1、第第6章章 电力系统纵向不对称故障分析电力系统纵向不对称故障分析教学目的教学目的建立纵向不对称故障建立纵向不对称故障的概念的概念理解并会应用复合序网法求解故障分量理解并会应用复合序网法求解故障分量掌握纵向不对称故障的故障点电气量的分析掌握纵向不对称故障的故障点电气量的分析第一节第一节 纵向不对称故障的分析方法纵向不对称故障的分析方法 电力系统纵向不对称故障一般指一相或两相断开的非全相运行状态电力系统纵向不对称故障一般指一相或两相断开的非全相运行状态.电力系统的非全相运行虽然不会引起过电压，一般也不会引起大电电力系统的非全相运行虽然不会引起过电压，一般也不会引起大电流（非全相运行伴随振荡除外），
2、但是会出现负序、零序分量流（非全相运行伴随振荡除外），但是会出现负序、零序分量.分析纵向不对称故障仍采用对称分量法。分析纵向不对称故障仍采用对称分量法。同横向不对称故障，发生了一相断线或两相断线后，除断口三相电压不同横向不对称故障，发生了一相断线或两相断线后，除断口三相电压不对称对称 外，其他外，其他电力系统其他部分三相对称电力系统其他部分三相对称 的。的。A相断线系统接线图A相断线系统等效图 断相时的正序、负序、零序网络及其等效网络图断相时的正序、负序、零序网络及其等效网络图(a)正序网络正序网络 (b)负序网络负序网络 (c)零序网络零序网络可得三个序电压方程可得三个序电压方程A1A1A1
3、11A2A222A0A000UEIZUIZUIZ (6-1)此式与横向不对称故障时的序电压方程式从形式上看是相似的，但是实质此式与横向不对称故障时的序电压方程式从形式上看是相似的，但是实质却是有差别的。纵向不对称故障时端口电压是串联在网络中，即端口却是有差别的。纵向不对称故障时端口电压是串联在网络中，即端口 之之间，用间，用 表示；横向不对称故障时端口电压是并接在故障点表示；横向不对称故障时端口电压是并接在故障点F与地与地N之间，之间，用用 表示；参数计算上也不同，在图中有表示；参数计算上也不同，在图中有 F F、UFU根据序电压方程和边界条件就可以计算端口电压，电流等。根据序电压方程和边界条
4、件就可以计算端口电压，电流等。A1AMAN11M1N122M2N200M0N0EEEEZZZZZZZZZ，(6-2)v按给定条件，按给定条件，分析计算纵向不对称故障分析计算纵向不对称故障,一般用两种方式解决，分别为按一般用两种方式解决，分别为按给定系统电源电动势和按给定断相前通过断相线路的负荷电流来计算。给定系统电源电动势和按给定断相前通过断相线路的负荷电流来计算。按给定系统电源电动势计算，就是以式按给定系统电源电动势计算，就是以式（6-1）、式、式（6-2）为基础，为基础，联立方程组求解。由于要计算如式联立方程组求解。由于要计算如式（6-2）所示的断相处两侧电源电动势间所示的断相处两侧电源电
5、动势间的相位差，在复杂系统中难于确定，此法受到一定限制。的相位差，在复杂系统中难于确定，此法受到一定限制。ABCUUU、按给定断相前通过断相线路的负荷电流来计算按给定断相前通过断相线路的负荷电流来计算,就是把断相后的状态看成就是把断相后的状态看成正常时的负荷状态和断相后在断相处附加纵向电压（正常时的负荷状态和断相后在断相处附加纵向电压（）后故）后故障状态的叠加，适合于多电源网络，前提条件是不计及断相后两侧电动势的障状态的叠加，适合于多电源网络，前提条件是不计及断相后两侧电动势的大小和相位的变化或者计算的是断相后瞬间的电气量大小和相位的变化或者计算的是断相后瞬间的电气量。第二节第二节 单相断线分
6、析单相断线分析A A相断线，相断线，其故障边界条件为其故障边界条件为(1.1)(1.1)(1.1)ABC00IUU，&以以A相为基准相，用序分量表示为相为基准相，用序分量表示为(1.1)(1.1)(1.1)A1A2A0(1.1)(1.1)(1.1)(1.1)A1A2A0A013IIIUUUU&作出复合序网，在断相处正序、负序、零序网络相并联作出复合序网，在断相处正序、负序、零序网络相并联：由复合序网可求得断相处各序电流为由复合序网可求得断相处各序电流为(1.1)(1.1)0000A1A2A12200112211002200ZZ EIIZZ ZZ ZZ ZZ&(1.1)(1.1)2222 A1A
7、0A1220011 2211 0022 00ZZ EIIZZZ ZZ ZZ Z&各序电压为：各序电压为：(1.1)(1.1)(1.1)(1.1)2200A1A2A0A12200Z ZUUUIZZ&单相断线后，在断相处会有负序电压电流和零序电压、电流（假设断相单相断线后，在断相处会有负序电压电流和零序电压、电流（假设断相两侧有零序电流的通路），其值与两侧电动势差两侧有零序电流的通路），其值与两侧电动势差 成正比。当两侧等值电成正比。当两侧等值电动势夹角接近动势夹角接近 时，负序和零序分量有最大值；当两侧等值电动势大小相时，负序和零序分量有最大值；当两侧等值电动势大小相等，夹角接近等，夹角接近 时
