下载文档原格式
电力系统不对称故障的分析计算1. 引言电力系统是现代社会中不可或缺的根底设施之一。
然而，由于各种原因，电力系统可能会发生不对称故障，导致电力系统的正常运行受到严重影响甚至导致短路事故。
因此，对电力系统不对称故障进行分析和计算是非常重要的。
本文将分析电力系统不对称故障的原因、特点以及进行相应计算的方法，并使用Markdown文本格式进行输出。
2. 不对称故障的原因和特点不对称故障是指电力系统中出现相序不对称的故障。
其主要原因包括：单相接地故障、双相接地故障以及两相短路故障等。
不对称故障的特点如下：1.电流和电压的相位不同：在不对称故障中，电流和电压的相位不同，通常表现为电流和电压波形的不对称。
2.非对称系统功率：由于不对称故障，电力系统中的功率将变得非对称。
正常情况下，三相电流和电压的功率应该平衡，但在不对称故障中，这种平衡被破坏。
3.对称分量的存在：在不对称故障中，由于相序的不同，电流和电压中会存在对称正序分量、对称负序分量和零序分量。
3. 不对称故障的分析计算方法对于不对称故障的分析计算，一般可以采用以下步骤：3.1 系统参数获取首先，需要获取电力系统的各项参数，包括发电机、变压器、线路和负载的参数等。
这些参数将用于后续的计算。
3.2 故障状态建模根据故障的类型和位置，对故障状态进行建模。
常见的故障状态包括单相接地故障、双相接地故障和两相短路故障等。
3.3 网络方程建立基于故障状态的建模，可以建立电力系统的节点方程或潮流方程。
通过求解节点方程或潮流方程，可以得到电流和电压的分布情况。
3.4 不对称故障计算根据网络方程的求解结果，可以计算不对称故障中电流、电压和功率的各项指标，包括正序分量电流、负序分量电流、零序电流等。
3.5 故障保护和控制根据不对称故障的计算结果，可以对故障保护和控制系统进行设计和优化。
通过故障保护和控制系统的响应，可以及时检测和隔离故障，保证电力系统的平安运行。
4. 结论电力系统不对称故障的分析计算是确保电力系统平安运行的重要步骤。
不对称短路的分析和计算Document serial number【UU89WT-UU98YT-UU8CB-UUUT-UUT108】目录摘要电力系统的安全、稳定、经济运行无疑是历代电力工作者所致力追求的，但是从电力系统建立之初至今电力系统就一直伴随着故障的发生而且电力系统的故障类型多样。
在电力系统运行过程中，时常会发生故障，且大多是短路故障。
短路通常分为三相短路、单相接地短路、两相短路和两相接地短路。
其中三相短路为对称短路，后三者为不对称短路。
电力运行经验指出单相接地短路占大多数，因此分析与计算不对称短路具有非常重要意义。
求解不对称短路，首先应该计算各原件的序参数和画出等值电路。
然后制定各序网络。
根据不同的故障类型，确定出以相分量表示的边界条件，进而列出以序分量表示的边界条件，按边界条件将三个序网联合成复合网，由复合网求出故障处各序电流和电压，进而合成三相电流电压。
关键词: 不对称短路计算、对称分量法、节点导纳矩阵1电力系统短路故障的基本概念短路故障的概述在电力系统运行过程中，时常发生故障，其中大多数是短路故障。
所谓短路：是指电力系统正常运行情况以外的相与相之间或相与地（或中性线）之间的连接。
除中性点外，相与相或相与地之间都是绝缘的。
电力系统短路可分为三相短路，单相接地短路。
两相短路和两相接地短路等。
三相短路的三相回路依旧是对称的，故称为不对称短路。
其他的几种短路的三相回路均不对称，故称为不对称短路。
电力系统运行经念表明，单相短路占大多数，上述短路均是指在同一地点短路，实际上也可能在不同地点同时发生短路，例如两相在不同地点接地短路。
依照短路发生的地点和持续时间不同，它的后果可能使用户的供电情况部分地或全部地发生故障。
当在有由多发电厂组成的电力系统发生端来了时，其后果更为严重，由于短路造成电网电压的大幅度下降，可能导致并行运行的发电机失去同步，或者导致电网枢纽点电压崩溃，所有这些可能引起电力系统瓦解而造成大面积的停电事故，这是最危险的后果。
