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1、电力系统暂态分析 绪论 电力系统元件 设备 电力元件 对电能进行生产 变换 输送和分配 消费 大功率的负荷电流通过的电气部分 一次设备 绪论 控制元件 改变系统的运行状态 对一次设备的测量 调节和控制 二次设备 绪论 电力系统的参数 运行参数 U I f P Q 角速度 S 角位移 结构参数 Z R jX Y g jb 变比 转动惯量 绪论 电力系统运行状态 稳态 运行参数稳定 暂态 运行参数时变 绪论 电力系统暂态过程分类 电磁暂态过程常量研究短路 断线后的电压 电流的变化电力系统故障分析 绪论 机电暂态过程 S变化分析发电机组转子运动规律电力系统的稳定性 绪论 本门课程的重要意义和学习的难
2、度 与多门课程相关高等数学大学物理电路原理电机学 绪论 重要意义 电力系统运行中基本的概念 表现 电力系统应用中枢纽稳态运行 故障分析设计 设计部门 保护整定计算 调度 保护 事故分析 运行 绪论 本课程讲述的主要内容 第一章电力系统故障分析的基础知识 第一节故障概述 短路的定义是指电力系统正常运行情况以外的相与相之间或相与地 或中性线 之间的连接 主要指绝缘的破坏 第一节故障概述 短路的分类 按短路的路径划分 三相短路f 3 对称短路 第一节故障概述 两相短路f 2 单相短路接地f 1 第一节故障概述 两相短路接地f 1 1 第一节故障概述 开关跳闸后 故障因素是否消除瞬时性 故障 短路永久
3、性 故障 短路 第一节故障概述 短路产生的原因 外部雷击 风暴动物污染人为 带地线检修 内部绝缘老化 第一节故障概述 短路对电力系统危害 短路电路的数量级机端 额定电流的10 15倍大容量系统 几十 几百 KA 第一节故障概述 短路过程中的危害电气设备动稳定 热稳定受破坏短路使附近电网电压严重下降 P4图1 1 引起负荷运行稳定性破坏 电动机停转 发电机加速 不对称短路所引起的不平衡电流产生的不平衡磁通 干扰通讯系统 第一节故障概述 短路发生后的影响未解列的电力系统各部分间失去同步解裂后的电力系统 送端功率过剩f上升 受端功率不足f下降 第一节故障概述 对短路的处理方法 快速故障隔离 继电保护
4、装置有选择性地快速切除故障部分 线路开关实施自动重合闸 其他安全自动装置如低周减载 低压减载装置保持系统稳定 第一节故障概述 计算短路电流的作用检验电气设备的动 热稳定度配置和整定继电保护的依据稳定计算 第一节故障概述 其他故障形式 断线 纵向故障 复杂故障 不同地点 两处以上 同时发生不对称故障 第二节标幺值 标幺制中各种物理量都用标幺值 即相对值 来表示 使运算步骤简单 数值简明便于分析 第二节标幺值 一 标幺值的定义 第二节标幺值 表示方式 有名值R X 单位 P Q S单位 MW Mvar MVA 第二节标幺值 标幺值 第二节标幺值 二 基准值的选取三相电路中基准值的选取和约束条件 第
5、二节标幺值 如果选取的基准值满足 第二节标幺值 通常取 为基准 第二节标幺值 将 1 式变成标么值表示 在标幺制中三相电路的关系式类似于单相电路 第二节标幺值 三 不同基准值改变时标幺值的换算 换算关系在 下已知 求 在 下标么值 第二节标幺值 对电压 第二节标幺值 第二节标幺值 电力系统元件阻抗标幺值的给出方式 发电机在 下 第二节标幺值 变压器在 下 第二节标幺值 电抗器在 下 第二节标幺值 输电线 第二节标幺值 四 由变压器联结的不同电压等级的各元件参数 标幺值及短路电流的计算 电抗各值 含变压器电抗在内 第二节标幺值 1 计算特性 计算某段电流时 应将电源电压和其他段阻抗向该段计算 第
