教學課件《電力系統(tǒng)工程基礎》-2

1、電力工程基礎系統(tǒng)篇緒論Engineering is purposeful use of science (A professor at MIT)Nothing in life is to be feared. It is only to be understood (Marie Curie) 緒論電力系統(tǒng)的形成與發(fā)展Volta(伏打)在1800年發(fā)明了電池(voltaic pile)Faraday(法拉第)在1831年發(fā)現(xiàn)了電磁感應定律Maxwell(麥克斯韋)在1873年出版了A Treatise on Electricity and Magnetism，系統(tǒng)闡述了電磁場理論Edison(愛

2、迪生)從1878年開始向用戶出售由分布式的直流發(fā)電系統(tǒng)所生產(chǎn)的電能Tesla(特斯拉)在1887年以專利的形式發(fā)表了交流發(fā)電系統(tǒng)的設計理論將Tesla的交流發(fā)電系統(tǒng)與自己設計的變壓器相結合，Westinghouse (西屋)在1891年建造了一個包括一臺由水力驅動的75 kW發(fā)電機、一臺75 kW的電動機和一條4公里線路的單相交流電力系統(tǒng)Decker在1893年發(fā)明了三相交流發(fā)電系統(tǒng)Westinghouse公司所建造的Niagara發(fā)電站于1895年4月20日投運，該電站將3.75 MW的功率通過三相輸電線路輸送到35公里之外的用戶側，它標志著電力工業(yè)的開端緒論電力系統(tǒng)的構成電力系統(tǒng)是一個能量

3、流系統(tǒng) 多種形式的一次能源在發(fā)電廠轉化為電能，通過較高電壓等級的輸電網(wǎng)輸送至各負荷中心，配電網(wǎng)將來自輸電網(wǎng)的電能降壓而對負荷供電電力系統(tǒng)是一個網(wǎng)絡流系統(tǒng) 輸電網(wǎng)與配電網(wǎng)是將電能從電源輸送至用戶的途徑，電能（功率）在電網(wǎng)中的傳輸受到網(wǎng)絡結構的約束電力系統(tǒng)是一個信息流系統(tǒng) 電力系統(tǒng)在運行管理上是高度自動化的：組成電力系統(tǒng)的各主要環(huán)節(jié)都配備了數(shù)字化的測量、保護與控制裝置，在控制中心，數(shù)字計算機通過對各種信息的接收、處理和發(fā)送，持續(xù)不斷地監(jiān)視及控制全系統(tǒng)的運行能量轉換火力發(fā)電將煤炭、石油或天然氣等化石燃料燃燒所產(chǎn)生的熱能轉化為機械能以生產(chǎn)電能主要的能量轉換設備包括鍋爐、汽輪機與發(fā)電機組發(fā)電流程（能量轉

4、換過程）：鍋爐將水加熱變成蒸汽（化學能熱能）、蒸汽吹動汽輪機的葉片（熱能機械能）、汽輪機帶動發(fā)電機的轉子旋轉（機械能電能）能量轉換火力發(fā)電能量轉換水力發(fā)電將水的機械能轉化為電能發(fā)電流程（能量轉換過程）：水從高位向低位沖瀉（勢能動能）、水輪機帶動發(fā)電機的轉子旋轉（動能電能）抽水蓄能：在負荷低谷時，將水由低位水庫抽出注入高位水庫，發(fā)電機工作于電動機模式；在負荷高峰時，工作于發(fā)電模式，起到削峰填谷的作用能量轉換水力發(fā)電攔河壩(1)提高了上游的水位，形成水庫，增大了水的勢能打開導管(2)的閥門，水沿著導管沖瀉下來，勢能變成動能水的動能帶動水輪機(3)的葉片，使水輪機轉動水輪機帶動發(fā)電機(4)發(fā)電能量轉

5、換核能發(fā)電利用受控核裂變產(chǎn)生熱能，將熱能轉化為機械能，再由機械能轉化為電能除了熱能的產(chǎn)生機理不同，核能發(fā)電與火力發(fā)電的熱物理機制類似在妥善處理核廢料的基礎之上，核能發(fā)電是清潔的發(fā)電形式能量轉換核能發(fā)電在反應堆中，一次側水經(jīng)過加壓不會產(chǎn)生蒸汽二次側水在蒸汽發(fā)生器中產(chǎn)生蒸汽蒸汽吹動汽輪機的葉片，汽輪機帶動發(fā)電機的轉子旋轉，產(chǎn)生電能能量轉換可再生能源發(fā)電可再生能源：風能、太陽能、生物質(zhì)能、地熱、潮汐、燃料電池等，都被嘗試用來進行發(fā)電風力發(fā)電發(fā)展迅速：2005年以來，全球風電的裝機容量每年遞增25%，已經(jīng)達到74 GW德國、西班牙和美國是風電裝機容量最大的三個國家：21 GW、12 GW和12 GW能

6、量轉換可再生能源發(fā)電太陽能的利用主要有三種形式：太陽能直接轉化為熱能、光伏電池發(fā)電、太陽能熱能電能目前，太陽能發(fā)電的兩種形式其能量轉換效率都較低，直接轉化為熱能是較有前途的應用途徑我國的發(fā)電總裝機容量(1981-2010)我國與美國年發(fā)電量的比較(1980-2005)美國發(fā)電的能源結構（2006年）中國發(fā)電的能源結構（2007年）2007年我國的裝機容量達到71329萬千瓦，發(fā)電量為32559億千瓦時。區(qū)域電網(wǎng)互聯(lián)區(qū)域電網(wǎng)互聯(lián)高壓直流輸電電力系統(tǒng)采用交流還是直流制式之爭始于電力工業(yè)開端之時：Tesla (Westinghouse) vs. Edison至今，交流仍是各國電力系統(tǒng)的主要形式20世

7、紀70年代之后，電力電子技術的發(fā)展使得高電壓、大功率直流輸電技得以實現(xiàn)在許多條件下，高壓直流輸電與交流輸電相比更有優(yōu)勢高壓直流輸電系統(tǒng)的換流站采用晶閘管閥實現(xiàn)交直流之間的轉換高壓直流輸電課程的主要學習內(nèi)容掌握電力系統(tǒng)分析的基礎理論了解電力系統(tǒng)各設備受電、熱、動約束的能力，掌握電力系統(tǒng)設計與運行中應遵循的原則建立電力系統(tǒng)設計、運行、控制與保護的整體概念課程的主要學習內(nèi)容電力系統(tǒng)分析的基礎理論電力網(wǎng)絡的穩(wěn)態(tài)與動態(tài)分析系統(tǒng)篇電力系統(tǒng)的高壓特性高壓篇電力系統(tǒng)各種一次設備的特點和選型設備篇電力系統(tǒng)一次設備的保護原則和方法保護篇電力系統(tǒng)運行的調(diào)度與控制控制篇電力工程基礎的主要學習內(nèi)容技術與經(jīng)濟的折中是電力

