对正序网络：
E a I a1 ( z G1 z L1 ) ( I a1 I b1 I c1 ) z N U a1
.
.
.
.
.
.
E a I a1 ( z G1 z L1 ) U a1

.
.
.
对负序网络：
.
I a 2 ( zG 2 z L 2 ) ( I a 2 I b 2 I c 2 ) z N U a 2
N0
一、二相短路（bc两相短路）
短路点K M a b c
& I Mc
& & U & U U ka kb kc
& I Ma & I Mb
& I Na & I
a b c
N
& I Nc
& I&kb I&kc I ka
K
(2 )
Nb
图 4-3 两相短路时的系统接线图
（一）故障边界条件：
I ka 0, I kb I kc ,U kb U kc

4. 断相故障及复杂故障：


断相故障：指电力系统一相断开或两相 断开的情况。属于不对称性故障。 复杂故障：指在电力系统中的不同地点 （两处或两处以上）同时发生不对称故 障的情况。又称复故障。
5. 研究电力系统暂态过程的方法：

物理模拟法 数学模拟法： （1) 建立数学模型； （2）求解数学模型； （3）结果分析。
主要内容

故障分析的基本知识 简单不对称故障的分析计算 不对称故障时电力系统中各电气量 值的分布计算
涉及的基本概念：
1.什么是暂态？ 2.什么是电磁暂态？
3.故障类型
4.研究电力系统暂态过程的方法
5.故障计算的基本假设
1.什么是暂态？
正常情况下电力系统处于稳态运行，此时发电厂 中原动机的输入功率和发电机的输出功率相平衡，
二、 负序网络 组成负序网络的元件与组成正序网络的元件 完全相同，各元件的阻抗要用负序参数表示。发 电机及各种旋转电机的负序阻抗与正序阻抗不同， 其他静止元件的负序阻抗等于正序阻抗。
三、零序网络





