第1章配電網(wǎng)故障分析

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1、第一章酉己電網(wǎng)故障分析第一節(jié)配電網(wǎng)的三相短路電力系統(tǒng)發(fā)牛短路故障時(shí)，將造成斷路器跳閘。監(jiān)控會(huì)聽到蜂鳴器響，會(huì)看到控制冋路的監(jiān)視燈綠燈閃光、保護(hù)動(dòng)作光字牌亮，有關(guān)冋路的電流表、有功表、無(wú)功表的指示為零。如果有上述情況，說(shuō)明系統(tǒng)有短路故障發(fā)牛?，應(yīng)按照事故處理原則進(jìn)行處理。三相短路和其它短路相比，三相短路吋電流比其它短路吋的短路電流人，對(duì)系統(tǒng)的沖擊大。一、短路的基本知識(shí)（一）短路的定義及類型電網(wǎng)發(fā)生短路是最常見的i種型式。所謂短路是指電力網(wǎng)正常運(yùn)行情況以外的一切相與相之間的短接，在中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中述包括一相或多相接地。電力網(wǎng)中短路的基本類

2、型冇：三相短路、兩相煎路、單相接地短路和兩相接地短路。分別用符號(hào)k⑶、k⑵、k⑴、k⑴

3、）、見圖1?1。圖1-1短路的類型a）三相短路b）兩相短路c）單相接地短路d）兩相接地短路（二）短路產(chǎn)生的原因發(fā)生範(fàn)路的主要原因是由于各種因素使電氣設(shè)備的載流部分的絕緣損壞。這種損壞可能是由于設(shè)備長(zhǎng)期運(yùn)行使絕緣H然老化或由于設(shè)備木身不合格、絕緣強(qiáng)度不夠而被正常電圧擊穿，或設(shè)備絕緣正常而被過(guò)電壓（包括雷電過(guò)電壓）擊穿，或者是設(shè)備絕緣受到外力損傷而造成短路。工作人員由于未遵守安全操作規(guī)程而發(fā)生誤操作，或者誤將低電壓的設(shè)備接入較高電壓的電路中，也可能造成短路

4、。另外，鳥獸跨越在裸露的相線之間或相線與接地物體之間，或者咬壞設(shè)備導(dǎo)線電纜的絕緣，也是導(dǎo)致短路的一個(gè)原因。（三）短路的危害短路后，短路電流比正常電流大得多；在大電力系統(tǒng)屮，短路電流町達(dá)兒丿j安其至兒十萬(wàn)安。如此大的短路電流可對(duì)供電系統(tǒng)產(chǎn)生極大的危害，即（1）短路時(shí)要產(chǎn)生很大的電動(dòng)力和很高的溫度，而使故障元件和矩路電路中的其他元件損壞。（2）短路時(shí)電壓下降較大，特別是離短路點(diǎn)越近電壓下降越厲害，嚴(yán)重影響電氣設(shè)備的正常運(yùn)行。（3）短路可造成停電，而且短路點(diǎn)越靠近電源，停電范圍越大，給國(guó)民經(jīng)濟(jì)造成的損失也越大。（4）嚴(yán)重的短路要影響電力系統(tǒng)運(yùn)行

5、的穩(wěn)定性，可使并列運(yùn)行的發(fā)電機(jī)組失去同步，造成系統(tǒng)解列。（5）不對(duì)稱短路，將產(chǎn)主零序電流，由此產(chǎn)牛的磁場(chǎng)，對(duì)附近的通信線路、電子設(shè)備等產(chǎn)生干擾，影響其正常運(yùn)行，甚至使Z發(fā)生誤動(dòng)作。由此可見，短路的示果是I-分嚴(yán)重的，因此必須盡力設(shè)法消除可能引起短路的一切因素；同時(shí)需要進(jìn)行短路電流計(jì)算，以便正確地選擇電氣設(shè)備，使設(shè)備具有足夠的動(dòng)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，以保證在發(fā)牛:可能有的最大短路電流吋不致?lián)p壞。為了選擇切除短路故障的開關(guān)設(shè)備、整定繼電保護(hù)裝置的動(dòng)作值等也必須計(jì)算短路電流。二、三相短路的分析（一）無(wú)限大容量電力系統(tǒng)發(fā)生三相短路時(shí)的物理過(guò)程無(wú)限大容

6、量電力系統(tǒng)，指其容量相對(duì)于用戶供電系統(tǒng)容量大得多的電力系統(tǒng)，當(dāng)用戶供電系統(tǒng)的負(fù)荷變動(dòng)甚至發(fā)生短路時(shí)，電力系統(tǒng)變電所母線上的電壓能基本維持不變。如果電力系統(tǒng)的電源總阻抗不超過(guò)短路電路總阻抗的5%?10%,或電力系統(tǒng)容量超過(guò)用八供電系統(tǒng)容雖:50倍吋，可將電力系統(tǒng)視為無(wú)限大容量系統(tǒng)。對(duì)一般工廠供電系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，由于工廠供電系統(tǒng)的容量遠(yuǎn)比電力系統(tǒng)總?cè)萘啃?，?yáng)阻抗又較電力系統(tǒng)人得多，因此工廠供電系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生短路時(shí)，電力系統(tǒng)變電所線上的電壓幾乎維持不變，也就是說(shuō)可將電力系統(tǒng)視為無(wú)限大容量的電源。圖1-2(a)是一個(gè)電源為無(wú)限大容量的供電系統(tǒng)發(fā)生三相如路的

7、電路圖。圖中％l、XwL為線路(WL)的電阻和電抗，陽(yáng)、Xl為負(fù)荷(L)的電阻和電抗。由于三相對(duì)稱，因此這一三相短路的電路可用圖1-2(b)的等效單相電路圖來(lái)分析。設(shè)電源相電壓為u=Uni/V3sin^t,5為愆路處電網(wǎng)額定電壓的最大值，則正常負(fù)荷電流為i=ImSin(3t-0),現(xiàn)匸0時(shí)突然短路(等效為開關(guān)閉合)，根據(jù)電路理論，突然短路時(shí)的電路方程式為Rvik+Lvdik/dt=Unt/y/3sin31式屮Rx為短路電路的總電阻，「為短路電路的總電感，ik為短路電流瞬時(shí)值。圖1-2無(wú)限人容暈電力系統(tǒng)屮發(fā)生三相短路a)三相電路圖b)等值單

8、相解式1-1的方程得???Ik~2Inp=IkmSin(wt-k)+(Ikmsincpk-Lsin^9)e''t式中人一路電流周期分量；Zpn—短路電流周期分最。由上式可以看岀,當(dāng)t~*8時(shí)，Z叩->0,這時(shí)Zk=zk~=llu?.sin((A)t~4>)式屮Im-短路電流穩(wěn)態(tài)分量的最大值。上述分析也町用圖1-3來(lái)表示。由圖1-3可以看出，短路電流在到達(dá)穩(wěn)定值Z前，耍經(jīng)過(guò)一個(gè)暫態(tài)過(guò)程。這一暫態(tài)過(guò)程是短路電流非周期分量存在的那段時(shí)間。從物理概念上講，煎路電流周期分量的增人是因觸路后電路阻抗突然減小很多倍引起的；短路電流非周期分屋的存在是由于

9、短路電路中有電抗，電路電流不可以突變而引起的。(二)三相短路電流的計(jì)算1、短路電流的計(jì)算程序和方法三相短路電流的計(jì)算首先要給出計(jì)算電路圖，如圖1?4所示。在計(jì)算電路圖上，將短路計(jì)算所尙考慮的各