8 短路电流计算.ppt

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1、8 8 短路电流计算短路电流计算1 掌握短路电流计算方法；掌握短路电流计算方法；2 熟悉短路电流计算结果的应用；熟悉短路电流计算结果的应用；3 熟悉影响短路电流的因素及限制短熟悉影响短路电流的因素及限制短路电流的措施。路电流的措施。短路故障的种类短路故障的种类 供供电电系系统统中中短短路路类类型型与与电电源源的的中中性性点点是是否否接接地地有有关关，在在中中性性点点不不接接地地系系统统中中，可可能能发发生生的的短短路路有有三三相相短短路路、两两相相短短路路。而而在在中中性性点点接接地地系系统统中中，可可能能发发生生的的短短路路除除三三相相短短路路及及两两相相短短路路外外，尚尚有有单单相相接接地

2、地短路及两相接地短路。短路及两相接地短路。通通常常，三三相相短短路路时时的的电电流流最最大大，但但在在靠靠近近中中性性点点接接地地的的变变压压器器或或接接地地变变压压器器附附近近发发生生单单相相接接地地短短路路时时，其其短短路路电电流流可可能能大大于于三三相相短短路路电电流流。具具有有YzYz、DyDy和和DzDz向向量量组组结结线线的的变变压压器器，其其低低压压绕绕组组Y Y或或Z Z接接地地时时，更是如此。更是如此。短路示意图短路示意图 计算前提条件计算前提条件 在在计计算算短短路路电电流流时时，根根据据不不同同用用途途需需要要计计算算最最大大和和最最小小短短路路电电流流，用用于于选选设设

3、备备容容量量或或额额定定值值需需要要计计算算最最大大短短路路电电流流和和作作为为选选择择熔熔断断器器、整整定定继继电电保保护护及及校校核核电电动动机机起起动动所所需需要要的的最最小小短短路路电电流流，它它们们都都是是以下面条件为基础的：以下面条件为基础的：a.在在短短路路持持续续时时间间内内，短短路路相相数数不不变变，如如三三相相短短路路保保持持三三相相短短路路，单单相相接接地地短短路路保持单相接地短路；保持单相接地短路；b.具具有有分分接接开开关关的的变变压压器器，其其开开关关位位置均视为在主分接位置；置均视为在主分接位置；c.不计弧电阻。不计弧电阻。短路计算的基本假设条件短路计算的基本假设

4、条件 （1 1）磁路的饱和、磁滞忽略不计。）磁路的饱和、磁滞忽略不计。系统中各元件的参数便都是恒定的，系统中各元件的参数便都是恒定的，可以运用叠加原理。可以运用叠加原理。（2 2）系统中三相除不对称故障）系统中三相除不对称故障处以外都可当作是对称的。处以外都可当作是对称的。因而在应因而在应用对称分量法时，对于每一序的网络用对称分量法时，对于每一序的网络可用单相等值电路进行分析。可用单相等值电路进行分析。（3 3）各元件的电阻略去不计。如）各元件的电阻略去不计。如 当短路是发生在电缆线路或截面当短路是发生在电缆线路或截面较小的架空线上时，特别在钢导线上较小的架空线上时，特别在钢导线上时，电阻便不

5、能忽略。此外，在计算时，电阻便不能忽略。此外，在计算暂态电流的衰减时间常数时，微小的暂态电流的衰减时间常数时，微小的电阻也必须计及。电阻也必须计及。（4 4）短路为金属性短路。）短路为金属性短路。无限大功率电源无限大功率电源 所所谓谓无无限限大大功功率率电电源源，是是指指当当电电力力系系统统的的电电源源距距短短路路点点的的电电气气距距离离较较远远时时，由由短短路路而而引引起起的的电电源源输输出出功功率率（电电流流及及电电压压）的的变变化化 （），远远小小于于电电源源所所具具有有的的功功率率 ，即即存存在在如如下下的的关关系系 ，则则称称该该电电源源为为无无限限大大功功率电源，记作率电源，记作

6、。无限大功率电源的特点无限大功率电源的特点 （1）由由于于 ，所所以以可可以以认认为为在在短短路路过过程程中中无无限限大大功功率率电电源源的的频率是恒定的。频率是恒定的。（2）由由于于 ，所所以以可可以以认认为为在在短短路路过过程程中中无无限限大大功功率率电电源源的的端电压也是恒定的。端电压也是恒定的。（3 3）电压恒定的电源，内阻抗）电压恒定的电源，内阻抗必然等于零。因此可以认为无限大必然等于零。因此可以认为无限大功率电源的内电抗功率电源的内电抗 。计算中需要的基本概念计算中需要的基本概念 独独立立电电压压源源：用用一一个个不不受受电电路路中中所所有有电电流流和和电电压压影影响响的的理理想想

