电力系统分析课件(于永源)第八章PPT

1、第八章 电力系统故障的分析与实用计算电力系统故障的分析与实用计算1第八章第八章 电力系统故障的分析与实用计算电力系统故障的分析与实用计算v第一节 由无限大容量电源供电的三相短路的分 析与计算v第二节 电力系统三相短路的实用计算v第三节 电力系统不对称短路的分析与计算v第四节 电力系统非全相运行的分析第八章 电力系统故障的分析与实用计算电力系统故障的分析与实用计算2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

2、纵向故障属不对称故障第八章 电力系统故障的分析与实用计算电力系统故障的分析与实用计算3第一节 由无限大容量电源供电的三相短路 的分析与计算一、无限大容量电源SS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 ，则该电源为无限大容量电源。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第八章 电力系统故障的分析与实用计算电力系统故障的分析与实用计算4二、无限大容量电源供电的三相短路暂态过程的分析RRRaubucuRRRLLL)3(KaiciLLL图8-1 由无限大容量电源供电的三相短路电路第八章 电力系统故障的分析与实用计算电力系统故障的

3、分析与实用计算5短路发生前，a相的电压和电流的表达式如下：)sin(0tUuma)sin(0tIima222)()(LLRRUImmRRLLtg)(1（8-1）（8-2）其中式中， 和 分别为短路前每相的电阻和电感。RRLL第八章 电力系统故障的分析与实用计算电力系统故障的分析与实用计算6 假定短路是在t=0时发生，则a相的微分方程式为： 式中， 为电源电压的幅值； 为短路回路的阻抗， = ； 为短路瞬间电压 的相位角； 为短路回路的阻抗角， ； 为由起始条件确定的积分常数； 为由短路回路阻抗确定的时间常数， 。mUZ22)( LRZ0aukaTtkmaCetZUi)sin(0dtdiLRit

4、Uaam)sin(0其解为（8-3）（8-4）RLtgk1CaTRLTa第八章 电力系统故障的分析与实用计算电力系统故障的分析与实用计算7ZUImm000)sin(iIikma（8-5）式中 为短路电流周期分量的幅值。短路瞬间的电流为电流暂态过程周期分量非周期分量稳态短路电流自由电流强制电流最后衰减为零第八章 电力系统故障的分析与实用计算电力系统故障的分析与实用计算8是非周期分量电流的最大值 ，其值为：)sin()sin(000kmmIIiC0ai(8-7)aTtkmmeII)sin()sin(00)sin(0kmatIi(8-6)C)120(0)120(00bici 用 和 代替上式中的 可

5、分别得到 和 的表达式。衰减系数a相电流的完整表达式：非周期分量电流的表达式：aaTtkmmTteIIei)sin()sin(000ti0iK第八章 电力系统故障的分析与实用计算电力系统故障的分析与实用计算9短路冲击电流发生在短路后半个周期时，其值为： aTtmmaeItIicosmTmmimpIeeIIiaTa)1 (01. 001. 0a（8-8）（8-9）概念：短路电流的可能最大瞬时值此时的 相全电流的表达式为：作用：检验电气设备和载流导体的动稳定度冲击系数，一般取1.81.9mimpIK三、短路的冲击电流、短路电流的最大有效值和短 路功率1.短路的冲击电流第八章 电力系统故障的分析与实

6、用计算电力系统故障的分析与实用计算10图8-2 非周期分量最大时的短路电流波形图2TimpiiiitmI0ii第八章 电力系统故障的分析与实用计算电力系统故障的分析与实用计算112.短路电流的最大有效值 最大有效值电流也发生在短路后半个周期时，其值为：ktNktIUS3222) 1(212) 1(impimpimpKIIKII9 . 1impKIIimp62. 1IIimp52. 18 . 1impK（8-10） 当 时， ；当 时， 。3.短路功率（短路容量）表达式：用标幺值表示为：BktktSIS*在有名值计算中：tavktIUS3（8-11）（8-12）（8-13）作用：用来校验断路器的

7、切断能力。第八章 电力系统故障的分析与实用计算电力系统故障的分析与实用计算12标幺值：XUIkav3,*,*133XXUXUIIIBBkavBkjeZZI*11（8-14）（8-16）（8-15）四、无限大容量电源供电的三相短路的电流周期分量有效值的计算短路电流周期分量有效值：当计及电阻影响时，则可改用下式计算：第八章 电力系统故障的分析与实用计算电力系统故障的分析与实用计算13图8-3（a）所示系统中任意一点 的残余电压 为*1RXtgM)(*MMMjXRIUMMU*M（8-17）（8-18） 由式（8-17）可见，当 点向左移动时，电压 将逐渐增大。当参数均匀分布时，根据三相系统的对称性，