8、系統(tǒng)設計與運行應遵循的基本原則在今年我國南方雪災中，湖南、江西、貴州、云南以及浙江等省區(qū)的輸電線路發(fā)生嚴重的覆冰，導致大量的桿塔倒塌我國高電壓等級的線路通常按照三十年一遇的自然災害來設防，按照這個標準，上述地區(qū)的線路可以承受10mm-15mm的覆冰，而實際覆冰達到了30-60mm，大大超過了設計承受能力為什么不按照更高的標準來進行設計？經(jīng)濟上不可行：如果按照覆冰30mm進行設計，造價是現(xiàn)在的2.6倍參考文獻陳珩. 電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析（第二版）. 北京：中國電力出版社，1995夏道止. 電力系統(tǒng)分析. 北京：中國電力出版社，2004王錫凡，方萬良，杜正春. 現(xiàn)代電力系統(tǒng)分析. 北京：科學出版社，2

9、003Arthur R. Bergen, Vijay Vittal. Power System Analysis, 2nd ed. NJ: Prentice Hall, 2000第2章 電力系統(tǒng)各元件的數(shù)學模型同步發(fā)電機變壓器輸電線路負荷對稱分量接入不對稱負荷或發(fā)生不對稱短路時，系統(tǒng)進入不對稱運行狀態(tài)把不對稱的三相系統(tǒng)分解為三個獨立的對稱系統(tǒng)，即正序系統(tǒng)、負序系統(tǒng)和零序系統(tǒng)時間空間向量時間向量磁鏈感應電勢電壓和電流空間向量磁勢磁通密度2.1 同步發(fā)電機的電壓方程一、同步電機的基本構造型式磁極旋轉式：以電樞為定子，磁極為轉子電樞旋轉式：以磁極為定子，電樞為轉子，應用于小容量同步電機磁極旋轉式同步

10、電機定子：又稱為電樞，定子的內(nèi)圓均勻分布著定子槽，槽內(nèi)嵌放著按一定規(guī)律排列的三相交流繞組轉子：轉子鐵心上裝有成對磁極，磁極上繞有勵磁繞組，通以直流電流時，會在電機的氣隙中形成極性相間的分布磁場，稱為勵磁磁場，也稱主磁場氣隙：處于電樞內(nèi)圓和轉子磁極之間，氣隙的厚度和形狀對電機內(nèi)部磁場的分布和同步電機的性能具有重要影響2.1 同步發(fā)電機的電壓方程隱極式（磁極旋轉式）同步電機轉子上沒有凸出的磁極，沿著轉子圓周表面有許多槽，槽中嵌放著勵磁繞組在轉子表面約1/3部分沒有開槽，構成所謂大齒，是磁極的中心區(qū) 在大容量高轉速汽輪發(fā)電機中，轉子圓周線速度很高，為了減小轉子本體及 轉子上各部件所承受的離心力，大型

11、汽輪發(fā)電機的轉子通常為細長的隱極式圓柱體2.1 同步發(fā)電機的電壓方程2.1 同步發(fā)電機的電壓方程凸極式（磁極旋轉式）同步電機轉子上有明顯凸出的成對磁極和勵磁線圈，當勵磁線圈中通過直流勵磁電流后，每個磁極出現(xiàn)一定的極性，相鄰磁極交替為 N 極和 S 極由于水輪發(fā)電機的轉速較低，要發(fā)出工頻電能，發(fā)電機的極數(shù)就比較多，做成凸極式結構工藝上較為簡單中小型同步電機大多是凸極式2.1 同步發(fā)電機的電壓方程二、同步發(fā)電機的雙反應原理電樞反應 電樞磁動勢的基波在氣隙中產(chǎn)生磁場稱為電樞反應，電樞反應的性質(zhì)(增磁、去磁或交磁)取決于電樞磁動勢和主磁場在空間的相對位置2.1.1 同步發(fā)電機的電壓方程雙反應原理 考慮

12、到凸極機的氣隙不均勻，把電樞反應分成直軸和交軸電樞反應分別進行處理，稱為雙反應原理 凸極機極面下氣隙較小，兩極之間氣隙較大，因此，如圖所示，直軸下單位面積的氣隙磁導d 要比交軸下單位面積的氣隙磁導q大 當正弦分布的電樞磁動勢作用在直軸上時，由于d較大，故在一定大小的磁動勢下，直軸基波磁場的幅值相對較大三、隱極機的電壓方程不考慮磁飽和，隱極機負載運行時各物理量之間的關系：2.1.1 同步發(fā)電機的電壓方程2.1.1 同步發(fā)電機的電壓方程采用發(fā)電機慣例，以輸出作為電樞電流的正方向時，電樞電壓方程為： (2-1) 電樞反應電動勢Ea正比于電樞反應磁通a，不計磁飽和，a又正比于電樞磁動勢Fa和電樞（定子

13、）電流I，即 在時間相位上， 滯后于 以90電角度，若不計定子鐵耗， 與 同相位，則 將滯后于 以90電角度，所以 可寫成負電抗壓降的形式，即 (2-2)UjXrIEEaq&=+-+)(sIFEaaaFaaXIjE&-=2.1.1 同步發(fā)電機的電壓方程 將式(2-2)代入式(2-1)，可得 式中，Xd(= X+Xa)稱為隱極機的同步電抗，是表征電樞漏磁場和電樞反應這兩個效應的綜合參數(shù)隱極同步發(fā)電機的等效電路由勵磁電動勢和同步阻抗r+ jXd串聯(lián)組成，其中Eq表示主磁場的作用，Xd表示電樞反應和電樞漏磁場的作用daqXIjrIUXIjXIjrIUE&+=+=s2.1.1 同步發(fā)電機的電壓方程四、

14、凸極機的電壓方程不考慮磁飽和，凸極機負載運行時各物理量之間的關系：2.1.1同步發(fā)電機的電壓方程采用發(fā)電機慣例，以輸出作為電樞電流的正方向時，電樞電壓方程為： (2-4) 不計磁飽和，則 用相應的負電抗壓降來表示，則 (2-5)&dadIEqaqIEaddadXIjE&-=aqqaqXIjE&-=UjXrIEEEaqad&=+-+)(qs2.1.1 同步發(fā)電機的電壓方程 將(2-5)代入(2-4)，并考慮 ，得到凸極同步發(fā)電機的電壓方程 (2-6) 式中，Xd和Xq分別稱為直軸同步電抗和交軸同步電抗，它們表征對稱穩(wěn)態(tài)運行時電樞漏磁與直軸或交軸電樞反應的綜合參數(shù) 引入虛擬電動勢 ，代入(2-6)

15、，可得， (2-7) 其等效電路 qdIII&+=qqddaqqaddaqqaddqXIjXIjrIUXXIjXXIjrIUXIjXIjXIjrIUE&+=+=+=)()(sssqQXIjrIUE&+=2.1.1 同步發(fā)電機的電壓方程五、直軸和交軸同步電抗的比較電抗與繞組匝數(shù)的平方和所經(jīng)磁路的磁導成正比， 即 對于凸極機，如圖所示，由于直軸下的氣隙比交軸下的小，因此d q ，所以XadXaq，因此，XdXq；對于 隱極機，由于氣隙是均勻的，故XdXqdadNXL21qaqNXL212.1.2 同步發(fā)電機的負序電抗 一、不對稱三相電流流過三相繞組的基波磁勢每相電流分解為三個分量，每相磁勢也可以分

