电力系统故障分析
电力系统故障诊断与分析
电力系统故障诊断与分析一、前言电力系统是国家重点建设的基础性工程之一，其安全性和可靠性对国家经济和社会稳定具有极其重要的影响。
然而，电力系统也不可避免地存在着故障的可能性，这些故障往往会造成电力系统的停运，对正常生产和社会生活带来影响。
因此，本文将重点介绍电力系统故障的诊断与分析。
二、电力系统故障的分类电力系统故障一般可分为以下三类：1.短路故障短路故障是指电路中两个本来不应该相连的节点之间出现了低电阻的连通路径。
这将导致电流迅速增大，电路中热点温度迅速升高，可能会引起电器设备短路烧毁、火灾等严重后果。
短路故障的原因通常有接线错误、绝缘老化、设备故障等。
2.断路故障断路故障是指电路中断路或断开，电路中气息消失，无法完成电力传输。
这种故障一般由于设备过载或过热引起，可能会导致电力系统停运或设备损坏。
3.接地故障接地故障是指电器设备、电缆线路或接地线路等与大地之间的连通性发生问题，电力系统发生意外的接地。
接地故障可分为单相接地、两相接地、三相接地等不同类型，这种故障可能会对人身和设备安全造成极大威胁。
三、电力系统故障的诊断和分析电力系统故障的诊断和分析，旨在迅速、准确地找到故障点，及时采取措施，防止故障扩大，确保电力系统安全稳定运行。
故障诊断通常可以分为硬件故障诊断和软件故障诊断两种。
1.硬件故障诊断硬件故障诊断是指通过检测和分析电力系统中各种硬件设备的运行情况，找出故障设备，确定故障原因及其范围，并采取相应措施进行修复的过程。
硬件故障诊断通常包括以下几个方面：(1)现场检测：根据现场条件，对电力系统中的设备逐一进行检测，明确故障设备及其位置。
现场检测通常包括检查接线是否正常、对电缆进行测量和绝缘检查、检查开关和断路器是否正常、对变压器进行检测等。
(2)监测系统诊断：通过监测系统采集的数据，对电力系统中的各种电气参数进行分析，确定故障设备及其范围，进而明确问题所在。
监测系统诊断通常包括电力质量监测、故障录波检测等。
电力系统故障分析
电力系统故障分析电力系统是现代社会不可或缺的基础设施之一，但由于各种原因，电力系统在运行过程中可能会出现故障。
正确而迅速地分析电力系统故障是维护供电可靠性和安全性的关键。
本文将介绍电力系统故障的常见类型、分析的步骤以及一些应对故障的方法。
一、电力系统故障类型电力系统故障包括短路故障、过载故障和接地故障等。
短路故障是电力系统中最常见的故障类型之一，通常由两个或多个导体之间的直接接触或过近引起，导致电流突然增大。
过载故障是指电力系统中的负载超过其额定容量，导致设备过热并可能引发火灾。
接地故障是指电力系统中的导线或设备的绝缘被损坏，导致电流通过接地路径流失，可能引发触电事故。
二、电力系统故障分析步骤1. 确定故障点：当电力系统发生故障时，首先需要确定故障发生的地点。
常见的方法是使用断相法、牛顿—拉夫逊法等。
2. 排除外部原因：在进行故障分析之前，需要排除外部原因对故障的影响，例如天气、动物等。
只有排除了这些因素才能更准确地分析故障。
3. 分析故障类型：根据故障的特点和现象，确定故障的类型，如短路故障、过载故障或接地故障。
4. 分析故障原因：根据故障类型，结合电力系统的运行情况、设备参数等因素，分析故障的具体原因。
可以使用电力系统分析软件进行模拟和计算。
5. 制定应对方案：根据故障原因和影响程度，制定相应的应对方案。
可以采取恢复设备、调整运行参数、改变供电方式等方式应对故障。
三、电力系统故障应对方法1. 短路故障应对：对于电力系统的短路故障，可以采用断路器、隔离开关等设备进行隔离和停电。
同时，需要找出短路故障的具体原因，并及时修复或更换故障设备。
2. 过载故障应对：对于电力系统的过载故障，可以采取负荷分担、增加设备容量等措施。
重要的是要合理规划电力系统的负荷和容量，以避免过载故障的发生。
3. 接地故障应对：对于电力系统的接地故障，可以使用绝缘电阻、接地网等设备来限制电流的流失。
同时，定期检查绝缘设备的状态，及时更换老化或损坏的设备。
电力系统故障分析
此时短路电流为：
t
i idza idfa Im cost Ime Ta
