针对小电流接地系统单相接地分析讨论

针对小电流接地系统单相接地分析讨论

在电力系统中我国电网的运行方式是110kV及以上的电网通过采取直接接地运行方式，而在110kV以下的经常有中性点不接地或经过消弧线圈和高阻抗接地方式，后者一般称作小电流接地系统。但出现接地短路的概况比较多，文章即对出现小接电流接地系统进行研究分析。

标签：接地；小电流系统；单相

Abstract：In the power system，the operation mode of the power grid in China is 110kV and above by adopting the direct grounding mode，while those below 110kV often have the neutral point ungrounded or through arc-suppression coil and high impedance grounding mode. The latter is commonly referred to as a small current grounding system. However，there are many cases of earthing short circuit. In this paper，the grounding system with small connection current is studied and analyzed.

Keywords：grounding；low current system；single phase

1 單相接地理论分析

我国的10kV配电系统电压等级低，为了保证其可靠运行，供电可靠性的提高，大多数采用中性点不接地或经消弧线圈接地。在这种系统中，发生单相接地故障时，由于其中性点是没有有效接地的，因此是没有短路回路的，自然也就不存在短路电流。由于其不影响供电，故允许带单相接地故障运行1～2h。常见的小电流接地系统其短路图，对于图1所示的最简单中性点不接地网络，正常运行时，各相对地电压是对称的，中性点对地电压为零，电网中无零序电压。通常情况下，各线路对地电容相同，三相电流一般是对称的，各自超前90度，三相电流之和为零。

图1 简单网络接线示意图

假设A相发生接地故障，A相对地电压变为零，对地电容被短接，中性点电压上升为相压电压，各相电压、电流相位关系见图2，各相对地电压为：

易见A相接地后，对地电压为零，非故障相BC相对地电压为倍的正常电压，但线电压仍然保持对称。根据对称分量法，故障点零序电压为

0= （AD+ BD+ CD）=- A

各相对地电容大小用C来表示，则非故障线路中产生流向故障点的电容电流为

单相短路电流计算

1、替代定理 在任意具有唯一解的电路中，某支路的电流为i k ，电压为u k ，那么该支路可以用独立电压源u k ，或者独立电流源i k 来等效替代，如下图所示。替代后的电路和原电路具有相同的解。 图 叠加定理 由全部独立电源在线性电阻电路中产生的任一电压或电流，等于每一个独立电源单独作用所产生的相应电压或电流的代数和。 注意点：（1）只适用于线性电路；（2）一个电源作用，其余电源为零，如电压源为零即电压为零——>短路，电流源为零即电流为零——>开路；（3）各回路电压和电流可以叠加，但功率不能叠加。 3、三相系统及相量图的应用 交流变量 正常的电力系统为三相系统，每相的电压和电流分量均随着时间作正弦变化，三相间相互角偏差为120°，比如以A 相为基准，A 相超前B ，B 相超前C 各120°，就构成正序网络，如下式所示： ) 120sin()360240sin()240sin(); 120sin(); sin( t U t U t U u t U u t U u m m m c m b m a 以A 相为例，因为三角函数sin 是以360°（或2π）为周期变化，所以随着时间t 的流逝，当 t 值每增长360°（或2π）时，电压ua 就经过了一个周期的循环，如下图所示：

图 如上图，t代表时间， 代表t=0时刻的角度（例如上图中ua当t=0时位于原点， ）， 表示角速度即每秒变化多少度。例如电网的频率为50Hz，每即代表0 秒变化50个周期，即变化50*360°或者50*2π。此处360°和2π仅是单位制的不同，分别为角度制和弧度制，都是代表一个圆周；值得注意的是用360°来分析问题更加形象，而2π为国际单位制中的标准单位，计算时更通用。 向量的应用 用三角函数分析问题涉及较为繁琐的三角函数计算，图的正弦波形图可表示出不同周期分量的峰值和相差角度，但使用范围有限。为此，利用交流分量随时间做周期变化，且变化和圆周关系密切的特点，引入向量如下，方便交流分量的加减乘除计算：

某系统单相、两相接地短路电流的计算

1 课程设计的题目及目的 1.1 课程设计选题 如图1所示发电机G ，变压器T1、T2以及线路L 电抗参数都以统一基准的标幺值给出，系统C 的电抗值是未知的，但已知其正序电抗等于负序电抗。在K 点发生a 相直接接地短路故障，测得K 点短路后三相电压分别为Ua=1∠-120，Uc=1∠120. （1）求系统C 的正序电抗； （2）求K 点发生bc 两相接地短路时故障点电流； （3）求K 点发生bc 两相接地短路时发电机G 和系统C 分别提供的故障电流(假设故障前线路中没有电流)。 系统C 发电机G 15.01=T X 15 .00=T X 2T 25.02==''X X d 图1 电路原理图 1.2 课程设计的目的 1. 巩固电力系统的基础知识； 2. 练习查阅手册、资料的能力； 3．熟悉电力系统短路电流的计算方法和有关电力系统的常用软件；