16、解為三個分量。當正序電流流過三相繞組時，產(chǎn)生正向旋轉磁勢，亦稱正序旋轉磁勢當負序電流流過三相繞組時，產(chǎn)生負向旋轉磁勢正序和負序旋轉磁勢各以同步速向相反方向旋轉，其合成磁勢在任一瞬間仍按正弦分布，可以表示為空間矢量和，不同時刻，有不同的振幅，其端點軌跡為一橢圓2.1.2 同步發(fā)電機的負序電抗二、負序電抗發(fā)電機的負序電抗與負序電流所產(chǎn)生的反方向同步旋轉的負序合成磁通的磁路相對應轉子繞組中感應兩倍工頻的交變電勢，產(chǎn)生交變電流，使氣隙中的合成負序磁場減弱，定子負序合成磁通只能走漏磁路，所以負序電抗值很小dXXN1，為升壓變壓器N21003%11NTNkUXIUNNkkNNTSUUUIUX100%100

17、%32111= 10010013100%21100= =mNNNmNNYSUIYUIII2121033NTNTUGUGP=2101000NTUPG=2.2.1 變壓器正序參數(shù)與等值電路因為 所以八、變壓器等效電路參數(shù)的測定（三繞組）以導納表示勵磁支路，三繞組變壓器的近似等效電路勵磁支路的導納參數(shù)的測定方法與雙繞組變壓器的相同，繞組電阻與漏磁電抗的測定方法取決于繞組的容量關系三繞組容量關系有：100/100/100(I)、100/100/50(II)、100/50/100(III)TTGB 100%210=TNNBSUI210 100%NNTUSIB=2.2.1 變壓器正序參數(shù)與等值電路直接提供

18、三個短路試驗所得到的短路損耗Pk(1-2)、Pk(2-3)、Pk(3-1)類容量比變壓器的短路試驗%21)21(21)21(kkkkkkUUUPPP+=+=-2.2.1 變壓器正序參數(shù)與等值電路%31)13(31)13(kkkkkkUUUPPP+=+=-2.2.1 變壓器正序參數(shù)與等值電路%32)32(32)32(kkkkkkUUUPPP+=+=-2.2.1 變壓器正序參數(shù)與等值電路)(21)(21)(21)21()13()32(3)13()32()21(2)32()13()21(1-+=-+=-+=kkkkkkkkkkkkPPPPPPPPPPPP%)%(21%)%(21%)%(21%)21(

19、)13()32(3)13()32()21(2)32()13()21(1-+=-+=-+=kkkkkkkkkkkkUUUUUUUUUUUU223332222222111100010001000NNkTNNkTNNkTSUPRSUPRSUPR=NNkTNNkTNNkTSUUXSUUXSUUX100%100%100%233322222111=2.2.1 變壓器正序參數(shù)與等值電路類容量比變壓器的短路試驗1、2繞組的額定容量 3繞組的額定容量1-2側短路試驗按額定電流測得2-3側短路試驗按0.5倍額定電流測得3-1側短路試驗按0.5倍額定電流測得 NNNSSS=21NNSS5.03=% ,)21()21

20、(-kkUP% ,)32()32(-kkUP% ,)13()13(-kkUP2.2.1 變壓器正序參數(shù)與等值電路短路損耗與電流的平方成正比，短路電壓與電流成正比)32(322322)32()13(312312)13(41)(41)()21(41)(41)()21(-=+=+=+=+=kTTNTTNkkTTNTTNkPRRIRRIPPRRIRRIP)32()32()13()13(44-=kkkkPPPP%21)(21)(21(%21)(21)(21(%)32(3232)32()13(3131)13(-=+=+=+=+=kTTNTTNkkTTNTTNkURRIRRIUURRIRRIU%2%2%)3

21、2()32()13()13(-=kkkkUUUU2.2.1 變壓器正序參數(shù)與等值電路同理，III類容量比變壓器的短路試驗若只給出一個短路損耗，即最大短路損耗Pk,max，則)32()32()21()21(44-=kkkkPPPP%2%2%)32()32()21()21(-=kkkkUUUU%)100(%)50(221max,%)100(2100021TTNNkTRRSUPR=2.2.1 變壓器正序參數(shù)與等值電路八、自耦變壓器等效電路參數(shù)的測定自耦變壓器是一次與二次繞組有共同部分的變壓器可等值于普通變壓器，等值電路與參數(shù)計算方法相同。但其第三繞組容量總是小于變壓器的額定容量,如果制造廠提供的短路

22、數(shù)據(jù)未經(jīng)歸算，歸算的方法也與普通三繞組變壓器相同，即將短路損耗乘以額定容量和第三繞組容量比的平方，短路電壓乘以額定容量和第三繞組容量比2.2.2 變壓器零序參數(shù)與等值電路變壓器是靜止元件，其負序參數(shù)與正序參數(shù)相同變壓器繞組中有無零序電流及其大小與變壓器的結構和繞組的接線方式密切相關一、雙繞組變壓器零序電壓施加在變壓器繞組的三角形側或不接地星形側時，無論另一側繞組的接線方式如何，變壓器中都沒有零序電流流通，變壓器的零序電抗等于無窮大零序電壓施加在繞組聯(lián)結成接地星形一側時，大小相等，相位相同的零序電流將通過三相繞組經(jīng)中性點流入大地，構成回路，在另一側，零序電流流通的情況則隨該側的接線方式而異2.2

23、.2 變壓器零序參數(shù)與等值電路YN d（Y0/三角形）聯(lián)結 三角形各相繞組中將感應零序電動勢，因零序電流三相大小相等、相位相同，所以它只在三角形繞組中形成環(huán)流，而流不到繞組以外的線路上去 零序阻抗2.2.2 變壓器零序參數(shù)與等值電路YN y（Y0/Y）聯(lián)結變壓器星形接地側流過零序電流，不接地星形側各相繞組中將感應零序電動勢。但由于不接地星形側中性點不接地，零序電流沒有通路，所以不接地星形側沒有零序電流，變壓器相當于空載零序阻抗2.2.2 變壓器零序參數(shù)與等值電路YN yn（Y0/Y0）聯(lián)結變壓器一次星形側流過零序電流，二次星形側各繞組中將感應零序電動勢，二次星形側的零序電流能否流通，要看與二次