（1） 不包含电源的电动势。各元件的阻抗均应以零序参数 表示； （2） 绘制等值网络时，只能把有零序电流通过的元件包括 进去，而不通过零序电流的元件，则应统统舍去； （3）只有当和短路点直接相连的网络中至少有一个接地中 性点时，才可以形成一个零序回路。如果与短路点直 接相连的网络中有好几个接地的中性点，那么便有好 几个零序电流的并联支路。 （4）变压器绕组的接法对零序电流的通行路径有很大影响。 （5）连在发电机或变压器中性点的元件，其阻抗值扩大为 三倍； （6）平行线路中应计及零序互感的影响。
+ + + & & & U U U a b c (b)
ZN
& U a2
+
&b 2 I
+
&c 2 I
+
&& a- aU a 2U a2 2
(e)
U a1
& a2E + - a & aE - a + ZN
& E a
+
ZG ZG ZG
ZL
ZG0 ZG0
ZL0 ZL0 ZL0
& I a0 & I b0 & I c0
& F b0
& F a0
& F b1
（a）正序分量
（b）负序分量
（c）零序分量
图 3-1 三相不对称相量所对应的三组对称分量
F b1 a 2 F a1 , F c1 a 2 F b1 a F a1 F b2 a F a2 , F c2 a F b2 a F a2
2 . . . . .
简单不对称故障的分析计算
4-1 概述
简单不对称故障:仅在一处发生短路或断线的故障。 可分为二类： （ 1 ）横向不对称故障：两相短路、单相接地短路、两 相接地短路；其特点为由系统网络中的某一点（节点）和 公共参考点（接地点）构成故障端口。 （ 2 ）纵向不对称故障：一相断线、二相断线；其特点 为由电力网络中的两个高电位点之间构成故障端口。 分析方法： （ 1 ）解析法：联立求解三序网络方程和故障边界条件 方程； （2）借助于复合序网进行求解。
（a）
& U b
& U c
ZN
+ + + & U a1 & - aU &- a 2U a1 a1
(d)
Z - + G & a2 E ZG a - + & aE ZG - a+ ZN
& E a
ZL ZL ZL
& I a & I b & I c
Z G2 Z G2
Z L2 Z L2
Z G2 Z L2
&a2 I
1-4 电力系统相序网络的构成 在制定各序网络时，必须先了解系 统的接线，接地中性点的分布状况以及 各元件的各序参数和等值电路；进而再 分别各序，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
的组成元件及其网络的具体连接。
一、 正序网络 正序网络就是通常用以计算对称三相短路时 的网络，流过正序电流的全部元件的阻抗均用正 序阻抗表示。正序电动势就是发电机的电动势。
.
各序一相等值网络为：
Z G1 Z L1 I&
ZG 2 Z L 2
+
ZG 0
I&a 2
& U a2 -
Z L0
& U a0 (c)
+
& U a1 （a）
+
& E a1
a1
3Z N
I&a 0
(b)
（a）正序等效网络；（b）负序等效网络；（c）零序等效网络
图 3-6 正序、负序和零序等效网络
对任意系统，其短路点各序电压和电流均满 足以下关系式：
转换为对称分量：
1 I ka0 ( I ka I kb I kc ) 0 3 1 1 2 I ka1 ( I ka aI kb a I kc ) j I kb 3 3 1 1 2 I ka2 ( I ka a I kb aI kc ) j I kb 3 3
电力系统故障分析
山东大学 电气工程学院 丛 伟 weicong@
2015－4－20
个人简介
工学博士，副教授，硕士研究生导师 山东大学电气工程学院 继电保护研究所副所长 1996年考入山东工业大学，2005年12月博士毕业留校 2009年开始独立招收研究生，研究方向为电力系统继电 保护 承担国家级课题2项，省级课题2项，国家电网公司重大 科技项目1项，重点科技项目10余项
将一组不对称的三相量看成是三组不 同的对称三相量之和，在线性电路中， 应用叠加原理，对这三组对称分量分别 按对称三相电路去解，然后将其结果叠 加起来。这种方法就叫做对称分量法。
& F c1
120°
120°
& F a1
120°
& F a2
120° 120°
120°
& F b2
& F c0 & F c2
系统的频率和电压都是稳定的。当系统受到某种扰
动时，上述功率平衡被打破，系统的运动状态也随
之发生了变化。由于系统中包含有惯性元件，运动
状态的变化不可能瞬时完成，而必须经历一个过渡
状态，这种过渡状态就称为暂态。
2. 什么是电磁暂态？
在暂态过程刚开始的一段时间内，系统
中的发电机以及其它转动机械的转速由于惯 性作用还来不及变化，暂态过程主要的决定 于各元件的电磁参数，这一阶段称为电磁暂 态。
& ZL I a
ZL
&+ U a2 + & U a0 (c)
&+ U a1
& I b
+ & + U a0 -
ZG0
a 2U a 2
aU a 2 a
+ + -
aU a1
&+ I c
ZN
2
&+ U a0
& U a0
+ + & & U b0 U c0 +
(f)
图 3-5 利用对称分量法分析电力系统的不对称短路
Ea1 I a1 Z1 U a1
I a 2 Z 2 U a 2
I a 0 Z 0 U a 0
该式说明了各种不对称故障时出现的各序 电流和电压之间的相互关系，表示了不对称故 障的共性。 对各种不对称故障都适用。
三、 应用对称分量法计算电力系统不对称故障的 步骤
（1）计算电力系统各元件的各序阻抗； （2）制定电力系统的各序网络； （3）由各序网络和故障条件列出对应方程； （4）从联立方程组解出故障点电流和电压的各序 分量，将相应的各序分量相加，以求得故障点的各 相电流和各相电压； （5）计算各序电压和各序电流在网络中的分布， 进而求出各指定支路的各相电流和指定节点的各相 电压。
短路的种类：
短路种类 示 意 图 短路代表符号
三相短路
K ( 3)
两相短路
K ( 2)
单相接地短路
K (1)
两相接地短路
K (1,1)
各种短路的示意图和代表符号