不平衡故障分析：线对线故障

线对线故障

三相线中的两相意外连接时会发生线间故障。在这种情况下，故障电流将在所涉及的两个相中流动。根据给定的图表，故障发生在B相和C相，而A相保持无故障。

从这种情况下，系统参数可以认为如下：

• A相的故障电流= 0（因为A相没有故障电流）
• B相的故障电流= If-A
• C相的故障电流= If-C。 
• 在这里，我们还可以看到故障期间B相和C相的电压相等，因此VB = VC。

见文章： 如何在不平衡系统中开发序列网络？

使用序列网络矩阵公式，可以绘制给定值，如下所示。 

线对线故障的对称分量矩阵公式

从这个矩阵方程式，我们可以得到一个值，

• Ia0 = 0
• Ia1 =-Ia2

这意味着，当正序电流和负序电流彼此相反时，线对线故障中不涉及零序电流。 

在同样的意义上，矩阵公式还可以给我们提供电压值， 

线对线故障的对称分量矩阵公式

注意，在这种情况下，VB = VC。通过操纵方程式，我们可以得出Va1 = Va2。 

根据涉及电流和电压的两个矩阵方程的结果，我们可以开发一个序列网络，该网络描述为正序和负序彼此平行。 

线对线故障的等效序列网络

该图满足方程式Va1 = Va2和Ia1 =（-Ia2）。

有关示例计算，请参见以下文章 示例：线对线故障计算

不平衡故障分析：单线接地故障

图片来源：UNACADEMY

在三相系统中，单线接地故障发生在系统的某一线或某一相意外接地时。在这种情况下，系统中会产生不平衡的电压以及不平衡的电流。

参见单线接地故障样本 Calculation

原则上，所有序列分量，即正，负和零序列分量将串联连接。见文章： 如何在不平衡系统中开发序列网络？

就这一点而言，下面的图可以进一步表示。

单线接地故障

从上图可以看出，故障电流等于Ia。另一方面，Ib和Ic都将为零，因为不会有从该相流过的故障电流。

因此，这种情况下的故障电流可总结为：

• 故障电流 A = Ia
• 故障电流 B = 0
• 故障电流 C = 0

利用对称分量的原理，我们可以获得对应的序列值。 （请参阅文章：什么是对称组件？）

• I0 = IA 
• I1 = IA
• I2 = IA

因此，我们可以将序列网络描述如下： 

在这种情况下，所有序列分量网络，即正，负和零序列都串联连接。这将确认所有顺序电流的相等性。

参见单线接地故障样本 Calculation

如何在不平衡故障系统中开发时序网络？

故障分析是电力系统研究中非常重要的部分。没有故障分析，我们将无法确定系统中不同保护设备的确切规格。因此，在处理不平衡系统时，故障分析可能会变得更加乏味。不平衡系统中故障电流的计算从顺序网络的发展开始。

因此，对称分量法被广泛用于进行计算。尽管已经有可以代表手动计算执行的计算机软件，但是仍然有必要了解故障分析的基本概念。

来自上一篇文章 对称成分 说明了如何将不平衡向量转换为三组相等的向量，即：正序，负序和零序分量。

因此，这些值也具有等效的序列网络，例如 变压器时序网络， 和别的。

三相系统中存在三种不平衡故障：

• 单线接地故障-当系统的一相意外接地时会发生此故障。 

• 线对线故障-当两个带电导体意外相互连接时，会发生此故障。 

• 双线对地故障-当两相意外接地时会发生这种情况。 

定义系统的顺序网络后， 它们的连接方式取决于故障的类型。 常见并联故障类型的顺序网络连接 are shown.

1.单线接地故障： 在这种类型的故障中，正序，负序和零序组件串联连接。因此，所有顺序电流都具有相似的值，即I1 = I2 = I0。

2.线对线故障或相间故障：  在这种类型的故障中，不存在零序网络。所涉及的唯一网络分别是正序和负序，并且两个网络并联连接。如下图所示，负序电流与正序电流相反。 I1 =-I2。