7、电电压压源源和和一一个个无无源源电路元件相串联来表示的有源电路元件。电路元件相串联来表示的有源电路元件。系系统统标标称称电电压压U Un n 电电力力系系统统被被指指定定的的电电压压（线线电电压压），此此电电压压与与电电力力系系统统的的某某些些运行特性有关。运行特性有关。等等效效电电压压源源：为为计计算算正正序序系系统统短短路路电电流流，而而加加于于短短路路点点的的理理想想电电压压源源。在在网络中，等效电压源是唯一的有源电压。网络中，等效电压源是唯一的有源电压。电电压压系系数数c c：等等效效电电压压源源与与被被 除除的的系系统标称电压之比。统标称电压之比。同同步步电电机机的的超超瞬瞬态态电电

8、势势E”：短短路路瞬瞬间间，在在超超瞬瞬态态电电抗抗Id后后起起作作用用的的同同步步电电机机对对称称内电势的有效值。内电势的有效值。远远端端短短路路：预预期期（可可达达到到的的）短短路路电电流流对对称称交交流流分分量量的的值值在在短短路路过过程程中中基基本本保保持不变的短持不变的短 路。路。远端短路时的电流波形图远端短路时的电流波形图Ik对称短路电流初始值；iP短路电流峰值；Ik稳态短路电流；iDC短路电流的非周期分量；A非周期分量iDC的初始值 近端短路：近端短路：至少有一台同步电至少有一台同步电机供给短路点的预期对称短路电流机供给短路点的预期对称短路电流初始值超过这台发电机额定电流两初始值

9、超过这台发电机额定电流两倍的短路；或同步和异步电动机反倍的短路；或同步和异步电动机反馈到短路点的电流超过不接电动机馈到短路点的电流超过不接电动机时该点的对称短路电流初始值时该点的对称短路电流初始值IK的的5%的短路。的短路。近端短路的电流波形图 Ik对称短路电流初始值；ip短路电流峰值；Ik稳态短路电流；iDC短路电流非周期分量；A非周期分量iDC的初始值 短路点的等效电压源短路点的等效电压源 对对于于远远端端和和近近端端短短路路都都可可用用一一等等效效电电压压源计算短路电流。源计算短路电流。用用等等效效电电压压源源计计算算短短路路电电流流时时，短短路路点点用用等等效效电电压压源源代代替替，该

10、该电电压压源源为为网网络络的的唯唯一一的的电电压压源源，其其它它电电源源，如如同同步步发发电电机机、同同步步电电动动机机、异异步步电电动动机机和和馈馈电电网网络络的的电电势势都都视视为零并用自身内阻抗代替。为零并用自身内阻抗代替。用用等等效效电电压压源源计计算算短短路路电电流流时时，可可不不考考虑非旋转负载的运行数据和发电机励磁方式。虑非旋转负载的运行数据和发电机励磁方式。用用等等效效电电压压源源时时，除除零零序序网网络络外外，线线路路电容和非旋转负载的并联导纳都可忽略。电容和非旋转负载的并联导纳都可忽略。用等效电压源 计算示意图 图为一单侧电源馈电并用等效电压源图为一单侧电源馈电并用等效电压

11、源计算短路网络的一个算例。等效电压源中计算短路网络的一个算例。等效电压源中的电压系数的电压系数c根据表选用，计算最大值用最根据表选用，计算最大值用最大电压系数大电压系数(cmax)，最小值用最小电压系数，最小值用最小电压系数(cmin)。电压系数电压系数c c与标称电压与标称电压U Un n的积应不的积应不超过设备最高电压超过设备最高电压U Um m。标称电压Un计算最大短路电流的电压系数cmax计算最小短路电流的电压系数cmin220/380 V380/660V和1140V1.001.050.951.00335 kV1.101.0035220 kV1.101.00 用用于于计计算算短短路路电

12、电流流最最大大值值的的等等效电压源按下式计算。效电压源按下式计算。a.电压为电压为220/380 V：b.电压为电压为380/660 V和和1140 V：c.电压为电压为335kV及及35220kV：短路电流中交流分量不衰减的系统(远端短路)对于远端短路，可以认为短路电流的对于远端短路，可以认为短路电流的交流分量是不衰减的，即预期短路电流是交流分量是不衰减的，即预期短路电流是由不衰减的交流分量和以初始值衰减到零由不衰减的交流分量和以初始值衰减到零的非周期分量组成。因此，可以认为远端的非周期分量组成。因此，可以认为远端短路的对称电流初始值短路的对称电流初始值 和稳态短路电流和稳态短路电流 （有效

13、值）与对称开断电流（有效值）与对称开断电流(有效值有效值)，三，三者相等，只需对者相等，只需对 和和 进行计算。对一电进行计算。对一电网经变压器馈电的短路，当馈电网络电抗网经变压器馈电的短路，当馈电网络电抗 与变压器低压侧电抗与变压器低压侧电抗 满足关系式满足关系式 时，可视为远端短路。时，可视为远端短路。三相短路时的电流最大，但在三相短路时的电流最大，但在靠近中性点接地的变压器或接地变靠近中性点接地的变压器或接地变压器附近发生单相接地短路时，其压器附近发生单相接地短路时，其短路电流可能大于三相短路电流。短路电流可能大于三相短路电流。具有具有Yz、Dy和和Dz向量组结线的变压向量组结线的变压器