2设计原理 2.1 基本概念的介绍 1.在电力系统中，可能发生的短路有：三相短路、两相短路、两相短路接地和单相短路。三相短路也称为对称短路，系统各相与正常运行时一样仍处于对称状态。其他类型的短路都属于不对称短路。 2.正序网络:通过计算对称电路时所用的等值网络。除中性点接地阻抗、空载线路（不计导纳）以及空载变压器（不计励磁电流）外，电力系统各元件均应包括在正序网络中，并且用相应的正序参数和等值电路表示。 3.负序网络：与正序电流的相同，但所有电源的负序电势为零。因此，把正序网络中各元件的参数都用负序参数代替，并令电源电势等于零，而在短路点引入代替故障条件的不对称电势源中的负序分量，便得到负序网络。 4.零序网络：在短路点施加代表故障边界条件的零序电势时，由于三项零序电流大小及相位相同，他们必须经过大地（或架空地线、电缆包庇等）才能构成回路，而且电流的流通与变压器中性点接地情况及变压器的解法有密切关系。2.2电力系统各序网络的制定 应用对称分量法分析计算不对称故障时，首先必须作出电力系统的各序网络。为此，应根据电力系统的接线图，中型点接地情况等原始资料，在故障点分别施加各序电势，从故障点开始，逐步查明各序电流流通的情况。凡是某一序电流能流通的元件，都必须包括在该序网络中，并用相应的序参数和等值电路表示。除中性点接地阻抗，空载线路以及空载变压器外，电力系统各元件均应包括在正序网络中，并且用相应的正序参数和等值电路表示，如图2所示；负序电流能流通的元件与正序电流的相同，但所有电源的负序电势为零。因次，把正序网络中各元件的参数都用负序参数代替，并令电源电势等于零，便得到负序网络如图3所示；在短路点电流施加代表故障边界条件的零序电势时，由于三相零序电流大小及相位相同，他们必须经过大地才能构成通路，而且电流的流通与变压器中性点接地情况及变压器的接法有密切的关系。如图4所示。利用各序的网络图可以计算出相应的序阻抗。 图2 系统的正序网络

中性点不接地系统发生单相接地时向量分析

中性点不接地系统单相接地时的向量分析 为了熟悉不接地电网的零序保护，需要首先熟悉这类电网发生单相接地故障时电压、电流零序分量的特点。下面着重介绍单相接地时稳态电容电流的特点。下面图a示出最简单的中性点不接地网，图中表示负荷是断开的，因为单相接地时三相的相线电压和负荷电流仍然对称，所以不考虑负荷电流，不会影响分析的结果。 正常运行情况下，各相对地有相同的电容 C（用集中参数表示）， 在相电压的作用下，每相都有一超前电压90°的电容电流流入地中，并三相电容电流之和为零，中性点对地无电压，因为电容电流很小，其在线路上产生的电压降可以忽略不计，故可以认为各相电压均与各相电势相等，电压、电流向量图如图b所示。 发生单相（例如A相）金属性接地时，若忽略较小的电容电流

产生的电压降，则电网中各处故障相的对地电压都变为零。于是A 相对地电容被短接，只有B 相和C 相对地电容中还存在电流，此时 中性点对地电压上升为相电压（－a E ），非故障相的对地电压变为线 间电压（升高 3 倍），其向量关系图如下图c 。 这时三相对地电压可分别写为：A U ' ＝0，B U ' =BA U =A B E E -＝ 3A E 0 150j e -，C U ' =CA U =C E -A E = 3A E 0 150j e ，由于相电压和电容电流的 对称性已破坏，因而出现了零序电压和零序电流，因为A U ' ＝0，所以 零序电压0 3U =B U ' ＋C U ' ＝－3A E ，即等于故障相正常电势的三倍，则相位与之相反。在B U ' 和C U ' 的作用下，在两非故障相及其对地电容中出现超前电压90°的电流， B I ＝ C B jX U －' =B U ' 0 jWC ， C I ＝ C C jX U －' =C U ' jWC ，其有效值为B I ＋C I = 3X U WC ,X U 为相电压的有效 值，从故障点流回的电流即零序电流为：0 3I ＝-(B I +C I )＝－（B U ' ＋C U ' ）0jWC 。式中负号表示零序电流与通常规定的电流方向相反，因 为B U ' ＋C U ' ＝－3A E ，所以故障点的零序电流有效值为0 3I ＝3X U 0 WC ,

变电站线路单相接地故障处理及典型案例分析(扫描版)

变电站线路单相接地故障处理及典型案例分析 [摘要] 在大电流接地系统中，线路单相接地故障在电力系统故障中占有很大比例.本文通过对某地区工典型故障案例进行分析,介绍了处理方法，并对相关的知识点进行阐述，为现场运行人员正确判断和分析事故原因提供了借鉴。 [关键词]大电流接地系统；小电流接地系统；判断；分析 我国电压等级在110kV 及其以上的系统均为大电流接地系统，在大电流接地系统中，线路单相接地故障在电力系统故障中占有很大的比例，造成单相故障的原因有很多，如雷击、瓷瓶闪落、导线断线引起接地、导线对树枝放电、山火等。线路单相接地故障分为瞬时性故障和永久性故障两种，对于架空线路一般配有重合闸，正常情况下如果是瞬时性故障，则重合闸会启动重合成功；如果是永久性故障将会出现重合于永久性故障再次跳闸而不再重合。 为帮助运行人员正确判断和分析大电流接地系统线路单相瞬时性故障，本案例选取了某地区一典型的220kV线路单相瞬时接地故障，并对相关的知识点进行分析。 说明，此案例分析以FHS变电站为主。 本案例分析的知识点： （1）大电流接地系统与小电流接地系统的概念。 （2）单相瞬时性接地故障的判断与分析。 （3）单相瞬时性接地故障的处理方法。 （4）保护动作信号分析。 （5）单相重合闸分析。 （6）单相重合闸动作时限选择分析。 （7）录波图信息分析。 （8）微机打印报告信息分析。 一、大电流接地系统、小电流接地系统的概念 在我国，电力系统中性点接地方式有三种： （1）中性点直接接地方式。 （2）中性点经消弧线圈接地方式。 （3）中性点不接地方式。 110kV及以上电网的中性点均采用中性点直接接地方式。 中性点直接接地系统（包括经小阻抗接地的系统）发生单相接地故障时，接地短路电流很大，所以这种系统称为大电流接地系统。采用中性点不接地或经消弧线圈接地的系统，当某一相发生接地故障时，由于不能构成短路回路，接地故障电流往往比负荷电流小得多，所以这种系统称为小电流接地系统。 大电流接地系统与小电流接地系统的划分标准是依据系统的零序电抗X0与正序电抗X1的比值X0/X1。 我国规定：凡是X0/X1≤4～5的系统属于大接地电流系统，X0/X1＞4～5的系统则属于小接地电流系统。事故涉及的线路及保护配置图事故涉及的线路和保护配置如图2-1所示，两变电站之间为双回线，线路长度为66.76km。

