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第8章 电力系统三相短路的暂态过程 本章提示 8.1 短路的基本概念 8.2 无限大功率电源供电系统的三相短路分析 8.3 无阻尼绕组同步发电机突然三相短路的分析 8.4 计及阻尼绕组的同步电机突然三相短路分析 8.5 强行励磁对同步电机三相短路的影响 小结 本章提示 短路的基本概念、短路造成的危害以及短路计算的目的； 假设发电机容量为无限大、电压及频率为恒定的条件下，对电力系统三相短路的暂态过程、短路电流及功率进行了分析； 实际发电机突然发生三相短路，忽略阻尼绕组分析其暂态过程； 计及阻尼绕组，分析发电机三相短路的暂态过程。 短路: 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。 短路故障分类： 短路危害： 降低短路故障的措施： 短路计算目的： 8.2 无限大功率电源供电系统的三相短路分析 8.2.1 无限大功率电源 8.2.2 暂态过程分析 8.2.3 短路电流及短路功率的计算 无限大功率电源是个相对概念。 若电源的内阻抗小于短路回路总阻抗的10%，即可以认为电源为无限大电源。 例如，多台发电机并联运行或短路点远离电源等情况，都可以看作无限大功率电源供电的系统。 短路全电流有效值 短路全电流最大有效值 短路功率 8.3 无阻尼绕组同步发电机突然 三相短路的分析 8.3.1 无阻尼绕组同步发电机突然三相短路的物理分析 8.3.2 无阻尼绕组同步电机三相短路电流计算 8.4 计及阻尼绕组的同步电机突然三相短路分析 8.4.1 次暂态电势与次暂态电抗 8.4.2 不计各绕组电阻时的三相短路电流 8.4.3 计及各绕组电阻时的三相短路电流 1. 交轴次暂态电势与直轴次暂态电抗 1.定子电流非周期分量和倍频分量的衰减 2.定子交轴基频电流的衰减 3.定子纵轴基频电流的衰减 （1）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。 （2）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。 （3）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。 经暂态过程后，短路达到稳态。 小 结 介绍了电力系统短路的基本概念，提出了短路的危害以及短路计算的目的。 分析了无限大功率电源三相短路的暂态过程及短路电流、短路功率的计算。 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。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。定子电流中的非周期分量及倍频分量与转子电流的基频分量对应，衰减时间常数取决于定子绕组的时间常数。 同步发电机发生三相突然短路的暂态过程： 电力系统分析 电气工程及其自动化专业 2013年9月 产生短路故障的主要原因是：电力设备绝缘损坏。 引起绝缘损坏的原因： 各种形式的过电压（如雷击过电压或操作过电压）引起 的绝缘子、绝缘套管表面闪络； 绝缘材料恶化等原因引起绝缘介质击穿； 恶劣的自然条件及鸟兽跨接裸露导体造成短路； 运行人员的误操作等。 8.1 短路的基本概念 单相接地短路发生的几率达65%左右。 短路故障大多数发生在架空输电线路。 电力系统中在不同地点发生短路，称为多重短路。 三相短路 两相短路 单相接地短路 两相接地短路。 不对称短路 对称短路 短路回路中的电流大大增加。其热效应会引起导体或其绝缘的损坏；同时电动力效应也可能使导体变形或损坏。 破坏系统的稳定性是短路可能造成的最严重后果。 短路还会引起电网中电压降低，结果可能使部分用户的供电受到破坏，用电设备不能正常工作。 不对称短路所引起的不平衡电流，产生不平衡磁通，会在邻近的平行通信线路内感应出电动势，造成对通信系统的干扰，威胁人身和设备安全。 由于短路引起系统中功率分布的变化，发电机输出功率与输 入功率不平衡，可能会引起并列运行的发电机失去同步，使系统瓦解，造成大面积停电。 采用合理的防雷设施，加强运行维护管理等。 通过采用继电保护装置，迅速作用于切除故障设备，保证 无故障部分的安全运行。 架空线路普遍采用自动重合闸装置，发生短路时断路器迅速跳闸，经一定时间（0.4～1s）断路器自动合闸。 线路上的电抗器，通常也是为限制短路电流而装设的。 选择有足够电动力稳定和热稳定性的电气设备 合理的配置继电保护及自动装置，并正确整定其参数。 选择最佳的主接线方案 进行电力系统暂态稳定的计算 确定电力线路对邻近通信线路的干扰等 电力系统的短路故障也称为横向故障，因为它是相间或相对地的故障； 一相或两相断线的情况，为断线故障，也称纵向故障。 故障分类： 无限大功率电源：假设电源的容量为无限大，其电压和频率保持恒定，内阻抗为零。 8.2.1 无限大功率电源