14、，其低压绕组器，其低压绕组Y或或Z接地时，更是接地时，更是如此。如此。电气设备短路阻抗电气设备短路阻抗 对于馈电网络、变压器、架空对于馈电网络、变压器、架空线路、电缆线路、电抗器和其它类线路、电缆线路、电抗器和其它类似电气设备，它们的正序和负序短似电气设备，它们的正序和负序短路阻抗相等，即路阻抗相等，即 。计算线。计算线路零序阻抗时，在零序网络中，假路零序阻抗时，在零序网络中，假设在三条平行导线和返回的共用线设在三条平行导线和返回的共用线间有一交流电压，共用线流过三倍间有一交流电压，共用线流过三倍零序电流，如图所示。一般情况下，零序电流，如图所示。一般情况下，零序短路阻抗与正序短路阻抗不相零序

15、短路阻抗与正序短路阻抗不相等。等。可以小于、等于和大于可以小于、等于和大于 。电网馈电短路的系统图和等值电路 8.1 8.1 短路电流计算方法短路电流计算方法标么值标么值 任任意意一一个个物物理理量量对对基基准准值值的的比比值值称称为为标么值，它是个无单位的比值。标么值，它是个无单位的比值。实际值（具有单位）实际值（具有单位）标么值标么值 基准值（与实际值同单位）基准值（与实际值同单位）一一个个物物理理量量的的标标么么值值是是实实际际有有名名值值与与具具有有同同样样单单位位的的一一个个有有名名基基准准值值的的比比值值，本本身身已已不不再再具具有有单单位位。标标么么值值实实际际上上是是一一个相对

16、值。个相对值。2.根根据据定定义义公公式式，常常用用的的电电力力网网参参数数及及变变量量的标么值表示如下：的标么值表示如下：（l）阻抗标么值）阻抗标么值 （2）电压、电流标么值）电压、电流标么值 （3）功率标么值）功率标么值 上上述述各各式式中中具具有有*号号的的下下标标量量为为标标么么值值；具具有有字母下标的量为基准值；无下标量为实际有名值。字母下标的量为基准值；无下标量为实际有名值。3不同基准值的标么值之间的变换不同基准值的标么值之间的变换 发电机、变压器、电抗器等以设备发电机、变压器、电抗器等以设备的额定值为基准的标么值或百分值给出。的额定值为基准的标么值或百分值给出。在在电电力系力系统

17、计统计算中采用算中采用统统一基准一基准值值。若电抗以若电抗以表示，用统一基准值表示的电抗标么值为表示，用统一基准值表示的电抗标么值为简单系统三相短路的实用计算方法简单系统三相短路的实用计算方法 标标么么值值计计算算法法计计算算短短路路电电流流的的步骤如下：步骤如下：1.选择基准电压和基准容量选择基准电压和基准容量 基基准准电电压压 可可以以选选择择短短路路点点所所在的电网额定电压。在的电网额定电压。基基准准容容量量 可可以以选选择择100MVA或或系统短路容量系统短路容量 。2.元件阻抗标幺值的计算元件阻抗标幺值的计算 （1）同步电机电抗标么值）同步电机电抗标么值 式中式中 发电机的额定容量，

18、发电机的额定容量，kVA；发电机的超瞬变电抗值。发电机的超瞬变电抗值。（2）变压器电抗标么值）变压器电抗标么值 式中式中 变压器的额定容量，变压器的额定容量，kVA；变压器的百分阻抗值。变压器的百分阻抗值。（3 3）架空、电缆线路电抗标么值）架空、电缆线路电抗标么值式中式中 线路单位长度的电抗值，线路单位长度的电抗值，/km，可查找有关线路参，可查找有关线路参 数；数；线路长度，线路长度，km；线路平均额定电压，线路平均额定电压，kV。（4）电抗器电抗标么值）电抗器电抗标么值 电电抗抗器器的的百百分分比比电电抗抗（）是是以以电电抗抗器器额额定定工工作作电电压压和和额额定定工工作作电电流流为为基

19、基准准的的，它归算到新的基准下的公式为它归算到新的基准下的公式为式中式中 电抗器的额定电压，电抗器的额定电压，kV；电抗器的额定电流，电抗器的额定电流，kA；电抗器的百分阻抗值。电抗器的百分阻抗值。3求短路回路总电抗标么值求短路回路总电抗标么值 从从电电源源到到短短路路点点前前的的总总电电抗抗是是所所有有元元件的电抗标么值之和。件的电抗标么值之和。4求三相短路电流周期分量有效值求三相短路电流周期分量有效值 在在短短路路计计算算中中，如如选选短短路路点点所所在在线线路路额额定定电电压压（）为为基基准准电电压压 ，则则三三相相短短路电流周期分量为路电流周期分量为式中式中 短路点所在线路的额定电压，