两相短路电流计算

根据两相短路电流计算公式：I d=U e/2√(∑R)2+(∑X)2 其中∑R=R1/K b2+R b+R2；∑X=X X+X1/ K b2+X b+X2 式中I d--两相短路电流，A； ∑R、∑X—短路回路内一相电阻、电抗值的总和，Ω； X X—根据三相短路容量计算的系统电抗值，Ω； R1、X1—高压电缆的电阻、电抗值，Ω； K b—矿用变压器的变压比，若一次电压为１０ＫＶ，二次电压为１２００Ｖ、６９０Ｖ时，变比依次为８．３、１４．５R b、X b—矿用变压器的电阻、电抗值 R2、X2—低压电缆的电阻、电抗值 U e—变压器二次侧的额定电压，对于660V网络，U e以690V 计算；对于1140V网络，U e以1200V计算 经查表： 702高压电缆R1=0.3Ω/Km，X1=0.08Ω/Km； 502高压电缆R1=0.42Ω/Km，X1=0.08Ω/Km； 352高压电缆R1=0.6Ω/Km，X1=0.08Ω/Km； 1140V变压器R b=0.0167，X b=0.1246； 660V变压器R b=0.0056，X b=0.0415； 1140V系统下X X=0.0144； 660V系统下X X=0.0048； 702低压电缆R2=0.315Ω/Km，X2=0.078Ω/Km； 502低压电缆R2=0.448Ω/Km，X2=0.081Ω/Km；

352低压电缆R2=0.616Ω/Km，X2=0.084Ω/Km；252低压电缆R2=0.864Ω/Km，X2=0.088Ω/Km；162低压电缆R2=1.37Ω/Km，X2=0.09Ω/Km； 1、副井井下660V系统最远端两相短路电流 ∑R=R1/K b2+R b+R2=0.539948 ∑X=X X+X1/ K b2+X b+X2=0.118166 I d=U e/2√(∑R)2+(∑X)2=627.27A 2、副井井下1140V系统最远端两相短路电流∑R=R1/K b2+R b+R2=0.27092 ∑X=X X+X1/ K b2+X b+X2=0.20162 I d=U e/2√(∑R)2+(∑X)2=1776.73A 3、副井井下风机专用线最远端两相短路电流∑R=R1/K b2+R b+R2=0.2 ∑X=X X+X1/ K b2+X b+X2=0.086 I d=U e/2√(∑R)2+(∑X)2=1568A 4、主井井下660V系统最远端两相短路电流 ∑R=R1/K b2+R b+R2=0.09 ∑X=X X+X1/ K b2+X b+X2=0.06 I d=U e/2√(∑R)2+(∑X)2=3136A 5、主井井下1140V系统最远端两相短路电流∑R=R1/K b2+R b+R2=0.277 ∑X=X X+X1/ K b2+X b+X2=0.2

小电流接地系统接地故障分析知识讲解

小电流接地系统 单相接地故障分析与检测 为了提高供电可靠性，配电网中一般采取变压器中性点不接地或经消弧线圈和高阻抗接地方式，这样当某一相发生接地故障时，由于不能构成短路回路，接地故障电流往往比负荷电流小得多，因而这种系统被称为小电流接地系统。 小电流接地系统中单相接地故障是一种常见的临时性故障，当该故障发生时，由于故障点的电流很小，且三相之间的线电压仍保持对称，对负荷设备的供电没有影响，所以允许系统内的设备短时运行，一般情况下可运行1-2个小时而不必跳闸，从而提高了供电的可靠性。但一相发生接地，导致其他两相的对地电压升高为相电压的倍，这样会对设备的绝缘造成威胁，若不及时处理可能会发展为绝缘破坏、两相短路，弧光放电，引起去系统过压。然而当系统发生单相接地故障时，由于构不成回路，接地电流是分布电容电流，数值比负荷电流小得多，故障特征不明显，因此接地故障检测仍是一项世界难题，很多技术有待克服。 单相接地故障分析 当任意两个导体之间隔着绝缘介质时会形成电容，因此在简单电网中，中性 ，在相电压作用下，点不接地系统正常运行时，各相线路对地有相同的对地电容C 每相都有一个超前于相电压900的对地电容电流流入地中，然而由于电容的大小与电容极板面积成正比而与极板距离成反比，所以线路的对地电容，特别是架空线路对地电容很小，容抗很大，对地电容电流很小。 系统正常运行时，如图1，由于三相相电压U A、U B、U C是对称的，三相对地电容电流I co.A、I co.B、I co.C也是平衡的，因此，三相的对地电容电流矢量和为0，没有电流流向大地，每相对地电压就等于相电压。

图1中性点不接地电力系统电路图与矢量图 当系统中某一相出现接地故障后，假设C相接地，如图2所示，相当于在C 相的对地电容中并联了一个大电阻，由于故障电流I C没有返回电源的通路，只能通过另外两项非故障A、B相线路的对地电容返回电源。此时C相线路的对地电压为U C’ = U CD = 0，而A相对地线电压即U A’ = U AD = U AC = -U CA = -U C∠-300 = U B∠-900，而B相对地线电压即U B’ = U BC = U B∠-300，则U A’和U B’相差600。非故障相中流向故障点的电容电流I AC= U A’jwC0，I BC= U B’jwC0，且I AC、I BC超前U A’和U B’ 900，I AC、I BC大小相等为I co.A之间相差600。 图2中性点不接地电力系统发生C相接地故障电路图与矢量图由此可见，C相接地时，不接地的A、B两相对地电压U A’和U B’由原来的相电压升高到线电压，即值升高到原来的倍，相位由原来的相差1200变为相差600。此时，从接地点流回的电流I C应为A、B两相的对地电容电流之和，即I C = I AC + I BC。