摘要电力系统发生不对称短路故障的可能性是最大的，本课题要求通过对电力系统分析不对称短路故障进行分析与计算，为电力系统的规划设计、安全运行、设备选择和继电保护等提供重要的依据。
关键字：标么值；等值电路；不对称故障目录一、基础资料 (3)二、设计内容 (3)1.选择110kV为电压基本级，画出用标幺值表示的各序等值电路。
并求出各序元件的参数。
(3)2.化简各序等值电路并求出各序总等值电抗。
(6)3.K处发生单相直接接地短路，列出边界条件并画出复合相序图。
求出短路电流。
(7)4.设在K处发生两相直接接地短路，列出边界条件并画出复合相序图。
求出短路电流。
(9)5.讨论正序定则及其应用。
并用正序定则直接求在K处发生两相直接短路时的短路电流。
(11)三、设计小结 (12)四、参考文献 (12)附录 (12)一、基础资料1. 电力系统简单结构图如图1所示。
图1 电力系统结构图在K 点发生不对称短路，系统各元件标幺值参数如下：（为简洁，不加下标*） 发电机G1和G2：S n =120MV A ，U n =10.5kV ，次暂态电动势标幺值1.67，次暂态电抗标幺值0.9，负序电抗标幺值0.45；变压器T1：S n =60MV A ，U K %=10.5 变压器T2：S n =60MV A ，U K %=10.5线路L=105km ，单位长度电抗x 1= 0.4Ω/km ，x 0=3 x 1, 负荷L1：S n =60MV A ，X 1=1.2，X 2=0.35 负荷L2：S n =40MV A ，X 1=1.2，X 2=0.35 取S B =120MV A 和U B 为所在级平均额定电压。
二、设计内容1.选择110kV 为电压基本级，画出用标幺值表示的各序等值电路。
并求出各序元件的参数（要求列出基本公式，并加说明）在产品样本中，电力系统中各电器设备如发电机、变压器、电抗器等所给出的都是标么值，即以本身额定值为基准的标么值或百分值。
第5 章电力系统不对称短路的计算分析5.1 基本认识5.2 元件的序阻抗及系统序网络的拟制及化简5.3 不对称短路时短路点电流和电压的分析及计算前言：1. 不对称短路时短路点的电流和电压出现不对称，短路点电流和电压的计算关键是求出其中一相的各序电流、电压分量。
2. 各序电流、电压分量分量的计算方法：解析法——解方程：上述 5.1 中三序网的基本式+三个补充方程（据不同类短路型的边界条件列出。
——繁，不用有两种复合序网法——将三个序网适当连接———组成复合序网法，求各序电流、电压（该法易记，方便，故广泛用——实际上是由解析法推导出的）3. 何谓“复合序网’——将三个序网适当连接，体现 a 相各序电流、电压关系的网络图。
4. 设对短路点各序网络图以简化到最简单的形式（见下图）——且表达形式有三种正序网E jX1 I a1E jX 1Ia1(n) f ++Ua1X1Ua1__G表达1 表达2 表达3 jX jX2 2I Ia 2a2+(n)f+Ua2Ua 2X2__表达1 表达2 表达3零序网jX jXIIa0a0+(n)f+Ua0Ua 0X_—表达1 表达2 表达3一、复合序网图及相量图（一）单相接地(1)f （如下图所示）a—E+aa 相——故障相，特殊相—E b +bc 相——非故障相—E c +I I b I ca分析：边界条件：I (1)b I (1)cU (1) a 0据对称分量法, 得：I1 1(1) (1) (1) 2 (1) (1) (1)a (I aI a I ) I I I1 3a b c a a23(1)a0——即三序电流相等U (1) (1) (1)a U U Ua1 a2 (1)a0三序电流、电压可用下图5-30 体现，称为复合序网。