i T 0.01s T2
iim
i
LX
Ta R R
idfa
2II
e
2IIt源自idzati idza idfa Im cost Ime Ta
可见：无穷大系统发生三相短路时，周期分量不衰减，非 周期分量呈指数规律衰减。
x6*d
x7*d
取U4为基本
级
(2)变压器T1电抗标幺值的计算
% 2
2
%
S U U U U S U S
x x U S U U U S 2*d
2
d 2
4 av
k1
100
2 av T1 N
3av 2 av
4 av 3av
d 2
4 av
k1
100
d T1N
可见，变压器电抗标幺值的计算与基本级的选择无关。
五、短路计算的目的
短路电流计算结果 •是选择电气设备（断路器、互感器、瓷瓶、母线、电缆等） 的依据； •是电力系统继电保护设计和整定的基础； •是比较和选择发电厂和电力系统电气主接线图的依据，根 据它可以确定限制短路电流的措施。 •是以下分析和计算的依据： 中性点接地方式的选择、变压器接地点的位置和台数 对邻近的通讯系统是否会产生较大的干扰 接地装置的跨步电压、接触电压的计算 电力系统稳定性的计算等。
d 2
x1 L
d 2
4 av
2 av
可见，输电线路电抗标幺值的计算与基本级的选择无关。
GⅠ
T1
Ⅱ
T2
RⅢ
T3 Ⅳ
有名值 x1
电力系统常见电气故障分析
电力系统常见电气故障分析电力系统是现代社会不可或缺的重要基础设施，它承担着对电能的生产、传输和分配的重要任务。
由于各种原因，电力系统在运行过程中难免会发生各种电气故障，这些故障可能会导致停电、设备损坏甚至安全事故。
对电力系统常见的电气故障进行分析和解决，对于确保电力系统的安全稳定运行具有重要意义。
一、短路故障短路故障是电力系统中最常见的一种故障形式，它通常指两个电路或设备之间因为某种原因导致电流异常增大而引起的故障。
短路故障可以分为相间短路和接地短路两种情况。
相间短路是指电力系统中两相或多相之间发生短路，可能导致设备受损、局部区域停电等后果；而接地短路是指系统中发生了接地故障，导致电流通过接地回路流回到地面，可能引起触电事故。
短路故障的原因可能很多，例如设备老化、被损坏、作业问题、环境因素等等。
要想避免短路故障的发生，关键在于加强设备的维护保养和定期的检测。
二、过载故障过载故障是指电力系统中的电缆、变压器、开关设备等电气设备在短时间内承受的电流或负荷超过其额定值的极限，导致设备过热、短路等故障。
过载故障往往是由于电网负荷大于设备的承载能力、设备操作不当、电器设备老化等原因导致的。
要想解决过载故障，首先需要提高设备的负荷能力，其次是在使用设备时要按照其额定值合理分布负载，避免长时间大负荷运行，规范设备运行温度、电压和电流等参数。
三、接地故障接地故障是指电力系统中设备、设施、线路或绝缘因素失效而造成导体对地短接的一种电气故障。
接地故障一般情况下分为接地故障和接地过电压两种类型。
接地故障可能引起相间短路、设备损坏、接地回路产生危险电压等情况，有时还可能导致触电事故。
要想防止接地故障的发生，首先要加强绝缘检测和维护保养；其次需要加强对接地电阻、接地装置及其接地方式的检查和管理。
四、断线故障断线故障是指电力系统中线路或设备的导体意外因素或破坏性因素导致的漏电，通常是由于线路绝缘老化、外来物体破坏或操作不当等原因引起。
电力系统常见电气故障分析
电力系统常见电气故障分析电力系统是现代社会不可或缺的基础设施，它承担着输送和分配电能的重要任务。
由于各种原因，电力系统中常会出现各种电气故障，这些故障可能会导致电力系统的瘫痪甚至危及人员和设备的安全。
对电力系统常见电气故障进行分析和诊断具有重要意义，可以帮助电力系统的管理者和维护人员及时发现和解决问题，确保电力系统的正常运行和安全性。
一、线路故障线路故障是电力系统中最常见的故障之一。
它包括短路、接地故障和开路故障等。
短路是指电力系统中的两个或多个导体之间发生了不正常的直接连接，导致电流异常增大。
接地故障是指输电线路或设备的金属结构非正常接地，通常表现为接地电流异常增大。
开路故障是指导线或设备中的一根或多根导线断开，导致电路中断，无法继续传输电能。