8、可绘出三相电压沿系统各点的分布情况，如图8-3（c)所示。它超前于电流的相位角为MU第八章 电力系统故障的分析与实用计算电力系统故障的分析与实用计算14 aUbUcUMaUMbUMcUk(c)aUbUcUaIbIcIkMaUM(b)图8-3 三相短路时电流、电压相量图(a)电路图；(b)电流相量图；(c)电压相量图aUbUcU)3(KMaIbIcIMjX(a)第八章 电力系统故障的分析与实用计算电力系统故障的分析与实用计算15第八章 电力系统故障的分析与实用计算电力系统故障的分析与实用计算16 第二节第二节 电力系统三相短路的实用计算电力系统三相短路的实用计算一、起始次暂态电流 的计算I 1.

9、计算起始次暂态电流 ，用于校验断路 器的断开容量和继电保护整定计算中I 2.运算曲线法，用于电气设备稳定校验三相短路实用计算I 含义：在电力系统三相短路后第一个周期内认为短路电 流周期分量是不衰减的，而求得的短路电流周期 分量的有效值即为起始次暂态电流 。第八章 电力系统故障的分析与实用计算电力系统故障的分析与实用计算17 1.起始次暂态电流 的精确计算 （1）系统元件参数计算（标幺值）。 （2）计算 。 （3）化简网络。 （4）计算短路点k的起始次暂态电流 。I 0E kI )()()0(fkfkZZUZZEI （8-19） ZUZEIkk)0( XUXEIkk)0(（8-21）（8-20）

10、0fZ若 ，则：若只计电抗，则：第八章 电力系统故障的分析与实用计算电力系统故障的分析与实用计算18 2.起始次暂态电流 的近似计算 （1）系统元件参数计算（标幺值）。 （2）对电动势、电压、负荷进行简化。 （3）化简网络。 （4）短路点k起始次暂态电流 的计算式为：I kI ) 0(R)0(fZ XIk1 ZIk1)(1fkZZI （8-22）二、冲击电流和短路电流最大有效值1.对于非无限大容量电力系统冲击电流和短路电流的最 大有效值计算第八章 电力系统故障的分析与实用计算电力系统故障的分析与实用计算19GGimpGimpIKi .2MMimpMimpIKi .2aaaTTTMimpeeeK

11、01. 001. 001. 0.2（8-29）（8-25）（8-24）同步发电机的冲击电流为：异步电动机的冲击电流为：同步发电机的冲击系数异步电动机的冲击系数近似表示 在实用计算中，异步电动机的冲击系数可选用表8-1的数值，同步电动机和调相机冲击系数之值和同容量的同步发电机大约相等。第八章 电力系统故障的分析与实用计算电力系统故障的分析与实用计算20 当计及异步电动机影响时，短路的冲击电流为：注 功率在800kW以上，36kV电动机冲击系数也可取1.61.75MMimpGGimpimpIKIKi .22GGimpGimpIKi 2.) 1(21（8-26）（8-27）1.71.81MimpK.

12、异步电动机容量冲击系数1.31.55001000200以下1.51.72005001000以上)(kW表8-1 异步电动机冲击系数同步发电机供出的短路电流的最大有效值为：第八章 电力系统故障的分析与实用计算电力系统故障的分析与实用计算21异步电动机供出的短路电流的最大有效值为：（8-28）MMimpGMimpimpIKIKi .2.23) 1(21（8-29）Mimpi.MMimpIK .23aT)314()(RXRXTaRXTa向短路点供出总短路电流最大有效值为：同步发电机供出的短路电流的最大有效值异步电动机供出的短路电流的最大有效值2.关于时间常数 等问题 在做粗略计算时，可以直接引用等效

13、时间常数的推荐值。表8-2中的推荐值是以 给出的，而时间常数 。第八章 电力系统故障的分析与实用计算电力系统故障的分析与实用计算22表8-3 电力系统各元件的 值RX架空电力线路75MW以下汽轮发电机电抗器大于1000A有阻尼绕组的水轮发电机75MW及以上汽轮发电机名 称三芯铜电缆名 称变压器100360MVA电抗器1000A以下变压器1090MVA推荐值变化范围35956512040951736102015526090257025406515同步电动机同期调相机变化范围0.2140.11.193434564060.84020推荐值(rad)远离发电厂的短路点高压侧母线（主变100MVA以上）