短路电流计算方法

第七章短路电流计算 Short Circuit Current Calculation §7-1 概述General Description 一、短路的原因、类型及后果 The cause, type and sequence of short circuit 1、短路：是指一切不正常的相与相之间或相与地<对于中性点接地 的系统）发生通路的情况。 2、短路的原因： ⑴元件损坏 如绝缘材料的自然老化，设计、安装及维护不良等所造成的设备缺陷发展成短路. ⑵气象条件恶化 如雷击造成的闪络放电或避雷器动作；大风造成架空线断线或导线覆冰引起电杆倒塌等. ⑶违规操作 如运行人员带负荷拉刀闸；线路或设备检修后未拆除接地线就加电压. ⑷其他原因 如挖沟损伤电缆,鸟兽跨接在裸露的载流部分等. 3、三相系统中短路的类型： ⑴基本形式: )3(k—三相短路；)2(k—两相短路； )1( k—单相接地短路；)1,1(k—两相接地短路； ⑵对称短路：短路后，各相电流、电压仍对称,如三相短路； 不对称短路：短路后，各相电流、电压不对称。 如两相短路、单相短路和两相接地短路. 注:单相短路占绝大多数；三相短路的机会较少,但后果较严重。4、短路的危害后果 随着短路类型、发生地点和持续时间的不同，短路的后果可能只破坏局部地区的正常供电，也可能威胁整个系统的安全运行。短路的危险后果一般有以下几个方面。 （1）电动力效应 短路点附近支路中出现比正常值大许多倍的电流，在导 体间产生很大的机械应力，可能使导体和它们的支架遭 到破坏。 （2）发热 短路电流使设备发热增加，短路持续时间较长时，设备 可能过热以致损坏。 （3）故障点往往有电弧产生，可能烧坏故障元件，也可能殃

短路电流大小的限制方法

限制短路电流的方法 2008-06-14 20:18 目前在电力系统中，用得较多的限制短路电流的方法有以下几种：选择发电厂和电网的接线方式；采用分裂绕组变压器和分段电抗器；采用线路电抗器；采用微机保护及综合自动化装置等。 1 选择发电厂和电网的接线方式 通过选择发电厂和电网的电气主接线，可以达到限制短路电流的目的。 在发电厂内，可对部分机组采用长度为40km及以上的专用线路，并将这种发电机—变压器—线路单元连接到距其最近的枢纽变电所的母线上，这样可避免发电厂母线上容量过份集中，从而达到降低发电厂母线处短路电流的目的。 为了限制大电流接地系统的单相接地短路电流，可采用部分变压器中性点不接地的运行方式，还可采用星形—星形接线的同容量普通变压器来代替系统枢纽点的联络自耦变压器。 在降压变电所内，为了限制中压和低压配电装置中的短路电流，可采用变压器低压侧分列运行方式；在输电线路中，也可采用分列运行的方式。在这两种情况下，由于阻抗大，可以达到限制短路电流的目的，不过为了提高供电可靠性，应该加装备用电源自动投入装置。 对环形供电网，可将电网解列运行。电网解列可分为经常解列和事故自动解列两种。电网经常解列是将机组和线路分配在不同的母线系统或母线分段上，并将母线联络断路器或母线分段断路器断开运行，这样可显著减小短路电流。电网事故自动解列，是指在正常情况下发电厂的母线联络断路器或分段断路器闭合运行，当发生短路时由自动装置将母线(或分段) 断路器断开，从而达到限制短路电流的目的。 2 采用分裂绕组变压器和分段电抗器 在大容量发电厂中为限制短路电流可采用低压侧带分裂绕组的变压器，在水电厂扩大单元机组上也可采用分裂绕组变压器。为了限制6～10 kV配电装置中的短路电流，可以在母线上装设分段电抗器。分段电抗器只能限制发电机回路、变压器回路、母线上发生短路时的短路电流，当在配电网络中发生短路时则主要由线路电抗器来限制短路电流。 3 采用线路电抗器 线路电抗器主要用于发电厂向电缆电网供电的6～10kV配电装置中，其作用是限制短路电流，使电缆网络在短路情况下免于过热，减少所需要的开断容量。 4 采用微机保护及综合自动化装置 从短路电流分析可知，发生短路故障后约0.01s时间出现最大短路冲击电流，采用微机保护仅需0.005s就能断开故障回路，使导体和设备避免承受最大短路电流的冲击，从而达到限制短路电流的目的。

短路电流计算

短路电流计算 第一节概述 一、电力系统或电气设备的短路故障原因 （1）自然方面的原因。如雷击、雾闪、暴风雪、动物活动、大气污染、其他外力破坏等等，造成单相接地短路和相间短路。 （2）人为原因。如误操作、运行方式不当、运行维护不良或安装调试错误，导致电气地设备过负荷、过电压、设备损坏等等造成单相接地短路和相间短路。 （3）设备本身原因。如设备制造质量、设备本身缺陷、绝缘老化等等造成单相接地短路和相间短路。 二、短路种类 1.单相接地短路 电力系统及电气设备最常见的短路是单相接地,约占全部短路的75%以上。对大电流接地系统，继电保护应尽快切断单相接地短路。对中性点经小电阻或中阻接地系统，继电保护应瞬时或延时切断单相接地短路。对中性点不接地系统，当单相接地电流超过允许值时，继电保护亦应有选择性地切断单相接地短路。对中性点经消弧线圈接地或不接地系统，单相接地电流不超过允许值时，允许短时间单相接地运行，但要求尽快消除单相接地短路点。 2.两相接地短路 两相接地短路一般不超过全部短路的10%。大电流接地系统中，两相接地短路大部分发生于同一地点，少数在不同地点发生两相接地短路。中性点非直接接地的系统中，常见是发生一点接地，而后其他两相对地电压升高，在绝缘薄弱处将绝缘击穿造成第二点接地，此两点多数不在同一点，但也有时在同一点，继电保护应尽快切断两相接地短路。 3.两相及三相短路 两相及三相短路不超过全部短路的10%。这种短路更为严重，继电保护应迅速切断两相及三相短路。

