电力系统短路故障分析计算的基本知识.docx
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电力系统短路故障分析计算的基本知识
1电力系统短路故障分析计算的基本知识
1.1电力系统故障分析概述
一、概念简介
✧短路：
电力系统故障的基本形式。
✧短路故障：
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。
✧短路类型：
4种。
最多的短路类型：
单相短路
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✧不对称故障：
非对称短路、断线故障
✧简单、复杂故障：
简单故障指系统中仅有一处短路或断线故障；复杂故障指系统中不同地点同时发生不对称故障。
二、短路原因、危害
✧原因：
客观（绝缘破坏：
架空线绝缘子表面放电，大风、冰雹、台风）、主观（误操作）。
✧危害：
短路电流大（热效应、电动效应）、故障点附件电压下降、功率不平衡失去稳定、不对称故障产生不平衡磁通影响通信线路。
✧解决措施：
继电保护快速隔离、自动重合闸、串联
电抗器等
三、短路计算重要性
✧电网三大计算之一。
电气设备选型、继电保护整定、确定限制短路电流措施。
四、短路计算的基本步骤
1）制定电力系统故障时的等效网络；
2）网络化简；
3）对短路暂态过程进行实用计算。
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1.2标幺制
一、标幺制概念
故障计算中用标幺值（相对值）表示，数值简明、运算简单、易于分析。
二、基准选取
三相电路系统基准值可任意，一般：
频率、角速度、时间的基准值
发电机电抗标幺值：
上式直接转换即可
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[例1-2]（p9）如图所示的输电系统当K点发生三相短路，作标
幺值表示的等值电路并计算三相短路电流。
各元件参数已标于图
中。
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1.3无限大功率电源供电的三相短路电流分析
一、无限大功率电源
短路点距离电源的电气距离较远时，短路导致电源输出功率的变化量远小于电源所具有的功率，则称该电源是无限大电源。
特点：
1）频率恒定（有功变化量远小于电源的有功功率）。
2）电压恒定（无功变化量远小于电源的无功功率）。
3）电源内电抗为0（故电压恒定）。
实际上真正的无限大电源不存在。
当功率变化量小
于3%电源功率，或者电源内阻抗小于短路回路总阻抗的10%时候，可认为电源为无限大电源。
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其中：
ipa为稳态分量（交流分量、周期分量）（periodic）
iaa为自由分量（直流分量、非周期分量）（aperiodic）
T为直流分量的衰减时间常数：
T＝R
aaL
C为积分常数，等于直流分量的起始值。
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求C：
根据楞次定律，电感电流不能突变。
短路前
后电感电流不能突变，也是直流分量出现的物理原因。
图1-5可看出：
三相电流中那相的直流分量起始值越
大，则其短路电流越大；各个分量（初始值相量）的图形化分析：
短路前后电流相量之差在时间轴上的投影即为直流分
量的初始值。
初始值相量与时间轴平行则达到最大值，如垂直则为0。
最大短路冲击电流发生的条件为：
1）空载时发生短路（短路前电流为0）；
2）电压初相角与短路后回路的阻抗角之差为90°
（此时直流分量初始值等于稳态幅值）。
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最大有效值电流：
任意时刻t的有效值，指以时刻t
为中心的一个周期内瞬时电流的均方根值。
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[例1-4]（p17）（自看，冲击系数、有效值、冲击
电流公式）
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