8、，即空载情况下的单相断线，负序和零序分量为零。时，即空载情况下的单相断线，负序和零序分量为零。A1E1800在在 =下下，11Z22Z(1.1)(1.1)(1.1)00A2A1A11122000011ZIIIZZZZ&(1.1)(1.1)(1.1)22A0A1A10022001111ZIIIZZZZ&当当 比值增大时，负序电流将减小，而零序电流将增大；当比值增大时，负序电流将减小，而零序电流将增大；当 比值减小时，比值减小时，负序电流将增大，而零序电流将减小。从限制负序电流出发，应该增大负序电流将增大，而零序电流将减小。从限制负序电流出发，应该增大 比值，可以增加接地中性点使减小，但是从限制零
9、序电流而言，应减小比值，可以增加接地中性点使减小，但是从限制零序电流而言，应减小 比值，要求接地中性点要少点，显然是矛盾的比值，要求接地中性点要少点，显然是矛盾的。1100ZZ1100ZZ1100ZZ1100ZZ 系统接地点数目增多，会使横向短路故障中综合零序阻抗减小，从而系统接地点数目增多，会使横向短路故障中综合零序阻抗减小，从而导致单相接地短路电流大于三相短路电流，导致单相接地短路电流大于三相短路电流，见式（见式（5-16a）分析）分析；另外为；另外为了使单相接地非故障相电压不会过大引起过电压，综合零序阻抗又不能过了使单相接地非故障相电压不会过大引起过电压，综合零序阻抗又不能过大，接地点数
10、目就要考虑得多一些，这也是矛盾的大，接地点数目就要考虑得多一些，这也是矛盾的。为了使零序电流在接地故障时稳定分布，以充分发挥零序电流保护的为了使零序电流在接地故障时稳定分布，以充分发挥零序电流保护的作用，作用，系统中的接地点数目和位置要综合考虑，不能随意改变系统中的接地点数目和位置要综合考虑，不能随意改变。如果按给定负荷电流计算，假定断相前如果按给定负荷电流计算，假定断相前AMAN,EE保持不变，则有保持不变，则有 AMANA1A LM 1N111EEEIZZZ&22(1.1)00A1A1AL22002222111100220011ZZEIIZ ZZZZZZZZ&则断口电流变为：则断口电流变为
11、：已知负荷电流，从复合序网出发，应用叠加定理来计算也很方便：已知负荷电流，从复合序网出发，应用叠加定理来计算也很方便：(a)=(b)+(a)=(b)+（c)c)（a）复合序网）复合序网 （b）断相前的负荷状态）断相前的负荷状态 （c）断相后的故障附加状态）断相后的故障附加状态断相处各相电流电压断相处各相电流电压:1.1)1.1)1.1)1.1)AA 1A 2A 01.1)21.1)1.1)1.1)21.1)0022BA 1A 2A 0A 1002221.1)1.1)21.1)1.1)1.1)0022CA 1A 2A 0A 100220()()IIIIZZIIIIIZZZZIIIIIZZ（&(1
12、.1)(1.1)(1.1)(1.1)0022AA1A2A0A100 1100221122(1.1)(1.1)BC33330Z ZUUUUEZ ZZ ZZ ZUU&Note：单相断线类似于两相接地故障；：单相断线类似于两相接地故障；对于两电源、无分支的系统，则端口各序参数的计算将与断相的位置对于两电源、无分支的系统，则端口各序参数的计算将与断相的位置无关无关。第三节第三节 两相断线分析两相断线分析 故障边界条件故障边界条件(两相断线相当于单相接通，故用上标两相断线相当于单相接通，故用上标（1）)为：为：(1)(1)(1)BCA000IIU，&以以A相为基准相，用序分量表示为相为基准相，用序分量表
13、示为(1)(1)(1)(1)A1A2A0A(1)(1)(1)A1A2A0130IIIIUUU&复合序网：与单相接地类似。复合序网：与单相接地类似。由复合序网可求得：由复合序网可求得：(1)(1)(1)A1A1A2A0112200EIIIZZZ&(1)(1)A1A1A111A12200(1)(1)A2A222A122(1)(1)A0A000A100()UEIZIZZUIZIZUIZIZ 各序电流、电压分量求出后，根据对称分量合成公式就可方便求出断相各序电流、电压分量求出后，根据对称分量合成公式就可方便求出断相处各相电流电压处各相电流电压.（略）（略）已知负荷电流，从复合序网出发，应用叠加定理来计算也很方便：已知负荷电流，从复合序网出发，应用叠加定理来计算也很方便：(a)=(b)+(a)=(b)+（c)c)（a）复合序网）复合序网 （b）断相前的负荷状态）断相前的负荷状态 （c）断相后的故障附加状态）断相后的故障附加状态
