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）

第四章电力系统故障分析 4.1电力系统故障分析的目的与内容 4.2三相对称短路的基本分析 4.3三相短路电流周期分量的实用计算 4.4分析不对称故障的基本理论

第四章 电力系统故障分析 4.2 三相对称短路的基本分析 4.3 三相短路电流周期分量的实用计算 4.4 分析不对称故障的基本理论 4.1 电力系统故障分析的目的与内容

4.1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: 三相短路、两相短路、两相接地短路、单相短路

4.1 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

4.1电力系统故障分析 的目的与内容 短路后果: 损坏设备; 电网电压大幅度下降,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

4.1 电力系统故障分析 的目的与内容 损坏设备； 电网电压大幅度下降，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：

4.1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。 4.1 电力系统故障分析 的目的与内容 短路电流分析目的：

4.2三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 R UA=Um Sin(at +a) R R UB=Um Sin(at+a-120 R R Ur=U sin(ot +a+1200

4.2 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：

4.2三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: R UA=Um Sin(ot +a) UA=Um Sin(at+ R -Imlo sin(ot+a-p) R O(L+L) (R+R)2+02(L+L)2=g R+r

4.2 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 + + = −   ' R ' L ' R ' L ' R ' L R L U =U sin(t +) A m R L R L

4.2三相对称短路的基本分析 短路发生后: 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: R 仍与电源相连,但每相阻 L=Um sin(at+a) 抗由(R+R)+j0(L+L)减少 到R+jo,电流从原来的稳态 值逐渐过渡到由电源和新阻抗 R 昕决定的短路稳态值; 右边回路:没有电源,电流逐渐衰减到零

4.2 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： 右边回路：没有电源，电流逐渐衰减到零。 ( ) ( ) ' ' R + R + j L + L R+ jL R L U =U sin(t +) A m R L R L 短路发生后： 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；

4.2三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=Umsi(m+a) 这是个一阶常系数线性非齐次微分方程,解为: a=Im sin(at+a-o+Ce-UT 周期(交流)分量自由(直流)分量

4.2 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

4.2三相对称短路的基本分析 A=/pm sin(at+a-p)+Ce t/ ta 短路电流交流 短路阻 积分电流直流分量的 分量的幅值 抗角 常数衰减时间常数 =Um/R+(ol p=tg(OL/R OL>> R 9≈90 C=Idco=Imol sin(a-P1o1) pm sn(-() L/R

4.2 三相对称短路的基本分析 2 2 I U R ( L) pm = m +  ( ) 1  tg L R − = L  R 0   90 sin( ) sin( ) 0 0 0 = =  − − pm  − d c m C I I I Ta = L R Ta t i A I pm t Ce / sin( ) − =  + − + 短路阻 抗角 积分 常数 短路电流交流 分量的幅值 电流直流分量的 衰减时间常数

4.2三相对称短路的基本分析 iA=Iom sin(at +a-) +(mo Sin(a-pio-Im sin(a-ole / Ta 直流分量 1.周期分量:属于强制分量,取决于电源和回路阻 抗,如没有阻尼,则幅值在暂态过程不变。 2.自由分量:为保持电感性电路中的磁链和电流不 能突变而出的分量,按指数规律衰减,最后衰减为0

4.2 三相对称短路的基本分析 Ta t m p m A p m I I e i I t − + − − −  = + − [ sin( ) sin( )] sin( ) 0 0        1.周期分量：属于强制分量，取决于电源和回路阻 抗，如没有阻尼，则幅值在暂态过程不变。 2.自由分量：为保持电感性电路中的磁链和电流不 能突变而出的分量，按指数规律衰减，最后衰减为0。 交流分量 直流分量