河海大学电气工程学院：《电能系统基础》课程资源（PPT教学课件）第四章 电力系统故障分析（陈星莺、廖迎晨）

电能亲统基础

电能系统基础

第四章电力系统故障分析 电力系统故障分析的目的与内容 三相对称短路的基本分析 三相短路电流周期分量的实用计算 分析不对称故障的基本理论

第四章 电力系统故障分析 三相对称短路的基本分析 三相短路电流周期分量的实用计算 分析不对称故障的基本理论 电力系统故障分析的目的与内容

电力系统故障分析的目的与内容 短路故障: 正常运行情况以外的相与相之间或相对地之间的 连接。 短路的原因: 设备绝缘损坏、恶劣的自然条件、工作人员误操 作和其它原因。 短路类型: 相短路、两相短路、两相接地短路、单相短路

电力系统故障分析的目的与内容 短路的原因： 设备绝缘损坏、恶劣的自然条件、工作人员误操 作和其它原因。 短路类型： 三相短路、两相短路、两相接地短路、单相短路。 短路故障： 正常运行情况以外的相与相之间或相对地之间的 连接

电力系统故障分析的目的与内容 短路后果: 短路点附近的某些支路流过巨大的短路电流,产生 的电动力效应和热效应可能损坏设备; 造成电网电压大幅度下降,使部分用电设备不能正 常工作; 影响系统运行的稳定性; 对通信产生干扰

电力系统故障分析的目的与内容 短路点附近的某些支路流过巨大的短路电流，产生 的电动力效应和热效应可能损坏设备； 造成电网电压大幅度下降，使部分用电设备不能正 常工作； 影响系统运行的稳定性； 对通信产生干扰。 短路后果：

电力系统故障分析的目的与内容 短路电流分析目的: 开关设备的分析与选择; 继电保护的设计与选择; 电气主接线方案的比较和选择; 系统稳定性的分析评估

开关设备的分析与选择； 继电保护的设计与选择； 电气主接线方案的比较和选择； 系统稳定性的分析评估。 电力系统故障分析的目的与内容 短路电流分析目的：

三相对称短路的基本分析 由无限大功率电源供电的三相电路: R L R UA=Um Sin(at +a) R R Y UB=Unsn(m+a-120°) R R Uc=Um Sin(ot+a+1200

三相对称短路的基本分析 ' R ' L ' R ' L ' R ' L R L U =Um sin(t +) A R L sin( 120 ) 0 UB =Um t + − R L sin( 120 ) 0 UC =Um t + + 由无限大功率电源供电的三相电路：

三相对称短路的基本分析 短路发生前: 电路处于三相对称稳定状态,以A相为例,其 电压和电流可表示为: UA=Um Sin(ot+a) LA=Imlo sin(at+a-p) (R+R)2+a2(L+L)2 (+L 00=1g R+R

三相对称短路的基本分析 短路发生前： 电路处于三相对称稳定状态，以A相为例，其 电压和电流可表示为： U =Um sin(t +) A sin( ) 0 0 i = I t + − A m ' 2 2 ' 2 0 (R R ) (L L ) U I m m + + + =  ' ' 1 0 ( ) R R L L tg + + = −  

三相对称短路的基本分析 在f点发生三相短路后,原电路被分成两个 独立回路。 左边回路: 仍与电源相连,但每相阻抗由(R+R)+j0(L+L) 减少到R+joL,电流从原来的稳态值逐渐过渡到由 电源和新阻抗所决定的短路稳态值; 右边回路:没有电源,电流逐渐衰减到零

三相对称短路的基本分析 在f点发生三相短路后，原电路被分成两个 独立回路。 左边回路： 仍与电源相连，但每相阻抗由 减少到 ，电流从原来的稳态值逐渐过渡到由 电源和新阻抗所决定的短路稳态值； 右边回路：没有电源，电流逐渐衰减到零。 ( ) ( ) ' ' R + R + j L + L R+ jL

三相对称短路的基本分析 设短路发生在t=0时刻,以A相为例分析电流 其微分方程为: L+ Ria=Um sin(ot +a) 这是个一阶常系数线性非齐次微分方程,解为: A=ImSin(at+a-p)+Ce/Ta 周期(交流)分量由(直流)分量

三相对称短路的基本分析 设短路发生在 t = 0 时刻，以A相为例分析电流 + Ri = U sin(t +) dt di L A m A Ta t i A I pm t Ce / sin( ) − =  + − + 这是个一阶常系数线性非齐次微分方程，解为： 其微分方程为： 周期（交流）分量 自由（直流）分量

三相对称短路的基本分析 1.m为短路电流交流分量的幅值m=m/R2+(2 2.9为短路阻抗角,q=g(oL/R) 一般情况下,o>R∴≈90 3.C为积分常数,由初始条件决定,其值为短路电流 直流分量的初始值: C=Idco=Imlo sin(a-o) -Ipm sin(a-p) 4.7为电流直流分量的衰减时间常数:Ta=L/R

三相对称短路的基本分析 1. 为短路电流交流分量的幅值 2 2 I Um R ( L) I pm pm = +  2. 为短路阻抗角， 一般情况下， ( ) 1  tg L R −  = L  R 0   90 3. 为积分常数，由初始条件决定，其值为短路电流 直流分量的初始值： C sin( ) sin( ) 0 0 0 = =  − − p m  − d c m C I I I 4. Ta 为电流直流分量的衰减时间常数：Ta = L R