14、高压侧母线（主变10100MVA之间）)(radRX汽轮发电机端水轮发电机端短 路 点发电厂出线电抗器之后短 路 点表8-2 不同短路点 的推荐值RX)(radRX806040351540第八章 电力系统故障的分析与实用计算电力系统故障的分析与实用计算23333. 33525. 07333. 06167. 14422 . 01944. 15182. 0903. 0114 . 18061. 01008. 1 1E2 . 1 2E8 . 0 5E8 . 0 4E9 . 0 3E)3(k第八章 电力系统故障的分析与实用计算电力系统故障的分析与实用计算24x E333. 33525. 07333. 0

15、6167. 14422 . 01944. 15182. 0903. 0114 . 18061. 01008. 1 1E2 . 1 2E8 . 0 5E8 . 0 4E9 . 0 3E)3(kXEI 2112211221XXXXXXXXEXEE333. 33308. 113171. 012515. 01443. 114586. 015039. 1 6E931. 0 7E9 . 0 3E)3(k333. 3343. 116504. 01701. 1 8E9 . 0 3E)3(k第八章 电力系统故障的分析与实用计算电力系统故障的分析与实用计算251km0.08 /km2*20MVAUs(%)=10.

16、5GGGT1T2130km0.4 /km每回路110kv300MVA x=0.5系统s 汽轮发电机G1G22*30MVAXd=0.13汽轮机f1f2例题：例题：计算图示系统中分别在计算图示系统中分别在f1和和f2点发点发生三相短路后生三相短路后0.2s时的短路电流。时的短路电流。发电机母线断路器是断开的。发电机母线断路器是断开的。解：取解：取SB300MVA；电压基；电压基准值为各段的平均额定电压。准值为各段的平均额定电压。求各元件的电抗的标么值求各元件的电抗的标么值。6 . 03 . 6300108. 0759. 01153004 . 01302165 . 03S58. 120300105.

17、 054T213 . 13030013. 021G2122xxxxxTxxG电缆线路：架空线路：系统：、：、第八章 电力系统故障的分析与实用计算电力系统故障的分析与实用计算26GGGT1T2130km0.4 /km每回路110kv300MVA x=0.5系统s 汽轮发电机G1G22*30MVAXd=0.13汽轮机1km0.08 /kmf1f2等值电路：f1f2系统sG1G25 . 036 . 0759. 0658. 143 . 123 . 1158. 15第八章 电力系统故障的分析与实用计算电力系统故障的分析与实用计算27系统s09. 1888. 29G158. 153 . 12G2f1f1f

18、2系统sG1G25 . 036 . 0759. 0658. 143 . 123 . 1158. 151 1 、 f1f1点短路点短路（1 1）网络化简，求转移阻抗）网络化简，求转移阻抗转移阻抗：各电源电动势节点和短路转移阻抗：各电源电动势节点和短路 点之间的阻抗点之间的阻抗系统s63. 81296. 510G127. 3113 . 12G2f163. 809. 188. 258. 188. 258. 11227. 388. 258. 109. 158. 109. 11196. 558. 188. 209. 188. 209. 110 xxx第八章 电力系统故障的分析与实用计算电力系统故障的分析

19、与实用计算28（2 2）求计算电抗）求计算电抗计算电抗：计算电抗：BifjfjsSSxx系统s63. 81296. 510G127. 3113 . 12G2f113. 0300303 . 1863. 03003063. 827. 330030027. 321jsjssjsxxx（3 3）由计算电抗查运算曲线得各电）由计算电抗查运算曲线得各电源源0.20.2S S短路电流的标么值短路电流的标么值求得等。可以用时，各时刻短路电流相；jsjssxxIII1392. 414. 13 . 021（4 4）短路点的总电流：）短路点的总电流：)(9 .245 .1313. 325. 83 . 633092.

20、 43 . 633014. 13 . 633003 . 02 . 0kAI第八章 电力系统故障的分析与实用计算电力系统故障的分析与实用计算29f1f2系统sG1G25 . 036 . 0759. 0658. 143 . 123 . 1158. 15系统s63. 81296. 510G127. 3113 . 12G2f26 . 07系统s63. 812G161. 51323. 215G2f28 .141423. 2)6 . 013 . 1163. 8127. 31(6 . 03 . 1172158 .14)6 . 013 . 1163. 8127. 31(6 . 063. 817121461.