4.断相或断相接地 线路断相一般伴随相接地。而发电厂的断相，大都是断路器合闸或分闸时有一相拒动造成两相运行，或电机绕组一相开焊的断相，或三相熔断器熔断一相的两相运行，两相运行一般不允许长期存在，应由继电保护自动或运行人员手动断开健全相。 5.绕组匝间短路 这种短路多发生在发电机、变压器、电动机、调相机等电机电器的绕组中，虽然占全部短路的概率很少，但对某一电机来说却不一定。例如，变压器绕组匝间短路占变压器全部短路的比例相当大，这种短路能严重损坏设备，要求继电保护迅速切除这种短路。 6.转换性故障和重叠性故障 发生以上五种故障之一，有时由于故障的演变和扩大，可能由一种故障转换为另一种故障，或发生两种及两种以上的故障（称之复故障），这种故障不超过全部故障的5%。 第二节 对称短路电流计算 一、阻抗归算 为方便和简化科计算，通常将发电机、变压器、电抗器、线路等元件的阻抗归算至同一基准容量bs S （一般取100MVA 或1000MVA 基准容量）和基准电压bs U （一般取电网的平均额定电压bv U ）时的基准标么阻抗（以下不作单独说明，简称标么阻抗）；归算至额定容量的标么阻抗称相对阻抗。 （一）标么阻抗的归算 1.发电机等旋转电机阻抗的归算 发电机等旋转电机一般给出的是额定条件下阻抗对值，其标么可按下式计算 bs G G GN S X X S * = （1-1） 式中 G X * ——发电机在基准条件下电抗的标么值； G X ——发电机额定条件电抗的标对值； G X ——基准容量（MVA ）；

某系统单相、两相接地短路电流的计算

1 课程设计的题目及目的 课程设计选题 如图1所示发电机G ，变压器T1、T2以及线路L 电抗参数都以统一基准的标幺值给出，系统C 的电抗值是未知的，但已知其正序电抗等于负序电抗。在K 点发生a 相直接接地短路故障，测得K 点短路后三相电压分别为Ua=1∠-120，Uc=1∠120. （1）求系统C 的正序电抗； （2）求K 点发生bc 两相接地短路时故障点电流； （3）求K 点发生bc 两相接地短路时发电机G 和系统C 分别提供的故障电流(假设故障前线路中没有电流)。 系统C 发电机G 15.01=T X 15 .00=T X 2T 25.02==''X X d 图1 电路原理图 课程设计的目的 1. 巩固电力系统的基础知识； 2. 练习查阅手册、资料的能力； 3．熟悉电力系统短路电流的计算方法和有关电力系统的常用软件；

2设计原理 基本概念的介绍 1.在电力系统中，可能发生的短路有：三相短路、两相短路、两相短路接地和单相短路。三相短路也称为对称短路，系统各相与正常运行时一样仍处于对称状态。其他类型的短路都属于不对称短路。 2.正序网络:通过计算对称电路时所用的等值网络。除中性点接地阻抗、空载线路（不计导纳）以及空载变压器（不计励磁电流）外，电力系统各元件均应包括在正序网络中，并且用相应的正序参数和等值电路表示。 3.负序网络：与正序电流的相同，但所有电源的负序电势为零。因此，把正序网络中各元件的参数都用负序参数代替，并令电源电势等于零，而在短路点引入代替故障条件的不对称电势源中的负序分量，便得到负序网络。 4.零序网络：在短路点施加代表故障边界条件的零序电势时，由于三项零序电流大小及相位相同，他们必须经过大地（或架空地线、电缆包庇等）才能构成回路，而且电流的流通与变压器中性点接地情况及变压器的解法有密切关系。 电力系统各序网络的制定 应用对称分量法分析计算不对称故障时，首先必须作出电力系统的各序网络。为此，应根据电力系统的接线图，中型点接地情况等原始资料，在故障点分别施加各序电势，从故障点开始，逐步查明各序电流流通的情况。凡是某一序电流能流通的元件，都必须包括在该序网络中，并用相应的序参数和等值电路表示。除中性点接地阻抗，空载线路以及空载变压器外，电力系统各元件均应包括在正序网络中，并且用相应的正序参数和等值电路表示，如图2所示；负序电流能流通的元件与正序电流的相同，但所有电源的负序电势为零。因次，把正序网络中各元件的参数都用负序参数代替，并令电源电势等于零，便得到负序网络如图3所示；在短路点电流施加代表故障边界条件的零序电势时，由于三相零序电流大小及相位相同，他们必须经过大地才能构成通路，而且电流的流通与变压器中性点接地情况及变压器的接法有密切的关系。如图4所示。利用各序的网络图可以计算出相应的序阻抗。 图2 系统的正序网络 X c X T X L X T X d ” C V fa(1) G + + +

小电流接地故障现象及原因分析(通用版)

( 安全技术 ) 单位：_________________________ 姓名：_________________________ 日期：_________________________ 精品文档 / Word文档 / 文字可改 小电流接地故障现象及原因分 析(通用版) Technical safety means that the pursuit of technology should also include ensuring that people make mistakes

