電力系統(tǒng)分析基礎(chǔ)第七章1

North China Electric Power University電力工程系Department of Electrical Engineering電力系統(tǒng)故障分析（ 電磁暫態(tài)過程分析 ）（七）任 建 文電力系統(tǒng)故障分析的主要內(nèi)容本部分內(nèi)容簡介介紹故障類型、產(chǎn)生原因及危害在電專業(yè)課中 電力系統(tǒng)故障分析三相短路電流分析與計算無限大容量電源供電系統(tǒng)三相短路過渡過程分析三相短路的實用計算方法同步發(fā)電機突然三相短路分析電力系統(tǒng)三相短路的實用計算對稱分量法及電力系統(tǒng)元件的各序參數(shù)和等值電路不對稱故障的分析與計算復(fù)故障的分析與計算對稱分量法及電力系統(tǒng)元件的各序參數(shù)和等值電路不對稱故障的分析與計算一、短路的類型： 大多數(shù)故障是短路故障短路是指：正常運行情況以外的相與相或相與地之間的連接短路類型 示意圖 符號 發(fā)生的機率三相短路 d(3) 5%二相短路 d(2) 10%二相接地短路 d(1,1) 20%單相接地短路 d(1) 65%對稱不對稱第一節(jié) 概述第一章 電力系統(tǒng)故障分析的基本知識二、產(chǎn)生的原因絕緣被破壞過電壓、雷擊絕緣老化、污染設(shè)計、安裝、維護不當(dāng)，人為因素風(fēng)、雪、鳥、獸等三、產(chǎn)生的危害引起發(fā)熱： 1020倍額定電流，達(dá)幾萬甚至幾十萬安引起電動力效應(yīng)：傳導(dǎo)體變形甚至損壞 機械穩(wěn)定性引起網(wǎng)絡(luò)中電壓降落使穩(wěn)定性遭到破壞短路可能干擾通信系統(tǒng)三、措施限制短路電流（加電抗器）繼電保護快切結(jié)線方式設(shè)備選擇第二節(jié) 無限大容量電源供電系統(tǒng)三相短路過渡過程分析一、暫態(tài)過程分析無限大電源 恒壓源（內(nèi)阻 =0）短路不影響電源的 U， f（ Z=0， U=C， S=）實際內(nèi)阻 短路回路總阻抗 10%，即無限個有限源組成R L R LUaR L R LUbR L R LUcd(3)三相短路是對稱故障，可用一相分析短路前UZ ZUR L R Lid短路后 一階常系數(shù)線性微分方程idz周期分量（強制分量）Idf非周期分量（自由分量）如何確定 A（楞次定律）Idf非周期分量出現(xiàn)的物理原因是：電感中電流不能突變短路全電流二、產(chǎn)生最大短路全電流的條件穩(wěn)態(tài)分量 取決于短路后的電路暫態(tài)分量 和短路時刻、短路前運行狀態(tài)及回 路阻抗有關(guān)要使短路全電流最大 使暫態(tài)分量最大（無載，一相過零）短路前電路為空載： Im=0電壓 “合閘相角 ”=0 d=/2 ，純電感電路三、短路沖擊電流 ich和沖擊系數(shù) kchid的最大瞬時值 短路沖擊電流 ich出現(xiàn)在 t=T/2時kch與 R， X的大小有關(guān)： R=0時， kch=2； L=0時， kch=11 kch 2發(fā)電機母線時 kch=1.9， ich =2.7 Idz高壓電網(wǎng)時 kch=1.8， ich =2.55 Idzich用于校驗電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體的電動力穩(wěn)定性四、短路全電流最大有效值 Ich假設(shè) idf的數(shù)值在第一個周波內(nèi)是恒定不變的， t=T/2時值1 kch 2發(fā)電機母線時 kch=1.9， Ich =1.62 Idz高壓電網(wǎng)時 kch=1.8， Ich =1.52 Idz不管求 ich還是求 Ich，只須求得 Idz，而求 Idz的關(guān)鍵是求由電源開始到短路點的總阻抗 Zd第三節(jié) 