电力系统不对称故障的分析计算
5(C-8)不对称故障分析 - 电力系统 湖南大学
(b) 短路电压：短路两相V相等，为非短路相的1/2 且相位相反。 特别:
Zff(2) =Zff(1) then Vfa =Vf[0] & Vfb =Vfc = 1 Vf[0] 2
9
8-1 简单不对称短路的分析
三、两相接地短路： (1) 边界条件：
Vfa Vfb
Vfb Vfc I fa=0 Ifb I fc
I fa (1) I fa (2) I fa (0) 1 I fa 3
I fa(2)
I fa(0)
Zff(1) + V f [0 ]
V f a (1 )
Zff(2)
V fa (2 )
Zff(0)
Vfa(0)
-
I fa(1) I fa(2) I fa(0)
= Zff(1) + (Zff(2) + Zff(0) ) Zff(1) + Z(1) Δ 4
3 Vf[0]
3 Vf[0]
8-1 简单不对称短路的分析
一、单相接地短路： (5) 故障(短路)口的各相电压
Vfb = a 2Vfa(1) + aVfa(2) + Vfa(0) = -j 23 2Z ff(2) + Z ff(0) - j 3Z ff(0) I fa(1) 2 3 Vfc = aVfa(1) + a Vfa(2) + Vfa(0) = -j 2 - 2Z ff(2) + Z ff(0) - j 3Z ff(0) I fa(1) Vfa = 0
Ifc = aIfa(1) + a 2Ifa(2) + Ifa(0) = a Zff(2) + a 2Zff(0)
电力系统不对称故障分析与计算及其程序设计
电力系统不对称故障分析与计算及其程序设计电力系统是现代社会不可或缺的组成部分。
在电力系统中，不对称故障是一种严重的故障，其影响可以导致电力系统的瘫痪。
因此，不对称故障分析与计算非常重要，是电力系统维护的基础工作之一。
本文将重点讨论电力系统不对称故障分析与计算及其程序设计。
1. 不对称故障的概念不对称故障是指在电力系统中，一侧电源与另一侧负载不对称导致的故障。
不对称故障通常包括短路故障和开路故障两种情况。
短路故障是指两个相之间或者相与地之间的短路，导致电路异常加热、设备损坏、电压降低等问题。
开路故障是指电路中出现的缺失和断路，导致电流无法正常流动，使电力系统无法正常运行。
2. 不对称故障分析与计算在出现不对称故障时，需要进行分析和计算。
基本的不对称故障分析和计算包括以下内容：（1）不对称故障电流的计算。
不对称故障电流是指出现不对称故障时电路中的电流。
不同类型的故障电流计算方法不同，需要根据具体情况进行计算。
不对称故障电流的计算非常关键，可以为后续的故障处理提供依据。
（2）故障影响分析。
不对称故障会对电力系统产生不同程度的影响，包括电压降低、设备故障、负荷损失等。
需要进行故障影响分析，为后续处理提供依据。
（3）电力系统稳态分析。
在不对称故障发生时，需要进行电力系统的稳态分析，分析电力系统受故障干扰后的运行情况，为后续处理提供可靠的指导。
3. 不对称故障计算程序设计对于电力系统不对称故障计算，可以设计相应的计算程序，以提高计算效率和准确性。
根据不同的故障情况和计算需求，可以设计不同的计算程序。
一般而言，不对称故障计算程序应包括以下部分：（1）输入信息。
输入信息主要包括电路图、电力系统参数、故障类型等。
输入信息的准确性对计算结果具有重要的影响。
（2）故障电流计算。
根据输入的电路图和电力系统参数，计算不对称故障电流。
不对称故障电流是不对称故障计算的基础。
（3）故障影响分析。
根据不对称故障电流，计算电力系统电压降低、设备故障等影响，预测故障对电力系统的影响程度。
电力系统不对称故障分析
部不对称，而系统其他各元件的三相阻抗及三相互感仍然保
持相等，所以一般不使用直接求解复杂的三相不对称电路的
方法，而采用更简单的对称分量法进行分析计算。
《电力系统分析》刘学军主编.机械工业出版社
第9章电力系统不对称故障分析
9.1对称分量法及其应用
9.1.1对称分量法 9.1.2序阻抗的概念 9.1.3对称分量法的应用
1 a2
1 a
F&c a a2
上式可简写为： F&abc = SF&120
《电力系统分析》刘学军主编.机械工业出版社
1 1
F&a1 F&a 2
1 F&a0
（9-3） （9-4）
第9章电力系统不对称故障分析
轾 犏1 1 1 S = 犏 犏a 2 a 1
《电力系统分析》刘学军主编.机械工业出版社
第9章电力系统不对称故障分析
9.2电力系统各元件的序阻抗和等值 电路
9.2.1同步发电机的正序电抗、负序电抗和零 序电抗
9.2.2异步电机和综合负荷的负序阻抗及等值 电路
9.2.3变压器的零序阻抗及其等值电路
《电力系统分析》刘学军主编.机械工业出版社
第9章电力系统不对称故障分析
X2
1 2
X d X q
当 Xdⅱ= Xqⅱ= X ⅱ或相差不大时，X2 = X ⅱ。定子负序电阻大于正序电 阻，一般可忽略不计。发电机的负序等值电路如图9-6a所示。
图9-6 发电机负序和零序等值电路 a)负序等值电路 b)零序等值电路
《电力系统分析》刘学军主编.机械工业出版社
a2F&a1
电力系统不对称故障的分析计算
