張永禎 羅海洲

摘 要：在電力系統(tǒng)中發(fā)生故障的類(lèi)型基本可分為兩種：縱向故障和橫向故障，本篇論文就電力系統(tǒng)中發(fā)生的橫向故障做為重點(diǎn)研究對(duì)象，利用對(duì)稱(chēng)分量法分別分析討論在電力輸電網(wǎng)絡(luò)發(fā)生單相接地短路、兩相相間短路、兩相接地短路以及三相短路發(fā)生時(shí)，輸電線路中零序、負(fù)序電壓，零序、負(fù)序電流和零序、負(fù)序阻抗之間的關(guān)系，從而確定相位角超前或者滯后，為電力系統(tǒng)中繼電保護(hù)的準(zhǔn)確動(dòng)作確定前提條件。

關(guān)鍵詞：橫向故障;阻抗;基頻分量

中圖分類(lèi)號(hào)：TM711 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2020）08-0165-02

1單相接地短路分析計(jì)算

根據(jù)圖1系統(tǒng)等效電路所示，當(dāng)系統(tǒng)中發(fā)生單相接地短路故障時(shí)，系統(tǒng)中的三相電流電壓都將會(huì)引起變化，尤其是故障相電壓甚至變?yōu)?，電流增大為正常運(yùn)行電流的幾十倍甚至上百倍。首先，我們利用對(duì)稱(chēng)分量法對(duì)故障相電流和非故障相電壓進(jìn)行分析，然后根據(jù)故障前后系統(tǒng)中各個(gè)分量之間的關(guān)系，利用相量運(yùn)算法則，將各個(gè)分量合成，求出故障后各相電流電壓值。如圖1（a）所示為任意一個(gè)復(fù)雜的電力系統(tǒng)在線路任意點(diǎn)發(fā)生短路故障，G1，G2代表發(fā)電機(jī)，在圖1中所示為系統(tǒng)發(fā)生短路故障后利用對(duì)稱(chēng)分量法將系統(tǒng)的故障電壓電流分解為各個(gè)分量，并且將各個(gè)分量分別利用戴維寧諾頓定律繪制等效電路圖，等效的電路如圖1（c）和圖1（d）所示，假設(shè)f的自阻抗為Zff（1）也就是從f點(diǎn)看進(jìn)網(wǎng)絡(luò)的等值阻抗，當(dāng)電流經(jīng)過(guò)等值阻抗所產(chǎn)生壓降即為，則為f點(diǎn)正常時(shí)的開(kāi)路電壓。負(fù)序等值電路如圖1（e）和圖1（f）所示，發(fā)電機(jī)的負(fù)序電抗可近似等于次暫態(tài)電抗即。同樣，零序網(wǎng)絡(luò)及其等值電路如圖1（g）和圖2-1（h）所示。在電力系統(tǒng)中，發(fā)電機(jī)一般是通過(guò)星形/三角形接線和升壓變壓器相連，又因?yàn)榘l(fā)電機(jī)側(cè)的星形接線中性點(diǎn)不接地，所以零序電流沒(méi)有與大地形成通路，故此處略去發(fā)電機(jī)零序電抗。同樣，。綜上所述，可得三序電壓平衡方程式為式1。

根據(jù)電路知識(shí)可知，當(dāng)A相接地時(shí)，對(duì)地電壓不變，但是由于A相發(fā)生短路接地，因此B相和C相對(duì)地電流為0。由以上分析單相接地短路電流電壓變化可以得出單相接地故障中各自的對(duì)地電流電壓變化值，由此推出單相接地短路的邊界條件為式2。

現(xiàn)取A相電流電壓各序分量進(jìn)行分析研究，由A相的各個(gè)序分量推導(dǎo)出非故障相電流電壓變化為式3。又因?yàn)榭傻贸鍪?：

將式代入式3中得。現(xiàn)對(duì)A相電壓進(jìn)行分析討論，由于A相接地短路，所以A相電壓為0用各序分量關(guān)系表示為：

由以上對(duì)稱(chēng)分量法推導(dǎo)過(guò)程可得A相復(fù)合序網(wǎng)圖見(jiàn)圖2。

將式5代入公式中得：

經(jīng)化簡(jiǎn)整理得（由于各序分量對(duì)稱(chēng)，為為簡(jiǎn)便起見(jiàn)，未經(jīng)注明，其都表示a相的綜合阻抗）：

因?yàn)榫€路為靜止元件，所以，由此可得：

發(fā)生短路后B相電壓為：

因?yàn)榱阈蜃杩共豢赡転樨?fù)，所以K的取值范圍為

當(dāng)K=0時(shí)：零序阻抗等于0，即xa=0，此時(shí)，可以看出故障后B相的電壓降低：

當(dāng)K=1時(shí);即Xa（0）=Xa（1），則此時(shí)，由上可以看出，故障后非故障相電壓不變。當(dāng)K>1時(shí);即Xa（0）>Xa（1），此時(shí)非故障相電壓比故障相電壓高。

當(dāng)零序阻抗無(wú)窮大時(shí)，零序電流不能構(gòu)成通路，此時(shí)中性點(diǎn)電壓升高為相電壓，非故障相電壓變?yōu)樵瓉?lái)的倍，變?yōu)榫€電壓。

根據(jù)選擇故障相為特殊相時(shí)，得出非故障相在系統(tǒng)發(fā)生故障之后的電壓電流變化。用相量表示隨著零序阻抗與正序阻抗大小關(guān)系發(fā)生變化，故障后系統(tǒng)中的電流電壓也隨之發(fā)生變化。

2兩相接地短路分析計(jì)算（見(jiàn)圖3）

圖5表示系統(tǒng)中發(fā)生兩相接地短路故障，由對(duì)地電壓電流發(fā)生突變可得邊界條件為式9。根據(jù)式9兩相接地邊界條件與單相接地邊界條件類(lèi)似，只是電流電壓互換，利用對(duì)稱(chēng)分量法對(duì)電壓進(jìn)行分析得式10。

對(duì)B相電流進(jìn)行分析，為分析簡(jiǎn)單，現(xiàn)將上式實(shí)部和虛部分別進(jìn)行分析計(jì)算。

在星形中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中，發(fā)生兩相接地短路故障，非故障相電壓升高為正常電壓的倍，但仍小于中性點(diǎn)不接地而發(fā)生單相短路故障時(shí)正常相電壓的升高值。