电力系统不对称故障短路电流的分析

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。

武汉理工大学《电力系统分析》课程设计说明书目录摘要 (3)1 电力系统短路故障的基本概念 (4)1.1短路故障的概述 (4)1.2 三序网络原理 (5)1.2.1 同步发电机的三序电抗 (5)1.2.2 变压器的三序电抗 (5)1.2.3 架空输电线的三序电抗 (6)1.3 标幺制 (6)1.3.1 标幺制概念 (6)1.2.2标幺值的计算 (7)1.4 短路次暂态电流标幺值和短路次暂态电流 (8)2 简单不对称短路的分析与计算 (9)2.1单相（a相）接地短路 (9)2.2 两相（b,c相）短路 (10)2.3两相（b相和c相）短路接地 (12)2.4 正序等效定则 (14)3 不对称短路的计算的实际应用 (14)3.1 设计任务及要求 (14)3.2 等值电路及参数标幺值的计算 (15)3.3 各序网络的化简和计算 (17)3.3.1 正序网络 (17)3.3.2 负序网络 (19)3.3.3 零序网络 (20)3.4 短路点处短路电流、冲击电流的计算 (20)4 实验结果分析 (21)5 心得体会 (22)6 参考文献 (23)2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31电力系统短路故障的基本概念1.1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。

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。

7.4 简单不对称短路故障分析在中性点接地的电力系统中，简单不对称短路故障有单相接地短路、两相短路以及两相接地短路。

无论是哪一种短路，利用对称分量法分析时，都可以制订出正、负、零序网络，并经化简后从简化序网列写出各序网络故障点的电压平衡方程式，如式(7-11)。

如果略去正常分量只计故障分量，并忽略各元件电阻，可将式(7-11)改写为（7-45）式中，即是短路发生前故障点的电压。

要求解出上式中的三个电流序分量和三个电压序分量，应根据不对称短路的边界条件补充三个方程式。

由于短路类型不同，短路点的边界条件不同，补充的方程亦不同。

下面对三种不对称短路分别进行讨论。

7.4.1 单相接地短路设在中性点接地的电力系统中相接地短路，如图7-29，由图可列出短路点的边界条件图7-29 单相接地短路示意图（7-46）将上述边界条件转化为正、负、零序分量表示由有即（7-47）由有联立求解式(7-45)和式(7-47)，即可解出、、和、、，但这种解析法较繁，工程中不适用。

若按照边界条件，将正、负、零序网串联，如图7-30所示，也可求出单相接地短路时短路点电流和电压的各序分量。

这种由三个序网按不同的边界条件组合成的网络称复合序网。

在复合序网中，同时满足了序网方程和边界条件，因此复合序网中的电流和电压各序分量就是要求解的未知量。

图7-30 单相接地短路复合序网从复合序网中直接可得（7-48）则短路点的故障相电流为（7-49）在近似计算中，一般有，从式(4-129)看出，当，则单相接地短路电流大于同一地点的三相短路电流，反之则单相接地短路电流小于三相短路电流。

从序网方程式(7-45)可求出短路点电压的各序分量、、，然后利用对称分量法的合成算式即可求得短路点非故障相电压代入和，则（7-50）同理可得（7-51）从式(7-50)和式(7-51)看出：当，非故障相电压较正常运行时低，极限情况时，当，则、，故障后非故障相电压不变。

当，非故障相电压较正常运行时高，极限情况时，，相当于中性点不接地系统发生单相接地短路时，中性点电位升高至相电压，而非故障相电压升高为线电压的情况。

不对称短路时短路电流中的负序分量和零序分量下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。

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电⼒系统【第七章：电⼒系统三相短路的分析与计算】⼀.电⼒系统故障概述 1.短路 短路是指电⼒系统正常运⾏情况下以外的相与相或相与地【或中性线】之间的故障连接。

