橫向不對稱故障的分析計算（電力系統(tǒng)故障分析課件）

保護安裝處電壓電流向量關(guān)系保護安裝處電壓電流向量關(guān)系一B、C兩相短路B、C兩相短路時保護安裝處的三相電流可見，非故障相中沒有故障分量，保持原有故障電流。電流突變量為可見，三個相電流差突變量都有較大值，且兩故障相的相電流差突變量數(shù)值最大。

保護安裝處電壓電流向量關(guān)系一B、C兩相短路B、C兩相短路時保護安裝處的三相電流相電流突變量為可見，三個相電流差突變量都有較大值，且兩故障相的相電流差突變量數(shù)值最大。

單相接地短路邊界條件單相接地短路邊界條件單相短路單相接地短路單相短路發(fā)生的次數(shù)占絕大多數(shù)，約為65%，發(fā)生兩相短路的次數(shù)較少，而三相短路發(fā)生的機會就更少了。單相接地短路邊界條件分析單相短路構(gòu)建單相短路的復(fù)合序網(wǎng)確立邊界條件為簡化分析假定短路前系統(tǒng)處于空載狀態(tài)不接負載單相接地短路邊界條件以A相接地為例單相接地短路時，故障處的三個邊界條件為相邊界條件序邊界條件復(fù)合序網(wǎng)

單相接地短路邊界條件相邊界條件序邊界條件復(fù)合序網(wǎng)對稱分量法

單相接地短路邊界條件對稱分量法任何不對稱的三相相量

A，B，C可以分解為三組相序不同的對稱分量：①正序分量A1，B1，C1，②負序分量A2，B2，C2，③零序分量A0，B0，C0。回顧以電壓向量為例，存在如下關(guān)系：UA=UA1+UA2+UA0UB=UB1+UB2+UB0UC=UC1+UC2+UC0即存在如下關(guān)系：UA0=UB0=UC0UA1=αUB1=α2Uc1UA2=α2UB2=αUC2單相接地短路邊界條件對稱分量法

單相接地短路邊界條件構(gòu)建復(fù)合序網(wǎng)

轉(zhuǎn)換為同一相選擇A相作為首選項需要對B、C相的條件進行轉(zhuǎn)換

單相接地短路邊界條件構(gòu)建復(fù)合序網(wǎng)轉(zhuǎn)換為同一相選擇A相作為首選項需要對B、C相的條件進行轉(zhuǎn)換

假定條件：短路前空載相邊界條件單相接地短路邊界條件序邊界條件

序邊界條件相邊界條件單相接地短路邊界條件

故障點電壓電流向量關(guān)系單相接地短路邊界條件相量邊界條件序邊界條件復(fù)合序網(wǎng)

故障點電壓電流向量關(guān)系電流計算

故障點電壓電流向量關(guān)系電流計算

故障點電壓電流向量關(guān)系電流計算

故障點電壓電流向量關(guān)系電壓計算短路點故障相的對地電壓為零，而短路點非故障相對地電壓則可以通過下式計算正序電壓、負序電壓、零序電壓分量

非故障相電壓

故障點電壓電流向量關(guān)系電壓計算

故障點電壓電流向量關(guān)系

故障點電壓電流向量關(guān)系向量圖選正序電流作參考相量，可作短路點的電壓電流相量圖

故障點電壓電流向量關(guān)系結(jié)論

單相接地短路的復(fù)合序網(wǎng)相邊界條件單相接地短路邊界條件構(gòu)建復(fù)合序網(wǎng)

序邊界條件

單相接地短路邊界條件復(fù)合序網(wǎng)根據(jù)故障處各序分量之間的關(guān)系，將各序網(wǎng)絡(luò)在故障端口連接起來所構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)稱為復(fù)合序網(wǎng)。單相接地短路邊界條件電力網(wǎng)絡(luò)經(jīng)過化簡，都可以繪制成如下所示的正序網(wǎng)絡(luò)、負序網(wǎng)絡(luò)及零序網(wǎng)絡(luò)。單相接地短路邊界條件復(fù)合序網(wǎng)單相短路的邊界條件正序、負序、零序網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成一個閉合回路

單相接地短路邊界條件復(fù)合序網(wǎng)單相短路的邊界條件正序、負序、零序網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成一個閉合回路

由邊界條件組成復(fù)合序網(wǎng)該復(fù)合序網(wǎng)為三個序網(wǎng)正向串聯(lián)單相接地短路的復(fù)合序網(wǎng)法序邊界條件