短路回路總阻抗求取一、計算短路電流的基本假設(shè)1、以電網(wǎng)的平均電壓取代元件的額定電壓同一電壓級中各元件的額定電壓可能不一樣線路首端，升壓變壓器二次側(cè)高出 10%線路末端，降壓變壓器一次側(cè) =UB發(fā)電機高出 5%簡化計算 同一電壓級中各元件的額定電壓相同，數(shù)值上 =平均電壓， Upj=(1.1UB+UB)/2=1.05UB2、 高壓電網(wǎng)只計及電抗 ,當(dāng) Rd Xd /3時 ,忽略 Rd二、各元件統(tǒng)一基準(zhǔn)值電抗標(biāo)幺值計算在第二章中，將額定值下的標(biāo)幺值歸算到統(tǒng)一基準(zhǔn)值下的標(biāo)幺值在短路計算中，一般采用近似計算法，認(rèn)為額定電壓 UN =平均電壓 Upj ，基準(zhǔn)電壓 Uj =Upj1、同步發(fā)電機2、變壓器3、線路4、電抗器注意：沒讓 UN=Uj是因為電抗器有時不按額定電壓使用三、具有變壓器的多電壓級網(wǎng)絡(luò)標(biāo)幺值等值電路的建立 (近似法 )1、發(fā)電機T1 T2x4 x2 x3 x5T3x6x1GU1 U2 U3 U4x1*j x2*j x3*j x4*j x5*j x6*j采用平均電壓后簡化計算 ,無需考慮變壓器變比歸算取 U4為基本級2、變壓器3、輸電線四、短路回路總電抗標(biāo)幺值 Xd 計算1、繪制計算電路圖用單相節(jié)線圖表示 計算電路圖標(biāo)明各元件額定參數(shù)各元件均按順序編號1 234 566.3KV37KV0.4/km15km27.5MVAUk%=7.5215MVA6KV400AXR%=42、短路計算點和系統(tǒng)運行方式確定短路點按選擇電氣設(shè)備整定繼電保護高、低壓母線電氣設(shè)備接線端處運行方式最大：選擇電氣設(shè)備最?。盒ｒ灷^電保護并列運行處理電源按最大容量處理單列運行處理3、繪制等值電路圖對應(yīng)每一個短路點作出一個等值電路圖任一短路點對應(yīng)等值電路中，只要求表示該點短路時，短 路電流通過的元件電抗分子為順序號，分母為該元件的電抗標(biāo)幺值4、等值電路圖歸并與簡化串聯(lián)并聯(lián) Y利用網(wǎng)絡(luò)的對稱性對稱性網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)相同電源一樣電抗參數(shù)相等短路電流流向一致例： d1， d2發(fā)生短路時，計算短路回路的總電抗標(biāo)幺值第四節(jié) 無限大容量電源供電系統(tǒng)三相短路電流計算一、基本概念1. 那種故障短路電流最大中性點接地：三相或單相中性點不接地：三相2. 短路電流計算值 次暫態(tài)短路電流：周期分量起始 (t=0)的有效值用途：保護整定計算及校驗斷路器的額定斷流容量 短路全電流的最大有效值用途：校驗電氣設(shè)備的動穩(wěn)定和斷路器的額定斷流量 三相短路沖擊電流用途：校驗電氣設(shè)備的動穩(wěn)定 三相短路電流穩(wěn)態(tài)有效值用途：校驗電氣設(shè)備和載流體的熱穩(wěn)定性Idf經(jīng) 0.2s衰減完畢 , 在無限大容量 ,二、有名制法適用于 : 1KV以下的低壓系統(tǒng)和電壓等級少、接線簡單的高壓系統(tǒng) 短路點所在電壓級作為基本級 各元件的阻抗用變壓器的近似變比歸算到基本級，求出電源至短路點的總阻抗 Z 計及電阻時不計電阻 計算沖擊電流、最大有效值、斷路器的短路容量kch=1.8時， Ich =1.52 Idzkch=1.8時， ich =2.55 Idz三、標(biāo)幺值法適用于 : 多電壓等級、接線復(fù)雜的高壓系統(tǒng)取基準(zhǔn)值 Sj， Upj 計算短路電流周期分量標(biāo)幺值 計算三相短路容量的標(biāo)幺值 計算有名值四、例題如圖所示電路發(fā)生三相短路，試分別用有名制法和標(biāo)幺制法計算 Idz、 ich、Ich和 Sd（ Kch=1.8）解： 有名制法：取 10.5KV電壓級為基本級3115KV1X=02S=100km0.4/km