電力系統(tǒng)故障分析

1、故障概述故障概述標(biāo)幺值標(biāo)幺值無限大功率電源供電的三相短路電流分析無限大功率電源供電的三相短路電流分析是電氣設(shè)備選擇的依據(jù)是網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)規(guī)劃、設(shè)計(jì)的依據(jù)（廣東電網(wǎng)、上海電網(wǎng)環(huán)網(wǎng)運(yùn)行，短路電流太大，不安全，難以選擇斷路器）是電力系統(tǒng)保護(hù)配置的依據(jù)是電力系統(tǒng)穩(wěn)定控制措施制定的依據(jù)三三 .故障分析中的基本假設(shè)故障分析中的基本假設(shè) 1、 假定同步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速維持不變：由于電磁暫態(tài)過程的時(shí)間很短，系統(tǒng)中旋轉(zhuǎn)電機(jī)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)變化非常微小（有慣性）；2、各發(fā)電機(jī)內(nèi)電勢(shì)間的相位角相對(duì)功率角變；3、異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率保持不變。 不考慮機(jī)電的相互作用！不考慮機(jī)電的相互作用！四四.短路故障的基本分析方法短路故障的基本分析方

2、法短路后的瞬間：一一, 無限大功率電源無限大功率電源電源功率為無限大時(shí)，外電路發(fā)生短路，電源電源功率為無限大時(shí)，外電路發(fā)生短路，電源的電壓和頻率（對(duì)應(yīng)于同步機(jī)的轉(zhuǎn)速）保持恒定，的電壓和頻率（對(duì)應(yīng)于同步機(jī)的轉(zhuǎn)速）保持恒定，無限大電源可以看作是由多個(gè)有限功率電源并聯(lián)而無限大電源可以看作是由多個(gè)有限功率電源并聯(lián)而成，因而其內(nèi)阻抗為零，電源電壓保持恒定成，因而其內(nèi)阻抗為零，電源電壓保持恒定 二, 暫態(tài)過程分析RRRRLLLLLL)3(fRRaibici)sin(tUuma)120sin(0tUumb)120sin(0tUumc上圖所示的三相短路，短路發(fā)生前，電路處于穩(wěn)上圖所示的三相短路，短路發(fā)生前，電

3、路處于穩(wěn)態(tài)，其態(tài)，其a相的電流表達(dá)式為相的電流表達(dá)式為 )sin(00tIima)()(0RRLLarctg2220)()(LLRRUImmtapceiRL)sin(tIima22)( LRUImRLarctg由于電感電流不能突變，因此有：因此有：)0(ai)0(ai)sin()sin(00mmIIcC 值的確定值的確定)sin(00)0(maIicIima)sin()0(代入通解得到：代入通解得到： 0t0t所以所以不衰減！不衰減！衰減時(shí)間常數(shù)衰減時(shí)間常數(shù): = L /R交流分量交流分量衰減的直流分量衰減的直流分量tmmmaeIItIi)sin()sin()sin(00 下圖畫出了t=0時(shí)的

4、a相的電源電壓，短路前的電流和短路電流交流分量的相量圖.=90 .m|0=0.=0 由于三相電路對(duì)稱，只要用由于三相電路對(duì)稱，只要用(+120) 和和(-120 )代替式中的代替式中的就可分別得到就可分別得到b相和相和c相的電流相的電流表達(dá)式表達(dá)式. 可見，短路至穩(wěn)態(tài)時(shí)，三相中的穩(wěn)態(tài)短路可見，短路至穩(wěn)態(tài)時(shí)，三相中的穩(wěn)態(tài)短路電流為三個(gè)幅值相等，相角相差電流為三個(gè)幅值相等，相角相差120的交流電流，的交流電流，其幅值大小取決于電源電壓幅值和短路回路的總其幅值大小取決于電源電壓幅值和短路回路的總阻抗。從短路發(fā)生到穩(wěn)態(tài)的暫態(tài)過程中，每相電阻抗。從短路發(fā)生到穩(wěn)態(tài)的暫態(tài)過程中，每相電流中包含有逐漸衰減的直

5、流電流，其出現(xiàn)的物理流中包含有逐漸衰減的直流電流，其出現(xiàn)的物理原因是電感電流不能突變。原因是電感電流不能突變。四四, 短路沖擊電流和最大短路電流短路沖擊電流和最大短路電流（一）短路沖擊電流（一）短路沖擊電流短路電流在短路電流在最惡劣短路情況下最惡劣短路情況下的最大瞬時(shí)值，稱為短路沖擊的最大瞬時(shí)值，稱為短路沖擊電流電流 即，即，IM=KMIm 式中式中KM稱為沖擊系數(shù)，即沖擊電流值對(duì)于交流電流幅值的倍稱為沖擊系數(shù)，即沖擊電流值對(duì)于交流電流幅值的倍數(shù)數(shù) 最大值在短路發(fā)生約半個(gè)周期后出現(xiàn)最大值在短路發(fā)生約半個(gè)周期后出現(xiàn)9 . 18 . 1MK（二）最大有效值電流（二）最大有效值電流 在短路暫態(tài)過程中，任一時(shí)刻在短路暫態(tài)過程中，任一時(shí)刻t短路電流有效值短路電流有效值It 是以時(shí)是以時(shí)刻刻t為中心的一個(gè)周期內(nèi)瞬時(shí)電流的均方根值，即：為中心的一個(gè)周期內(nèi)瞬時(shí)電流的均