20、短路点所在线路的额定电压，kV；基准电压，基准电压，kV；从电源到短路点之间的所有电从电源到短路点之间的所有电 气元件的电抗和，气元件的电抗和，。三相短路电流周期分量的标么值为三相短路电流周期分量的标么值为 三相短路电流周期分量的有名值为三相短路电流周期分量的有名值为 由上式可以看出，计算短路电流关键在由上式可以看出，计算短路电流关键在于求出短路回路总电抗标么值。于求出短路回路总电抗标么值。短路容量短路容量 短路容量数值为短路容量数值为 式中式中 短路处的额定电压，短路处的额定电压，kV；t时刻短路电流周期分量的有效时刻短路电流周期分量的有效 值，值，kA；在标么制中，若取在标么制中，若取 ，

21、则，则冲击电流和最大有效值电流冲击电流和最大有效值电流 1.三相短路出现最大值的条件 （1）对于高压电路，忽略线路的电阻，认为短路前的系统是纯感性电路。（2）系统在短路时刻，某一相的电压瞬时值为零。（3）系统在发生短路前的状态是线路空载。2.三相短路出现最小值的条件 短路电流的非周期分量为零。2三相短路最大冲击电流瞬时值三相短路最大冲击电流瞬时值 根根据据产产生生最最大大短短路路电电流流的的条条件件，短短路路电电流流周周期期分分量量和和非非周周期期分分量量叠叠加加的的结结果果是是在在短短路路后后经经过过半半个个周周期期的的时时刻刻将将会会出出现现短短路路电电流流的的最最大大瞬瞬时时值值，此此值

22、值称称为为短短路路冲冲击击电流的瞬时值。电流的瞬时值。式中式中 短路电流的周期分量，短路电流的周期分量，kA；短路冲击系数，当电路只有电短路冲击系数，当电路只有电 抗，则抗，则 ，当电路只有电，当电路只有电 阻阻 。当当短短路路发发生生在在单单机机容容量量为为12MW及及以以上上的的发发电电机机母母线线上上时时，短短路路冲冲击击系系数数取取1.9：当当短短路路发发生生在在高高压压电电网网的的其其他他各各点点时时，短路冲击系数取短路冲击系数取1.8：在在380/220V低低压压网网中中，短短路路冲冲击击系系数数取取1.3：冲击电流主要用于校验电气设备和载冲击电流主要用于校验电气设备和载流导体的电

23、动力稳定度。流导体的电动力稳定度。如如果果短短路路是是发发生生在在最最恶恶劣劣的的情情况况下下，短短路路电电流流在在第第一一个个周周期期内内的的有有效效值值将将最最大大，这这一一有有效效值值称为短路电流的最大有效值，以称为短路电流的最大有效值，以 表示。表示。短路冲击系数取短路冲击系数取1.9时时 短路冲击系数取短路冲击系数取1.8时时 短路冲击系数取短路冲击系数取1.3时时 短短路路电电流流的的最最大大有有效效值值常常用用于于校校验验某某些些电电气气设备的断流能力或耐力强度。设备的断流能力或耐力强度。异步电动机对短路冲击电流的异步电动机对短路冲击电流的影响及计算影响及计算 在在靠靠近近电电动

24、动机机出出口口处处发发生生三三相相短短路路时时，计计算算短短路路冲冲击击电电流流应应把把电电动动机机作作为为附附加加电电源来考虑。源来考虑。在在三三相相短短路路时时，电电力力系系统统的的电电压压从从电电源源到到短短路路点点依依次次下下降降。当当电电网网发发生生短短路路时时，如如果果电电动动机机的的反反电电势势大大于于电电网网在在该该点点的的残残余余电电压压，电电动动机机就就会会有有反反馈馈电电流流送送到到短短路路点点。同同时时电电动动机机迅迅速速受受到到制制动动，反反馈馈电电流流迅迅速速减减小小，所所以以电电动动机机反反馈馈电电流流一一般般只只影影响短路点的冲击电流。响短路点的冲击电流。高高压

25、压电电动动机机和和低低压压电电动动机机对对对对称称短短路路电电流流初初始始值值 、短短路路电电流流峰峰值值 和和开开断断电电流流 有有影影响响。在在不不对对称称短短路路时时，还还对对稳稳态态短短路路电流电流 有影响。有影响。短短路路计计算算中中必必须须考考虑虑高高压压电电动动机机影影响响，对对于于发发电电厂厂的的厂厂用用电电和和工工业业设设备备或或与与此此类类似似的的设设备备，如如化化工工、钢钢铁铁工工业业自自用用电电网网和和泵站中的低压电动机也应考虑其影响。泵站中的低压电动机也应考虑其影响。对对于于城城市市公公用用事事业业用用低低压压电电动动机机可可以以忽略不计。忽略不计。如如短短路路点点位