24、星形側相連的電路中是否還有接地中性點。如果有，則二次繞組中將有零序電流流通，如果沒有，則二次繞組中便沒有零序電流流通 2.2.2 變壓器零序參數(shù)與等值電路零序勵磁阻抗與變壓器的結構有很大關系：由三個單相變壓器組成的三相變壓器，可以近似認為勵磁電抗為無窮大；對于三相五柱式和殼式變壓器，零序勵磁電抗也相當于無窮大；對于三相三柱式變壓器，零序勵磁電抗較小，其值可用試驗方法求得2.2.2 變壓器零序參數(shù)與等值電路二、三繞組變壓器在三繞組變壓器中，為了消除三次諧波磁通的影響，一般總有一個繞組是聯(lián)結成三角形的，以提供三次諧波電流的通路。因為三繞組變壓器有一個繞組是三角形聯(lián)結的，在等值電路中可以忽略零序勵磁

25、阻抗通常的聯(lián)結方式為YN y d (Y0 /Y/三角形)、YN yn d (Y0 /Y0/三角形)、YN d d(Y0/三角形/三角形)等 2.2.2 變壓器零序參數(shù)與等值電路YN,y,d聯(lián)結變壓器繞組II中沒有零序電流通過 零序阻抗2.2.2 變壓器零序參數(shù)與等值電路YN,yn,d聯(lián)結變壓器繞組III可通過零序電流，繞組II中能否有零序電流取決于外電路有無接地點2.2.2 變壓器零序參數(shù)與等值電路YN,d,d聯(lián)結繞組II、III都有零序電流零序阻抗電力變壓器特種變壓器變壓器空載運行變壓器負載運行 變壓器空載時的等效電路變壓器負載時兩側等效電路雙繞組變壓器T型等效電路 雙繞組變壓器近似等效電路

26、 雙繞組變壓器近似等效電路三繞組變壓器近似等效電路變壓器短路試驗變壓器空載試驗自耦變壓器原理第2章 電力系統(tǒng)各元件的數(shù)學模型同步發(fā)電機變壓器輸電線路負荷2.3.1 電力線路正負序參數(shù)與等值電路一、電力線路的正（負）序參數(shù)三相電力線路的原始參數(shù)以單位長度的電路參數(shù)來表示單位長度線路的串聯(lián)電阻r1單位長度線路的串聯(lián)電抗x1單位長度線路的并聯(lián)電導g1單位長度線路的并聯(lián)電納b1各參數(shù)可以通過計算或測量來確定2.3.1 電力線路正負序參數(shù)與等值電路串聯(lián)電阻直流電阻通常小于交流電阻集膚效應：導線交流電阻與直流電阻的比值隨著頻率的升高而增大，隨導線截面積的增大而上升對銅、鋁絞線，當截面積不是特別大時，頻率5

27、0-60Hz的交流電阻與直流電阻相差甚微鋼芯鋁絞線的交流電阻與鋁線部分的直流電阻差別很小一般電力系統(tǒng)計算中均可用直流電阻代替有效電阻電阻值與溫度有關產(chǎn)品手冊提供溫度為200C時單位長度的直流電阻；缺乏手冊資料時，銅、鋁導線和電纜200C時的單位長度電阻2.3.1 電力線路正負序參數(shù)與等值電路每相單位長度線路的交流電阻200C時的電阻率（ mm2/km）鋁：31.5 mm2/km銅： 18.8 mm2/km導線的額定截面積（mm2）溫度修正：電阻溫度系數(shù)鋁：0.00382（1/0C）銅：0.0036（1/0C）2.3.1 電力線路正負序參數(shù)與等值電路串聯(lián)電感單根長導線的自感：磁力線是一簇同心圓兩

28、根平行長導線的互感2.3.1 電力線路正負序參數(shù)與等值電路2.3.1 電力線路正負序參數(shù)與等值電路三相線路的電感 D12 (Dab )D23 (Dbc ) D31 (Dca )2.3.1 電力線路正負序參數(shù)與等值電路三相線路均勻換位每相單位長度線路的電抗 其中 為三相導線的幾何均距 為導線材料的相對導磁系數(shù) 為導線的平均幾何半徑 ABCABCABC2.3.1 電力線路正負序參數(shù)與等值電路220 kV及以上的超高壓架空線路，為了減小電暈放電和單位長度電抗，采用分裂導線分裂數(shù)n，導線半徑r時的等值半徑2.3.1 電力線路正負序參數(shù)與等值電路并聯(lián)電導反映線路電壓引起的有功功率損耗110kV以下的架空

29、線路，與電壓有關的有功功率損耗是由絕緣子表面泄漏電流引起的110kV及以上電壓架空線路，與電壓有關的有功功率損耗是由電暈放電現(xiàn)象引起的一相對地等值電導電暈損耗和泄露電流通常很小，可以認為g1=0三相線路每千米的電暈有功功率損耗（kW）線路的線電壓（kV）2.3.1 電力線路正負序參數(shù)與等值電路并聯(lián)電容反映每相導線的電荷與各相電壓之間的關系2.3.1 電力線路正負序參數(shù)與等值電路一相對地等值電納對分裂導線2.3.1 電力線路正負序參數(shù)與等值電路二、電力線路正（負）序單相等值電路對不是很長的線路，不考慮分布特性，而采用集中參數(shù)及其等值電路；對較長、電壓等級較高的線路，應考慮其參數(shù)的分布特性集中參數(shù)

30、模型2.3.1 電力線路正負序參數(shù)與等值電路輸電線路單相集中參數(shù)等值電路2.3.1 電力線路正負序參數(shù)與等值電路分布參數(shù)模型2.3.1 電力線路正負序參數(shù)與等值電路由 可得 2.3.1 電力線路正負序參數(shù)與等值電路 對x求導 解微分方程組2.3.1 電力線路正負序參數(shù)與等值電路線路特性阻抗線路傳播系數(shù) 則2.3.1 電力線路正負序參數(shù)與等值電路由雙曲函數(shù)的定義得2.3.1 電力線路正負序參數(shù)與等值電路對形等值電路對T形等值電路2.3.2 電力線路的零序阻抗三相輸電線路的零序阻抗，是當三相線路流過零序電流，即完全相同的三相交流電流時每相的等值阻抗在三相架空輸電線路零序電流以大地作為回路的情況下，

31、三相架空輸電線可看作由三個“導線-大地”回路所組成每根導線-大地回路單位長度的自阻抗2.3.2 電力線路的零序阻抗三相導線之間的互阻抗可近似用下式表示當三相零序電流流過三相輸電線，從大地流回時，每相的等值零序阻抗為即零序電抗較之正序電抗幾乎大三倍 第3章 電力系統(tǒng)潮流計算電力網(wǎng)絡等值電路簡單電力系統(tǒng)潮流的分析方法電力系統(tǒng)潮流的計算機算法3.1.1 電壓等級用電設備的標準電壓：網(wǎng)絡額定電壓或用電設備額定電壓各國電力系統(tǒng)都規(guī)定一定數(shù)量的標準電壓指線電壓，而不是相電壓發(fā)電機額定電壓在同一電壓等級下，比網(wǎng)絡額定電壓高5%變壓器額定電壓在同一電壓等級下，一次側比網(wǎng)絡額定電壓高5%在同一電壓等級下，二次側