这些线路故障可能会导致电力系统的短时过载、电压波动、设备损坏甚至引发火灾等严重后果。
针对线路故障，需要进行及时的故障定位和排除。
对于短路故障，可以使用故障指示器、差动保护装置等设备进行快速定位和切除故障段，以避免线路故障扩大范围。
对于接地故障，需要及时清除故障点周围的植被，找出接地故障点，并进行绝缘检查和绝缘处理。
对于开路故障，需要使用断路器等设备进行切除故障点，并进行维修和恢复线路。
二、设备故障电力系统中的各种设备，如变压器、开关设备、断路器等，也有可能发生各种故障。
这些设备故障可能由于设备自身的老化、设计缺陷、操作不当等原因导致。
常见的设备故障包括内部短路、绝缘击穿、过载、接触不良等。
这些故障可能会导致设备损坏、电力系统的稳定性下降以及其他设备故障的发生。
针对设备故障，需要加强设备的监测和维护工作。
通过定期的设备检查、绝缘测试、接触检查等手段，可以及时发现设备故障的迹象。
在发现设备故障后，需要及时对设备进行维修、更换或升级，以确保设备的正常运行和安全性。
三、电压不平衡电压不平衡是指电力系统中的三相电压之间存在不同程度的不一致，通常表现为电压幅值、相位差或波形失真的不一致。
电力线路运行故障原因分析及检修措施
电力线路运行故障原因分析及检修措施电力线路是电力系统中的重要组成部分，它承担着输送电能的重要任务。
由于各种原因，电力线路在运行过程中可能出现故障，影响电力系统的正常运行。
对电力线路运行故障原因进行分析，并制定有效的检修措施，对确保电力系统的安全稳定运行具有重要意义。
1. 天气因素天气因素是导致电力线路运行故障的重要原因之一。
强风、暴雨、冰雪等极端天气条件都可能导致电力线路发生故障。
强风可能导致电力线路的杆塔倒塌，暴雨可能导致绝缘子爬电，冰雪可能导致导线断裂等。
2. 设备老化电力线路设备经过长期运行后，随着设备老化和磨损，一些部件可能出现故障，如绝缘子破损、导线断裂、杆塔腐蚀等，导致电力线路运行故障。
3. 外部破坏外部破坏也是导致电力线路故障的常见原因，例如无关人员的破坏行为，动植物的入侵等都可能导致电力线路发生故障。
4. 设计缺陷一些电力线路的设计存在缺陷，例如线路参数选取不合理、材料选择不当等，都可能导致电力线路在运行中出现故障。
5. 动物触电一些动物可能会擅自进入电力线路周围活动，不慎触及电力设备而导致故障。
对于天气因素导致的故障，可以通过加固设备和及时检修来预防和解决。
可以针对台风、龙卷风等极端天气条件，采取加固杆塔、提高绝缘子的抗风能力等措施来保证电力线路的安全运行。
对于设备老化导致的故障，应定期进行设备检测和维护，及时更换老化设备，提高设备的可靠性和安全性。
外部破坏导致的故障需要加强线路的安全防护和监控，例如加固线路周围的防护设施，加强巡检力度，提高线路的安全性。
针对设计缺陷导致的故障，应加强设计审查和改进，及时修复已出现问题的线路设备，确保线路的正常运行。
应加强对线路周围环境的管理，采取防止动物入侵的措施，保证电力线路的安全运行。
电力线路运行故障的原因复杂多样，需要综合考虑各种因素，并采取针对性的检修措施。
通过加强设备维护、加固设备和加强线路安全防护等措施，可以有效地预防和解决电力线路运行故障问题，确保电力系统的安全稳定运行。
电力系统故障分析(教程)
对老旧线路进行改造或更换。
案例二：变压器故障分析
变压器故障原因 线圈匝间短路。 铁芯硅钢片间短路。
案例二：变压器故障分析
01
变压器过载或轻载运行时间过长。
02
故障表现
变压器温升异常，油温升高。
03
案例二：变压器故障分析
1
变压器声响异常，有“嗡嗡”声或“咕嘟”声。
油位异常，油位下降或升高。
2
应对措施
01
故障表现
02
系统对地绝缘电阻降低或为零。
03
系统出现单相接地或两相接地故障。
04
系统出现谐振现象，导致电压波动或过电压 。
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预防性维护
通过预防性维护，如清洁、润滑、紧固等，降低故障发生的可能性。
更新设备
及时更新老旧设备，采用更可靠、更高效的新设备。