6、二节标幺值 计算步骤 选待计算电流段为基本段 如 段 取 如 将电源电压和各段之间阻抗向基本段归算 以为基准计算电源电压及阻抗标么值 第二节标幺值 第二节标幺值 直接更换电压基准实现归算 则 第二节标幺值 基本段电流标幺值 基本段电流有名值 第二节标幺值 其他段电流可记为 第二节标幺值 简化计算 值精确 概念简化 不指定基本段 按变压器变比确定各段的基准电压和基准电流 全网容量基准统一 第二节标幺值 计算步骤 取统一的基准变量 一般取100MVA 任取一段基准电压 按变比计算其他各段的基准电压 和基准电流 第二节标幺值 以各段基准电压计算各段元件阻抗标幺值 用总阻抗标么值计算公用电流标幺值 第
7、二节标幺值 以各段基准电流计算各段电流有名值 第二节标幺值 变压器的有名电抗与标么电抗2个有名电抗 由于向两侧归算 1个标幺电抗 第二节标幺值 近似计算 近似计算的假定变压器额定电压取为该侧电网平均电压实质 升降压变均取主抽头为1 05 第二节标幺值 简化的作用 取一段电压基准为该电网平均电压 则其他各段电压基准值均为本段电网平均电压 1 05 变压器标么值仅有容量归算 第二节标幺值 变压器标么值仅有容量归算 第二节标幺值 五 的一般取法及标幺值计算一般频率基准角频率基准由 第二节标幺值 电感 磁链 第二节标幺值 时间 为保持 同步电机转子转动一个弧度电角度所需的时间 第二节标幺值 同理 电势
8、的另一基准为保持 应取 第三节无穷大电源供电的R L电路三相短路电流 一 无穷大电源近似 真正的无穷大电源是没有的 第三节无穷大电源供电的R L电路三相短路电流 二 三相短路电流的暂态过程1 电路参数的变化 第三节无穷大电源供电的R L电路三相短路电流 短路前 短路后 第三节无穷大电源供电的R L电路三相短路电流 短路的初始条件 以A相为例 短路发生时记t 0 的初相角为A相电压短路前瞬间 第三节无穷大电源供电的R L电路三相短路电流 3 短路后电流A相电压方程 线性非齐次常微分方程 其解为稳态短路电流自由分量交流分量 周期分量直流分量 非周期分量 第三节无穷大电源供电的R L电路三相短路电流
9、 第三节无穷大电源供电的R L电路三相短路电流 含有电感L 电流不能突变 第三节无穷大电源供电的R L电路三相短路电流 第三节无穷大电源供电的R L电路三相短路电流 短路电流由周期分量和非周期分量组成 较大的周期分量是因电源电势作用于较小的回路阻抗而产生 非周期分量是回路电感中原储存的磁场能量释放而产生 其按回路的时间常数衰减 状态突然变化瞬间 电感中合成磁链不突变 p13 第三节无穷大电源供电的R L电路三相短路电流 第三节无穷大电源供电的R L电路三相短路电流 第三节无穷大电源供电的R L电路三相短路电流 三 标准短路电流及其特征值1 标准短路电流1 空载下短路电流2 当 第三节无穷大电源
10、供电的R L电路三相短路电流 特征值 周期分量的有效值 冲击电流 用于检验电气设备和载流导体的动稳定度 短路冲击电流 在最恶劣短路情况下的短路电流的最大瞬时值 第三节无穷大电源供电的R L电路三相短路电流 对于G T L x R 最恶劣的情况为 Im 0 0 0即空载运行 电压过零瞬间 第三节无穷大电源供电的R L电路三相短路电流 冲击电流出现在短路发生后1 2周期 f 50Hz t 0 01s 即有 第三节无穷大电源供电的R L电路三相短路电流 第三节无穷大电源供电的R L电路三相短路电流 冲击系数冲击电流对周期电流幅值的倍数 1 2 实用中 取1 8对变压器高压侧短路 取1 9对机端短路 第三节无穷大电源供电的R L电路三相短路电流 冲击电流有效值 最大有效值 第三节无穷大电源供电的R L电路三相短路电流 第三节无穷大电源供电的R L电路三相短路电流 实用中kM 1 8或kM 1 9用于动稳定校验 用于热稳定校验 第三节无穷大电源供电的R L电路三相短路电流 短路容量 短路电流与额定电压的乘积