小电流接地故障现象及原因分析(通用版) 1引言 随着全国农村电网改造工程的全面展开，农村供电网络健康水平明显提高，小接地电流电网中三相对地电压不平衡现象是电网异常和故障的反映，电气运行人员若能正确判断并限制故障发展，迅速排除故障，则可保证电网安全运行。反之，往往导致配电变压器电磁式电压互感器烧损、高压熔断器熔断、避雷器爆炸、导线烧断、线路短路、保护误动、大面积停电等事故发生。 1引言 随着全国农村电网改造工程的全面展开，农村供电网络健康水平明显提高，小接地电流电网中三相对地电压不平衡现象是电网异常和故障的反映，电气运行人员若能正确判断并限制故障发展，迅速排除故障，则可保证电网安全运行。反之，往往导致配电变压器

电磁式电压互感器烧损、高压熔断器熔断、避雷器爆炸、导线烧断、线路短路、保护误动、大面积停电等事故发生。 2故障现象判断与分析 2.1绝缘监视装置自身故障的判断 2.1.1TV熔断器一相熔断的现象与判断 (1)单相TV接线Y0/Y0/Δ接线时，由于磁路系统为单路回路，如果TV一次侧A相熔断器熔断，则二次侧A相无感应电压，但因TV 负载另两侧相电压与A相形成一串联回路，故A相对地有很小的电压，A相二次熔断器熔断时，也同样因TV有负载，A相有很小的电压，电压表可能有一点指示。 (2)三相五柱式TV接成Y0/Y0/Δ接线时，它们的磁路是互通的，高压侧A相熔断器熔断，二次侧A相仍能感应出一定的电压，但此时的A相电压比单相TV接线时要高一些，二次侧断开一相时，情况与单相TV接线时相同。 2.1.2TV熔断器两相熔断的现象与判断 (1)高压熔断器两相熔断时，熔断的两相相电压很小或接近于

单相接地时零序电流电压分析 (2)

下面对系统单相接地时，零序电流与电压之间的关系做简单的分析: 将某用电系统简化为上图：（将所有正常回路简化为第一条回路，假定第二条回路出现接地故障,零序CT安装位置如图中1、2） 下面就分别对第三条回路存在或不存在接地故障情况下，电压及对地电容电流进行分析。 对该系统电压情况分析如下： 一、在正常情况下一次电压，二次电压（测量、开口三角）关系如图： UA(向量)与Ua(向量)、Ua0(向量)； UB(向量)与Ub(向量)、Ub0(向量)； UC(向量)与Uc(向量)、Uc0(向量)； 方向分别相同 在测量线圈中变比为：

即一二次侧电压比为60，即如果系统线电压为6000V,则在每一测量PT的二次线圈中电压为V，两相之间的电压为100V 在开口三角线圈中变比为： 即一二次侧电压比为，即如果系统线电压为6000V,则在每只PT的开口三角 二次线圈中电压为V， UL0(向量)=Ua(向量)+ Ub(向量) +Uc(向量) = = = =0 用向量图的形式表示如下， 由上图也可以看出系统正常时开口三角UL0(向量)为0 二、如果C相保险熔断，那么UC(向量)=0，有 UL0(向量)= Ua0(向量)+ Ub0(向量) = =

= = = =－Uc0（向量） 用向量图的形式表示如下， 可以看出此时开口三角电压与Ｃ相电压大小相等，方向相反。即有： 一相保险熔断（无论高压侧低压侧）开口三角电压约为33.3V 同理可知：如果一相保险熔断（无论高压侧低压侧），开口三角电压与该相二次电压大小相等，方向相反。电压约为33.3V 如果两相保险熔断（无论高压侧低压侧），开口三角电压与正常相二次电压大小相等，方向相同。电压约为33.3V 三、如果存在一相金属性接地（假设为C相金属性接地）则有： UA’(向量)=UAC(向量)=UA(向量)-UC(向量) UB’(向量)=UBC(向量)=UB(向量)-UC(向量) UA’(向量)=UAC(向量)=UA(向量)-UC(向量)

电力系统分析短路电流的计算汇总

1课程设计的题目及目的 1.1课程设计选题 如图所示发电机G ，变压器T1、T2以及线路L 电抗参数都以统一基准的标幺值给出，系统C 的电抗值是未知的，但已知其正序电抗等于负序电抗。在K 点发 生a 相直接接地短路故障，测得K 点短路后三相电压分别为0=a U ， 1201-∠=b U ， 1201∠=c U 。试求：（1）系统C 的正序电抗； （2）K 点发生bc 两相接地短路时故障点电流； （3）K 点发生bc 两相接地短路时发电机G 和系统C 分别提供的故障电流（假设故障前线路电流中没有电流）。 系统C 发电机G 15. 01=T X 15 . 00=T X 25 . 02=T X 25. 02==''X X d 图1-1

1.2课程设计的目的 1. 巩固电力系统的基础知识； 2. 练习查阅手册、资料的能力； 3．熟悉电力系统短路电流的计算方法和有关电力系统的常用软件； 2短路电流计算的基本概念和方法 2.1基本概念的介绍 1. 在电力系统中，可能发生的短路有：三相短路、两相短路、两相短路接地和单相短路。三相短路也称为对称短路，系统各相与正常运行时一样仍处于对称状态。其他类型的短路都属于不对称短路。 2. 正序网络:通过计算对称电路时所用的等值网络。除中性点接地阻抗、空载线路（不计导纳）以及空载变压器（不计励磁电流）外，电力系统各元件均应包括在正序网络中，并且用相应的正序参数和等值电路表示。 3. 负序网络：与正序电流的相同，但所有电源的负序电势为零。因此，把正序网络中各元件的参数都用负序参数代替，并令电源电势等于零，而在短路点引入 代替故障条件的不对称电势源中的负序分量，便得到负序网络。 4. 零序网络：在短路点施加代表故障边界条件的零序电势时，由于三项零序电流大小及相位相同，他们必须经过大地（或架空地线、电缆包庇等）才能构成回路，而且电流的流通与变压器中性点接地情况及变压器的解法有密切关系。 2.2 短路电流计算的基本方法 1. 单相(a相接地短路 单相接地短路是，故障处的三个边界条件为： 0fa V = ； 0fb I = ； 0fc I =

两相接地短路电流的计算

目录 1?前言........................................................................... ?仁1.1短路电流的危害 ............................................................... 1.. 1.2短路电流的限制措施 .......................................................... 1. 1.3短路计算的作用 .............................................................. 2.. 2.数学模型 (3) 2.1对称分量法在不对称短路计算中的应用 (3) 2.2电力系统各序网络的制订 ....................................................... 9. 2.3两相接地短路的数学分析 (10) 2.4变压器的零序等值电路及其参数 (10) 3两相接地短路运行算例............................................................ 1.4 4. 结果分析....................................................................... 1.8. 5. 心得体会 (19) 6. 参考文献....................................................................... 20.