紧急应对措施
1 2
故障隔离
在发生故障时，迅速隔离故障区域，防止故障扩 大。
紧急抢修
组织专业抢修队伍，对故障进行紧急处理，尽快 恢复供电。
3
备用电源
在主电源故障时，启用备用电源，保障重要负荷 的供电。
传输电能，连接发电厂、变压 器和用户。
配电系统
将电能分配给最终用户，包括 变压器、配电线路和用电设备
。
电力系统运行原理
01
02
03
电磁感应
发电机利用电磁感应原理 将机械能转化为电能。
潮流分布
电能通过变压器和输电线 路进行传输和分配，形成 一定的潮流分布。
自动调节
电力系统通过自动调节装 置，如调速器和变压器分 接头，保持系统稳定运行。
电力系统的重要性
电力系统常见故障
2.6 仪用互感器的故障及处理
2.6.1 电压互感器的故障
（1）一次侧或二次侧的保险连续熔断两次。 （2）冒烟、发出焦臭味。 （3）内部有放电声，引线与外壳之间有火花放电。 （4）外壳严重漏油。
发现以上现象时，应立即停用，并进行检查处理。
2.6.2 电流互感器的故障：
（1）有过热现象 （2）内部发出臭味或冒烟 （3）内部有放电现象，声音异常或引线与外壳间有火花放电现象 （4）主绝缘发生击穿，并造成单相接地故障 （5）一次或二次线圈的匝间或层间发生短路 （6）充油式电流互感器漏油 （7）二次回路发生断线故障
（2)当二次保险熔断一相时，熔断相的接地电压表指示为零，接地指示灯熄 灭；其他两相电压表的数值不变，灯泡亮度不变，电压断线信号回路动作；功 率表，电度表读数不准确电压切换开关切换时，三相电压不平衡。当发现二次 保险熔断时，必须经检查处理好后才可投入。如有击穿保险装置，而B相保险恢 复不上，则说明击穿保险已击穿，应进行处理。
（2）主发电机或励磁机励磁绕组部分短路：测量每极线圈的直流电阻 值，更换有短路故障的线圈。
1.6 稳态电压调整率差
（1）自动电压调节器有故障：检查并排除故障。 （2）柴油机及调速器故障：检查并排除故障。
1.7 振动大
（1）与原电机对接不好：检查并校正对接，各螺栓紧固后保证发电机 与原动机轴线对直并同心。
（3）自动电压调节器故障:额定转速下，测自动电压调节器输出直流电 流值是否与电机的出厂空载特性相等，检查自动电压调节器。
1.4 空载电压太高
（1）自动电压调节器失控:空载励磁机励磁电流太大，检修自动电压调 节器。
（2）整定电压太高:重新整定电压
1.5 励磁机励磁电流太大
（1）整流元件中有一个或两个元件断路正反向都不通：用万用表检查， 替换损坏的元件。
电力系统故障分析及继电保护措施
电力系统故障分析及继电保护措施日照市技师学院山东日照276800一、电力系统的组成和特点电力系统是由发电厂、电力网和用电设备组成的统一整体。
电力系统的作用是由各个组成环节分别完成电能的生产、变换、输送、分配和消费等任务。
二、电力系统故障原因及后果1.电力系统的主要故障原因（1）大自然方面造成的原因：雷击、雾闪、暴风雪、动物活动、植物生长、大气污染等，造成电气设备对地放电或相间短路，或倒杆断线对地直接接地短路等事故。
（2）人员方面造成的原因：误操作、安装调试及运行维护不良或运行方式不当等，造成电气设备短路、接地、过负荷、过电压等事故，而导致电气设备损坏。
2.产生故障的后果电气设备发生故障后，其继电保护装置如果能够迅速切除，则其后果和影响并不可怕，系统能很快恢复正常运行。
否则，其后果和影响将很严重。
第一，故障电流的热效应和电动力的机械效应，直接加重故障设备的损坏程度。
第二，系统中其他正常设备也由于电流增大、电压降低难以继续正常运行。
第三，对那些近距离故障点或超高压电网内故障，切除时间较长将引起发电厂或发电机之间失去同步，有时导致系统振荡，破坏系统稳定运行。
这不仅是电力系统的灾难，也是用户的灾难。
三、对电力系统故障提出的继电保护措施1.瞬时电流速断保护。
当电力系统中发生短路时，电力系统的电流将变得很大，造成事故。
为了防止事故的发生或造成大的危害，我们在线路上设计了电流速断保护装置。
其工作过程是：在交流回路中，短路电流Id→LHa(或LHc或Lha及LHc)→1LJ（或2LJ或1LJ及2LJ）的线圈→LHa(或LHc或Lha及LHc)的末端形成回路。
