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第七章 电力系统对称故障分析 第七章 电力系统对称故障分析 第五章 电力系统三相短路的暂态过程 第七章 电力系统对称故障分析 第七章 电力系统对称故障分析 第七章 电力系统对称故障分析 7.1 故障种类、发生原因及后果 一、短路的原因、类型及后果 1、短路：是指一切不正常的相与相之间或者相与地（对于中性点接地的系统）发生通路的情况。 2、短路的类型 1）三相短路 2）两相短路接地 3）两相短路 4）单相短路 3、短路的后果 7.2 无限大功率电源供电的三相短路电流分析 一、短路的暂态过程 如图所示系统发生三相短路后， 点左半部和右半部仍保 持对称。 右半部： 逐渐衰减至零； 左半部：短路前， 短路后，阻抗值从 无限大功率电源：电压、频率不变，内阻抗很小 对a相电路列写微分方程： 求解可得： 其中： 根据对称性可得到b、c相电流 三相短路电流特点： 含有稳态分量ipa、ipb、ipc，他们是对称正序电流，幅值不变，称为交流分量或周期性分量。 含有一个自由分量电流iαa、iαb、iαc，出现的原因是短路瞬间电流不能突变，这些电流按时间常数Ta衰减直到0。称为衰减直流分量或非周期分量电流。注意，各相直流分量初始值不同。 各相短路电流波形分别对称于其直流分量曲线。 直流分量起始值越大，短路电流的最大瞬时值越大 冲击电流：短路电流最大可能的瞬时值称为短路冲击电流，以 表示。冲击电流主要用于检验电气设备和载流导体在短路电流下的受力是否超过允许值（动稳定度）。 短路冲击电流出现条件： 1） 有最大可 能值； 2） 在短路时 （t=0）时与时间轴平 行。 在电感性电路中，符合上述条件的情况是：电路原来处于空载状态，短路恰好发生在短路周期电流取幅值的时刻。 二、短路冲击电流 将 代入全电流表达式，得 其电流波形如图所示： 由图可见，短路电流的 最大瞬时值在短路发生后 约半个周期出现。由此，冲 击电流的算式为： KM称为冲击系数，一般计算中， 取1.8，当短路发生在发电机或 大容量电动机附近时，取1.9。 三、短路电流最大有效值 最大有效值主要用于校验开关电器等设备切断短路电流的能力。 非周期分量有效值： 短路全电流有效值： 周期分量有效值： 短路电流最大有效值： 四、短路功率 短路容量等于短路电流有效值同短路处的正常工作电压的乘积，即： 用标幺值表示为： 7.3 同步电机突然三相短路的物理分析 一、突然短路暂态过程的特点 冲击电流大 电枢反应磁通发生变化，引起定、转子电流变化 二、超导体闭合回路磁链守恒原则 原始磁链 感应加外界磁场，磁链由 三、无阻尼绕组同步电机突然三相短路的物理分析 1、短路前（空载） 有： 定子绕组的总磁链： 定子三相绕组的磁链分别为： 如图（b）所示。 2、短路后 假设t=0时发生短路， 为维持磁链初值 不变， 在定子三相绕组中将出 现电流，其所产的磁链必须满足： 3、短路后定子绕组中的电流分量 基频电流 :以抵消转子主磁场的交变磁链； 直流分量 ： 倍频分量 ： 4、短路后转子中的电流分量 自由直流 ：维持转子中磁链初始值； 基频电流 ：抵消定子直流和倍频电路的电枢反应 维持磁链初始值； 定子和转子绕组中的各种电流分量及它们之间互相依存的关系如表所示。 7.4 无阻尼绕组同步电机三相短路电流计算 一、暂态电抗和暂态电势 适用于暂态分析等值电路的制订 无阻尼绕组电机的磁链平衡方程如下： 从 方程中消去 ，得： 定义：暂态电势