E jX1Ia1+Ua1_jX2Ia2+Ua 2jXIa0+Ua 0图5-30 f (1) 复合序网注：(1) 复合序网，体现了三序电流、电压的关系I (1) (1) (1)a I I1 a2a0U (1) (1) (1)a U U1 a2a0(2) 由复合序网, 可直接写出短路点 f (1) 点的各序电流、电压IE(1) (1)aa I I1 ( ) a2j X X X1 2 3(1)a0U (1) (1) (1) (1)a E jI X (U U1 a a1 a2 a01 )(1) (1) U a20 jI a X2 2(1) (1)U a00 jI a X0（3）短路点故障相电流( 31) (1) (1) (1) (1)I a I I I I ——即为正序电流a1 a 2 a0 a1(1)I 的3 倍a1(1) (1) o2. 相量图（设I a I 0 )1 a1注：（1）由相量图可见，短路点:(1) 故障相电压U 0a I (1) 3a I(1)a1非故障相电压(1) (1) 但相位差(1) (1) 0OIb IU b U , 120c c （2）作相量图方法A 先作各相各序分量B 再作各相U、I 相量（二）两相短路( 2)f （如下图所示）b,cbc 相——故障相—E a +a 相——非故障相，特殊相—E +b—E+cI I b I ca分析：边界条件：I (2) a 0I (2)b I ( 2) cU ( 2)b U ( 2)c 0据对称分量法, 得：(2) (2)I a U （无零序网）0, 0 0a0I (2) (2)a I1 a2U (2) ( 2)a U1 a2三序电流、电压可用下图5-31 体现，称为复合序网。
第八章 电力系统不对称故障的分析计算主要内容提示：电力系统中发生的故障分为两类：短路和断路故障。
短路故障包括：单相接地短路、两相短路、三相短路和两相接地短路；断路故障包括：一相断线和两相断线。
除三相短路外，均属于不对称故障，系统中发生不对称故障时，网络中将出现三相不对称的电压和电流，三相电路变成不对称电路。
直接解这种不对称电路相当复杂，这里引用120对称分量法，把不对称的三相电路转换成对称的电路，使解决电力系统中各种不对称故障的计算问题较为方便。
本章主要内容包括：对称分量法，电力系统中主要元件的各序参数及各种不对称故障的分析与计算。
§8—1 对称分量法及其应用利用120对称分量法可将一组不对称的三相量分解为三组对称的三序分量（正序分量、负序分量、零序分量）之和。
设c b a F F F ∙∙∙为三相系统中任意一组不对称的三相量、可分解为三组对称的三序分量如下：()()()()()()()()()021021021c c c c b b b b a a a a F F F F F F F F F F F F ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙++=++=++= 三组序分量如图8-1所示。
正序分量： ()1a F ∙、()1b F ∙、()1c F ∙三相的正序分量大小相等，彼此相位互差120°，与系统正常对称运行方式下的相序相同，达到最大值的顺序a →b →c ，在电机内部产生正转磁场，这就是正序分量。
此正序分量为一平衡的三相系统，因此有：()()()111c b a F F F ∙∙∙++=0。
负序分量：()2a F ∙、()2b F ∙、()2c F ∙三相的负序分量大小相等，彼此相位互差120°，与系图 8-1 三序分量Fc(0) ·零序F b(0) ·F a(0) ·120°120° 120° 正序F b(1)·F a(1)·F c(1) ·ω120°120°120°负序 F a(2)·F c(2)·F b(2)·ω统正常对称运行方式下的相序相反，达到最大值的顺序a →c →b ，在电机内部产生反转磁场，这就是负序分量。
.不对称短路时短路点电流和电压的分析及...————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：第5章电力系统不对称短路的计算分析5.1 基本认识5.2元件的序阻抗及系统序网络的拟制及化简5.3不对称短路时短路点电流和电压的分析及计算前言：1. 不对称短路时短路点的电流和电压出现不对称，短路点电流和电压的计算关键是求出其中一相的各序电流、电压分量。
