电力系统对称故障详解：节点阻抗矩阵与保护计算

电力系统分析的第九章专注于对称故障的研究，这是电力系统运行中一种理想且较为罕见但后果严重的事件。章节内容分为以下几个部分： 1. **概述**： 故障分析在电力系统中占据核心位置，它涉及在各种故障条件下求解节点电压和线路电流。对称故障，尤其是三相同时短路，是讨论的重点，因为尽管发生概率较低，但它们具有重要的理论意义和实际应用价值。 2. **对称三相故障**： 对称三相故障是指三相同时短路，通常假设发电机和线路都是对称的。分析时，可以从任何一相（如A相）出发，其他两相电流大小相同，只是相位差120°和240°。这种故障模型简化了计算，但实际中需考虑同步电机在故障下的阻抗随时间变化，因此引入了次暂态阻抗、暂态阻抗和同步阻抗的概念。 3. **短路容量**： 故障电流的幅值由发电机内部阻抗和线路阻抗决定，短路容量（即系统在短路情况下能承受的最大电流）是衡量电力系统稳定性的关键参数。章节可能还会探讨如何计算和评估系统的短路容量。 4. **节点阻抗矩阵**： 利用节点阻抗矩阵是分析对称故障的重要工具。通过构建算法，能够将电力系统的电气特性组织成矩阵形式，便于处理故障情况下的电路分析。zbuild和symfault程序可能是两个用于构建和执行这类分析的实用工具。 5. **算法形成**： 章节详细介绍了如何利用这些理论和工具来形成节点阻抗矩阵，这涉及到电力系统元件的连接关系和阻抗计算。理解并掌握这个过程对准确预测故障电流和电压至关重要。 6. **故障分析的应用**： 故障分析的结果对于继电保护设计至关重要，如确定相间保护和接地保护的动作准则。此外，它还影响开关设备的选择，如能够承受的最大开断电流能力。 第九章深入探讨了对称三相故障的分析方法，涵盖了故障电流计算、阻抗建模、节点阻抗矩阵形成以及其在实际工程中的应用，为电力系统的设计、保护和运行提供了坚实的基础。理解和掌握这部分内容对于电力工程师来说是至关重要的技能。