26、位于于低低压压电电动动机机母母线线上上，在在满满足足下下列列关关系系时时，母母线线上上连连接接的的电电动动机不可以忽略。机不可以忽略。式中式中 等效电动机的额定电流；等效电动机的额定电流；母线上不计电母线上不计电动机反馈动机反馈 电流时在该点的对称短电流时在该点的对称短 路电流初始值。路电流初始值。电电动动机机提提供供的的短短路路电电流流最最大大瞬瞬时时值值（电动机的反馈冲击电流）的计算（电动机的反馈冲击电流）的计算式中式中 电动机的次暂态电势的标么值，电动机的次暂态电势的标么值，电动机的次暂态电抗的标么值，电动机的次暂态电抗的标么值，反馈冲击倍数；电动机的短路冲击系数，高压 电动机取1.41

27、.6，低压电动 机取1.0；电动机的额定电流，kA表表 各种电动机的次暂态电势和次暂态电抗各种电动机的次暂态电势和次暂态电抗的标么值的标么值 三相短路总冲击电流 在计算中如果电动机的反馈冲击电流经过变压器后送到短路点，或电动机出口处发生不对称短路时，电动机的反馈冲击电流可以忽略不计。两相短路电流的计算两相短路电流的计算 远端系统除发生三相短路远端系统除发生三相短路外，还会发生两相短路。在无限外，还会发生两相短路。在无限大容量系统供电时，两相短路电大容量系统供电时，两相短路电流的计算可使用估算方法流的计算可使用估算方法。（1 1）如如果果短短路路点点距距离离发发电电机机较较远远时时（一一般般配配

28、电电系系统统多多属属于于这这种种情情况况）：可可认认为为发发电电机机内内部部不不会会引引起起暂暂态态过过程程，发发电电机机在在短短路路过过程程中中端端电电压压保保持持不不变变，短短路路电电流流仅仅取取决决于于外外电电路路阻阻抗抗。两两相相短短路路电电流流计计算算，可以根据三相短路电流值计算得到。可以根据三相短路电流值计算得到。式中式中 三相短路电流的周期分量三相短路电流的周期分量 （kAkA）；）；两相短路电流的周期分量两相短路电流的周期分量 （kAkA）。）。（2 2）如如果果短短路路点点距距离离发发电电机机较较近近（发发电电机机出出口口）：三三相相短短路路时时发发电电机机电电枢枢反反应应较

29、较两两相相短短路路时时去去磁磁作作用用强强，即即三三相相短短路路时时电电压压下下降降的的程程度度较较两两相相短短路路时时严严重重，所所以以两两相相短短路路电电流流比比三三相相短短路路电电流流大大，可可近近似似取为：取为：（3 3）当当短短路路点点介介于于两两者者之之间间时时，可可近近似似为：为：中性点不接地系统电容电流的计算中性点不接地系统电容电流的计算 1 1架空线路架空线路 在在6 610kV10kV中中性性点点不不接接地地系系统统中中的的架架空空线线路路发发生生单单相相接接地地故故障障时时，接接地地点点的的故故障障电电流流IcIc可可以以进进行行近近似似的估算。的估算。当架空线路有避雷线

30、时当架空线路有避雷线时当架空线路无避雷线时当架空线路无避雷线时式中式中 架空线路额定线电架空线路额定线电 压（压（kVkV）；）；架空线路的长度架空线路的长度 （kmkm）。）。2 2电缆线路电缆线路 在在6 610kV10kV中中性性点点不不接接地地系系统统中中的的电电缆缆线线路路发发生生单单相相接接地地故故障障时时，接接地地点点的的故故障障电电流流I Ic c可可以以进进行行近近似似的的估估算算。式中式中 电缆线路额定线电压电缆线路额定线电压 （kVkV）；）；电缆线路的长度（电缆线路的长度（kmkm）。）。3 3混合线路混合线路 6 610kV10kV中中性性点点不不接接地地系系统统既既

31、有有架架空空线线路路又又有有电电缆缆线线路路，如如果果发发生生单单相相接接地地故故障障时时，接接地地点点的的故故障障电电流流I Ic c可可以以进进行行近近似似的的估估算。算。式中式中 线路额定线电压（线路额定线电压（kVkV）；）；架空线路的长度（架空线路的长度（kmkm）；）；电缆线路的长度（电缆线路的长度（kmkm）。4 4变电设备的电容电流变电设备的电容电流 表表 变电设备的电容电流变电设备的电容电流 计计算算回回路路中中总总的的对对地地电电容容电电流流应应该该是是从从电电源源到到短短路路点点所所有有电电气气设设备备和和元元件件的的电电容电流的总和容电流的总和。系统元件各序参数和等值网

