不对称短路分析(新)
Ib2 Ic1
E
U c (K0
)KU0
c0
1 U
c
(
K
0
0)
Ia1 Ia2 Ia0 Ia
U C U C 0 U C 2
U a 2 U a0
E (Ua 0 )
U c (K0 ) Ub 0 Ub (K0 0) K0 1
U a1
U b
U b1 U b0 U b2
第十章 不对称故障的分析计算
第一节 各种不对称短路故障时 故障处的电流和电压计算
用对称分量法分析计算电力系统的不对称故障的步骤为： 1、计算系统中各元件的各序电抗。 2、制订电力系统的各序网络。 3、形成复合序网 4 、对复合序网进行分析计算，可求出短路点特殊相的电流 和电压的对称分量。 5、根据短路点特殊相的电流和电压的对称分量，求出短路 点的各相电流、电压。
即:U a1 U a2 U a0 0
又 : Ia1 Ia2 Ia0 0
表明：正序网与负序网相并联，零序网络开路，没有 零序电流分量。
3、复合序网 两相短路的复合序网=正序网与负序网络相并联
jX 1
E
Ia1
f1
U a1
n1
jX 2Ia 2来自f2U a2n2
由各序分量电压关系可得：
UUaa12 U a0
1 3
1 1 1
a a2 1
a2 a 1
U U
a b
U b
1 3
U U
a a
(a a2 )Ub (a2 a)Ub
0
Ia1 Ia 2
Ia 0
1 3
1 1 1
a a2 1
a2
a
0 Ib
（ （ aa2aa2） ）IIbb
1 Ib
0
即: Ia1 Ia2 Ia0 0
Ib
Ib1 Ib 2
Ia 2 Ic1
E
Ia1
Ic 2
U b2 U c1
Ic
U b
U a1
U c U c2 Ub1
U a2
U a
6、结论：
1）短路电流、电压中无零序分量。
2）两相短路电流中的正、负序分量大小相等，方向相反；
两故障相的电流大小相等（幅值=
）3I，a 方向相反。
E
根据复合序网可得故障处三序 电压分量分别为：
U a1 E jIa1( X 2 X 0 ) U a2 jIa2 X 2 U a0 jIa0 X 0
jX 1 f1
Ia1
U a1
n1
jX 2 f2
Ia 2
U a2
n2
jX 0 f0
Ia0
3）短路点处两故障相的电压大小相等、相位相同，幅值
U a0
n0
4、短路点各相的电流和电压
Ia 3Ia1 Ib 0 Ic 0 U a 0 Ub a2U a1 aU a2 U a0 U c aU a1 a2U a2 U a0
5.相量图：以 Ia1 为参考相量画电流、电压相量图
Ic 2 Ib1
Ia1 Ia2 Ia0 Ia / 3 相当于各序网络相串联
3、复合序网——根据用对 称分量表示的边界条件，将 三个序网络连接起来的等值 电路
单相接地短路的复合序网= 正、负、零序网络相串联
由复合序网可求出短路点处的 a相的电流和电压的各序对称 分量：
jX 1
f1
E
Ia1
Ia1
E j( X1 X )
X X 2 X 0
二、两相短路f(2)
以a相为特殊相（b、c相短路） a
U a
b
1、边界条件：
c
U b
U c
a相没有短路，其短路点的短路
Ia Ib
Ic
电流 Ia 0 Ib Ic Ub Uc
2、用对称分量表示的边界条件
U a1
n1
jX 2
f2
Ia 2
U a 2
n2
jX 0
f0
Ia0
U a0
n0
Ia1 Ia2
Ia0
E j( X1 X 2 X 0 )
则a相短路电流为：
Ia
Ia1 Ia2 Ia0
3E j( X1 X 2 X 0 )
6、结论：
（1）短路点故障相电流中的正序、负序、零序分量 相等；短路点非故障相的电流等于零。
（2）短路点故障相电压等于零，两个非故障相电压 幅值相等，其值取决于 X 0 与 X1 之比，当 X 0 / X1 在 零到无穷大范围内变化时，非故障相电压的相位在
180 ~ 60之间变化。
（3）单相接地短路的正序电流值相当于在三相短路 电流计算的等值电路中的短路点处串联一个附加电抗 后发生三相短路的短路电流
一、单相短路接地f(1)
以a相为特殊相（a相发生单相接地短路）
1、边界条件：
a
b、c相没有接地，其接地电流
Ib 0, Ic 0
