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，將造成斷路器跳閘。監(jiān)控會聽到蜂鳴器響，會看到控制冋路的監(jiān)視燈綠燈閃光、保護動作光字牌亮，有關冋路的電流表、有功表、無功表的指示為零。如果有上述情況，說明系統(tǒng)有短路故障發(fā)牛?，應按照事故處理原則進行處理。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，對系統(tǒng)的沖擊大。一、短路的基本知識（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)正常運行情況以外的一切相與相之間的短接，在中性點直接接地系統(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)生範路的主要原因是由于各種因素使電氣設備的載流部分的絕緣損壞。這種損壞可能是由于設備長期運行使絕緣H然老化或由于設備木身不合格、絕緣強度不夠而被正常電圧擊穿，或設備絕緣正常而被過電壓（包括雷電過電壓）擊穿，或者是設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，或者咬壞設備導線電纜的絕緣，也是導致短路的一個原因。（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，短路電流町達兒丿j安其至兒十萬安。如此大的短路電流可對供電系統(tǒng)產(chǎn)生極大的危害，即（1）短路時要產(chǎn)生很大的電動力和很高的溫度，而使故障元件和矩路電路中的其他元件損壞。（2）短路時電壓下降較大，特別是離短路點越近電壓下降越厲害，嚴重影響電氣設備的正常運行。（3）短路可造成停電，而且短路點越靠近電源，停電范圍越大，給國民經(jīng)濟造成的損失也越大。（4）嚴重的短路要影響電力系統(tǒng)運行

5、的穩(wěn)定性，可使并列運行的發(fā)電機組失去同步，造成系統(tǒng)解列。（5）不對稱短路，將產(chǎn)主零序電流，由此產(chǎn)牛的磁場，對附近的通信線路、電子設備等產(chǎn)生干擾，影響其正常運行，甚至使Z發(fā)生誤動作。由此可見，短路的示果是I-分嚴重的，因此必須盡力設法消除可能引起短路的一切因素；同時需要進行短路電流計算，以便正確地選擇電氣設備，使設備具有足夠的動穩(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設備、整定繼電保護裝置的動作值等也必須計算短路電流。二、三相短路的分析（一）無限大容量電力系統(tǒng)發(fā)生三相短路時的物理過程無限大容

6、量電力系統(tǒng)，指其容量相對于用戶供電系統(tǒng)容量大得多的電力系統(tǒng)，當用戶供電系統(tǒng)的負荷變動甚至發(fā)生短路時，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短路電路總阻抗的5%?10%,或電力系統(tǒng)容量超過用八供電系統(tǒng)容雖:50倍吋，可將電力系統(tǒng)視為無限大容量系統(tǒng)。對一般工廠供電系統(tǒng)來說，由于工廠供電系統(tǒng)的容量遠比電力系統(tǒng)總容量小，陽阻抗又較電力系統(tǒng)人得多，因此工廠供電系統(tǒng)內發(fā)生短路時，電力系統(tǒng)變電所線上的電壓幾乎維持不變，也就是說可將電力系統(tǒng)視為無限大容量的電源。圖1-2(a)是一個電源為無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、Xl為負荷(L)的電阻和電抗。由于三相對稱，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分析。設電源相電壓為u=Uni/V3sin^t,5為愆路處電網(wǎng)額定電壓的最大值，則正常負荷電流為i=ImSin(3t-0),現(xiàn)匸0時突然短路(等效為開關閉合)，根據(jù)電路理論，突然短路時的電路方程式為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為短路電流瞬時值。圖1-2無限人容暈電力系統(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t~*8時，Z叩->0,這時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來表示。由圖1-3可以看出，短路電流在到達穩(wěn)定值Z前，耍經(jīng)過一個暫態(tài)過程。這一暫態(tài)過程是短路電流非周期分量存在的那段時間。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)三相短路電流的計算1、短路電流的計算程序和方法三相短路電流的計算首先要給出計算電路圖，如圖1?4所示。在計算電路圖上，將短路計算所尙考慮的各