2.各序电流、电压分量分量的计算方法：解析法——解方程：上述5.1中三序网的基本式+三个补充方程（据不同类短路型的边界条件列出。
——繁，不用有两种复合序网法——将三个序网适当连接———组成复合序网法，求各序电流、电压（该法易记，方便，故广泛用——实际上是由解析法推导出的）3. 何谓“复合序网’——将三个序网适当连接，体现a 相各序电流、电压关系的网络图。
4.设对短路点各序网络图以简化到最简单的形式（见下图）——且表达形式有三种 正序网表达1 表达2 表达3_表达1 表达2 表达3 零序网Ef (n)1a IE∑1jX1a IG∑1X∑2jX f (n)2a I 2a U ∑2X ∑2jX 2a I + 2a U_+ 1a U _ + 1a U_∑jX f (n)a Ia U∑X∑jX 0a I+a U _∑1jX—表达1 表达2 表达3一、 复合序网图及相量图（一） 单相接地)1(a f （如下图所示）a 相——故障相，特殊相 bc 相——非故障相b I cI 分析： 边界条件：0)1()1(==c b I I 0)1(=aU据对称分量法,得：)1(0)1(2)1()1(2)1()1()1(131)(31a a a c b a a I I I I a I a I I ===++= ——即三序电流相等 0)1(0)1(2)1(1)1(=++=a a a a U U U U———三序电流、电压可用下图5-30体现，称为复合序网。
E∑1jX1a I2a U∑2jX 2a I+1a U _a U∑jX 0a I图5-30 f (1)复合序网注：(1)复合序网，体现了三序电流、电压的关系)1(0)1(2)1(1a a a I I I ==0)1(0)1(2)1(1=++a a a U U U(2) 由复合序网,可直接写出短路点f (1)点的各序电流、电压)1(0)1(2321)1(1)(a a a a I I X X X j E I ==∑+∑+∑=)()1(0)1(21)1(1)1(1a a a a a U U X I j E U +-=∑-=∑-=2)1(2)1(20X I j U a a∑-=0)1(0)1(00X I j U a a（3）短路点故障相电流)1(1)1(0)1(2)1(1)1(3a a a a a I I I I I =++= —— 即为正序电流)1(1a I 的3倍2.相量图（设)0)1(1)1(1o a a I I ∠=注：（1）由相量图可见，短路点:故障相电压0)1(=a U )1(1)1(3a a I I=非故障相电压O cb U U 120,)1()1(≤=但相位差 0)1()1(==c b I I（2）作相量图方法A 先作各相各序分量B 再作各相U 、I 相量（二） 两相短路)2(,c b f （如下图所示）bc 相——故障相a 相——非故障相，特殊相aI b I c I 分析： 边界条件：0)2(=aI )2()2(c b I I -= 0)2()2(=-cb U U据对称分量法,得：0,0)2(0)2(0==a a U I （无零序网）)2(2)2(1a a I I -=———)2(2)2(1a a U U =三序电流、电压可用下图5-31体现，称为复合序网。
—E∑1jX 1a I2a U ∑2jX 2a I +1a U图5-31 f (2)复合序网注：(1)复合序网，体现了三序电流、电压的下列关系)2(2)2(1a a I I -=)2(2)2(1a a U U= ——无零序电流、电压(2) 由复合序网,可直接写出短路点f (2)点的各序电流、电压)2(221)2(1)(a aa I X X j E I -=∑+∑=∑-==2)2(2)2(2)2(10X I j U U a a a（3）短路点故障相电流)2(1)2(12)2(1)2(12)2(2)2(12)2()2(3)(a a a a a a c b II a a I a Ia I a I a I I =-=-=+=-= —— 即为正序电流)2(1a I的3倍2.