b
c
a相短路点的对地电压 U a 0
U a U b
Ia Ib
U c Ic
f
2、用对称分量表示的边界条件
U a 0 U a U a1 U a2 U a0 0
故障处各相的电压为：
U a
U b
U a1 U a2 2U a1
a2U a1 aU a2 U a1
j2Ia1X 2
Ua 2
j2
E j2X 2
X 2
E
U c
a
U a1
a2U a2
U a1
U a 2
5.相量图：以 Ifa1为参考相量画电流、电压相量图
由复合序网可求出短路点处的a相的电流和电压的对
称分量：
Ia1 Ia2
E j( X 1 X 2 )
U a1 U a2 jX 2Ia1 即U a1、U a2超前Ia1 90
4、故障处各相的电流为：
Ib a2Ia1 aIa2 (a2 a)Ia1 j 3Ia1 Ic aIa1 a2Ia2 (a a2 )Ia1 j 3Ia1
最新不对称三相电路的分析
三相电路小结1
三相电源的两种联接方法：
1.星形接法：UL= 3UP ，且线电压比相应相电
压超前300。
2.三角形接法： UL= UP 。
三相负载的两种联接方法：
1.星形接法：UL= 3UP ，在相位上，线电压比 相应相电压超前300； IL= IP 。
2.三角形接法： UL= UP ； IL= 3IP ，在相位
- UA +
A
YA
IA
- UB +
B
YB
N
IB
- UC +
C
YC
IC
ZN
S
中线电流为
N’ IN
当合上开关S，即接上 中线时，如果ZN≈0，则 可强使UN’N =0。 此时尽 管电路不对称，但各相 保持独立，各相负载的 相电压对称。因此在负 载不对称时中线的存在 是非常重要的。
IN= IA+IB +IC
=27.5-j9.45=29.1 -19。A
在上例中如果 （1）A相短路而有中线时； （2）A相短路而中线又断开时。
分析过程（1）A相短路而有中线时；
解： （1）此时A相短路电流很大，将A相中 的熔断器熔断，而B相和C相未受影响，其 相电压仍为220V。
分析过程 （2）A相短路而中线又断开时。
动作，切断电源。
➢ 三相电路系统的用电安全－保护接零
．
UA
-+
A
．
UB
-+
B
．
UC
-+
C
N
R1
R2
( b) 重复接地保护
图（b）为重复接地 保护，在进入用户端， 一处或多处通过接保护作用之外，还 可以使在零线断线、 相线零线接错时所产 生的危险能够快速反 应而断电保护。
不对称短路故障分析与计算(电力系统课程设计)
不对称短路故障分析
02
不对称短路故障类型
单相接地短路
其中一相电流通过接地电阻，其余两 相保持正常。
两相短路
两相接地短路
两相电流通过接地电阻，另一相保持 正常。
两相之间没有通过任何元件直接短路。
不对称短路故障产生的原因
01
02
03
设备故障
设备老化、绝缘损坏等原 因导致短路。
外部因素
如雷击、鸟类或其他异物 接触线路导致短路。
操作错误
如误操作或维护不当导致 短路。
不对称短路故障的危害
设备损坏
短路可能导致设备过热、烧毁或损坏。
安全隐患
短路可能引发火灾、爆炸等安全事故。
停电
短路可能导致电力系统的局部或全面停电。
经济损失
停电和设备损坏可能导致重大的经济损失。
不对称短路故障计算
03
方法
短路电流的计算
短路电流的计算是电力系统故障分析中的重要步骤，它涉及到电力系统的 运行状态和设备参数。
不对称短路故障分析与 计算(电力系统课程设计)
contents
目录
• 引言 • 不对称短路故障分析 • 不对称短路故障计算方法 • 不对称短路故障的预防与处理 • 电力系统不对称短路故障案例分析 • 结论与展望
引言
01
课程设计的目的和意义
掌握电力系统不对称短路故障的基本原理和计算 方法
培养解决实际问题的能力，提高电力系统安全稳 定运行的水平
故障描述
某高校电力系统在宿舍用电高峰期发生不对称短路故障，导致部 分宿舍楼停电。
故障原因
经调查发现，故障原因为学生私拉乱接电线，导致插座短路。
解决方案
加强学生用电安全教育，规范用电行为；加强宿舍用电管理，定 期检查和维护电路。
不对称短路故障分析与计算(电力系统课程设计)