中性点经消弧线圈接地系统单相接地故障暂态电流分析

中性点经消弧线圈接地系统单相接地故障暂态电流 摘要：通过对中性点经消弧线圈接地系统单相接地时零序暂态电流的频域分析和时域分析，得出接地导线中零序暂态电流的峰值比健全线路中零序暂态电流的峰值大许多，比较峰值的大小可以识别故障线路，同时得出零序暂态电流的方向是不确定的，不宜采用零序暂态电流的方向作为选线判据。 关键词：消弧线圈；暂态电流；选线 1 引言中性点不接地或经消弧线圈接地称小电流接地。小电流接地系统单 相接地选线长期以来研究不断。根据单相接地时出现的区别于正常运行时的物理现象，人们提出各种各样的选线方法。有些方法已获得应用，有些方法尚在研究之中。本文通过对中性点经消弧线圈接地系统单相接地时零序暂态电流的分析，对零序暂态电流的性质给出明确的物理概念，指出利用零序暂态电流识别故障线路的判据和应注意的问题。 2 中性点经消弧线圈接地系统单相接地时零序等效电路中性点经 回路等效电路如图1所示。L为消弧线圈电感，消弧线圈接地系统单相接地时3I C 为第n条线路的相对地等效电容，R为接地过渡电阻。由于线路相对地等效电n 阻值远大于相对地等效容抗值，故忽略不计，消弧线圈电阻与感抗相比，电阻也sin（ωt＋a）是故障相电源电压。中性点经消弧线圈接地系可忽略不计，u＝U m 统发生单相接地时，相当于图1等效电路的零状态响应。 （s）经计算得接地导线和第n条线路电流的拉氏变换表达式I（s）和I n 为：

3 零序暂态电流分析

用待定系数法确定P、Q、K、H数值，便可获得式（1）的解。式（2）也用类似方法求解。 举例：某中性点经消弧线圈接地的10 kV系统，有12条电缆线路，系统对地等效电容C＝48×10－6F，消弧线圈电感L＝0．2 H，分析上述三种情况的零序暂态电流。 3．1二次三项式有两个不相等的实数根 取R＝20Ω，代入C和L数据，则 式（3）中的前两项是流过接地导线中的暂态分量；第三项是流过接地导线中的稳态分量，即补偿后的残流，“＋”号表示属于电感性质（过补偿）。

道路照明设计中单相短路电流计算

道路照明设计中单相短路电流计算 照明设计是城市道路设计中比较重要的一项设计内容。为了确保城市道路照明能为车辆驾驶人员以及行人创造良好的视看环境，达到保障交通安全，提高交通运输效率，方便人民生活，防止犯罪活动和美化城市环境的效果，建设部于91年特制定了《城市道路照明设计标准》CJJ45－91.标准要求道路照明设计原则为“安全可靠、技术先进、经济合理、节约能源、维修方便。”并对照明标准、光源和灯具的选择、设计、照明供电和控制以及节能措施等方面做了较详尽的规定和要求，笔者在工程设计中运用和深入了解标准的过程中，确实得到了很多的益处，同时也发现一些不完善之处，比较突出的是规范中对照明供电保护及电缆选择没有做详细说明和要求，而这部分内容的设计正确与否直接影响到“安全可靠、技术先进、经济合理、节约能源、维修方便”这个基本原则。在道路实际使用中发生的电气故障，小到电缆烧毁，大到人身触电伤亡事故的出现，都于与此相关。笔者希望本文起抛砖引玉的作用，以引起有关部门的重视，并与本行业同仁一同探讨。 在道路照明配电中，由于配电线路较长，配电线路零序阻抗较大，单相接地（零）短路电流相对较小。为了计算低压配电系统的单相接地（零）电流，需要利用不对称短路电流的计算方法。不对称短路电流可利用计算三相短路的原则进行计算。因为电压的对称分量

与相应的电流对称分量成正比，因此在正序、负序和零序分量中，都能独立地满足欧姆定律和克希荷夫定律。正序、负序和零序电流也只产生相应地正序、负序和零序电压降，利用这一个重要的性质，可以用电工学中对称分量法分析在对称电路中所产生的各种不对称短路。 单相接地（零）短路电流的计算 不对称短路时，由于距发电机的电气距离很远，降压变压 器容量与发电机电源容量相比甚小，因此，可假定正序阻抗约等于负序阻抗。单相接地（零）短路电流按下式计算： 式中Up平均线电压（V）R0Σ，X0Σ，Z0Σ配电网络的总零序电阻，总零序电抗，总零序阻抗。R1Σ，X1Σ，Z1Σ配电网络的总正序电阻，总正序电抗，总正序阻抗。 电路中主要元件阻抗 1、电力系统正序电抗的计算在计算低压电力网络短路时，有时需要计入系统电抗XX，如果系统电抗不知，只有原线圈方面的 短路容量或高压短路器的额定容量Sdn（MVA）时，则系统正序电抗 可近似地按下式计算：式中 Uj=Up平均线电压（V）Sdn原线圈方面的短路容量或高压短路器的额定容量（KVA）。 2、变压器阻抗的计算 变压器的正序电阻： 变压器的正序电抗：式中ΔPd 变压器短路损耗（kW）Ue 变压器二次侧额定电压（V）Se 变压器额定容量（KVA）Ud% 变压器阻 抗电压百分比，变压器的零序电抗是与其本身结构和绕组的接法有关。