32、络系统元件各序参数和等值网络 对称分量法对称分量法 在在一一个个多多相相系系统统中中，如如果果各各相相量量的的绝绝对对值值相相等等，且且相相邻邻两两相相间间的的相相位位差差相相等等，就构成了一组对称的多相量。就构成了一组对称的多相量。在在三三相相系系统统中中，任任意意不不对对称称的的三三相相量量只只可可能能分分为为三三组组对对称称分分量量，这这三三组组对对称称分分量分别为量分别为 （1）正序分量）正序分量 （2）负序分量）负序分量 （3 3）零序分量）零序分量三相不对称相量所对应的三组对称分量三相不对称相量所对应的三组对称分量a a）正序分量）正序分量 b b）负序分量）负序分量 c c）零序

33、分量）零序分量 序阻抗的基本概念序阻抗的基本概念 所所谓谓某某元元件件的的正正序序阻阻抗抗，系系指指仅仅有有正正序序电电流流通通过过该该元元件件（这这些些元元件件三三相相是是对对称称的的）时时所所产产生生的的正正序序电电压压降降与与此此正正序序电电流流之比。之比。设设正正序序电电流流通通过过某某元元件件产产生生的的一一相相的的压降为压降为 正序阻抗正序阻抗 负序阻抗负序阻抗 零序阻抗零序阻抗 电电力力系系统统中中任任何何静静止止元元件件只只要要三三相相对对称称，当当通通入入正正序序和和负负序序电电流流时时，由由于于其其它它两两相相对对本本相相的的感感应应电电压压是是一一样样的的，所所以以正正序

34、阻抗与负序阻抗相等。序阻抗与负序阻抗相等。在在通通入入零零序序电电流流时时，由由于于三三相相电电流流同同相相，相相间间的的互互感感影影响响不不同同（对对于于变变压压器器来来讲讲，零零序序阻阻抗抗与与变变压压器器的的结结构构及及绕绕组组的的连连接接方方式式有有关关），因因而而零零序序阻阻抗抗和和正正序序（负负序）阻抗不同。序）阻抗不同。如如果果各各相相之之间间不不存存在在互互感感，且且中中线线阻阻抗抗为为零零，那那么么正正序序（负负序序）阻阻抗抗就就和和零零序序阻抗相等。阻抗相等。对于架空输电线、电缆、变压对于架空输电线、电缆、变压器有器有 。对于由三个单相电抗。对于由三个单相电抗器、电容器组成

35、的三相电抗器、电器、电容器组成的三相电抗器、电容器以及由三个单相变压器构成的容器以及由三个单相变压器构成的三相变压器组（如果零序电流能够三相变压器组（如果零序电流能够流通）则有流通）则有 。对对于于旋旋转转元元件件，如如发发电电机机和和电电动动机机，各各序序电电流流分分别别通通过过时时，将将引引起起不不同同的的电电磁磁过程：过程：正正序序电电流流产产生生与与转转子子旋旋转转方方向向相相同同的的旋转磁场；旋转磁场；负负序序电电流流产产生生与与转转子子旋旋转转方方向向相相反反的的旋旋转磁场；转磁场；零零序序电电流流产产生生的的磁磁场场则则与与转转子子的的位位置置无无关。关。因因此此旋旋转转元元件件

36、的的正正序序、负负序序和和零零序序阻阻抗抗互不相等。互不相等。系统相序网络的构成系统相序网络的构成 凡凡属属由由同同一一序序的的相相应应的的电电势势和和阻阻抗抗根根据据电电力力系系统统的的接接线线所所构构成成的的单单相相等等值值电电路路，称为该序的序网络。称为该序的序网络。在制订各序网络时，必须先了解系统在制订各序网络时，必须先了解系统的接线，接地中性点的分布状况以及各元的接线，接地中性点的分布状况以及各元件的各序参数和等效电路；进而再分别各件的各序参数和等效电路；进而再分别各序，由短路点开始，查明序电流在网络中序，由短路点开始，查明序电流在网络中的流通情况，以确定各序网络的组成元件的流通情况

37、，以确定各序网络的组成元件及其网络的具体连接。及其网络的具体连接。1正序网络正序网络 正序网络就是通常用以计算对称正序网络就是通常用以计算对称三相短路时的网络，流过正序电流的全三相短路时的网络，流过正序电流的全部元件的阻抗均用正序阻抗表示。部元件的阻抗均用正序阻抗表示。在不对称短路时短路点的正序电在不对称短路时短路点的正序电压压 、和和 不等于零，所以短路点不等于零，所以短路点不能和零电位线相连。正序电势就是发不能和零电位线相连。正序电势就是发电机的电势。电机的电势。2负序网络负序网络 负负序序电电流流在在网网络络中中所所流流经经的的元元件件与与正正序序电电流流所所流流经经的的相相同同。因因此