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。
第八章电力系统不对称故障的分析
•
U
fc (1)
•
U
fc ( 2 )
•
U
fc ( 0 )
1
•
U
fc
3
同一类型短路故障发生在不同相上时，基准相的序分量 故障边界条件的形式不会改变，于是复合序网的形式不 会改变，计算公式、结论均不会改变，只是表达式中下 脚符号改变而已。
j a2 a X ff (2) a2 1 X ff (0) I&fa(1)
U&fc aU&fa(1) a2U&fa(2) U&fa(0)
j a a2 X ff (2) a 1 X ff (0) I&fa(1)
（四）向量图：
Ifc(2) Ifb(1)
Ifc(1) Ifb(2)
•
I fa(2)
X ff (0)
•
I fa(1)
X ff (2) X ff (0)
•
I fa(2)
X ff (2)
•
I fa(1)
X ff (2) X ff (0)
U&fa(1) U&fa(1) U&fa(1)
j
X X ff (2) ff (0)
•
I fa(1)
X ff (2) X ff (0)
（2）两故障相中的短路电流的绝对值相等，方向相反， 数值上为正序电流的 3 倍；
（3）当在远离发电机的地方发生两相短路时，可通过对序网 进行三相短路计算来近似求两相短路的电流；
（4）两相短路时的正序电流在数值上与在短路点加一个附加阻
抗
Z (2)
构成一个增广正序网而发生三相短路时的电流相等。即
•
•
•
电力系统不对称故障的分析计算
电力系统不对称故障的分析计算电力系统不对称故障是指系统中发生了一相接地、两相短路或者两相间接地短路等故障情况。
这些故障会引起系统中电流、电压的不对称变化，给电力设备和系统带来了严重的影响和损坏。
因此，对于电力系统不对称故障的分析计算具有重要的理论和实际意义。
首先，在进行不对称故障分析计算之前，需要了解电力系统的基本参数和特性。
电力系统由发电机、变电站、输电线路和用户负载等组成，其中电力设备的参数包括电阻、电抗和电导等。
在进行计算时，需要收集和记录各个电力设备的参数。
然后，可以进行电力系统的不对称故障计算。
根据不同类型的故障情况，可以采用不同的计算方法和理论模型。
一般来说，对于发生了一相接地故障的情况，可以采用等值法来计算。
即将一相接地作为一个等效阻抗连接到系统中，然后进行系统的节点分析和电流计算。
对于发生了两相短路或者两相间接地短路的情况，可以采用对称分量法进行计算。
即将系统中的电流、电压分解为正序、负序和零序三个部分，然后分别计算其大小和方向，并根据这些结果来判断系统中的故障情况和对电力设备的影响程度。
不对称故障分析计算的输出结果主要包括故障电流、故障电压和故障功率等。
这些结果可以用来评估系统中电力设备的可靠性和安全性，并为对故障设备的维修和更换提供参考依据。
此外，还可以利用这些结果进行系统的保护和自动化控制设计，以提高电力系统的性能和可操作性。
总之，电力系统不对称故障的分析计算是电力系统研究和运行中的重要内容。
通过对故障情况的分析和计算，可以更好地了解和解决系统中的故障问题，提高系统的可靠性和稳定性，保障电力供应的安全和稳定。
电力系统不对称故障的分析计算
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。
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Va 0
Z
0
I a
0
➢结论：在三相参数对称的线性电路中，各序对称分量具有 独立性，因此，可以对正序、负序、零序分量分别进行计算。
*
电力系统分析 2013
8
8.1.2 序阻抗的概念
• 阻序抗：元件三相参数对称时，元件两端某一序的电压降 与通过该元件的同一序电流的比值。
正序阻抗 负序阻抗 零序阻抗
电力系统不对称故障 的分析计算
电力系统分析 2013
2
第8章
电力系统不对称故障的分析计算
1.什么是对称分量法？
2.为什么要引入对称分量法？
•对称分量法
分析过程是什么？
•对称分量法在不如 简对何 单利 不称用 对故对 称障称 故12分 障..分各 如量 进元何析法 行件绘对 分计制的电序算参力中数系的统是怎的应样序用网的？图？ •电力系统元件序析参与计数算及？系统的序网图
19
X2 XdXq
• 发电机负序电抗近似估算值 有阻尼绕组 X21.2无2X阻d 尼绕组
• 无确切数值，可取典型值
X21.45Xd
电机类型 电抗
水轮发电机
汽轮发电机 调相机和
有阻尼绕组 无阻尼绕组
15
8.1.3 对称分量法在不对称短路计算中的应用
➢ 零序网
Ia0Ib0Ic03 Ia0
0 I a 0 ( Z G 0 Z L 0 ) 3 I a 0 Z n V a 0
0 I a 0 ( Z G 0 Z L 0 3 Z n ) V a 0
*
电力系统分析 2013
16
8.1.3 对称分量法在不对称短路计算中的应用
6
8.1.2 序阻抗的概念
• 静止的三相电路元件序阻抗
VVba
Vc
Zaa Zab
Zac
Zab Zbb Zbc
Zac Zbc Zcc
IIba
Ic
VabcZIabc
Zsc SZS1
V 12 0SZ 1I1 S2 0Z sI c120称为序阻抗矩阵