32、比網(wǎng)絡額定電壓高10%3.1.1 電壓等級用電設備額定線電壓/kV發(fā)電機額定電壓/kV變壓器額定電壓/kV一次繞組二次繞組33.153.0，3.153.15，3.366.36.0，6.36.3，6.61010.510.0，10.510.5，11.015.7515.7523.023.0353538.5110110121220220242330330345，363500500525，550750750788，825 我國規(guī)定的電壓等級3.1.1 電壓等級 電力網(wǎng)絡中的電壓分布3.1.2 標幺值標幺值是相對值，是某種物理量的有名值與所選定的與有名值同單位的基準值之比，是一個無量綱的量 基準值的選取阻

33、抗、導納的基準值為每相阻抗、導納電壓、電流的基準值為線電壓、線電流功率的基準值為三相功率5個基準值中先選定SB和UB，然后根據(jù)上述關系求出每相阻抗、導納和線電流的基準值 3.1.2 標幺值名稱有名值標幺值功率表達式阻抗壓降接地導納中的功率阻抗中的功率損耗3.1.2 標幺值標幺值換算：元件的額定容量SN和額定電壓UN一般不是所希望選取的基準容量SB和基準電壓UB，需要把元件以額定容量和額定電壓為基準值的標幺值ZN*或YN*換算成以SB和UB為基準值時的標幺值Z*或Y*將Z*或Y*通過基準值SN和UN先還原成有名值Z或Y，再求出以統(tǒng)一的SB和UB為基準值時的標幺值Z*或Y*3.1.3 電力網(wǎng)絡的標

34、幺值等值電路 由于變壓器的存在，多級電壓電力系統(tǒng)等值電路，各元件參數(shù)、各節(jié)點電壓、各支路電流均要歸算到某一電壓級，即基本級或基準級采用標幺值，有兩種歸算方法先將各電壓等級的參變數(shù)的有名值歸算到基本級，然后再對基本級的基準值計算標幺值將基本級基準值歸算到所計算電壓等級，應用歸算到所計算電壓等級的基準值，用未歸算的有名值計算標幺值建立電力網(wǎng)絡標幺值等值電路的關鍵是建立變壓器標幺值等值電路3.1.3 電力網(wǎng)絡的標幺值等值電路一、變壓器的形標幺值等值電路帶理想變壓器的雙繞組變壓器等值電路理想變壓器：只反映變比關系而沒有勵磁電流且漏阻抗等于零的變壓器 將漏阻抗和勵磁導納歸算到1次側 通過理想變壓器，直接

35、引入2次側的電壓和電流3.1.3 電力網(wǎng)絡的標幺值等值電路帶理想變壓器的三繞組變壓器等值電路將漏阻抗和勵磁導納歸算到3次側 通過理想變壓器，直接引入1次側與2次側的電壓和電流3.1.3 電力網(wǎng)絡的標幺值等值電路以理想變壓器為界，兩側各取所在的網(wǎng)絡電壓作為基準電壓，將兩側的參數(shù)化為標幺值雙繞組變壓器，理想變壓器左側參數(shù)的標幺值理想變壓器右側參數(shù)的標幺值3.1.3 電力網(wǎng)絡的標幺值等值電路理想變壓器變比的標幺值 即3.1.3 電力網(wǎng)絡的標幺值等值電路雙繞組變壓器的形標幺值等值電路3.1.3 電力網(wǎng)絡的標幺值等值電路三繞組變壓器的形標幺值等值電路3.1.3 電力網(wǎng)絡的標幺值等值電路基于變壓器形等值電

36、路的電力網(wǎng)標幺值等值電路變壓器形等值電路中的參數(shù)與k有關，表明這種模型的確體現(xiàn)了變壓器改變電壓大小的功能。在多電壓等級電網(wǎng)中采用變壓器形等值由于不需要將不同電壓等級的參數(shù)和變量歸算至同一個電壓等級，為形成整個網(wǎng)絡的等值電路帶來了極大的方便第3章 電力系統(tǒng)潮流計算電力網(wǎng)絡等值電路簡單電力系統(tǒng)潮流的分析方法電力系統(tǒng)潮流的計算機算法電力系統(tǒng)潮流潮流是電力網(wǎng)絡中功率的分布情況潮流計算植根于電路的基本定律：KCL、KVL在電路中，將三個或三個以上元件的連接點稱為節(jié)點，連接兩個節(jié)點的分支稱為支路，電力網(wǎng)絡分析沿用上述定義電路計算中通常給定各節(jié)點的注入電流，潮流計算給定各節(jié)點的注入功率節(jié)點注入功率與節(jié)點電壓

37、呈非線性的關系，在數(shù)學上，潮流計算是求解非線性方程組潮流由電力系統(tǒng)的狀態(tài)確定，簡單地說，狀態(tài)就是各節(jié)點的電壓情況3.2.1 電力線路上的電壓降落和功率損耗線路采用型等值電路已知末端電壓和功率，求始端電壓和功率末端導納支路的功率阻抗支路的功率損耗3.2.1 電力線路上的電壓降落和功率損耗已知末端電壓，則始端電壓設末端電壓的相角為0度3.2.1 電力線路上的電壓降落和功率損耗線路兩端電壓幅值差主要由縱分量決定，而電壓相角差主要由橫分量決定線路較短時兩端電壓相角差一般不大，可近似認為對高壓輸電網(wǎng)3.2.1 電力線路上的電壓降落和功率損耗始端功率始端導納支路的功率已知始端電壓和功率，也可以求出末端電壓

38、和功率3.2.1 電力線路上的電壓降落和功率損耗無功功率在電力線路中傳輸也產(chǎn)生有功功率損耗電網(wǎng)無功功率損耗由等值電抗中消耗的無功功率和對地等值電納消耗的無功功率（充電功率）兩部分構成超高壓線路在輕載時導致充電功率大于線路的輸送無功功率，此時若始端電壓保持正常水平，末端電壓則高于正常電壓水平，可能會引起末端連接的設備絕緣的損壞3.2.2 變壓器中的電壓降落和功率損耗變壓器采用型近似等效電路已知（歸算后）二次側的電壓和功率，求一次測電壓和功率3.2.3 簡單輻射形網(wǎng)絡中的潮流分布電力網(wǎng)絡大致可以分為輻射形和環(huán)形網(wǎng)絡，輻射形網(wǎng)絡多用于配電網(wǎng)，而輸電網(wǎng)大多是環(huán)形網(wǎng)絡在輻射形網(wǎng)絡中，每條線路都有名確的始

39、端和終端潮流計算是利用已知的負荷（功率）、節(jié)點電壓求取未知的節(jié)點電壓、線路功率分布和功率損耗3.2.3 簡單輻射形網(wǎng)絡中的潮流分布3.2.3 簡單輻射形網(wǎng)絡中的潮流分布當母線4上的負荷功率給定時，可先假設一個略低于額定電壓值的母線4電壓，計算變壓器T2中的電壓降落和功率損耗，求得母線3電壓和該母線上的負荷功率計算線路對地導納支路功率和阻抗支路的電壓降落、功率損耗，得到母線2的電壓和負荷功率計算變壓器T1中的電壓降落和功率損耗，得到母線1的電壓和負荷功率3.2.3 簡單輻射形網(wǎng)絡中的潮流分布若同時給定末端負荷功率始端電壓，必須反復推算（迭代）以獲得同時滿足兩個限制條件的結果假設末端電壓為線路額定