当短路电流大于保护的整定值时电流继电器的线圈起动，闭合常开接点，使直流回路接通：+电源→1LJ（或2LJ或1LJ及2LJ）的常开接点→XJ线圈→ZJ线圈→-电源。
另一直流回路中：+电源→ZJ常开接点→DL1→跳闸线圈TQ→-电源。
在此回路中跳闸线圈起动完成跳闸任务，同时使XJ的常开接点闭合，使信号回路接通发出信号。
电力系统故障分析
电力系统故障分析1 故障基础知识电力系统的故障一般分为简单故障和各种复杂故障。
简单故障是指电力系统正常运行时某一处发生短路或断线故障的情况，其又可分为短路故障（横向故障）和断线故障（纵向故障），而复杂故障则是指两个或两个以上简单故障的组合。
短路故障有4种类型：三相短路（(3)K ）、两相短路（(2)K ）、单相接地短路（(1)K ）和两相短路接地（(1.1)K ）；断线故障分为一相断线和两相断线。
其中发生单相接地短路故障的概率最高，占65%。
在本次设计中，对这六种故障都进行了建模仿真，由于单相接地短路故障发生的几率最高，因此本文将该故障作为典型例子来分析建模仿真过程。
2 单相短路接地故障分析假设系统短路前空载，短路模拟图如图1所示。
图1 单相接地短路当系统中的f 点发生单相（A 相）直接短路接地故障时，其短路点的边界条件为A 相在短路点f 的对地电压为零，B 相和C 相从短路点流出的电流为零，即：00fA fB fC U I I ===将式子（1）转换成各个序分量之间的关系。
对于0fA U =，有如下关系：(1)(2)(0)0fA fA fA fA U U U U =++=根据0fB fC I I ==可以得出：2(1)2(2)(0)11110331110fA fA fA fA fA fA fA I I aa I I aa I I I ⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥==⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦于是，单相短路接地时，用序分量表示的边界条件为：(1)(2)(0)(1)(2)(0)0fA fA fA fA fA fA fA U U U U I I I ⎧=++=⎪⎨==⎪⎩(1) (2) (3)由边界条件组成复合序网（复合序网是指在短路端口按照用序分量表示的边界条件，将正序、负序和零序三个序网相互连接而成的等值网络）从A 相短路接地的序分量边界条件式（3）可见，它相当于三序序网的端头进行串联，如图2所示图2 单相接地短路复合序网复合序网直观地表达了不对称短路故障的地点和类型，对复合序网进行分析计算，可以解出短路点处的各序电压，电流分量，如下：（1）电流分量序电流分量为 ： 00(1)(2)(0)(1)(2)(0)fA fA fA fA fA U U I I I Z Z Z Z ∑∑∑====++∑ 三相电流为：(1)033/0fA fA fA fB fC I I U Z I I ⎧==∑⎪⎨==⎪⎩（2）电压分量序电压分量为：(1)(1)(1)(2)(0)00(2)(2)0(0)(0)0()/fA fA fA fA fA fA fA fA U U I Z U Z Z Z Z U U ZZ U U Z∑∑∑∑∑⎧⎡⎤=-=+∑⎪⎣⎦⎪⎪=-⎨∑⎪⎪=-⎪∑⎩三相电压为：(4) (5) (6) ()()()()(1)(2)(0)222(1)(2)(0)(2)(2)(1)22(1)(2)(0)(2)(2)(1)11fA fA fA fA fB fA fA fA fA fC fA fA fA fA U U U U U a U aU U a a Z a Z I U aU a U U a a Z a Z I ∑∑∑∑⎧=++=⎪⎪⎡⎤=++=-+-⎨⎣⎦⎪⎡⎤⎪=++=-+-⎣⎦⎩(7)。
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对正序网络：
E a I a1 ( z G1 z L1 ) ( I a1 I b1 I c1 ) z N U a1
.