*
电力系统分析 2013
7
8.1.2 序阻抗的概念
• 当元件参数完全对称时 Z a a Z b b Z c c Z sZ a b Z b Z c c a Z m
ZsZm 0
Z sc 0
ZZ
s
m
0 Z 1 0 0
0
0
Z 2
0
0
0 Zs2Zm 0 0 Z0
V120ZscI120
Va1 Va 2
Z 1 Ia1 Z 2 Ia 2
• 零序分量：三相量大小相等，相位一致。
逆时针旋转1200
Fb1 Fb2
a2Fa1, Fc1 aFa2, Fc2
aFa1 a2Fa2
aej120
Fb0 Fc0 Fa0
*
电力系统分析 2013
5
8.1.1 对称分量法
• 三相量用三序量表示
Fa Fb
Fa1Fa2 Fa0 Fb1Fb2 Fb0 a2Fa1
Z Z
1 2
Va1 / Ia1 Va 2 / Ia 2
Z 0 Va 0 / Ia 0
*Hale Waihona Puke 电力系统分析 20139
8.1.3 对称分量法在不对称短路计算中的应用
• 一台发电机接于空载线路，发电机中性点经阻抗Zn接地。 • a相发生单相接地
Va 0 Vb 0 Vc 0
Ia 0 Ib 0 Ic 0
• 负序旋转磁场与转子旋转方 向相反，因而转子在不同的 位置会遇到不同的磁阻（因 转子不是任意对称的），负 序电抗会发生周期性变化。
• 有阻尼绕组发电机 Xd ~ Xq
• 无阻尼绕组发电机 Xd ~ Xq
*
电力系统分析 2013
1. 同步发电机的负序电抗 • 实用计算中发电机负序电抗计算
有阻尼绕组 X2 12(Xd无X阻q)尼绕组
I a 1 I b 1 I c 1 I a 1 2 I a 1 I a 1 0
E a I a 1 (Z G 1 Z L 1 ) V a 1
*
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8.1.3 对称分量法在不对称短路计算中的应用
➢ 负序网
0 I a 2 (Z G 2 Z 1)2 V a 2
*
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8.1.3 对称分量法在不对称短路计算中的应用
应 用 叠 加 原 理 进 行 分 解
*
电力系统分析 2013
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8.1.3 对称分量法在不对称短路计算中的应用
➢正序网
E a I a 1 ( Z G 1 Z L 1 ) ( I a 1 a 2 I a 1 a I a 1 ) Z n V a 1
*
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8.1.3 对称分量法在不对称短路计算中的应用
• a相接地的模拟
Va 0 Vb 0 Vc 0
Ia 0 Ib 0 Ic 0
*
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11
8.1.3 对称分量法在不对称短路计算中的应用
将 不 对 称 部 分 用 三 序 分 量 表 示
*
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•简单不对称故障的分析计算
*
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3
8.1 对称分量法在不对称短路计算中的应用
8.1.1 对称分量法
正序分量
负序分量
零序分量
*
合成
电力系统分析 2013
4
8.1.1 对称分量法
• 正序分量：三相量大小相等，互差1200，且与系 统正常运行相序相同。
• 负序分量：三相量大小相等，互差1200，且与系 统正常运行相序相反。
E a I a 1 (Z G 1 Z L 1 ) V a 1 0 I a 2 (Z G 2 Z 1)2 V a 2
0 I a 0 ( Z G 0 Z L 0 3 Z n ) V a 0
E 0
Ia1 Z 1 Ia 2 Z 2
Va1 Va 2
0 Ia 0 Z 0 Va 0
aFa2
Fa0
Fc Fc1Fc2 Fc0 aFa1a2Fa2 Fa0
• 三序量用三相量表示
1 1 1 S 1 a 2 a 1
a a 2 1
FFaa12 Fa0
1 3
1 1 1
a a2 1
a2 a
FFba
1
Fc
F 120SF abc
F ab c S1F 120
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电力系统分析 2013
*
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8.2 电力系统各元件序参数和各序网络
➢ 静止元件：正序阻抗等于负序阻抗，不等于零序 阻抗。如：变压器、输电线路等。
➢ 旋转元件：各序阻抗均不相同。如：发电机、电 动机等元件。
*
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8.2.1 同步发电机的负序和零序电抗
1. 同步发电机的负序电抗