40、電壓；用末端電壓和已知的末端功率，計算功率損耗（不計電壓降落），推算始端功率；用求得的始端功率和已知的始端電壓，計算電壓降落（不計功率損耗），推算末端電壓；用求得的末端電壓和末端功率再向前推算始端的功率，直到計算獲得的始端電壓和末端功率與給定值的誤差滿足計算要求為止 3.2.4 簡單環(huán)形網(wǎng)絡中的潮流分布3.2.4 簡單環(huán)形網(wǎng)絡中的潮流分布等值電路的回路方程式（順時針） 設全網(wǎng)電壓為額定電壓 則3.2.4 簡單環(huán)形網(wǎng)絡中的潮流分布等值電路的回路方程式（逆時針） 設全網(wǎng)電壓為額定電壓 則3.2.4 簡單環(huán)形網(wǎng)絡中的潮流分布等值兩端供電網(wǎng)絡：兩端電壓大小相等、相位相同 3.2.4 簡單環(huán)形網(wǎng)絡中的潮

41、流分布計算網(wǎng)絡中各線段的電壓降落和功率損耗確定功率分點以及流向功率分點的功率：功率分點是指網(wǎng)絡中某些節(jié)點的功率是由該節(jié)點的兩側向本節(jié)點流動的（有功分點和無功分點）在功率分點（分點不一致時以無功分點為準，因為無功分點是電壓的低落點）將環(huán)網(wǎng)解開，即可以將環(huán)形網(wǎng)絡看作兩個輻射形網(wǎng)絡，由功率分點開始，分別從其兩側逐段向電源端推算電壓降落和功率損耗，從而求出整個網(wǎng)絡的潮流分布第3章 電力系統(tǒng)潮流分析電力網(wǎng)絡等值電路簡單電力系統(tǒng)潮流的分析方法電力系統(tǒng)潮流的計算機算法3.3.1 電力網(wǎng)絡方程對任意節(jié)點i,根據(jù)KCL3.3.1 電力網(wǎng)絡方程 設 則例如3.3.1 電力網(wǎng)絡方程用節(jié)點導納矩陣表示的節(jié)點電壓方程3

42、.3.1 電力網(wǎng)絡方程導納矩陣元素自導納：節(jié)點導納矩陣的對角元素，Yii數(shù)值上等于在節(jié)點i施加單位電壓，其他節(jié)點全部接地時，經(jīng)節(jié)點i注入網(wǎng)絡的電流互導納：節(jié)點導納矩陣的非對角元素，Yjj數(shù)值上就等于在節(jié)點i施加單位電壓，其他節(jié)點全部接地時，經(jīng)節(jié)點j注入網(wǎng)絡的電流 3.3.1 電力網(wǎng)絡方程非對角素 ：節(jié)點之間支路導納的負值對角元素： 所有連接于節(jié)點的支路（包括接地支路）的導納之和3.3.1 電力網(wǎng)絡方程節(jié)點導納矩陣的特點對稱方陣每一節(jié)點平均與3-5個相鄰節(jié)點有聯(lián)系，所以節(jié)點導納矩陣是一高度稀疏的矩陣節(jié)點導納矩陣的稀疏度是指零元素數(shù)的個數(shù)與總元素數(shù)個數(shù)的比值 3.3.2 功率方程和節(jié)點分類以節(jié)點注

43、入功率表示的節(jié)點電壓方程以極坐標形式表示節(jié)點電壓、直角坐標形式表示導納節(jié)點注入功率3.3.2 功率方程和節(jié)點分類節(jié)點類型已知變量 待求變量 適用節(jié)點 備注 PQP和QU 和按給定有功、無功功率發(fā)電的發(fā)電廠節(jié)點和沒有其他電源的變電站接點PQ、 PV節(jié)點分別約占系統(tǒng)節(jié)點總數(shù)的85%和15%，平衡節(jié)點至少有1個PVP和UQ和有一定無功功率儲備的發(fā)電廠節(jié)點和一定無功功率電源的變電站站點 平衡節(jié)點U和 P和Q容量足夠大的擔負調(diào)整系統(tǒng)頻率任務的發(fā)電廠母線 3.3.3 牛頓-拉夫遜法潮流計算牛頓-拉夫遜算法單變量非線性方程3.3.3 牛頓-拉夫遜法潮流計算3.3.3 牛頓-拉夫遜法潮流計算多變量非線性方程組

44、3.3.3 牛頓-拉夫遜法潮流計算3.3.3 牛頓-拉夫遜法潮流計算J：雅可比矩陣3.3.3 牛頓-拉夫遜法潮流計算潮流計算的修正方程式潮流方程的極坐標形式3.3.3 牛頓-拉夫遜法潮流計算PQ節(jié)點：P、Q已知，U、為未知量PV節(jié)點：P、 U 已知， Q 、為待求量平衡節(jié)點：U、 已知，不必列寫節(jié)點的不平衡功率3.3.3 牛頓-拉夫遜法潮流計算對整個系統(tǒng)3.3.3 牛頓-拉夫遜法潮流計算雅可比矩陣的元素3.3.3 牛頓-拉夫遜法潮流計算雅可比矩陣的特點為一非奇異矩陣，當節(jié)點電壓以極坐標形式表示時，該矩陣為 n+m-1階方陣矩陣元素與節(jié)點電壓有關，故每次迭代均要重新計算該矩陣與導納矩陣具有相似的

45、結構，當Yij=0時，Hij、 Nij Jij、Lij均為0，也是高度稀疏矩陣具有結構對稱性，但數(shù)值不對稱采用牛拉法進行潮流計算，計算耗費主要在形成雅可比矩陣和求解修正方程式3.3.3 牛頓-拉夫遜法潮流計算算法步驟3.3.3 牛頓-拉夫遜法潮流計算潮流分布的計算元件（線路、變壓器）以形等值電路表示元件兩端的功率元件兩端的電流元件中的功率損耗 3.3.3 牛頓-拉夫遜法潮流計算PV節(jié)點無功功率越限為保持給定的電壓大小，某一個或幾個PV節(jié)點的注入無功功率已超出給定的限額，此時，取QiQimax或QiQimin,，而相應節(jié)點的電壓大小偏離給定值。實際上就是在迭代進行過程中，讓某些PV節(jié)點轉化為PQ