相量图（设)0)2(1)2(1o a a I I ∠=注：（1）由相量图可见，短路点:非故障相电压)2(1)2(2a a U U = 0)2(=aI故障相电压)2()2()2(21ac b U U U -== )2(1)2()2()2()2(3a cbcb II I I I ==-=且（2）作相量图方法:A 先作各相各序分量B 再作各相U 、I 相量（三） 两相接地短路)1,1(,c b f （如下图所示）a 相——非故障相，特殊相 bc 相——故障相b I cI 分析：边界条件：0)1,1(=bU0)1,1(=cU 0)1,1(=aI据对称分量法,得：)1,1(0)1,1(2)1,1(1a a a U U U == ——即三序电压相等———0)1,1(0)1,1(2)1,1(1=++a a a I I I ——即三序电流相量和等于0三序电流、电压可用下图5-32体现，称为复合序网。
E∑1jX1a I2a U∑2jX 2a I+1a U _a U∑jX 0a I图5-33 f (1，1)复合序网注：(1)复合序网，体现了三序电流、电压的下列关系)1,1(0)1,1(2)1,1(1a a a U U U == 0)1,1(0)1,1(2)1,1(1=++a a a I I I(2) 由复合序网,可直接写出短路点f(1，1)点的各序电流、电压)//(021)1(1∑∑+∑=X X X j E I aa∑+∑∑⨯-=020)1,1(1)1,1(2X X X I I a a∑+∑∑⨯-=022)1,1(1)1,1(2X X X I I a a)1,1(0)1,1(2)1,1(1a a a U U U ==∑-=0)1,1(00X Ij a（3）短路点故障相电流)(02022)1,1(1)1,1(0)1,1(2)1,1(12)1,1(∑∑∑+∑-=++=+Xa a a ab X aX X a I I I a I a I)(02022)1,1(1)1,1(0)1,1(22)1,1(1)1,1(∑∑∑+∑-=++=+Xa a a a c X X a X a I I I a I a I绝对值)1,1(120202)1,1()1,1()(13a cbI X X X X II ⨯∑+∑∑∑-⨯==2.相量图（设)0)1(1)1(1o a a I I ∠=注：（1）由相量图可见，短路点: 故障相电压0)1,1()1,1(==cb U U )1,1()1,1(c b I I = 非故障相电压)1,1(1)1(3a a U U = 0)1,1(=aI （2）作相量图方法A 先作各相各序分量B 再作各相U 、I 相量二、短路点正序电流及故障相电流绝对值通式1. 正序电流)(1)(1n an a X X E I∆+∑=附加电抗表7－3 简单短路时的)(n Z ∆和)(n m短路类型)(n f)(n Z ∆)(n m单相短路)1(f 20Z Z ∑∑+3两相短路)2(f2Z ∑3两相接地短路)1,1(f ∑∑∑∑+⨯0202Z Z Z Z20202)(13∑∑∑∑+⨯-Z Z Z Z三相短路)3(f0 1式中，)(n Z ∆表示附加阻抗，其值随短路的型式不同而不同，上角标（n ）是代表短路类型的符号。
式（7－52）表明了一个很重要的概念：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每一相中加入附加电抗)(n Z ∆而发生三相短路时的电流相等。
这个概念称为正序等效定则。
2.故障相电流绝对值通式由以上分析，我们可以看出，短路电流绝对值与它正序分量的绝对值成正比，即：()()1n n k a I m I ••= 式中，)(n m 是比例系数，其值视短路的种类而异。
各种简单短路时的)(n m值见表7－3三、任一时刻短路点故障相周期分量绝对值的简单计算。
