地區(qū)電網(wǎng)繼電保護整定計算培訓教材

1、第一章 電力系統(tǒng)故障分析及基礎理論1.1. 電力系統(tǒng)短路的暫態(tài)過程1.1.1. 短路故障的暫態(tài)過程一、電力系統(tǒng)短路故障及危害 一、電力系統(tǒng)短路故障及危害短路是電力系統(tǒng)的嚴重故障。所謂短路，是指一切不正常的相與相之間或相與地（對于中性點接地的系統(tǒng)）發(fā)生通路的情況。產(chǎn)生短路的原因很多，主要有如下幾個方面：（1）元件損壞，例如絕緣材料的自然老化，設計、安裝及維護不良所帶來的設備缺陷發(fā)展成短路等；（2）氣象條件惡化，例如雷擊造成的閃絡放電或避雷

2、器動作，山火引起線路對地短路故障，架空線路由于大風或?qū)Ь€覆冰引起電桿倒塌等；（3）違規(guī)操作，例如運行人員帶負荷拉刀閘，線路或設備檢修后未拆除接地線就加上電壓等；（4）其它，例如挖溝損傷電纜，鳥獸跨接在裸露的載流部分等。在三相系統(tǒng)中，可能發(fā)生的短路有：三相短路、兩相短路、兩相短路接地和單相接地短路。三相短路也稱為對稱短路，系統(tǒng)各相與正常運行時一樣仍處于對稱狀態(tài)。其他類型的短路都是不對稱短路。電力系統(tǒng)的運行經(jīng)驗表明，在各種類型的短路中，單相

3、短路占大多數(shù)，兩相短路較少，三相短路的機會最少。三相短路雖然很少發(fā)生，但情況較嚴重，應給以足夠的重視。況且，從短路計算方法來看，一切不對稱短路的計算，在采用對稱分量法后，都歸結(jié)為對稱短路的計算。因此，對三相短路的研究是有其重要意義的。隨著短路類型、發(fā)生地點和持續(xù)時間的不同，短路的后果可能只破壞局部地區(qū)的正常供電，也可能威脅整個系統(tǒng)的安全運行。短路的危險后果一般有以下的幾個方面：（1）短路故障時短路點附近的支路中出現(xiàn)比正常值大許多倍的電流

4、，由于短路電流的電動力效應，導體間將產(chǎn)生很大的機械應力，可能使導體及其支架遭到破壞。路發(fā)生后所采取的措施等。從短路計算的角度來看，系統(tǒng)運行方式指的是系統(tǒng)中投入運行的發(fā)電、變電、輸電、用電的設備的多少以及它們之間相互聯(lián)接的情況，計算不對稱短路時，還應包括中性點的運行狀態(tài)。對于不同的計算目的，所采用的計算條件是不同的。1.1.2. 恒電勢源電路（無窮大電源）的三相短路無限大功率電源是一種理想電源，它具有兩個特點：一是電源提供的功率被看作是無

5、窮大，即使在短路情況下引起的功率急劇變化也不引起系統(tǒng)頻率的變化，即系統(tǒng)頻率恒定；二是電源的內(nèi)阻抗為零，即相當一恒壓源，從而在短路時電源內(nèi)部沒有過渡過程。在實際中并不存在真正的無限大功率電源，但如果電源的內(nèi)阻抗小于短路回路總阻抗的 5~10%，則短路時電源電壓的變化很小，則可近似認為其為一無限大功率電源。無限大功率電源供電系統(tǒng)在某點 K 發(fā)生三相短路時的電路圖如下圖 1-1。短路前電路處于穩(wěn)態(tài)，每相的電阻和電感分別為 和 。由于電路對稱，

6、只寫出一相 ' R R ? ' L L ?（a 相）的電勢和電流如下：（1- 1） ? ?? ?sinsin tmme E ti I? ?? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?式中， ； 。? ? ? ?2 2 2mmE IR R L L ??? ? ? ? ?? ? 1 L L tg R R? ? ? ? ? ? ? ? ?L REmsin（ωt+α)- + iaR′ L′L REmsin（ωt+α-12