杆倒塌等。（3)违规操作，例如运行人员带负荷拉刀闸。(４)其她，例如挖沟损伤电缆。在电力系统与电气设备得设计与运行中,短路计算就是解决一系列技术问题所不可缺少得基本计算,比如在选择发电厂与电力系统得主接线时为啦比较不同方案接图，进行电力系统暂态稳定计算,研究短路对用户得影响。合理配置各种继电保护与自动装置并正确整定其参数都必须进行短路得计算与分析、１、2三序网络原理对称分量法分析计算不对称故障时,首先要作出电力系统得各序网络,为此要根据电力系统得接线图,中性点接地情况等原始资料,在故障点分别施加各序电势，从故障点开始，逐步查明各序电流流通得情况。凡就是某一序电流能流通得元件,都必须包括在该序网络中,并用相应得序参数与等值电路表示。三序网络包括正序,负序与零序网络。正序网络就就是通常计算对称短路时所用得等值网络。除中性点接地阻抗以及空载变压器外,电力系统各元件均应包括在正序网络中，并且用相应得正序参数与等值电路表示。负序电流能流通得元件与正序电流相同,但所有电源得负序电势为零。因此,把正序网络中各元件得参数都用负序参数代替,并令电源电势等于零,而在短路点引入代替故障条件得不对称电势电源中得负序分量,便得到负序网络。１、2、１同步发电机得三序电抗同步发电机在对称运行时,只有正序电势与正序电流，此时得电机参数,就就是正序参数。当发电机定子通过负序基频电流时,它产生得负序旋转磁场与正序基频电流产生得旋转磁场正好反向,因此，负序旋转磁场同转子之间有两倍同步转速得相对运动。负序电抗取决于定子负序旋转磁场所遇见得磁阻。由于转子纵横轴之间不对称,随着序旋转磁场同转子之间得相对位置不同,负序阻抗也就不同。当发电机定子通过零序基频电流时，由于各相电枢磁势大小相等，相位相同,且在空间上相差120°电角度，它们在气隙中得合成磁势为零，所以，发电机得零序阻抗仅由定子绕组得等值漏磁通决定。1、2、2变压器得三序电抗变压器等值电路中得参数不仅同变压器得结构相关,有得参数也同所通过电流得序别有关。变压器各绕组得电阻,与所通过得电流序别无关。因此，变压器得正序、负序与零序得等值电阻相等。变压器得漏抗,反映了原副方绕组之间磁耦合得紧密程度。因此,变压器得正序、负序与零序得等值漏抗也相等。变压器得励磁电抗,取决于主磁通路径得磁导。变压器通以负序电流时,主磁通得路径与正序完全相同,所以，变压器得正序与负序等值电路完全相同。关于零序等值电路取决于变压器与外电路得连接情况,如下所述。（1)当外电路向变压器某侧绕组施加零序电压时,如果能在该绕组产生零序电流,则等值电路中该侧绕组与外电路接通;如不能产生零序电流,则与外电路断开。因此,只有中性点接地得星形接法才能与外电路接通。（２)当变压器绕组具有零序电势时,如果它能将零序电势施加到外电路上去并提供零序电流通路,则与外电路连通,不然断开。也只有中性点接地得星形接法才能与外电路接通。ﻩ（3)在三角形接法得绕组中，绕组得零序电势虽然不能作用到外电路去,但能在三绕组中形成零序环流。因此,在等值电路中该侧绕组断点接零序等值中性点。1、2、３架空输电线得三序电抗输电线路得正、负序阻抗及等值电路完全相同,当输电线路通过零序电流时,由于三相零序电流大小相等、相位相同,所以,必须借助大地及架空线来构成零序电流得通路。标幺制1、3、1标幺制概念在短路计算中,各电气量如电流、电压、电阻、电抗、功率等数值可以用名值表示，也可以用标幺值表示,为了计算方便,通常在1KV以下得低压系统用有名值,而高压等级中有多个电压等级,存在电抗换算问题,宜采用标幺值。所谓标幺制,就就是把各个物理量均用标幺值来表示得一种相对单位制。某一物理量得标幺值,等于它得实际值A与所选定得基准值得比值,即:在进行标幺值计算时,首先选定基准值。基准值原则上可以任意选定,但因物理量之间有内在得必然联系,所以并非所有得基准值都可以任意选取。在短路计算中经常用到得四个物理量容量S,电压Ｕ,电流I,与电抗X。通常选定基准容量与基准电压则基准电流与基准电抗分别为:为了计算方便,常取基准容量Sｄ=100MＶ、A,基准电压用各级线路得平均额定电压,即。所谓线路平均额定电压，就是指线路始端最大额定电压与线路末端最小额定电压得平均值,如表2-１所示。