.
.
.
.
.
E a I a1 ( z G1 z L1 ) U a1
.
.
.
对负序网络：
.
I a 2 ( zG 2 z L 2 ) ( I a 2 I b 2 I c 2 ) z N U a 2
N0
一、二相短路（bc两相短路）
短路点K M a b c
& I Mc
& & U & U U ka kb kc
& I Ma & I Mb
& I Na & I
a b c
N
& I Nc
& I&kb I&kc I ka
K
(2 )
Nb
图 4-3 两相短路时的系统接线图
（一）故障边界条件：
I ka 0, I kb I kc ,U kb U kc
4. 断相故障及复杂故障：
断相故障：指电力系统一相断开或两相 断开的情况。属于不对称性故障。 复杂故障：指在电力系统中的不同地点 （两处或两处以上）同时发生不对称故 障的情况。又称复故障。
5. 研究电力系统暂态过程的方法：
物理模拟法 数学模拟法： （1) 建立数学模型； （2）求解数学模型； （3）结果分析。
主要内容
故障分析的基本知识 简单不对称故障的分析计算 不对称故障时电力系统中各电气量 值的分布计算
涉及的基本概念：
1.什么是暂态？ 2.什么是电磁暂态？
3.故障类型
4.研究电力系统暂态过程的方法
5.故障计算的基本假设
1.什么是暂态？
正常情况下电力系统处于稳态运行，此时发电厂 中原动机的输入功率和发电机的输出功率相平衡，
二、 负序网络 组成负序网络的元件与组成正序网络的元件 完全相同，各元件的阻抗要用负序参数表示。发 电机及各种旋转电机的负序阻抗与正序阻抗不同， 其他静止元件的负序阻抗等于正序阻抗。
三、零序网络
（1） 不包含电源的电动势。各元件的阻抗均应以零序参数 表示； （2） 绘制等值网络时，只能把有零序电流通过的元件包括 进去，而不通过零序电流的元件，则应统统舍去； （3）只有当和短路点直接相连的网络中至少有一个接地中 性点时，才可以形成一个零序回路。如果与短路点直 接相连的网络中有好几个接地的中性点，那么便有好 几个零序电流的并联支路。 （4）变压器绕组的接法对零序电流的通行路径有很大影响。 （5）连在发电机或变压器中性点的元件，其阻抗值扩大为 三倍； （6）平行线路中应计及零序互感的影响。
+ + + & & & U U U a b c (b)
ZN
& U a2
+
&b 2 I
+
&c 2 I
+
&& a- aU a 2U a2 2
(e)
U a1
& a2E + - a & aE - a + ZN
& E a
+
ZG ZG ZG
ZL
ZG0 ZG0
ZL0 ZL0 ZL0
& I a0 & I b0 & I c0
& F b0
& F a0
& F b1
（a）正序分量
（b）负序分量
（c）零序分量
图 3-1 三相不对称相量所对应的三组对称分量
F b1 a 2 F a1 , F c1 a 2 F b1 a F a1 F b2 a F a2 , F c2 a F b2 a F a2
2 . . . . .