2.对称短路与不对称短路 三相短路时三相回路依旧是对称的，故称为对称短路。

其它⼏种短路均使三相回路不对称，故称为不对称短路，如下： 3.产⽣短路的主要原因是电⽓设备载流部分的相间绝缘或相对地绝缘被损坏。

4.系统中发⽣短路相当于改变了电⽹的结构，必然引起系统中功率分布的变化，⽽且发电机输出功率也相应发⽣变化。

5.为了减少短路对电⼒系统的危害，可以采⽤限制短路电流的措施，在线路上装设电抗器。

但是最主要的措施是迅速将发⽣短路的部分与系统其它部分进⾏隔离，这样发电机就可以照常向直接供电的负荷和配电所的负荷供电。

6.电⼒系统的短路故障有时也称为横向故障，因为它是相对相【或相对地】的故障。

还有⼀种故障称为纵向故障，即断线故障，指的是⼀相或多相断线使系统运⾏在⾮全相运⾏的情况。

在电⼒系统中的不同地点【两处以上】同时发⽣不对称故障的情况，称为复杂故障。

⼆.⽆限⼤功率电源供电的系统三相短路电流分析 1.电源功率⽆限⼤时外电路发⽣短路（⼀种扰动）引起的功率改变对电源来说微不⾜道，因⽽电源的电压和频率对应于同步发电机的转速保持恒定。