中性点不接地系统的单相接地向量分析

中性点不接地系统的 单相接地向量分析 需要首先熟悉这类电网发生单相接地故障时电压、电流零序分量的特点。下面着重介绍单相接地时稳态电容电流的特点。下面图a示出最简单的中性点不接地网，图中表示负荷是断开的，因为单相接地时三相的相线电压和负荷电流仍然对称，所以不考虑负荷电流，不会影响分析的结果。 C（用集中参数表示），在相电压正常运行情况下，各相对地有相同的电容0 的作用下，每相都有一超前电压90°的电容电流流入地中，并三相电容电流之和为零，中性点对地无电压，因为电容电流很小，其在线路上产生的电压降可以忽略不计，故可以认为各相电压均与各相电势相等，电压、电流向量图如图b所示。

发生单相（例如A 相）金属性接地时，若忽略较小的电容电流产生的电压降，则电网中各处故障相的对地电压都变为零。于是A 相对地电容被短接，只有B 相和C 相对地电容中还存在电流，此时中性点对地电压上升为相电压（－a E ），非故障相的对地电压变为线间电压（升高3倍），其向量关系图如下图c 。 这时三相对地电压可分别写为：A U ' ＝0，B U ' =BA U =A B E E -＝3A E 0150j e -， C U ' =CA U =C E -A E =3A E 0150j e ，由于相电压和电容电流的对称性已破坏，因而 出现了零序电压和零序电流，因为A U ' ＝0，所以零序电压03U =B U ' ＋C U ' ＝－ 3A E ，即等于故障相正常电势的三倍，则相位与之相反。在B U ' 和C U ' 的作用下， 在两非故障相及其对地电容中出现超前电压90°的电流，B I ＝ C B jX U －' =B U ' 0jW C ，C I ＝C C jX U －' =C U ' 0jW C ，其有效值为B I ＋ C I =3X U 0WC ,X U 为相电压的有效值，从故障点流回的电流即零序电流为：03I ＝-(B I +C I )＝－（B U ' ＋C U ' ）0jW C 。式中负号表示零序电流与通常规定的 电流方向相反，因为B U ' ＋C U ' ＝－3A E ，所以故障点的零序电流有效值为03I ＝ 3X U 0WC ,其大小是正常运行时每相对地电容电流的三倍，其相位落后于零序电压90°。

最新8.1.2三相和两相短路电流的计算汇总

8.1.2三相和两相短 路电流的计算

8.1.2.2 三相和两相短路电流的计算 在220/380网络中，一般以三相短路电流为最大。一台变压器供电的低压网络三相短路电流计算电路见图8?1?1。 图8?1?1 低压网络三相短路电流计算电路 （a ）系统图；（b ）等效电路；（c ）用短路阻抗表示的等效电路图 低压网络三相起始短路电流周期分量有效值按下式计算 22 22230 3 /05.13/k k k k n k n X R X R U Z cU I + = +== '' kA （8-1-19） L m T s k R R R R R +++= L m T s k X X X X X +++= 式中 n U ——网路标称电压（线电压），V ，220/380V 网络为380V ； c ——电压系数，计算三相短路电流时取1.05； k Z 、k R 、k X ——短路电路总阻抗、总电阻、总电抗，mΩ； s R 、s X ——变压器高压侧系统的电阻、电抗（归算到400V 侧），mΩ； T R 、T X ——变压器的电阻、电抗，mΩ； m R 、m X ——变压器低压侧母线段的电阻、电抗，mΩ； L R 、L X ——配电线路的电阻、电抗，mΩ； I ''、k I ——三相短路电流的初始值、稳态值。 只要2222/s s T T X R X R ++≥2，变压器低压侧短路时的短路电流周期分量不衰减，即I I k ''=。

短路全电流k i 包括有周期分量z i 和非周期分量f i 。短路电流非周期分量的起始值 I i f ''=20，短路冲击电流ch i ，即为短路全电流最大瞬时值，它出现在短路发生后的半周期（0.01s ）内的瞬间，其值可按下式计算 I K i ch ch ''=2 kA （8?1?20） 短路全电流最大有效值ch I 按下式计算 2)1(21-+''=ch ch K I I kA （8?1?21） 式中 ch K ——短路电流冲击系数，f ch T e K 01 .01+=； f T ——短路电流非周期分量衰减时间常数，s ，当电网频率为50Hz 时，∑ ∑ = R X T f 314； ∑X ——短路电路总电抗（假定短路电路没有电阻的条件下求得），Ω； ∑R ——短路电路总电阻（假定短路电路没有电抗的条件下求得），Ω。 如果电路只有电抗，则∞=f T ，2=ch K ，如果电路只有电阻，则0=f T ，1=ch K ；可见2≥ ch K ≥1。 电动机反馈对短路冲击电流的影响，仅当短路点附近所接用电动机额定电流之和大于短路电流的1%（I I M r ''>∑?01.0）时，才予以考虑。异步电动机起动电流倍数可取为6~7，异步电动机的短路电流冲击系数可取1.3。由异步电动机馈送的短路冲击电流的计算式（8?1?22）。 由异步电动机提供的短路冲击电流M ch I .按下式计算 rM qM M ch M ch I K K I ..29.0= kA （8?1?22） 计入异步电动机影响后的短路冲击电流ch i 和短路全电流最大有效值ch I ，按下列两式计算 M ch s ch ch i i i ..+= kA （8?1?23） ])1()1[(2)(..2M M ch s s ch M s ch I K I K I I I ''-+''-+''+''= （8?1?24） 以上式中 s ch i .——由系统送到短路点去的短路冲击电流，kA ；