保護安裝處電壓電流向量關(guān)系保護安裝處電壓電流向量關(guān)系A(chǔ)相接地短路A相接地短路時保護安裝處的三相電流為

保護安裝處電壓電流向量關(guān)系A(chǔ)相接地短路A相接地短路時保護安裝處的三相電流為

保護安裝處電壓電流向量關(guān)系A(chǔ)相接地短路A相接地短路時保護安裝處的母線上的電壓為

單相接地短路母線上非故障相的相間電壓與故障點非故障相的相間電壓相等邊界條件假定條件：短路前空載邊界條件兩相接地短路邊界條件

相量邊界條件兩相接地短路邊界條件

序邊界條件

兩相接地短路的復(fù)合序網(wǎng)兩相接地短路的復(fù)合序網(wǎng)法BC兩相發(fā)生接地短路時的邊界條件

復(fù)合序網(wǎng)BC相的電壓和電流的各序分量

相量邊界條件序邊界條件

單相接地短路邊界條件復(fù)合序網(wǎng)根據(jù)故障處各序分量之間的關(guān)系，將各序網(wǎng)絡(luò)在故障端口連接起來所構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)稱為復(fù)合序網(wǎng)。單相接地短路邊界條件電力網(wǎng)絡(luò)經(jīng)過化簡，都可以繪制成如下所示的正序網(wǎng)絡(luò)、負序網(wǎng)絡(luò)及零序網(wǎng)絡(luò)。兩相接地短路的復(fù)合序網(wǎng)法BC兩相發(fā)生接地短路時的邊界條件復(fù)合序網(wǎng)正序、負序、零序網(wǎng)絡(luò)并聯(lián)

兩相接地短路邊界條件復(fù)合序網(wǎng)兩相接地相短路的邊界條件正序、負序、零序網(wǎng)絡(luò)并聯(lián)

由邊界條件組成復(fù)合序網(wǎng)該復(fù)合序網(wǎng)為負序與零序網(wǎng)并聯(lián)，與正序反串兩相接地短路的復(fù)合序網(wǎng)法

保護安裝處電壓電流向量關(guān)系保護安裝處電壓電流向量關(guān)系規(guī)定電流正方向時指向被保護線路，電壓降的正方向是母線指向大地即零電位，根據(jù)故障點電壓、電流的關(guān)系，就可以求得保護安裝處的電壓和電流及向量關(guān)系。B、C相接地短路時保護安裝處的三相電流為

保護安裝處電壓電流向量關(guān)系B、C相接地短路時保護安裝處的三相電流為

可得到相電流突變量為：保護安裝處電壓電流向量關(guān)系B、C相接地短路時保護安裝處的三相電流為

相電流突變量為：相電流差突變量為：

可見，三個相電流差突變均有較大值，且故障相電流差的突變量更大。負荷側(cè)的三個相電流差突變量均為0故障點電壓電流向量關(guān)系故障點電壓電流向量關(guān)系電流計算

故障相電流計算忽略電阻，

故障點電壓電流向量關(guān)系電壓計算

故障點電壓電流向量關(guān)系向量圖

各序相量經(jīng)變壓器后的變換f各序相量經(jīng)變壓器后的變換電壓電流對稱分量經(jīng)變壓器后，不僅數(shù)值大小要發(fā)生變化，而且相位也可能發(fā)生變化，變壓器兩側(cè)電壓、電流的大小關(guān)系由變壓器變比決定，而相位關(guān)系則與變壓器的連接組別有關(guān)。各序相量經(jīng)變壓器后的變換電壓、電流對稱分量經(jīng)變壓器的變換對稱分量經(jīng)YN，d11（或Y,d11）變壓器后的相位變換圖為YN，d11變壓器的接線形式，變壓器兩側(cè)電壓正序和負序分量存在以下關(guān)系：電流也有類似關(guān)系：各序相量經(jīng)變壓器后的變換電壓、電流對稱分量經(jīng)變壓器的變換對稱分量經(jīng)YN，d11（或Y,d11）變壓器后的相位變換經(jīng)過YN，d11變壓器并且由星型側(cè)到三角形側(cè)時，正序逆時針轉(zhuǎn)過30。，負序系統(tǒng)順時針轉(zhuǎn)過30。，反之由三角形側(cè)到星型側(cè)時，正序順時針轉(zhuǎn)過30。，負序系統(tǒng)逆時針轉(zhuǎn)過30。。

正序向前轉(zhuǎn)30°負序向后轉(zhuǎn)30°Y,d11接法變壓器兩側(cè)電壓正負序分量相位關(guān)系各序相量經(jīng)變壓器后的變換

電流也有類似關(guān)系各序相量經(jīng)變壓器后的變換當(dāng)已知星型側(cè)的序電流時，三角形側(cè)各相的電流分別為：

各序相量經(jīng)變壓器后的變換當(dāng)已知三角形側(cè)各序電流分量時，可列出星型側(cè)各相電流

各序相量經(jīng)變壓器后的變換時，三角形側(cè)各相的電流分別為：當(dāng)變壓器為任意接線組別

各序相量經(jīng)變壓器后的變換當(dāng)變壓器中電流由二次側(cè)流向一次側(cè)，考慮該電流在變壓器阻抗上形成的壓降時，兩側(cè)電壓的關(guān)系為：