3.双线对线故障： 在这种类型的故障中，所有顺序网络都并联连接。通过顶部节点中的简单基尔科夫电流定律，我们可以发现I1 + I2 + I0 = 0。

其余分析可以使用复杂数量的电路分析来完成。

看更多，

• 不平衡故障分析：单线接地故障
• 不平衡故障分析：线对线接地故障

如何开发变压器零序网络？

像电力系统的任何其他元件一样，变压器也可以由其相应的顺序网络表示。但是，变压器的特性是独特的，这取决于它的存储方式。零序网络中的变压器表示与其正负分量相比可能更为复杂。

以下是基于银行连接的三相变压器的顺序网络。 

1. Y-Y接地变压器

当变压器具有至少两个接地绕组时，零序 电流可以在接地绕组之间转换。 I0电流 将在中性点处加起来为3I0并通过地面或中性点返回 导体。 I0电流将被转化为次级绕组，并 在二次回路中流动。变压器中性点之间的任何阻抗 点和地面必须在零序网络中表示为三个 乘以其值的两倍即可正确说明其两端的零序电压降。 左下方是接地线的三相图，接地线 变压器连接及其右侧的零序网络模型。 请注意，次级绕组中性点的电阻由3R模拟 零序网络模型。 

Y-Y变压器的零序模型（均接地）

2. Delta-Wye（纬线接地）

当变压器具有接地绕组和三角形绕组时，零序电流将能够流过变压器的接地绕组。 变压器。零序电流将转换为增量 绕线，它们将在三角洲中流通而不会离开终端 变压器。因为在每个相的零序电流 绕组相等且同相，电流不需要进入或退出三角洲 缠绕。左下方是接地Wye-Delta的三相图 变压器连接及其右侧的零序网络模型。 

Delta-Wye（接地）变压器的零序模型 

如我们所见，所有WYE连接都已接地。如果接地牢固，接地导体中不存在任何阻抗，则只需将其消除并更换为短路（零阻抗）。 

所有其他模型可以由下图表示， 

变压器零序网络的一般表示

如上图所示，没有零序电流会流到故障系统的参考母线，以进行三角形连接和Wye（不接地）。

该图可以通过应用于变压器零序网络的规则来解释。

1. 当忽略励磁电流时，只有在次级侧有电流流过时，变压器的初级才会承载电流。 
2. 零序电流只有在接地并提供有效的接地路径时，才能在星形连接的支脚中流动。 
3. 零序电流不能在三角形连接的线路中流动，因为这些电流没有返回路径。 

什么是对称分量？

对称分量法通过将不平衡系统转换为三组平衡相量来进行分析。

假设三相电流Ia，Ib和Ic不平衡。这些值可以由其相应的对称分量表示，例如：

• 正序列：I1
• 负序：I2
• 零序：I0

为了找到上述成分的值，将使用以下矩阵公式。

相值到序列分量

在哪里：

α= 1 ë120 度。

从上面的公式我们可以得出， 

I0 = 1/3（IA + IB + IC）

I1 = 1/3（IA + IB * a + IC * a * a）

I2 = 1/3（IA + IB * a * a + IC * a）

在该图中，不平衡相量被分解成平衡相量。从上图可以看出，Va1（正序列）以Va1，Vb1和Vc1的序列逆时针旋转，这些向量大小相等，相距120度。 

在相同的情况下，Va2（负序）也以一个顺序f Va2，Vc2和Vb2逆时针旋转。负序列向量的大小也相等，相距120度。 

在这里，可以通过查看向量旋转的顺序和顺序来区分正序和负序之间的差异。 

最后，Va0（零序列）具有相等大小的向量，但是这些向量彼此同相。意思是向量之间没有位移角。 

类似地，在给定对称分量值的情况下，可以使用以下矩阵公式将其转换回相位值：

序列分量到相位值矩阵

例子： 
电气系统的三个不平衡电流为Ia = 100 ë50安;磅= 75 ë35 A； Ic = 65 ë45.找到相应的对称分量值？
根据上面给出的公式，
I0 =  1/3 (Ia + Ib + Ic)
I1 = 1/3（Ia + Ib * α+ Ic * α*  α)
I2 = 1/3（Ia + Ib * α*  α+ Ic * α）
笔记： α= 1 ë120 度。

 计算值，结果为：

I0 = 80 ë44 A.
I1 = 16 ë74 A
I2 = 7 ë 77 A.

对称组件在以下方面非常重要 计算故障分析。这是因为电力系统的所有部分（例如电动机，发电机，变压器和传输线）都可以由其相应的代表 顺序网络组件。