课程设计报告书
题目：不对称短路故障分析与计算
专 业:电气工程及其自动化
班 级：YYYYYYY班
学 号:YYYYYYYYY
学生姓名：YYY
指导教师:YYY老师
20XX年X月X日
电力系统分析课程设计
题目：不对称短路故障分析与计算（手算或计算机算)
一、原始资料
T4
T3
T2
T1
1、发电机参数已经给定。
4
短路点正序标幺值为：
短路点负序标幺值为：
短路点零序标幺值为：
不对称短路的短路电流正序分量标幺值：
短路电流的标幺值：
短路电流的幅值：
短路冲击电流幅值:
短路点非故障相对地电压：
5 结果分析
5.1
电力系统产生短路的主要原因是供电系统中的绝缘被破坏。在绝大多数情况下，电力系统的绝缘的破坏是由于未及时发现和消除设备中的缺陷和维护不当所成的。例如过电压、直接雷击、绝缘材料的老化、绝缘配合不当和机械损坏等,运行人员错误操作，如带负荷断开隔离开关或检修后未撤接地线就合断路器等;设备长期过负荷,使绝缘加速老化或破坏；小电流系统中一相接地，未能及时消除故障;在含有损坏绝缘的气体或固体物质地区。此外在电力系统中的某些事故也可能直接导致短路,如电杆倒塌、导线断线等也会造成短路。
短路对电力系统的正常运行和电气设备有很大的危害，引起的后果是破坏性的，具体表现在:（1)短路点的电弧有可能烧坏电气设备，同时很大的短路电流通过设备会使发热增加，当短路持续时间较长时，可能使设备过热而损坏;（2）很大的短路电流通过导体时,要引起导体间很大的机械应力，有可能使设备变形或遭到不同程度的破坏。（3）短路时，系统电压大幅度下降，对用户工作影响很大（4）发生接地短路时，会产生不平衡电流及磁通，将在领近的平行线路内感应出很大的电动势。（5）短路发生后，有可能使并列运行发电机组失去同步，破坏系统的稳定，使电力系统瓦解，引起大片地区的停电。
不对称短路的分析和计算
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。
第八章 三相不对称短路分析
X 2 1.22 X d
无阻尼绕组同步发电机
X 2 1.45 X d
零序电抗：机端零序电压的基频分量与流入定子 的电流零序分量的比值。
" X 0 (0.15 ~ 0.6) X d
第8章 电力系统不对称故障的分析计算
二、异步电动机的各序电抗
异步电机的正序参数常用恒定阻抗表示
等值漏抗：正负零序相同。
励磁电抗：负序励磁电抗与正序相同。
结论：所有静止元件的正负序等值电路及其参 数完全相同。 零序励磁电抗：与变压器的铁芯结构密切相关。
第8章 电力系统不对称故障的分析计算
零序励磁电抗
对于由三个单相变压 器组成的三相变压器 组，每相的零序主磁 通和正序主磁通一样， 都有独立的铁心磁路。 对于三相四柱式变压 器，零序磁通也能在 铁芯形成回路。因此， 零序电抗很大。
(8 12)
式（8-12）表明：在三相参数对称的线性电路中，各序对称分量 相互独立，因此可对正负零序分量分别进行计算。 所谓元件的序阻抗，是指元件三相参数对称时，元件两端某一序 的电压降与通过该元件同一序电流的比值，即：
/I Z1 V a1 a1 /I Z 2 V a2 a2 /I Z 0 V a0 a0
3I0
Xn
3 I0
Xn
XI XII
3Xn
Xm0
第8章 电力系统不对称故障的分析计算
自耦变压器的零序阻抗及其等值电路
（1）中性点直接接地
其参数和等值电路，与外电路的联接，Xm0 ——与 普通变压器相同 中性点的入地电流为：
3( I I ) I n I0 II 0
图7-11
第8章 电力系统不对称故障的分析计算
20不对称短路分析(新)
一、单相短路接地f(1)
以a相为特殊相（a相发生单相接地短路）
1、边界条件： b、c相没有接地，其接地电流
a b
c
Ua
Ub
Uc
Ib 0, Ic 0
Ia Ib Ic
a相短路点的对地电压 Ua 0
f
2、用对称分量表示的边界条件
Ua 0 Ua Ua1 Ua2 Ua0 0
Ia1 Ia2 Ia0 Ia / 3 相当于各序网络相串联
Ua1
n1
jX 2 f2
Ia2 Ua2 n2
jX 0 f0
Ia0
Ua 0
n0
4、短路点各相的电流和电压
