银川能源学院（银川大学）：《电力系统分析》课程教学资源（课件讲稿）第6章 电力系统三相短路故障分析

第6章电力系统三相短路故障分析 ·6.1电力系统故障概述 ·电力系统在运行时可能受到各种扰动 ,例如负荷切换以及系统内个别元件 的绝缘老化引起不同相之间或相线与 地线之间发生短路、断线等，这些扰 动如果使电力系统不能正常运行，就 称为电力系统故障

第6章电力系统三相短路故障分析 • 6.1 电力系统故障概述 • 电力系统在运行时可能受到各种扰动 ，例如负荷切换以及系统内个别元件 的绝缘老化引起不同相之间或相线与 地线之间发生短路、断线等，这些扰 动如果使电力系统不能正常运行，就 称为电力系统故障

6.1.1电力系统故障原因及分类 简单故障 电力系统中某一处发生短路 电力系统 和断相故障的情况 的故障 复合故障>两个以上简单故障的组合 又称横 1.三相对称短路 向故障 电力系统 2.单相接地短路 短路故障 3.两相短路 4.两相接地短路 属不对称 又称纵 故障 向故障 电力系统 1.断一相故障 断相故障 2.断两相故障

电力系统 的故障 简单故障 复合故障 电力系统中某一处发生短路 和断相故障的情况 两个以上简单故障的组合 电力系统 短路故障 1.三相对称短路 2.单相接地短路 3.两相短路 4.两相接地短路 1.断一相故障 2.断两相故障 电力系统 断相故障 又称横 向故障 又称纵 向故障 属不对称 故障 6.1.1 电力系统故障原因及分类

6.1.1电力系统故障原因及分类 2017年我国220kV电网输电线路故障统计表 故障类型 三相短路 两相短路 两相接地 单相接地 其它故障 故障次数 17 28 91 1319 32 故障百分 1.14% 1.88% 6.12% 88.7% 2.16% 比 三相短路故障虽然很少发生，但情况比较严重 且三相短路时电力系统仍是三相对称的，称为 对称故障，故本章分析三相短路故障

6.1.1 电力系统故障原因及分类 故障类型 三相短路 两相短路 两相接地 单相接地 其它故障 故障次数 17 28 91 1319 32 故障百分 比 1.14% 1.88% 6.12% 88.7% 2.16% 2017年我国220kV电网输电线路故障统计表 三相短路故障虽然很少发生，但情况比较严重， 且三相短路时电力系统仍是三相对称的，称为 对称故障 ，故本章分析三相短路故障

6.1.1电力系统故障原因及分类 发生短路故障时可能产生以下后果： 1.通过短路点的很大短路电流和所燃起的电 弧使短路点的元件发生故障甚至损坏 2. 短路电流通过非故障设备时，由于发热和 电动力作用，引起它们使用寿命缩短甚至 损坏。 3.电力系统中部分地区的电压大大降低，使 大量电力用户的正常工作遭到破坏 4. 破坏电力系统中各发电厂之间并列运行的 稳定性，引起系统振荡甚至使系统崩溃

6.1.1 电力系统故障原因及分类 • 发生短路故障时可能产生以下后果： 1. 通过短路点的很大短路电流和所燃起的电 弧使短路点的元件发生故障甚至损坏。 2. 短路电流通过非故障设备时，由于发热和 电动力作用，引起它们使用寿命缩短甚至 损坏。 3. 电力系统中部分地区的电压大大降低，使 大量电力用户的正常工作遭到破坏。 4. 破坏电力系统中各发电厂之间并列运行的 稳定性，引起系统振荡甚至使系统崩溃

6.1.2短路计算的简化假设 ·1.不计入发电机间的摇摆现象和磁路饱和。 2.假设发电机是对称的，不对发电机作过 细的讨论，只用次暂态电动势和次暂态电 抗来表示发电机。 3.因为短路电流很大，相比之下可以忽略 变压器的对地导纳（即忽略其励磁支路） 4.忽略电力线路的对地电容，在高压电网 (110kV及110kV以上)忽略电力线路的 电阻

6.1.2 短路计算的简化假设 • 1．不计入发电机间的摇摆现象和磁路饱和。 • 2.假设发电机是对称的，不对发电机作过 细的讨论，只用次暂态电动势和次暂态电 抗来表示发电机。 • 3．因为短路电流很大，相比之下可以忽略 变压器的对地导纳（即忽略其励磁支路）。 • 4．忽略电力线路的对地电容，在高压电网 （110kV及110kV以上）忽略电力线路的 电阻

6.2无限大容量电源供电的 电力系统三相短路 6.2.1无限大容量电源的概念 电源距短路点的电气距离较远时，由短路而 概念 引起的电源送出功率的变化△S远小于电源的 容量S,这时可设S=0,称该电源为无限 大容量电源。 重要 电源的端电压及频率在短路后的暂态过程中 特性 保持不变 理想概念，表示为： Sco

电源距短路点的电气距离较远时，由短路而 引起的电源送出功率的变化 远小于电源的 容量 ，这时可设 ，称该电源为无限 大容量电源。 •6.2.1 无限大容量电源的概念 S S S 电源的端电压及频率在短路后的暂态过程中 保持不变 概念 重要 特性 6.2无限大容量电源供电的 电力系统三相短路 理想概念，表示为：

6.2.2无限大容量电源供电的三相短路电流分析 Ua R1 R2 L2 R1 Uc R2 L2

6.2.2 无限大容量电源供电的三相短路电流分析

6.2.2无限大容量电源供电的三相短路电流分析 短路发生前 u=U sin(ot+0) i=I sin(ot+0-o) Um g+÷a,+。-mo】

6.2.2 无限大容量电源供电的三相短路电流分析 短路发生前 u  U t   m sin i  I t   m sin     2 1 2 2 2 R1 R2 L L U I m m                  1 2 1 1 2 tan R R  L L 

6.2.2无限大容量电源供电的三相短路电流分析 设t=0时短路，则有合闸相角恰为短路瞬 间a相电压的初相位角0。 ·K点出现三相短路后，图6.1的电路被分成 两个独立的回路，左边的电路仍与电源相 连接，而右边的电路则变成不含电源的短 路回路

6.2.2 无限大容量电源供电的三相短路电流分析 • 设t=0时短路，则有合闸相角 恰为短路瞬 间a相电压的初相位角 。 • K点出现三相短路后，图6.1的电路被分成 两个独立的回路，左边的电路仍与电源相 连接，而右边的电路则变成不含电源的短 路回路。  

6.2.2无限大容量电源供电的三相短路电流分析 由图6.1可以看出三相短路后电路仍然是三相 对称的，所以只研究其中一相（这里我们仍选 a相)，根据基尔霍夫电压定律(KVL): R+Z年，sno+e) 其解就是短路电流 i=i。+i。=Iom sin(ot+a-po)+Cei 非周期电流 周期电流 积分常数， 由初值决定

• 由图6.1可以看出三相短路后电路仍然是三相 对称的，所以只研究其中一相（这里我们仍选 a相），根据基尔霍夫电压定律（KVL）： 6.2.2 无限大容量电源供电的三相短路电流分析   U t   dt di R i L m sin 1 1 其解就是短路电流          t i i i I m t Ce     sin    积分常数， 由初值决定 非周期电流 周期电流