21、5)6 . 013 . 1163. 8127. 31(6 . 027. 3171113) 1 (xxxxxxxxxxxx求转移阻抗223. 03003023. 248. 1300308 .1461. 5)2(21jsjssjsxxx求计算电抗第八章 电力系统故障的分析与实用计算电力系统故障的分析与实用计算30（3 3）由计算电抗查运算曲线得各电源）由计算电抗查运算曲线得各电源0.20.2S S短路电流的标么值短路电流的标么值45. 3664. 0;178. 061. 5121IIIs；（4 4）短路点的总电流：）短路点的总电流：)(19.1649. 981. 189. 43 . 633045.

22、 33 . 633066. 03 . 63300178. 02 . 0KAI第八章 电力系统故障的分析与实用计算电力系统故障的分析与实用计算31GGGT1T2130km0.4 /km每回路110kv300MVA x=0.5系统s 汽轮发电机G1G22*30MVAXd=0.13汽轮机1km0.08 /kmT1f1f2方法方法2 2：可以把短路电流变化规律大体相同的发电机和并成等值机，以减少：可以把短路电流变化规律大体相同的发电机和并成等值机，以减少计算工作量计算工作量 原则：离短路点距离较远的发电机何以进行合并原则：离短路点距离较远的发电机何以进行合并f1f2系统sG1G25 . 036 . 0

23、759. 0658. 143 . 123 . 1158. 15f1系统s，G1G237. 2103 . 1237. 258. 1)88. 2/09. 1 (10电源合并后转移阻抗x37. 06 . 230033037. 21GSSsjsIx的计算电抗和)(7 .245 .132 .115 .133 . 6333037. 02 . 0KAI第八章 电力系统故障的分析与实用计算电力系统故障的分析与实用计算32f2系统s，G1G237. 2103 . 126 . 07f1f2系统sG1G25 . 036 . 0759. 0658. 143 . 123 . 1158. 15f2系统s，G1G206.

24、41123. 21223. 237. 26 . 03 . 16 . 03 . 11206. 43 . 16 . 037. 26 . 037. 211转移阻抗：xx223. 0:247. 430033006. 41GS2jssjsxGx：和计算电抗224. 047. 41sI)(26.1649. 977. 649. 93 . 63330224. 02 . 0KAI第八章 电力系统故障的分析与实用计算电力系统故障的分析与实用计算33 电流 与短路点总电流 之比用 表示，称为 支路电流分布系数。其表示式如下：kikikkkikikiiYYZZZEZEIICiIiCkIi（8-30）三、电流分布系数和

25、转移阻抗1E2EnEkZ1nkZkZ21InI2IkI)3(k（a）（b）kZ1nkZkZ211CI nnCI22CIkkE1kI图8-4 电流分布系数的概念第八章 电力系统故障的分析与实用计算电力系统故障的分析与实用计算34转移阻抗：ikikCZZ（8-31） 可用单位电流法求开式网络各支路的电流分布系数和转移阻抗。1X2X3X4X5X)3(k1E2E3E（a）11CI 2X1X3X)(22CI)(33CIkI5XkE4X4I图8-5 用单位电流法求电流分布系数（b）（a）网络图；（b）等值网络第八章 电力系统故障的分析与实用计算电力系统故障的分析与实用计算35 四、运用运算曲线法求任意时刻

26、短路电流周期分量 的有效值 1.运算曲线的制定tI)3(KdXj TjXKjXE (b)GGT)3(KtIkX(a)L 图8-6 制作运算曲线的网络图（a）网络接线图；（b）等值电路图改变 值的大小可得不同的 值，绘制曲线时，对于不同时刻 ，以计算电抗 为横坐标，以该时刻 为纵坐标作成曲线，即为运算曲线。kXtItkTdjsXXXX tI第八章 电力系统故障的分析与实用计算电力系统故障的分析与实用计算36 2.用运算曲线法计算短路电流周期分量 步骤如下： （1）网络简化 （2）系统元件参数计算 （3）电源分组 （4）求转移阻抗 （5）求出各等值电源对短路点的计算电抗 （6）由计算电抗分别查出不

27、同时刻 各等值电源供 出的三相短路电流周期分量有效值的标幺值 、 、 。 （7）若系统中有无限大容量电源 时，则 。 （8）短路点短路电流周期分量有效值为S1tI2tIsksXI1BsNtNttIIIIIII2211（8-32）t第八章 电力系统故障的分析与实用计算电力系统故障的分析与实用计算37 五、三相短路电流的计算机算法 1.网络计算模型(c) 图8-7 短路电流网络计算模型(a)短路时网络模型；(b)正常运行网络模型；(c)故障分量网络模型1E 1dXj 1E 2dXj 2E 1G1L1LZ2LZk1)0(kU(b)2G2L1E 1dXj 1E 2dXj 2E 1G1L1LZ2LZk1