Ia 3Ia1 Ib 0 Ic 0 Ua 0 Ub a2Ua1 aUa2 Ua0 Uc aUa1 a2Ua2 Ua0
5.相量图：以 Ia1 为参考相量画电流、电压相量图
Ic 2 Ib1
0
即:Ua1 Ua2 Ua0 0
又 : Ia1 Ia2 Ia0 0
表明：正序网与负序网相并联，零序网络开路，没有 零序电流分量。
3、复合序网 两相短路的复合序网=正序网与负序网络相并联
jX 1
E
Ia1
f1
Ua1
n1
jX 2
Ia 2
f2
Ua 2
n2
由复合序网可求出短路点处的a相的电流和电压的对
Uc2 Ub1
Ua1 Ua 2
Ua
6、结论：
1）短路电流、电压中无零序分量。
2）两相短路电流中的正、负序分量大小相等，方向相反；
两故障相的电流大小相等（幅值=
）3I，a 方向相反。
3）短路点处两故障相的电压大小相等、相位相同，幅值
为非故障相的电压的一半，相位与非故障相电压相反。
电力系统发生不对称短路故障分析
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。
电力系统不对称故障的分析
短路处各相电压电流为：
I
fb
a2
X ff (2) aX ff (0) X ff (2) X ff (0)
I
fa (1)
I
fc
a
X ff (2) a2 X ff (0) X ff (2) X ff (0)
I
fa (1)
X ff (0) X ff (2)
（四）两相经阻抗短路
1．方法一：
故障点边界条件：
I ka 0, I kb I kc
U kb U kc I kb Z f
转换为对称分量：
I ka0 0, I ka1 I ka 2
U ka1ຫໍສະໝຸດ U ka 2 I ka1 Z f
U fa U fa1 U fa2 U fa0 0
I
fb
I
fa0 a2
I
fa1 a I
fa 2
I fc I fa0 a I fa1 a2 I fa2
(a2
a)
I
fa1
(a2
a)
I
fa 2
0 I fa0 (a2 a) I fa1
I fa(0)
3I fa(1)
I fb I fc 0
U fa 0
U fb a2U fa(1) aU fa(2) U fa(0)
5.3不对称短路时短路点电流和电压的分析及...
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。
6-6应用对称分量法分析不对称短路
关键：
• 各序等值网络 • 各序等值阻抗
U a = U a1 + U a2 + U a0 = 0 Ib = Ib1 + Ib2 + Ib0 = a 2 Ia1
+ aIa2
+
Ia0
=
0
Ic = Ic1 + Ic2 + Ic0 = aIa1 + a 2 Ia2 + Ia0 = 0
2. 正序网络
• 正序网络与计算三相短路时的等值网络完全相同 • 除中性点接地阻抗和空载线路外，电力系统各元件均应包括在正
等值网络
U a0 = 0 − Ia0 Z 0Σ
1. 应用对称分量法分析不对称短路
U= a1
Ea1Σ
−
Ia1Z1Σ
Ua2 = −Ia2Z2Σ
U a0 = −Ia0Z0Σ
上述有三个方程式，六个未知数， 必须补充三个方程，如何补充？
—— 短路的边界条件
单相（a相）接地短路故障的边界条件为 Ua = 0，Ib=0和Ic=0， 即：
4. 零序网络
• 发电机零序电势为零，短路点的零序电势就成为零序电流的唯一来源 • 零序电流三相同相位，只能通过大地或与地连接的其他导体才能构成
通路
作零序网络可从短 路点开始： • 凡是零序电流通过
的元件，均应列入 零序网络中； • 舍去无零序电流通 过的元件
5. 例：若在k点发生单相接地短路，试分别做出其正、负、零序
除中性点接地阻抗和空载线路外电力系统各元件均应包括在正序网络中短路点正序电压不等于零因而不能像三相短路那样与零电位相接而应引入代替短路点故障条件的不对称电势的正序分量发电机等旋转元件的电抗应以其负序电抗代替其他静止元件的负序电抗与正序电抗相同零序电流三相同相位只能通过大地或与地连接的其他导体才能构成通路作零序网络可从短路点开始