46、節(jié)點一旦出現(xiàn)PV節(jié)點向PQ節(jié)點的轉化，修正方程式的結構就要發(fā)生變化。采用極坐標表示時，應增加一組無功功率關系式，其不平衡量為 或 3.3.3 牛頓-拉夫遜法潮流計算例題3節(jié)點系統(tǒng)，節(jié)點1為平衡節(jié)點，節(jié)點2為PV節(jié)點，節(jié)點3為PQ節(jié)點節(jié)點i節(jié)點電壓發(fā)電機注入功率MW Mvar負荷MW Mvar11.05+j0.0 0 02 1.032050 2030 060 253.3.3 牛頓-拉夫遜法潮流計算解：（1）形成節(jié)點導納矩陣3.3.3 牛頓-拉夫遜法潮流計算（2）設定節(jié)點電壓初值（3）求修正方程中的偏差相（功率的基準值為100 MVA）3.3.3 牛頓-拉夫遜法潮流計算（3）求修正方程中的偏差相3

47、.3.3 牛頓-拉夫遜法潮流計算（4）求雅可比矩陣元素3.3.3 牛頓-拉夫遜法潮流計算（5）根據(jù)修正方程求修正向量（6）求取新值3.3.3 牛頓-拉夫遜法潮流計算（7）檢查是否收斂（如不收斂，則以新值為初值，開始下一步迭代，否則轉入下一步）（8）計算線路潮流3.3.3 快速P-Q分解潮流算法快速P-Q分解法潮流計算派生于節(jié)點電壓以極坐標表示的牛頓-拉夫遜法，其基本原理是：結合電力系統(tǒng)的特點，把有功功率的不平衡量作為修正電壓相角的依據(jù)，把無功功率的不平衡量作為修正電壓值的依據(jù)，從而將有功功率和無功功率分別進行迭代求解3.3.3 快速P-Q分解潮流算法對牛頓-拉夫遜法作兩點簡化忽略 對 的影響，

48、 對 的影響，即N=0和J=0根據(jù)電力系統(tǒng)正常運行條件作以下假設3.3.3 快速P-Q分解潮流算法綜合上述假設，可得3.3.3 快速P-Q分解潮流算法修正方程3.3.3 快速P-Q分解潮流算法算法步驟3.3.3 快速P-Q分解潮流算法算法特點：與牛拉法相比以一個n-1和一個m階方程組代替了原來n+m-1階方程組，減少了存儲容量，加快了求解速度修正方程的系數(shù)矩陣為對稱常數(shù)矩陣，在迭代的過程中保持不變與牛頓-拉夫遜法同解迭代次數(shù)比牛頓-拉夫遜法多，但速度較牛頓-拉夫遜法快考慮要滿足其簡化條件，一般只適用于110kV以上的電力網(wǎng)絡的計算第4章 電力系統(tǒng)短路及非全相運行分析由無限大容量電源供電的三相短

49、路的分析與計算同步發(fā)電機三相短路分析電力系統(tǒng)不對稱故障的分析與計算電力系統(tǒng)短路故障短路故障：電力系統(tǒng)正常運行情況以外的相與相之間或相與地之間的連接短路類型對稱短路：三相短路 f(3)不對稱短路：單相接地短路 f(1) 兩相短路 f(2) 兩相接地短路f(1,1)電力系統(tǒng)短路故障發(fā)生短路故障的主要原因雷擊等各種形式的過電壓以及絕緣材料的自然老化，或遭受機械損傷，致使載流導體的絕緣被損壞不可預計的自然損壞，例如架空線路因大風或導線履冰引起桿塔倒塌等，或鳥獸跨接在裸露的載流部分等自然的污穢加重降低絕緣能力運行人員誤操作，例如線路或設備檢修后未拆除接地線就加電壓等電力系統(tǒng)短路故障短路故障的危害產(chǎn)生從電

50、源到故障點巨大的短路電流，可達正常負荷電流的幾倍到幾十倍；短路電流通過電氣設備，將導致設備因發(fā)熱而損壞，短路電流在電氣設備的導體間產(chǎn)生很大的電動力，將導致導體變形、扭曲或損壞引起系統(tǒng)電壓的突然大幅度下降，系統(tǒng)中異步電動機將因轉矩下降而減速或停轉引起系統(tǒng)中功率分布的突然變化，可能導致并列運行的發(fā)電廠失去同步，破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定性不對稱短路電流所產(chǎn)生的不平衡交變磁場，對周圍的通信網(wǎng)絡、信號系統(tǒng)、晶閘管觸發(fā)系統(tǒng)及自動控制系統(tǒng)產(chǎn)生干擾電力系統(tǒng)短路故障短路分析與計算的主要目的為選擇和校驗各種電氣設備的機械穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性提供依據(jù)：計算短路沖擊電流以校驗設備的機械穩(wěn)定性，計算短路電流的周期分量以校驗設備的熱穩(wěn)

51、定性為設計和選擇發(fā)電廠和變電所的電氣主接線提供必要的數(shù)據(jù)為合理配置電力系統(tǒng)中各種繼電保護和自動裝置并正確整定其參數(shù)提供可靠的依據(jù)電力系統(tǒng)短路故障短路電流的動力效應短路電流通過導體所產(chǎn)生的的電動力作用。電動力效應通常以短路沖擊電流，即短路電流的最大瞬時值來衡量短路電流的熱效應短路電流通過導體產(chǎn)生熱量而使其溫度急劇上升，短路時間通常很短，可以認為導體是在絕熱狀態(tài)下發(fā)熱升溫的。短路電流幅值變化并且含有非周期分量，按此電流來計算產(chǎn)生的熱量是困難的，因此通常采用穩(wěn)態(tài)短路電流在“熱效時間”產(chǎn)生的熱量來等效計算實際短路電流在短路時間所產(chǎn)生的熱量電力系統(tǒng)短路故障研究交流電力系統(tǒng)發(fā)生短路故障后的電磁暫態(tài)過程重點

52、分析發(fā)生故障后系統(tǒng)中電壓、電流的變化不計發(fā)電機組間角位移的變化，即各發(fā)電機組轉速不變4.1.1 無限大容量電源供電的三相短路暫態(tài)過程分析無限大容量（功率）電源：電源電壓幅值和頻率恒定外電路發(fā)生短路引起的功率變化對電源來說微不足道可以看作是由無限多個有限功率電源并聯(lián)而成，其內(nèi)阻抗為零，電壓保持恒定真正的無限大功率電源并不存在，是一個相對的概念：以電源內(nèi)阻抗與短路回路總阻抗的相對大小來判斷，小于等于10%時，近似認為是無限大功率電源 +u(t)i(t)LR4.1.1 無限大容量電源供電的三相短路暫態(tài)過程分析三相電源對稱電路系統(tǒng)無限大功率電源三相對稱短路就一相進行分析：以a相為例 短路前：4.1.1

53、 無限大容量電源供電的三相短路暫態(tài)過程分析在短路點f，電路分成兩個回路在右邊的回路中，電流從短路瞬間的初始值按負指數(shù)律衰減到零在左邊與電源相連的回路中，電流從短路前的工作電流逐漸變成穩(wěn)態(tài)短路電流著重分析與電源相連的回路在短路后的電磁暫態(tài)過程：一階電路的全響應，基于對一階線性微分方程的求解f/RRL 4.1.1 無限大容量電源供電的三相短路暫態(tài)過程分析回路的電壓方程一階非齊次線性微分方程，形如 其中， 其通解等于對應的齊次方程（即Q(x)=0)的通解與非齊次方程的一個特解之和 4.1.1 無限大容量電源供電的三相短路暫態(tài)過程分析一階電路的全響應=零輸入響應+零狀態(tài)響應 =（自由分量）+（強制分量