28、)0(kU2G2L1E 1dXj 1E 1dXj 2dXj 2E 1G1L2G2L1LZ2LZ)3(k (a)第八章 电力系统故障的分析与实用计算电力系统故障的分析与实用计算382.用节点阻抗矩阵的计算原理 如果已形成了图8-7(c)网络的节点阻抗矩阵 ，则 中的对角元素 就是网络从k点看进去的等值电抗。则：kkfkkfkkZZZZUI1)0(BZBZkkZ0fZkkkkkkZZUI1)0(（8-33）（8-34）三相短路时短路点电弧阻抗 一旦网络节点阻抗形成，任一点三相短路时的三相短路电流为该点自阻抗的倒数。若 ，则第八章 电力系统故障的分析与实用计算电力系统故障的分析与实用计算39knkk

29、kkknnnknknkkknknfkffIZZZIZZZZZZZZZUUU1111111100BfBBUUU)0(因此各节点短路后的电压为：（8-35）（8-37）即（8-36）kkfIZUUUU1)0( 11)0( 11kkkkkfkkIZUUUU)0()0(knknnfnnIZUUUU)0()0(对于 个节点网络，各节点电压的故障分量为：n第八章 电力系统故障的分析与实用计算电力系统故障的分析与实用计算40当k点发生三相短路时， 可得： 0kU)0(fZkkkkZUI)0(ijjijiZUUI )(（8-38）（8-39）)0()0(jiUUijjfifjiZUUI )(（8-40）)(j

30、i任意支路 的电流为：若做近似计算，（认为正常时 ），则： 用节点阻抗矩阵计算，优点：适用于多节点网络的短路电流计算。缺点：要求计算机内存储量大，从而限制了计算网络的规模。第八章 电力系统故障的分析与实用计算电力系统故障的分析与实用计算41图8-8 用节点阻抗矩阵计算短路电流的原理框图输入数据形成网络节点阻抗矩阵选择短路节点k计算计算各节点电压计算各支路电流kI结束第八章 电力系统故障的分析与实用计算电力系统故障的分析与实用计算423.用节点导纳矩阵的计算原理 网络的节点导纳矩阵是很容易形成的。当网络结构变化时也易修改，而且是稀疏矩阵。但要用它来计算短路电流就不像用节点阻抗那样直接。可采用下列

31、步骤。 1）应用节点导纳矩阵计算短路点的自阻抗、互阻抗 ， ， ， ， 。 2）利用式（8-33）或（8-34）可求得短路点三相短路电流 。 3）利用式（8-37）（8-40）可分别计算网络中的节点电压和支路电流分布。kZ1kkZnkZkI第八章 电力系统故障的分析与实用计算电力系统故障的分析与实用计算43第三节第三节 电力系统不对称短路的分析与计算电力系统不对称短路的分析与计算 电力系统中发生不对称短路时，无论是单相接地短路、两相短路还是两相接地短路，只是在短路点出现系统结构的不对称，而其它部分三相仍旧是对称的。 根据对称分量法列a相各序电压方程式为 上述方程式包含了六个未知量，必须根据不对

32、称短路的具体边界条件列出另外三个方程才能求解。00022211)0(100akkaakkaakkkaIZUIZUIZUU（8-41）第八章 电力系统故障的分析与实用计算电力系统故障的分析与实用计算44一、单相接地短路 图8-9 单相接地短路 边界条件：（8-42）kabcfZaUbUcUaI0cbII0cbIIafaIZU第八章 电力系统故障的分析与实用计算电力系统故障的分析与实用计算45（8-43）（8-44）复合序网络图： 图8-10 单相接地短路的复合序网)0(fZfZ32aI0aI1aI1n2k0k2n0n1aU2aU0aU1k用对称分量法表示为：aaaaIIII3102110213a

33、fafaaaaIZIZUUUU第八章 电力系统故障的分析与实用计算电力系统故障的分析与实用计算46fkkkkkkaaaaZZZZUIII3021002110012210211)0(100)3(akkaakkaafkkkkakkaaIZUIZUIZZZIZUU各序电流：各序电压：（8-45）（8-46）短路点故障相电流：非故障相电流：0cbII（8-47）（8-48）13aaII 13aaII第八章 电力系统故障的分析与实用计算电力系统故障的分析与实用计算4713afaIZU0212aaabUUaUaU0221aaacUUaUaU短路点的三相电压：（8-49） 若a相直接接地，则 。各序电流为（

