电力系统故障分析

1、故障概述故障概述标幺值标幺值无限大功率电源供电的三相短路电流分析无限大功率电源供电的三相短路电流分析是电气设备选择的依据是网络结构规划、设计的依据（广东电网、上海电网环网运行，短路电流太大，不安全，难以选择断路器）是电力系统保护配置的依据是电力系统稳定控制措施制定的依据三三 .故障分析中的基本假设故障分析中的基本假设 1、 假定同步发电机的转速维持不变：由于电磁暂态过程的时间很短，系统中旋转电机的机械运动变化非常微小（有惯性）；2、各发电机内电势间的相位角相对功率角变；3、异步电动机的转差率保持不变。 不考虑机电的相互作用！不考虑机电的相互作用！四四.短路故障的基本分析方法短路故障的基本分析方

2、法短路后的瞬间：一一, 无限大功率电源无限大功率电源电源功率为无限大时，外电路发生短路，电源电源功率为无限大时，外电路发生短路，电源的电压和频率（对应于同步机的转速）保持恒定，的电压和频率（对应于同步机的转速）保持恒定，无限大电源可以看作是由多个有限功率电源并联而无限大电源可以看作是由多个有限功率电源并联而成，因而其内阻抗为零，电源电压保持恒定成，因而其内阻抗为零，电源电压保持恒定 二, 暂态过程分析RRRRLLLLLL)3(fRRaibici)sin(tUuma)120sin(0tUumb)120sin(0tUumc上图所示的三相短路，短路发生前，电路处于稳上图所示的三相短路，短路发生前，电

3、路处于稳态，其态，其a相的电流表达式为相的电流表达式为 )sin(00tIima)()(0RRLLarctg2220)()(LLRRUImmtapceiRL)sin(tIima22)( LRUImRLarctg由于电感电流不能突变，因此有：因此有：)0(ai)0(ai)sin()sin(00mmIIcC 值的确定值的确定)sin(00)0(maIicIima)sin()0(代入通解得到：代入通解得到： 0t0t所以所以不衰减！不衰减！衰减时间常数衰减时间常数: = L /R交流分量交流分量衰减的直流分量衰减的直流分量tmmmaeIItIi)sin()sin()sin(00 下图画出了t=0时的

4、a相的电源电压，短路前的电流和短路电流交流分量的相量图.=90 .m|0=0.=0 由于三相电路对称，只要用由于三相电路对称，只要用(+120) 和和(-120 )代替式中的代替式中的就可分别得到就可分别得到b相和相和c相的电流相的电流表达式表达式. 可见，短路至稳态时，三相中的稳态短路可见，短路至稳态时，三相中的稳态短路电流为三个幅值相等，相角相差电流为三个幅值相等，相角相差120的交流电流，的交流电流，其幅值大小取决于电源电压幅值和短路回路的总其幅值大小取决于电源电压幅值和短路回路的总阻抗。从短路发生到稳态的暂态过程中，每相电阻抗。从短路发生到稳态的暂态过程中，每相电流中包含有逐渐衰减的直

5、流电流，其出现的物理流中包含有逐渐衰减的直流电流，其出现的物理原因是电感电流不能突变。原因是电感电流不能突变。四四, 短路冲击电流和最大短路电流短路冲击电流和最大短路电流（一）短路冲击电流（一）短路冲击电流短路电流在短路电流在最恶劣短路情况下最恶劣短路情况下的最大瞬时值，称为短路冲击的最大瞬时值，称为短路冲击电流电流 即，即，IM=KMIm 式中式中KM称为冲击系数，即冲击电流值对于交流电流幅值的倍称为冲击系数，即冲击电流值对于交流电流幅值的倍数数 最大值在短路发生约半个周期后出现最大值在短路发生约半个周期后出现9 . 18 . 1MK（二）最大有效值电流（二）最大有效值电流 在短路暂态过程中，任一时刻在短路暂态过程中，任一时刻t短路电流有效值短路电流有效值It 是以时是以时刻刻t为中心的一个周期内瞬时电流的均方根值，即：为中心的一个周期内瞬时电流的均