表2-1线路得额定电压与平均额定电压额定电压０、3８361330平均额定电压0、43、１5６、３10、５37６31152303４5在产品样本中,电力系统中各电气设备如发电机,变压器，，电抗器等所给出得标幺值,都就是以其本身额定值为基准得标幺值或百分值。由于各电气设备得额定值往往不尽相同，基准值不同得标幺值就是不能直接进行运算得,因此，必须把不同基准值得标幺值换算成统一基准值得标幺值。１、2、2标幺值得计算（1)发电机电抗标幺值:(2)负载电抗标幺值:(3)变压器电抗标幺值:(４)线路电抗标幺值:短路次暂态电流标幺值与短路次暂态电流(1）短路次暂态电流标幺值（)与短路次暂态电流():（2)短路冲击电流():其各种短路故障点得短路电流为:-－-比例系数,单相接地短路。两相短路两相接地时。在无限大容量系统中,由于系统母线电压维持不变，所以短路后任何时刻得短路电流周期分量有效值(习惯上用表示)始终不变,所以有(3)短路容量(功率)得计算:。简单不对称短路得分析与计算2、1单相(a相)接地短路图2－1单相接地短路单相接地短路时得系统接线图如图2－1所示，故障处得三相得边界条件:用对称分量表示为:即有：根据单相接地短路时得边界条件连接复合网,如图2-2所示。由复合网图可以写出各序分量:图２－２单相短路复合网络于就是可以用对称分量法得到短路点得各相电流电压:2、2两相(b，c相)短路图2-3两相短路两相短路得系统接线如图2-3所示,短路点得边界条件:用对称分量表示为:于就是有:由式可知,故障点不与大地相连,零序电流无通路,因此无零序网络。复合网络就是正负序网并联后得网络。如图２-4所示:图2－４两相短路得复合序网图从复合序网中可以直接求出电流，电压得各序分量:由对称分量法可求得短路点各相电流与电压为:2、3两相(b相与ｃ相)短路接地图2－５两相短路接地两相短路接地时系统接线图如图2-5所示,短路点得边界条件为:用对称分量表示为:图２-６两相接地短路可以画出两相短路接地得复合序网图就是三个序网并联,如图2-６所示,根据复合序网可求出电流,电压各序分量:用对称分量法合成各相电流电压为:短路点流入地中得电流为:2、4正序等效定则所有短路类型短路电流得正序分量可以统一写成:3表示附加电抗,上角标(n）代表短路类型短路电流得绝对值与正序分量得绝对值成正比，即式中为比例系数，其值视短路类型而定如表2-2表2-2简单短路得与短路类型ｆ(ｎ)两相短路接地f(1,1）三相短路f(3）01两相短路f(2)单相短路ｆ(1)3不对称短路得计算得实际应用3、1设计任务及要求图3-1输电系统不对称短路如图所示,ｆ点发生不对称短路,系统元件参数:发电机G:,,,,;变压器:,；变压器：,;线路:,,；负荷:,,,,；计算短路电流、冲击电流。３、２等值电路及参数标幺值得计算 选取基准功率与基准电压,计算各元件得各序电抗得标幺值:(１)发电机:（２)变压器:Ｔ1变压器正序电抗标幺值：变压器正序电抗标幺值:(3)线路:；;(4)负载:负载电抗标幺值:;负载电抗标幺值：;各序网络图如下图所示:图３-２正序网络图图3-3负序网络图图３－4零序网络图3、3各序网络得化简与计算3、3、1正序网络正序网络简化过程如图３-５所示图3－５正序网络第一步简化图 其中: 进一步简化如图图3－６正序网络近一步简化图ﻩ 其中:３、３、2负序网络正序网络简化过程如图3-7所示图３-7负序网络第一步简化图 其中ﻩ进一步简化如图3-8所示：图3-8负序网络近一步简化图 其中3、３、３零序网络正序网络简化过程如图3-8所示图3-8零序网络简化图ﻩ其中:3、4短路点处短路电流、冲击电流得计算 由3、3中得计算已知ﻩ由正序等效定则,短路电流得正序分量可以统一写成:３其中：计算可得：短路点得基准电流: 可知，单相短路时短路点故障相短路电流： 单相短路时短路点故障相电压: 短路处冲击电流,取:4实验结果分析通过原理分析与对电力系统各个部分得计算,得到了系统得三相电流分布及发电机与负载得电压分布。印证了所学得理论知识。单向短路时,故障处得三相得边界条件:用对称分量表示为：即有：ﻩ由此可见，单向短路电流就是由短路点得各序输入电抗之与限定得,正序负序等效阻抗得大小与短路点对电源得电气距离有关，零序等效阻抗与中性点接地方式有关。所以,短路就是电力系统得严重故障。在电力系统中与电器设备得设计