34、设各序阻抗为纯电抗）0fZ)(0210021kkkkkkaaaaZZZjUIII（8-50）各序电压为：10012210211)0(1)(akkaakkaakkkkakkaaIjXUIjXUIXXjIjXUU（8-51）第八章 电力系统故障的分析与实用计算电力系统故障的分析与实用计算48短路点三相电压为（8-52） 选取正序电流 作为参考相量，可以作出短路点的电流和电压相量图，如图8-9所示。图中 、 都与 同方向，并大小相等， 比 超前 ，而 和 都要比 落后 。1aI0aI2aI1aI1aU1aI901aI2aU0aU900021aaaaUUUU102220212) 1()(akkkkaa

35、abIXaXaajUUaUaU10220221) 1()(akkkkaaacIXaXaajUUaUaU10023)2(23akkkkkkIXjXX10023)2(23akkkkkkIXjXX第八章 电力系统故障的分析与实用计算电力系统故障的分析与实用计算491aU2cUaU1bU2bUbU0aU2aUcU0cU2cU1CU0bU2bU0aIaI2aI1bI1cI2bI1aI2cI图8-11 单相接地短路时短路点的电流、电压相量图 (a)电流相量图； (b)电压相量图(a)(b)第八章 电力系统故障的分析与实用计算电力系统故障的分析与实用计算50二、两相短路图8-12 两相短路电路图边界条件为：

36、cbIIbfcbIZUU0aI（8-53）kabcaUbUcU0aIbIcIfZ第八章 电力系统故障的分析与实用计算电力系统故障的分析与实用计算51用对称分量法可表示为（8-54）复合序网络图：321baaI jII00aI121afaaIZUU 图8-13 两相短路的复合序网)0(fZfZ2aI1aI1n2k2n1aU1k2aU第八章 电力系统故障的分析与实用计算电力系统故障的分析与实用计算52正负序电流为：fkkkkaaaZZZUII21)0(21（8-55）（8-56）短路点故障电流为110301111111122aaacbaIjIIaaaaIII（8-57）121)(afkkaIZZU

37、122akkaIZU正负序电压为：第八章 电力系统故障的分析与实用计算电力系统故障的分析与实用计算53正负序电压为1220212)(akkfaaabIZZaUUaUaU120221)(akkfaaacIZaZUUaUaU12021)2(afkkaaaaIZZUUUU（8-58） 若在短路点b、c两相直接接地，则 ，各序电流为（设各序阻抗为纯电抗）。)(21)0(21kkkkaaaXXjUII00aI（8-59）1221akkaaIjXUU（8-60）0fZ短路点三相电压为第八章 电力系统故障的分析与实用计算电力系统故障的分析与实用计算54aaaaabUUUUaUaU21102121210212

38、2akkaaaaaIXjUUUUUaabcUUUU211（8-61） 各相电压为 选取正序电流 作为参考相量，负序电流与它的方向相反，正序电压与负序电压相等，都比 超前 ，从而作出其电压、电流相量图，如图（8-14）所示。1aI901aI第八章 电力系统故障的分析与实用计算电力系统故障的分析与实用计算55cI1aI2cI1aI2bIbI1bI2aI1cI2bU2aUaU1aU2bU1cU1bUbUcU2cU2cU(a)(b)图8-14 两相短路时短路点的电流、电压相量图 (a)电流相量图； (b)电压相量图第八章 电力系统故障的分析与实用计算电力系统故障的分析与实用计算56三、两相接地短路两相

39、接地短路的边界条件为：图8-15 两相接地短路时电路图kabcaUbUcU0aIbIcIfZfZgZcbIIgcbfbbZIIZIU)(00aIgcbfccZIIZIU)(（8-62）第八章 电力系统故障的分析与实用计算电力系统故障的分析与实用计算57用对称分量法可表示为（8-63）其复合序网络图，如下图所示： 图8-16 两相接地短路的复合序网 ，0(fZ)0gZ110003afaagafaIZUIZIZU22afaIZU0021aaaaIIIIfZ2aI0aI1aI1n2k0k2n0n0aU1kfZgfZZ311afaIZU2aU1aU第八章 电力系统故障的分析与实用计算电力系统故障的分析