简单不对称故障的分析计算
4-1 概述
简单不对称故障:仅在一处发生短路或断线的故障。 可分为二类： （ 1 ）横向不对称故障：两相短路、单相接地短路、两 相接地短路；其特点为由系统网络中的某一点（节点）和 公共参考点（接地点）构成故障端口。 （ 2 ）纵向不对称故障：一相断线、二相断线；其特点 为由电力网络中的两个高电位点之间构成故障端口。 分析方法： （ 1 ）解析法：联立求解三序网络方程和故障边界条件 方程； （2）借助于复合序网进行求解。
（a）
& U b
& U c
ZN
+ + + & U a1 & - aU &- a 2U a1 a1
(d)
Z - + G & a2 E ZG a - + & aE ZG - a+ ZN
& E a
ZL ZL ZL
& I a & I b & I c
Z G2 Z G2
Z L2 Z L2
Z G2 Z L2
&a2 I
1-4 电力系统相序网络的构成 在制定各序网络时，必须先了解系 统的接线，接地中性点的分布状况以及 各元件的各序参数和等值电路；进而再 分别各序，由短路点开始，查明序电流 在网络中的流通情况，以确定各序网络
的组成元件及其网络的具体连接。
一、 正序网络 正序网络就是通常用以计算对称三相短路时 的网络，流过正序电流的全部元件的阻抗均用正 序阻抗表示。正序电动势就是发电机的电动势。
.
各序一相等值网络为：
Z G1 Z L1 I&
ZG 2 Z L 2
+
ZG 0
I&a 2
& U a2 -
Z L0
& U a0 (c)
+
& U a1 （a）
+
& E a1
a1
3Z N
I&a 0
(b)
（a）正序等效网络；（b）负序等效网络；（c）零序等效网络
图 3-6 正序、负序和零序等效网络
对任意系统，其短路点各序电压和电流均满 足以下关系式：
转换为对称分量：
1 I ka0 ( I ka I kb I kc ) 0 3 1 1 2 I ka1 ( I ka aI kb a I kc ) j I kb 3 3 1 1 2 I ka2 ( I ka a I kb aI kc ) j I kb 3 3
电力系统故障分析
山东大学 电气工程学院 丛 伟 weicong@
2015－4－20
个人简介
工学博士，副教授，硕士研究生导师 山东大学电气工程学院 继电保护研究所副所长 1996年考入山东工业大学，2005年12月博士毕业留校 2009年开始独立招收研究生，研究方向为电力系统继电 保护 承担国家级课题2项，省级课题2项，国家电网公司重大 科技项目1项，重点科技项目10余项
将一组不对称的三相量看成是三组不 同的对称三相量之和，在线性电路中， 应用叠加原理，对这三组对称分量分别 按对称三相电路去解，然后将其结果叠 加起来。这种方法就叫做对称分量法。
& F c1
120°
120°
& F a1
120°
& F a2
120° 120°
120°
& F b2
& F c0 & F c2
系统的频率和电压都是稳定的。当系统受到某种扰
动时，上述功率平衡被打破，系统的运动状态也随
之发生了变化。由于系统中包含有惯性元件，运动
状态的变化不可能瞬时完成，而必须经历一个过渡
状态，这种过渡状态就称为暂态。
2. 什么是电磁暂态？
在暂态过程刚开始的一段时间内，系统
中的发电机以及其它转动机械的转速由于惯 性作用还来不及变化，暂态过程主要的决定 于各元件的电磁参数，这一阶段称为电磁暂 态。
& ZL I a
ZL
&+ U a2 + & U a0 (c)
&+ U a1
& I b
+ & + U a0 -
ZG0
a 2U a 2
aU a 2 a
+ + -
aU a1
&+ I c
ZN
2
&+ U a0
& U a0
+ + & & U b0 U c0 +
(f)
图 3-5 利用对称分量法分析电力系统的不对称短路
Ea1 I a1 Z1 U a1
I a 2 Z 2 U a 2
I a 0 Z 0 U a 0
该式说明了各种不对称故障时出现的各序 电流和电压之间的相互关系，表示了不对称故 障的共性。 对各种不对称故障都适用。
三、 应用对称分量法计算电力系统不对称故障的 步骤
（1）计算电力系统各元件的各序阻抗； （2）制定电力系统的各序网络； （3）由各序网络和故障条件列出对应方程； （4）从联立方程组解出故障点电流和电压的各序 分量，将相应的各序分量相加，以求得故障点的各 相电流和各相电压； （5）计算各序电压和各序电流在网络中的分布， 进而求出各指定支路的各相电流和指定节点的各相 电压。
短路的种类：
短路种类 示 意 图 短路代表符号
三相短路
K ( 3)
两相短路
K ( 2)
单相接地短路
K (1)
两相接地短路
K (1,1)
各种短路的示意图和代表符号