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简单故障简单故障，是指系统中某一处发生，是指系统中某一处发生短路短路或或断线断线故障的情况。故障的情况。复合故障复合故障，是指两个以上简单故障的组合。，是指两个以上简单故障的组合。-横向故障横向故障即即短路故障短路故障。包括。包括k(3)、k(2)、k(1,1)、k(1)。纵向故障纵向故障即即断相故障断相故障。包括。包括断一相、断两相断一相、断两相故障。故障。第五章第五章 电力系统故障分析的基本知识电力系统故障分析的基本知识 电力系统故障还分为电力系统故障还分为横向故障横向故障和和纵向故障纵向故障两类。两类。电力系统故障可分为电力系统故障可分为简单故障简单故障和和复合故障复合故障两类。两类。短路：短路：电力系统设备的相与相或相与地之间的不正常连接。电力系统设备的相与相或相与地之间的不正常连接。三相短路三相短路 k(3)(3)两相短路两相短路 k(2)(2)两相接地短路两相接地短路 k(1,1)(1,1)单相接地短路单相接地短路 k(1)(1)短路的分类及代表符号：短路的分类及代表符号：对称故障对称故障 不对称不对称 故障故障 不对称不对称 故障故障 不对称不对称 故障故障 天灾天灾 人祸人祸 造成短路的原因：造成短路的原因：短路电流短路电流远大于远大于正常电流正常电流 热效应引起导体热效应引起导体和绝缘损坏；电动力效应使导体变形或损坏。和绝缘损坏；电动力效应使导体变形或损坏。短路短路引起电压降低，是为引起电压降低，是为残压残压。影响用电影响用电设备正常工作。设备正常工作。不对称短路不对称短路引起不平衡电流，产生不平磁通引起不平衡电流，产生不平磁通 通信干扰通信干扰。破坏破坏系统稳定性。系统稳定性。短路的危害：短路的危害：校验校验所选的所选的电气设备电气设备 动稳定、热稳定等。动稳定、热稳定等。合理配置合理配置继电保护和自动装置继电保护和自动装置并并正确整定。正确整定。比较和评价电气主接线方案。比较和评价电气主接线方案。暂态稳定性暂态稳定性计算。计算。确定确定通信干扰通信干扰。短路计算的目的：短路计算的目的：一、无限大容量电源一、无限大容量电源：电源的内阻抗小于短路回路总阻抗的电源的内阻抗小于短路回路总阻抗的10%，则认为，则认为该电源为该电源为无限大功率电源无限大功率电源。由由无限大容量电源供电的无限大容量电源供电的 三相短路的分析三相短路的分析 特性特性-电源的电源的端电压端电压及及频率频率在短路后的暂态过程中在短路后的暂态过程中保持不变保持不变。因此，不用考虑因此，不用考虑电源电源内部的内部的暂态过程暂态过程。二、三相短路二、三相短路暂态过程分析暂态过程分析 如图：如图：)sin(matUuai由由三要素法三要素法得得：a 0m0m0ma)sin()sin()sin(TtkkeIItIi其中，其中，Im=Um Z Z ;Im=Um (Z+Z)=短路电流短路电流 周期分量周期分量 强制分量强制分量 短路电流短路电流 非非周期分量周期分量 自由分量自由分量=三、短路冲击电流及短路功率的计算三、短路冲击电流及短路功率的计算 1 1、短路冲击电流：、短路冲击电流：短路电流可能出现的最大瞬时值称为短路电流可能出现的最大瞬时值称为短路冲击电流短路冲击电流。那，那，在什么情况下短路电流会出现在什么情况下短路电流会出现最大瞬时值最大瞬时值呢？呢？0 t i 短路前空载短路前空载 i=0-Im+Im 短路电流短路电流 周期分量周期分量 强制分量强制分量 短路电流短路电流 非非周期分量周期分量 短路短路 全全电流电流 短路短路 冲击冲击电流电流 由图可知：由图可知：如短路如短路t=0时刻短路电流时刻短路电流强制强制周期周期分量分量为负的幅值为负的幅值-Im 时，且时，且 当当t=0.01s时（短路后半个周期），电流瞬时（短路后半个周期），电流瞬时值最大！时值最大！短路冲击电流：短路冲击电流：IKIKIeeIIiTT2 )1(impmimpm01.0 01.0mmimpaa 如如 =900，则因电压相位超前电流，则因电压相位超前电流900，正是正是电压过零电压过零时刻。时刻。其中：其中：Kimp称为冲击系数称为冲击系数。Kimp=1.9 短路发生在发电机机端。短路发生在发电机机端。1.85 短路发生在高压母线。短路发生在高压母线。1.8 短路发生在其余较远处。短路发生在其余较远处。1、对于无限大容量电源，近似取值为、对于无限大容量电源，近似取值为1.8；2、对于有限大容量电源，、对于有限大容量电源，其取值（其取值（1.8 1.9）：）：冲击系数冲击系数与与Ta有关，也就是与有关，也就是与定子定子短路回路中电抗与电短路回路中电抗与电阻的相对大小有关阻的相对大小有关。2 2、短路电流的最大有效值：、短路电流的最大有效值：短路后任意时刻的有效值短路后任意时刻的有效值 22atttIII短路后第一个周期非周期分量有效值短路后第一个周期非周期分量有效值最大，最大，则有：则有：2)1(21impimpKII3 3、短路功率：、短路功率：也称也称短路容量短路容量，等于短路电流有效值与短路点处的正，等于短路电流有效值与短路点处的正常工作电压（一般采用平均额定电压）的乘积。常工作电压（一般采用平均额定电压）的乘积。ktavktNkt33IUIUSt 时刻的短路功率为：时刻的短路功率为：kt*BBktavkt*33IIUIUS其其标么值：标么值：同步发电机突然三相短路同步发电机突然三相短路 同步发电机发生三相突然短路的暂态过程：同步发电机发生三相突然短路的暂态过程：（1 1）同步发电机在三相突然短路后，短路电流中含有基频）同步发电机在三相突然短路后，短路电流中含有基频交流分量、直流分量和倍频交流分量交流分量、直流分量和倍频交流分量(很小，一般可忽略很小，一般可忽略)。（2 2）基频交流分量初始值很大，由次暂态电动势和次暂态）基频交流分量初始值很大，由次暂态电动势和次暂态电抗或暂态电动势和暂态电抗决定。电抗或暂态电动势和暂态电抗决定。（3 3）基频交流分量的衰减规律与转子绕组中的直流分量衰）基频交流分量的衰减规律与转子绕组中的直流分量衰减规律一致，按转子绕组的时间常数衰减。减规律一致，按转子绕组的时间常数衰减。定子电流非周期分量和倍频分量与转子电流基频分量对应，定子电流非周期分量和倍频分量与转子电流基频分量对应，其衰减时间常数为定子绕组的时间常数其衰减时间常数为定子绕组的时间常数TaTa，由定子电阻和等，由定子电阻和等值电感决定。值电感决定。经暂态过程后，短路达到稳态。经暂态过程后，短路达到稳态。