40、与实用计算58各序电流为：)3()()3)()(02021)0(1gfkkfkkgfkkfkkfkkaaZZZZZZZZZZZZUI10202)3()(3agfkkfkkgfkkaIZZZZZZZZI10220)3()(agfkkfkkfkkaIZZZZZZZI（8-64）（8-65）（8-66）第八章 电力系统故障的分析与实用计算电力系统故障的分析与实用计算59102021)3()()3)(agfkkfkkgfkkfkkfaIZZZZZZZZZZZU102022)3()(3agfkkfkkgfkkkkaIZZZZZZZZZU102202)3()(agfkkfkkfkkkkaIZZZZZZZZ

41、U（8-67）用对称分量法求短路点各相电流为：0021aaaaIIII0212aaabIIaIaI102022)3()()3()(agfkkfkkgfkkfkkIZZZZZZZZaZZa（8-68）各序电压为：第八章 电力系统故障的分析与实用计算电力系统故障的分析与实用计算600221aaacIIaIaI102022)3()()3()(agfkkfkkgfkkfkkIZZZZZZZZaZZa（8-69）（8-70）10202akkkkkkaIXXXI02021)0(1kkkkkkkkkkaaXXXXXjUI10202akkkkkkaIXXXI0gfZZ 如果在短路点b、c两相直接接地，则 ，各

42、序电流为（设各序阻抗为纯电抗）第八章 电力系统故障的分析与实用计算电力系统故障的分析与实用计算61序电压为：10202021akkkkkkkkaaaIXXXXjUUU0212aaabIIaIaI10202133akkkkkkkkaaIXXXXjUU（8-71）短路点故障相的电流为：102022)(2)2(33akkkkkkkkkkIXXXXjX102022)(2)2(33akkkkkkkkkkIXXXXjX0221aaacIIaIaI（8-72）第八章 电力系统故障的分析与实用计算电力系统故障的分析与实用计算622cUaU1aU2aU0cbUU1bU1cU2bU000cbaUUU 取 作参考相

43、量，可以作出该种情况下短路点的电流和电压相量图，如下图所示。1aI(a)(b)图8-17 两相接地短路时短路点的电流、电压相量图 (a)电流相量图； (b)电压相量图2bI1aI0bI2bIbI1bI2aI0aI1aI1aI1aI1aI1aI1aI2cI0aI第八章 电力系统故障的分析与实用计算电力系统故障的分析与实用计算63四、正序等效定则)(1)0()(1nsukkanaZZUI 以上所得的三种简单不对称短路时短路电流正序分量的通式为：正序等效定则：在简单不对称短路的情况下，短路点电流 的正序分量与在短路点后每一相中加入附 加阻抗 而发生三相短路的电流相等。（8-73）)(nsuZ1)()

44、(annkImI附加阻抗 故障相短路点短路电流的绝对值与它的正序分量的绝对值成正比，即 比例系数第八章 电力系统故障的分析与实用计算电力系统故障的分析与实用计算64表8-4 各种类型短路时附加阻抗 值)(nsuZ)3()()3)(0202gfkkfkkgfkkfkkfZZZZZZZZZZZ代 表 符 号短 路 种 类单相接地短路两相短路直接短接)(nsuZ经阻抗短接)(nsuZ两相接地短路三相短路)1(K)2(K)1 . 1(K)3(K02kkkkZZ2kkZ00202kkkkkkkkZZZZfkkkkZZZ302fkkZZ2fZ表8-5 各种类型短路的 值)(nm单相接地短路代 表 符 号短

45、 路 种 类两相短路直接短接)(nm经阻抗短接两相接地短路三相短路)1(K)2(K)1 . 1(K)3(K33120202)(13kkkkkkkkXXXX)(nm331略第八章 电力系统故障的分析与实用计算电力系统故障的分析与实用计算65（1）计算各序参数；（2）计算电势，近似计算时取 标么值为1；（3）绘制不对称短路时的正、负、零序等值网络，从而求出 、 、 ，及附加阻抗 ；（4）计算正序电流；（5）求取负序和零序电流 、 ，并求取各序电压 、 和 。（6）合成三相电流和三相电压。运用正序等效定则计算不对称短路的步骤：)(1)0()(1nsukkanaZZUI)0(aU1kkZ2kkZ0kk