變壓器兩側(cè)電流、電壓的大小及其相位變壓器兩側(cè)電流、電壓的大小及其相位不對稱短路故障時變壓器兩側(cè)電流分布及其電壓、電流向量關(guān)系不對稱短路故障時，分析變壓器兩側(cè)電流分布及其電壓、電流的向量關(guān)系時的具體方法如下：先求出短路故障處的各序分量電壓、電流，并根據(jù)短路故障類型、短路相別求出相間關(guān)系，而后做出短路側(cè)的電壓、電流向量圖。根據(jù)變壓器的接線組別，確定變壓器的另一側(cè)（非短路側(cè)）的各序分量的電壓、電流的表示式。應(yīng)用計算公式或向量圖，將變換后的各序分量電壓、電流進行疊加，即可求得變壓器另一側(cè)的各相電壓和電流。變壓器兩側(cè)電流、電壓的大小及其相位不對稱短路故障時變壓器兩側(cè)電流分布及其電壓、電流向量關(guān)系（4）對于變壓器兩側(cè)的電流分布，各相電流均用故障相電流表示，以便進行各相電流大小的比較；在畫電壓、電流向量關(guān)系時，認為電路參數(shù)是純電感，不計電阻；對于變壓器內(nèi)部電抗上的壓降，在通過電流較小時，為了簡單明了，可不考慮，而通過電流較大特別是短路電流時，應(yīng)計及其影響。變壓器兩側(cè)電流、電壓的大小及其相位例

如圖所示，當(dāng)字Yd11變壓器高壓側(cè)BC兩相短路時，假設(shè)短路各處序電壓、電流值均已知，式繪出兩側(cè)電流、電壓向量圖。變壓器兩側(cè)電流、電壓的大小及其相位首先畫出短路處的三相電壓、電流向量如圖b所示，做d側(cè)基準相正序和負序分量，d側(cè)的正序向量較Y側(cè)正序向量超前30

°，負序向量則滯后30°圖b圖c變壓器兩側(cè)電流、電壓的大小及其相位按對稱分量合成原則得d側(cè)三相電流、電壓向量圖，如圖c所示。圖b圖c過渡電阻過渡電阻短路點的過渡電阻是當(dāng)相間短路或接地短路時，短路電流從一相流到另一相或從一相流入地的途徑中所通過的物質(zhì)的電阻，這包括電弧電阻與接地電阻等。過渡電阻過渡電阻的特點：1一種瞬間狀態(tài)的電阻2相間短路的過渡電阻主要由電弧電阻組成，接地短路時：500kV線路最大過渡電阻按300Ω考慮，220kV線路則按照100Ω考慮。3過渡電阻基本呈純電阻性質(zhì)，在故障初瞬時較小，隨著時間加長而逐漸變大。經(jīng)過渡電阻后的短路故障分析經(jīng)過渡電阻后的短路故障分析一兩相短路設(shè)在圖1中F點發(fā)生了B、C兩相經(jīng)過渡電阻

的短路，

為相間短路過渡電阻，一般為弧光電阻，圖1可等效為圖2?？梢詫懗?/p>

點B、C相金屬性短路的邊界條件是序分量表示的邊界條件圖1圖2

經(jīng)過渡電阻后的短路故障分析兩相短路序分量表示的邊界條件可得復(fù)合序網(wǎng)圖為

經(jīng)過渡電阻后的短路故障分析單相接地短路單相接地時的過渡電阻

除弧光電阻外還有過渡物電阻

，故單相接地時的過渡物電阻

的值比兩相短路時的過渡物電阻

大?？梢詫懗鯝相金屬性短路的的邊界條件是序分量表示的邊界條件

經(jīng)過渡電阻后的短路故障分析單相接地短路序分量表示的邊界條件可得到以A相為基準相的，在F點發(fā)生單相接地短路的復(fù)合序網(wǎng)。

經(jīng)過渡電阻后的短路故障分析三

兩相接地短路兩相接地短路時過渡電阻除相間弧光電阻外還有過渡物電阻，通常情況下相間弧光電阻遠小于過渡物電阻，故僅計及過渡物電阻可以寫出故障點金屬性短路的的邊界條件是序分量表示的邊界條件

經(jīng)過渡電阻后的短路故障分析兩相接地短路序分量表示的邊界條件可得到兩相接地短路的復(fù)合序網(wǎng)。

短路計算中負荷電流的影響負荷電流對短路計算的影響短路電流計算是電力系統(tǒng)分析的重要內(nèi)容之一，是電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計、繼電保護整定計算、電氣設(shè)備選擇校驗等工作的基礎(chǔ)。短路電流計算結(jié)果的精確性將直接影響整個電網(wǎng)的安全運行。短路電流計算是電力系統(tǒng)分析的重要內(nèi)容之一，是電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計、繼電保護整定計算、電氣設(shè)備選擇校驗等工作的基礎(chǔ)。負荷電流對短路計算的影響在對稱短路和不對稱短路的周期電流起始值計算中，對復(fù)合電流的影響曾做過近似考慮，按短路前瞬間的實際復(fù)合電流求出各發(fā)電機和大容量電動機的暫態(tài)電動勢或次暫態(tài)電動勢，用以計算短路電流；或以平均額定電壓（取標幺值為1）作為各發(fā)電機電