38、此，组组成成负负序序网网络络的的元元件件与与组组成成正正序序网网络络的的元元件件完完全全相相同同，只只是是各各元元件件的的阻阻抗抗要要用用负负序序参参数数表表示示，其其中中发发电电机机及及各各种种旋旋转转电电机机的的负负序序阻阻抗抗与与正正序序阻阻抗抗不不同同，而而其其它它静静止止元元件件的的负负序序阻阻抗抗等于正序阻抗。等于正序阻抗。因因为为发发电电机机的的负负序序电电势势为为零零，所所以以负负序序网网络络中中电电源源支支路路负负序序阻阻抗抗的的终终点点不不接接电电势势，而而与与零零电电位位相相连连，并并作作为为负负序序网网络络的的起起点点，短短路路点点就就是是该该网网络络的的终终点点。短短

39、路路点点的负序电压的负序电压 不为零。不为零。3零序网络零序网络 在在零零序序网网络络中中，不不包包含含电电源源电电势势。只只在在短短路路点点存存在在有有由由故故障障条条件件所所决决定定的的不不对对称称电电势势源源中中的的零零序序分分量量。各各元元件件的的阻阻抗抗均均应以零序参数表示。应以零序参数表示。零序电流实际上是一个流经三相电路零序电流实际上是一个流经三相电路的单相电流，经过地或与地连接的其它导的单相电流，经过地或与地连接的其它导体（例如地线、电缆包皮等），再返回三体（例如地线、电缆包皮等），再返回三相电路中。相电路中。只有当和短路点直接相连的网只有当和短路点直接相连的网络中至少具有一个

40、接地中性点时，才可以络中至少具有一个接地中性点时，才可以形成一个零序回路。如果与短路点直接相形成一个零序回路。如果与短路点直接相连的网络中有好几个接地的中性点，那么连的网络中有好几个接地的中性点，那么有几个零序电流的并联支路。有几个零序电流的并联支路。在绘制等值网络时，只能把有在绘制等值网络时，只能把有零序电流通过的元件包括进去，而零序电流通过的元件包括进去，而不通过零序电流的元件应舍去。作不通过零序电流的元件应舍去。作出系统的三线图，在短路处将三相出系统的三线图，在短路处将三相连在一起，接上一个零序电势源，连在一起，接上一个零序电势源，并从这一点开始逐一的查明零序电并从这一点开始逐一的查明零

41、序电流可能通行的回路。流可能通行的回路。变变压压器器绕绕组组的的接接法法对对零零序序电电流流的的通通行行路路径径有有很很大大影影响响。Yn，d接接线线绕绕组组中中，星星形形侧侧绕绕组组中中的的零零序序电电流流只只能能在在三三角角形形侧侧各各相相绕绕组组中中引引起起零零序序环环流流，并并不不能能流流到到外外线线路路上上去去。Yn，yn连连接接的的变变压压器器中中，当当其其中中一一侧侧的的绕绕组组中中有有零零序序电电流流通通过过时时，另另一一侧侧的的绕绕组组中中有有否否零零序序电电流流出出现现，要要看看另另一一侧侧绕绕组组的的外外电电路路中中还还有有其其它它接接地地的中性点等。的中性点等。对于那些

42、有零序电流通过的，对于那些有零序电流通过的，连在发电机或变压器等中性点的元连在发电机或变压器等中性点的元件，例如消弧线圈中通过的零序电件，例如消弧线圈中通过的零序电流为三相的零序电流之和（即每相流为三相的零序电流之和（即每相零序电流的三倍），而零序网络所零序电流的三倍），而零序网络所表示的只是一相的等值网络，为了表示的只是一相的等值网络，为了使零序网络中在这一元件上的电压使零序网络中在这一元件上的电压降与实际值相等，就必须将该元件降与实际值相等，就必须将该元件的阻抗值扩大为的阻抗值扩大为3 3倍而串接在与之相倍而串接在与之相连的流过同一零序电流的支路中。连的流过同一零序电流的支路中。判断零序网

43、 1 对简单的不对称故障的分析简单的不对称故障的分析 系统接线图 正、负、零序等值网络图 为从正序网络故障口看过去为从正序网络故障口看过去的戴维南等值电势。其值等于故障发生之的戴维南等值电势。其值等于故障发生之前故障点的相电压。当计算稳态时，网络前故障点的相电压。当计算稳态时，网络中的电势用稳态电势。当计算暂态时网络中的电势用稳态电势。当计算暂态时网络中的电势用暂态电势或次暂态电势。中的电势用暂态电势或次暂态电势。假定短路是纯金属性的（短路点弧光假定短路是纯金属性的（短路点弧光电阻及接地电阻均为零），短路是发生在电阻及接地电阻均为零），短路是发生在假想的阻抗等于零的引出线上。假想的阻抗等于零的

44、引出线上。电流的正方向规定由电源指向短路点。电流的正方向规定由电源指向短路点。电电压压的的正正方方向向规规定定由由故故障障点点的的每每相相对对地电压。地电压。计算中均以相作为基准相。计算中均以相作为基准相。2 2两相短路两相短路 （1 1）故障边界）故障边界条件条件 假定假定 两相短两相短路路，以相量表示的，以相量表示的边界条件方程如下：边界条件方程如下：两相短路的以两相短路的以序分量表示的三个序分量表示的三个边界条件是边界条件是 两相短路时的系统接线图 （2 2）复合序网复合序网相短路时的序网及复合序网图相短路时的序网及复合序网图 由由于于相相间间故故障障时时不不存存在在零零序序分分量量，所