46、Z)(nsuZ2aI0aI1aU2aU0aU第八章 电力系统故障的分析与实用计算电力系统故障的分析与实用计算66例题第八章 电力系统故障的分析与实用计算电力系统故障的分析与实用计算67667. 075. 075. 01)2()1(0)2()1(jjjZZUIIfff15. 115. 1)667. 0(330)1(cfbaIjjIjIIkA696. 0115312015. 1电流有名值：cbII第八章 电力系统故障的分析与实用计算电力系统故障的分析与实用计算68667. 0667. 0667. 0667. 0667. 0334. 1667. 0667. 0667. 0667. 0667. 066

47、7. 0667. 0667. 0667. 060606026030)2(230)1(1801806060230)2(30)1(26060303030)2(30)1(jjjjjfjfGcjjjjjfjfGbjjjjjfjfGaeeeeeIeIIeeeeeIeIIeeejejeIeIIkAIkAIkAIGcGbGa401. 45 .103120667. 0802. 85 .103120334. 1,401. 45 .103120667. 0发电机各相电流标么值：发电机各相电流标么值：发电机各相电流有名值：发电机各相电流有名值：第八章 电力系统故障的分析与实用计算电力系统故障的分析与实用计算69五、

48、不对称短路时运算曲线的应用 根据正序等效定则，不对称短路时短路点的正序电流值等于在短路点每相接入附加阻抗 而发生三相短路时的短路电流值。因此，三相短路的运算曲线可以用来确定不对称短路过程中任意时刻的正序电流。其计算步骤如下：（1）元件参数计算及等值网络。（2）化简网络求各序等值电抗。（3）计算电流分布系数。（4）求出各电源的计算电抗和系统的转移电抗。（5）查运算曲线计算短路电流。（6）若要求提高计算准确度，可进行有关的修正计算。)(nsnZ第八章 电力系统故障的分析与实用计算电力系统故障的分析与实用计算70六、变压器两侧电压、电流对称分量的相位关系 1.电压、电流对称分量经Y，yn0、YN，y

49、n0和D，d0接线的变压器的变换KKeUUUUKjabABabAB030221112（8-74） 两侧正序、负序电压对称分量相位相同，其大小由变比 确定，而两侧正序、负序电流对称分量相位也相同，其大小也由变比 确定。KKK对于这种接线的变压器，其复数变比 相等，即KIIIIaAaA12211（8-75）第八章 电力系统故障的分析与实用计算电力系统故障的分析与实用计算71 2.电压、电流对称分量经YN，d11（Y，d11）接线的变压器的变换 对于YN，d11接线的变压器，其两侧正序电压的相位关系如下图所示。dcU1YAU1daU1bca30dbU1图8-18 YN，d11变压器两侧正序电压的相位

50、关系YABU1dabU1YcU1YABU1YAU130YBU1第八章 电力系统故障的分析与实用计算电力系统故障的分析与实用计算72两侧负序电压的相位关系如下图所示。YBU2YABU2YAU2YCU2YABU2dabU230图8-19 YN，d11变压器两侧负序电压的相位关系cYAU2dcU2bdabU2daU2adbU230第八章 电力系统故障的分析与实用计算电力系统故障的分析与实用计算73两侧正序电流的相位关系如下图所示。YAI1YBI1YCI1图8-20 YN，d11变压器两侧正序电流的相位关系daI1YAadIKI113dbI1dcI130YCcdIKI113YBbdIKI113第八章

51、电力系统故障的分析与实用计算电力系统故障的分析与实用计算74两侧负序电流的相位关系如下图所示。YAI2YBI2YCI2dcI2daI2dbI2YAdadIKI223YBdbdIKI223YCdcdIKI223图8-21 YN，d11变压器两侧负序电流的相位关系第八章 电力系统故障的分析与实用计算电力系统故障的分析与实用计算75七、不对称短路时网络中电流和电压的计算 通过复合序网求得从故障点流出的 、 、 后，可以进而计算各序网中任一处的各序电流、电压。1kI0kI2kI1kI a. 对于正序网络，将其分解为正常情况和故障分量两部分。在近似计算中，正常运行情况作为空载运行。故障分量计算较简单，由 可求得网络各节点电压及电流分布。 b.对于负序和零序网络，也可通过故障点节点电流求得网络中任一节点电压和任一支路电流。 c.用对称分量法将某一支路各序电流合成该支路三相电流，将某一节点各序电压合成该节点三相电压。 图8-22画出了某一简单网络在发生各种不对称短路时各序电压的分布情况。第八章 电力系统故障的分析与实用计算电力系统故障的分析与实用计算76Gh)(nK1E1E1E2U1U1U2U0U1U2U0U)2(K)1(