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電力系統短路電流大小的比較
 
 

單相接地、兩相接地、兩相短路、三相短路,這四種不同故障類型的短路電流哪個大?影響大小的因素有哪些?
 
1四種故障的序網圖
電力系統發生短路故障時,可以用正負零序網絡來描述,各序電壓、電流、阻抗、電勢如下圖所示:
由于發電機只發正序電勢,故上圖中E2和E0均為零,如下圖:
1、單相接地,等效序網圖為正負零序串聯:
2、兩相短路接地,等效序網圖為正負零序并聯:
3、兩相短路,等效序網圖為正負序并聯(零序網絡斷開)
4、三相短路,僅包含正序網絡。
2四種故障短路電流
根據上述序網圖計算出正負零序電流I1、I2和I0,然后再根據故障相別計算出故障相短路電流(推導過程從略):
1.    單相接地,短路電流IA為 3E1/(Z1+Z2+Z0);
2.    兩相接地,短路電流IB為 (1+a)(Z2+a*Z0)*E1/(Z1*Z2 + Z0*Z1 + Z0*Z2);
3.    兩相短路,短路電流IB為 -1.732i*E1/(Z1+Z2);
4.    三相短路,短路電流IA(3)為 E1/Z1。
(注:a為120°單位向量,i為復數虛部)
 
以三相短路電流IA(3)為基準,并令Z2=k2*Z1,Z0=k0*Z1:
1.    單相接地,短路電流IA/IA(3) = 3/(1 + k0 + k2);
2.    兩相接地,短路電流IB/IA(3) = -(1 + a)*(k2+a*k0)/(k2 + k0 + k0*k2);
3.    兩相短路,短路電流IB/IA(3) = -1.732i/(1 + k2))。
 
3短路電流大小特征
顯而易見,短路電流的大小與k0和k2的大小有密切的關系。
 
考慮電力系統的實際情況并簡化分析,認為Z1=Z2即k2=1,以三相短路電流為基準,短路電流的大小主要與Z0/Z1的比值k0有關系,如下圖所示:
1.    當Z0 = Z1時,單相接地、兩相接地、三相短路的故障電流幅值相等;
2.    當Z0 > Z1時,單相接地故障電流 < 兩相接地故障電流;
3.    當Z0 < Z1時,接地故障電流(單相接地和兩相接地)> 三相短路電流;
4.    無論Z0/Z1比值如何,兩相接地短路電流 > 兩相短路電流,三相短路電流 > 兩相短路電流。


4進一步的思索
·         Z0 = Z1時,單相、兩相接地電流和三相短路電流相同,如何直觀解釋?
·         如果Z1不等于Z2,會導致上述短路電流大小關系特征有哪些變化?
 
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