54、） =（暫態(tài)分量）+（穩(wěn)態(tài)分量）短路電流中的自由分量（暫態(tài)分量）按負指數(shù)律衰減到零，其中，積分常數(shù)C由短路瞬時的狀態(tài)確定短路電流中的強制分量（穩(wěn)態(tài)分量）是正弦函數(shù)，頻率與無限大功率電源的頻率相同，相角落后短路回路的阻抗角4.1.2 短路沖擊電流、短路電流的最大有效值和短路功率短路全電流短路沖擊電流短路電流的最大瞬時值短路電流中非周期暫態(tài)分量的初始值越大，短路沖擊電流越大，最惡劣情況出現(xiàn)的條件短路前空載，即Im=0初始相角 ，因為 ，所以有 或 4.1.2 短路沖擊電流、短路電流的最大有效值和短路功率短路電流的最大瞬時值將發(fā)生在短路后約半個周波0.01s后出現(xiàn)。由此可以得到?jīng)_擊電流為沖擊系數(shù)Ki

55、mp與短路回路的時間常數(shù)Ta有關， 4.1.2 短路沖擊電流、短路電流的最大有效值和短路功率短路沖擊電流的計算用于校驗電氣設備和載流導體在短路時的電動力穩(wěn)定度（機械穩(wěn)定性），計算時在發(fā)電機電壓母線短路，取Kimp=1.9在發(fā)電廠高壓側母線或發(fā)電機出線電抗器后發(fā)生短路時，取Kimp=1.85在其它地點短路時，取Kimp=1.84.1.2 短路沖擊電流、短路電流的最大有效值和短路功率短路全電流的有效值：一周期內(nèi)短路全電流瞬時值的均方根值 假設在一周期內(nèi)，iat不變，則 短路全電流的最大有效值：出現(xiàn)在短路后的第一周期內(nèi)，又稱為沖擊電流的有效值4.1.2 短路沖擊電流、短路電流的最大有效值和短路功率短

56、路電流的最大有效值校驗電氣設備的斷流能力或耐受強度當 時，Kimp=1.9時，Iimp=1.62IKimp=1.85時，Iimp=1.56I Kimp=1.8時，Iimp=1.51I4.1.2 短路沖擊電流、短路電流的最大有效值和短路功率短路功率：等于短路電流有效值乘以短路處的 額定電壓（一般用平均額定電壓）用標幺值表示，當假設基準電壓等于正常工作電壓時，短路功率的標幺值與短路電流的標幺值相等4.1.2 短路沖擊電流、短路電流的最大有效值和短路功率短路功率主要用來校驗斷路器的切斷能力：一方面斷路器要能切斷這樣大的短路電流；另一方面，在斷路器斷流時，其觸頭應能經(jīng)受住額定電壓的作用4.2 同步發(fā)電

57、機三相短路分析在實測的短路電流波形的基礎上，應用同步發(fā)電機的雙反應原理和超導回路的磁鏈守恒原理，對短路后的物理過程和短路電流的表達式作近似分析4.2 同步發(fā)電機三相短路分析超導回路磁鏈守恒原理 無論外磁場交鏈超導體回路的磁鏈如何變化，回路感應電流所產(chǎn)生的磁鏈總會抵制這種變化，使回路中磁鏈保持不變，這就是超導回路的磁鏈守恒原理。由該原理可以確定同步電機突然短路分析的初始值4.2 同步發(fā)電機三相短路分析4.2 同步發(fā)電機三相短路分析實測短路電流波形分析短路電流包絡線中心偏離時間軸，說明短路電流中含有衰減的非周期分量交流分量的幅值是衰減的，說明電勢或阻抗是變化的勵磁回路電流也含有衰減的交流分量和非周

58、期分量，說明定子短路過程中有一個復雜的電樞反應過程4.2 同步發(fā)電機三相短路分析nN0S0AXnN0S0AX凸極同步發(fā)電機磁極及其阻尼條同步發(fā)電機阻尼籠第4章 電力系統(tǒng)短路及非全相運行分析由無限大容量電源供電的三相短路的分析與計算同步發(fā)電機三相短路分析電力系統(tǒng)不對稱故障的分析與計算4.3.1 對稱分量法電力系統(tǒng)發(fā)生不對稱短路時，各相的基頻分量不對稱，并產(chǎn)生直流分量和諧波對稱分量法適用于不對稱基頻分量的分析線性坐標變換將三相不對稱的相量分解為三組對稱的相量：正序、負序、零序4.3.1 對稱分量法對稱分量變換 其中，4.3.1 對稱分量法三相相量逆變換F可以是電壓、電流或其他電氣量4.3.2 正序

59、、負序和零序網(wǎng)絡在不對稱故障分析中，通過對稱分量法將電氣量分解為正序、負序和零序，對應的網(wǎng)絡參數(shù)也應該采用正序、負序和零序參數(shù) 正序網(wǎng)絡需要在各個發(fā)電機端的節(jié)點處增加相應的發(fā)電機正序阻抗和電動勢；如果需要考慮負荷的影響，要在各個負荷節(jié)點增加相應的負荷等值電路負序網(wǎng)絡的形成與正序網(wǎng)絡基本相同，主要區(qū)別在于發(fā)電機無負序電動勢，發(fā)電機端的節(jié)點經(jīng)過負序阻抗接地，負荷節(jié)點的接地阻抗應采用負荷的負序等值阻抗 在近似計算時，認為發(fā)電機的負序阻抗與正序阻抗相等，而且不計負荷的影響或認為負荷的負序阻抗與正序阻抗相等，因此，除了發(fā)電機電動勢外，正序網(wǎng)絡和負序網(wǎng)絡的結構和參數(shù)完全相同 4.3.2 正序、負序和零序網(wǎng)

60、絡零序網(wǎng)絡的結構與正序網(wǎng)絡不同，因為零序電流的通路與變壓器繞組的接線方式和中性點接地情況有關零序網(wǎng)絡的形成，可以首先從故障點開始，逐個檢查零序電流的通路，對有零序電流流過的元件，按照它們的零序參數(shù)形成相應的等值電路 一般在計算中只按故障點來畫零序網(wǎng)絡，即在故障點加零序電壓的情況下，以零序電流可以流通的回路作出零序網(wǎng)絡圖 4.3.3 不對稱短路故障的分析計算在一個三相對稱的元件中，如果流過三相正序電流，則在元件上的三相電壓降是正序的，如果流過三相負序電流或零序電流，則元件上的三相電壓降也是負序的或零序的。對于三相對稱的元件，各序分量是獨立的，即正序電壓只與正序電流有關，負序和零序也是如此 4.3