2.⽆限⼤电源可以看做由多个有限功率电源并联⽽成的，因其内阻抗为零，电源电压保持恒定。

实际上，真正的⽆限⼤电源是不存在的，只能是⼀种相对概念往往是以供电电源的内阻抗与短路回路总阻抗的相对⼤⼩来判断电源是否作为⽆限⼤功率电源。

若供电电源的内阻抗⼩于短路回路总阻抗的10%时，则可认为供电电源为⽆限⼤功率电源。

在这种情况下，外电路发⽣短路对电源影响较⼩，可近似认为电源电压幅值和频率保持恒定。

3.当短路点突然发⽣三相短路时，这个电路即被分成两个独⽴的回路。

及有电源连接的回路和⽆电源连接的回路。

在有电源连接的回路中，其每相阻抗减⼩，对应的稳态电流必将增⼤。

电力系统三相短路的分析与计算电力系统三相短路是指电力系统中发生的由于过大的电流流过电气设备、电缆、电缆接头、电线路等导体元件而引起的电气故障。

三相短路是一种严重的故障，可能导致设备损坏、事故发生甚至火灾爆炸。

因此，对电力系统三相短路进行准确分析和计算是非常重要的。

首先，我们来看一下三相短路的类型。

三相短路可以分为对称短路和不对称短路两种情况。

对称短路是指三相短路电流大小相等，相位相同的短路；不对称短路是指三相短路电流大小不等，相位差大于120度的短路。

接下来，我们介绍一下三相短路的分析方法。

三相短路的分析可以采用阻抗法、复数法和对称分量法等方法进行。

其中，阻抗法是最常用的一种方法。

阻抗法的基本原理是利用设备和导线的等效阻抗来分析三相短路。

首先，需要测量或查表得到电源电压、设备电流和电源电阻的值。

然后，根据欧姆定律和基尔霍夫定律，利用等效电路模型计算电路中电流和电压的数值。

最后，通过计算得到的电压和电流值，可以得出电力系统中设备的功率损耗、电流大小等信息。

接下来，我们来看一下三相短路计算的具体步骤。

首先，需要收集电力系统的相关信息，包括电源电压、设备电流、电源电阻等。

然后，根据短路的类型选择相应的计算方法。

对于对称短路，可以使用复数法进行计算；对于不对称短路，可以使用对称分量法进行计算。

在计算中，可以采用手动计算或使用专业软件进行模拟计算。

最后，根据计算结果对电力系统的安全性进行评估，并采取相应的措施进行处理。

三相短路的分析和计算是一项复杂的工作，需要对电力系统和相关理论有较深入的了解。

在实际工作中，应该高度重视电力系统的安全问题，采取相应的预防措施和应急措施，保障电力系统的正常运行和人员的安全。

同时，还需要不断学习和更新电力系统的相关知识，提高自身的技术水平。

总结起来，电力系统三相短路的分析与计算是一项重要的工作，需要掌握相应的理论和方法。

只有进行准确的分析和计算，才能及时发现电力系统中的故障，保障电力系统的安全和可靠运行。

第8章电力系统不对称故障的分析和计算8.1 复习笔记一、简单不对称短路的分析各序网络故障点的电压方程式式中，，即是短路发生前故障点的电压。

1．单相（a相）接地短路图8-1-1 单相接地短路（1）边界条件单相接地短路时，故障处的三个边界条件为①用对称分量表示为②用序量表示为（2）短路点电压和电流的各序分量（3）复合序网求解图8-1-2 单相短路的复合序网①短路点故障相电流②短路点非故障相的对地电压（4）相量图分析图8-1-3 单相接地短路时短路处的电流电压相量图和都与方向相同、大小相等，比超前90º，而和比落后90º。

①当X ff（0）→0时，相当于短路发生在直接接地的中性点附近，与反相，即θv＝180º，电压的绝对值为。

②当X ff（0）→∞时，为不接地系统，单相短路电流为零，非故障相电压上升为线电压，大小为其夹角为60º。

③当X ff（0）＝X ff（2）时，非故障相电压即等于故障前正常电压，夹角为120º。

2．两相（b相和c相）短路图8-1-4 两相短路（1）边界条件故障处的三个边界条件为用对称分量表示为整理后可得（2）方程联立求解（3）复合序网求解图8-1-5 两相短路的复合序网①短路点故障相的电流为b、c两相电流大小相等为②短路点各相对地电压为总结：两相短路电流为正序电流的倍；短路点非故障相电压为正序电压的两倍，而故障相电压只有非故障相电压的一半而且方向相反。

（4）相量图分析图8-1-6 两相短路时短路处电流电压相量图以正序电流作为参考相量，负序电流与它方向相反。

正序电压与负序电压相等，都比超前90º。

3．两相（b相和c相）短路接地图8-1-7 两相短路接地（1）边界条件故障处的三个边界条件为用序量表示的边界条件为（2）方程联立求解。

短路电流的计算与影响分析在电力系统中，短路电流是指由于线路或设备出现故障导致的电流异常增大的现象。

短路电流的计算与影响分析是电力系统运行与规划中关键的一环。

本文将从计算方法和影响分析两个方面来深入探讨短路电流的相关问题。

一、短路电流的计算方法短路电流的计算是建立在电力系统的拓扑结构和电气参数的基础上进行的。

一般来说，短路电流可以分为对称短路电流和不对称短路电流两种情况，下面将介绍它们的计算方法。

1. 对称短路电流的计算对称短路电流是指系统中的三相电流均相等的情况。

在计算对称短路电流时，我们常用的方法是采用对称分解法。

首先，根据系统的拓扑结构和电气参数，我们可以得到系统的节点导纳矩阵Y和节点电压向量U。

然后，通过对称分解法，我们可以将节点导纳矩阵Y分解为正序分量矩阵Y0、负序分量矩阵Y1和零序分量矩阵Y2。

最后，利用节点电压向量U和分解得到的矩阵Y0，我们可以计算得到对称短路电流。

2. 不对称短路电流的计算不对称短路电流是指系统中的三相电流不相等的情况。

在计算不对称短路电流时，我们常用的方法是采用正序不对称分量法。

首先，根据系统的拓扑结构和电气参数，我们可以得到系统的节点导纳矩阵Y和节点电压向量U。

然后，通过正序不对称分量法，我们可以将节点导纳矩阵Y分解为正序分量矩阵Y0、负序分量矩阵Y1和零序分量矩阵Y2。

最后，利用节点电压向量U和分解得到的矩阵Y0、Y1和Y2，我们可以计算得到不对称短路电流。

二、短路电流的影响分析短路电流的异常增大会对电力系统的设备和运行产生一系列的影响，下面将对其进行分析。

1. 设备保护与安全短路电流的计算可以为设备保护提供重要依据。

通过计算得到的短路电流，可以确定合适的保护器件的额定电流和动作时间，从而保护设备免受过载和短路故障的损害。

另外，短路电流的异常增大还可能导致设备的温升过高，进而影响设备的正常运行和寿命。

2. 动态稳定性短路电流的异常增大会对电力系统的动态稳定性产生影响。