45、所以复合序网只包括正序和负序网络。以复合序网只包括正序和负序网络。根根 据据 两两 相相 短短 路路 的的 边边 界界 条条 件件：；，图图中中的的正正序序和和负负序序网网络络联联成成一个复合序网络。一个复合序网络。3 3单相接地短路单相接地短路 （1）故障边界条件）故障边界条件 假定假定 相接地短路，相接地短路，短路处用相量来示的短路处用相量来示的边界方程为：边界方程为：用对称分量表示用对称分量表示：或或单相接地短路时系统接线图 （2 2）复合序网）复合序网 根据故障处的根据故障处的边界条件：三个序边界条件：三个序电流相等，三个序电流相等，三个序电压之和等于零，电压之和等于零，可以将三个序网

46、串可以将三个序网串联组成一个复合序联组成一个复合序网。网。单相接地短路时的复合序网图 4 4两相接地短路两相接地短路 （1）故障边界条件）故障边界条件 假定两相接地短路，假定两相接地短路，短路处以相量表示的短路处以相量表示的边界条件为：边界条件为：用对称分量表示用对称分量表示 或或两相接地短路时的系统接线图 （2）复合序网）复合序网 短路处的各序电短路处的各序电压相等，而各序电压相等，而各序电流之和等于零。流之和等于零。两相接地短路复合序网图 不对称短路电流、电压的计算不对称短路电流、电压的计算 根据不对称短路的边界方程和复根据不对称短路的边界方程和复合序网求出的各序电流、电压对称分合序网求出

47、的各序电流、电压对称分量及各相电流、电压值，一般都是指量及各相电流、电压值，一般都是指起始时或稳态时的基频分量。起始时或稳态时的基频分量。不不对对称称短短路路的的电电流流、电电压压计计算算可可以以根根据据短短路路序序网网的的基基本本方方程程式式和和边边界界条条件件方方程程式式列列出出若若干干个个独独立立方方程程，针针对对防防城城中中的的未未知知数数，联联立立求求解解，即即可可获得电流、电压的计算值。获得电流、电压的计算值。1.1.两相短路两相短路 （1）电流的计算）电流的计算 根据根据bc两相短路故障的边界条件和复合两相短路故障的边界条件和复合序网的接线图得序网的接线图得 故障处的各相电流故障

48、处的各相电流 （2）电压计算）电压计算 根据根据bc两相短路故障的边界条件和复两相短路故障的边界条件和复合序网的接线图得到合序网的接线图得到 故障处的各相电压故障处的各相电压 当在远离发电机的地方发生两当在远离发电机的地方发生两相短路时，可以认为整个系统的相短路时，可以认为整个系统的 ，此时有，此时有式中式中 在同一点在同一点发发生三相生三相 短路短路时时的短路的短路电电流。流。2单相接地短路单相接地短路 假定假定a a相短路，各序的电气量相短路，各序的电气量 短路处的各相电流、电压量短路处的各相电流、电压量 3两相接地短路两相接地短路 假假定定bc两两相相发发生生接接地地短短路路，各各序序的

49、的电气量电气量 短路处的各相电流短路处的各相电流 两相接地短路时，流入地中的电流为两相接地短路时，流入地中的电流为 故障处的各相电压为故障处的各相电压为 低压电网短路电流计算低压电网短路电流计算计算条件 （1）无无限限大大电电源源容容量量的的网网络络短短路路，短短路电流周期分时不衰减。路电流周期分时不衰减。（2）计计入入短短路路电电路路各各元元件件的的有有效效电电阻。阻。（3）在在离离配配电电变变压压器器低低压压侧侧很很近近时时，大大截截面面线线路路上上或或低低压压配配电电屏屏内内部部发发生生短短路路时，才需要计算非周期分量。时，才需要计算非周期分量。（4）在在计计算算三三相相最最大大短短路路

50、电电流流时时，导导体体计计算算温温度度取取20，在在计计算算单单相相短短路路（包包括括单单相相接接地地故故障障）电电流流时时，假假设设的的计计算算温温度度升升高高，电电阻阻增增大大，其其值值一一般般以以20时时电电阻的阻的1.5倍。倍。（5）计计算算过过程程采采用用有有名名单单位位制制，电电压压用用伏伏，电电流流用用千千安安，容容量量用用千千伏伏安安，阻阻抗抗用毫欧。用毫欧。（6）计计算算220/380V网网络络三三相相短短路路电电流流时时，计计算算电电压压CUn取取电电压压系系数数C为为1.05，计计算算单单相相接接地地故故障障电电流流时时，C取取1.0,Un为为系系统统标准电压（线电压）标