電力系統(tǒng)暫態(tài)分析課件

電力系統(tǒng)暫態(tài)分析課件第一頁，共七十八頁，2022年，8月28日緒論１、電力系統(tǒng)元件（設備）１）電力元件——對電能進行生產(chǎn)、變換、輸送和分配、消費（大功率的負荷電流通過的電氣部分）一次設備第二頁，共七十八頁，2022年，8月28日緒論２）控制元件——改變系統(tǒng)的運行狀態(tài)（對一次設備的測量、調節(jié)和控制）二次設備

第三頁，共七十八頁，2022年，8月28日緒論２、電力系統(tǒng)的參數(shù)１）運行參數(shù)：U、I、f、P、Q、（角速度）、S（角位移）２）結構參數(shù)：Z=R+jX,Y=g+jb,變比ｋ，轉動慣量Ｊ第四頁，共七十八頁，2022年，8月28日緒論３、電力系統(tǒng)運行狀態(tài)１）穩(wěn)態(tài)——運行參數(shù)穩(wěn)定２）暫態(tài)——運行參數(shù)時變第五頁，共七十八頁，2022年，8月28日緒論４、電力系統(tǒng)暫態(tài)過程分類１）電磁暫態(tài)過程常量研究短路、斷線后的電壓、電流的變化電力系統(tǒng)故障分析第六頁，共七十八頁，2022年，8月28日緒論２）機電暫態(tài)過程、S變化分析發(fā)電機組轉子運動規(guī)律電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性第七頁，共七十八頁，2022年，8月28日緒論５、本門課程的重要意義和學習的難度１）與多門課程相關高等數(shù)學大學物理電路原理電機學第八頁，共七十八頁，2022年，8月28日緒論２）重要意義*電力系統(tǒng)運行中基本的概念、表現(xiàn)*電力系統(tǒng)應用中樞紐穩(wěn)態(tài)運行－

故障分析設計（設計部門）保護整定計算（調度，保護）事故分析（運行）第九頁，共七十八頁，2022年，8月28日緒論６、本課程講述的主要內容第十頁，共七十八頁，2022年，8月28日第一章

電力系統(tǒng)故障分析的基礎知識第十一頁，共七十八頁，2022年，8月28日第一節(jié)故障概述１、短路的定義是指電力系統(tǒng)正常運行情況以外的相與相之間或相與地（或中性線）之間的連接。主要指絕緣的破壞。第十二頁，共七十八頁，2022年，8月28日第一節(jié)故障概述２、短路的分類１）按短路的路徑劃分⑴三相短路

f（3）

對稱短路第十三頁，共七十八頁，2022年，8月28日第一節(jié)故障概述⑵兩相短路f（2）⑶單相短路接地f（1）第十四頁，共七十八頁，2022年，8月28日第一節(jié)故障概述⑷兩相短路接地f（1，1）第十五頁，共七十八頁，2022年，8月28日第一節(jié)故障概述２）開關跳閘后，故障因素是否消除瞬時性（故障）短路永久性（故障）短路第十六頁，共七十八頁，2022年，8月28日第一節(jié)故障概述３、短路產(chǎn)生的原因１）外部雷擊、風暴動物污染人為（帶地線檢修）２）內部絕緣老化第十七頁，共七十八頁，2022年，8月28日第一節(jié)故障概述４、短路對電力系統(tǒng)危害１）短路電路的數(shù)量級機端：額定電流的10－15倍大容量系統(tǒng)：幾十；幾百（KA）第十八頁，共七十八頁，2022年，8月28日第一節(jié)故障概述２）短路過程中的危害電氣設備動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定受破壞短路使附近電網(wǎng)電壓嚴重下降（P4圖1-1），引起負荷運行穩(wěn)定性破壞——電動機停轉，發(fā)電機加速。不對稱短路所引起的不平衡電流產(chǎn)生的不平衡磁通，干擾通訊系統(tǒng)

第十九頁，共七十八頁，2022年，8月28日第一節(jié)故障概述３）短路發(fā)生后的影響未解列的電力系統(tǒng)各部分間失去同步解裂后的電力系統(tǒng)，送端功率過剩f上升，受端功率不足f下降

第二十頁，共七十八頁，2022年，8月28日第一節(jié)故障概述５、對短路的處理方法１）快速故障隔離

——繼電保護裝置有選擇性地快速切除故障部分２）線路開關實施自動重合閘３）其他安全自動裝置如低周減載、低壓減載裝置保持系統(tǒng)穩(wěn)定第二十一頁，共七十八頁，2022年，8月28日第一節(jié)故障概述６、計算短路電流的作用檢驗電氣設備的動、熱穩(wěn)定度配置和整定繼電保護的依據(jù)穩(wěn)定計算

第二十二頁，共七十八頁，2022年，8月28日第一節(jié)故障概述７、其他故障形式１）斷線——縱向故障２）復雜故障——不同地點（兩處以上）同時發(fā)生不對稱故障第二十三頁，共七十八頁，2022年，8月28日第二節(jié)標幺值標幺制中各種物理量都用標幺值（即相對值）來表示，使運算步驟簡單，數(shù)值簡明便于分析。第二十四頁，共七十八頁，2022年，8月28日第二節(jié)標幺值一、標幺值的定義第二十五頁，共七十八頁，2022年，8月28日第二節(jié)標幺值表示方式：有名值R、X、Ｚ單位：

P、Q、S單位：MW；Mvar；MVA第二十六頁，共七十八頁，2022年，8月28日第二節(jié)標幺值標幺值：

第二十七頁，共七十八頁，2022年，8月28日第二節(jié)標幺值二、基準值的選取三相電路中基準值的選取和約束條件第二十八頁，共七十八頁，2022年，8月28日第二節(jié)標幺值如果選取的基準值滿足第二十九頁，共七十八頁，2022年，8月28日第二節(jié)標幺值通常取、為基準

第三十頁，共七十八頁，2022年，8月28日第二節(jié)標幺值將（1）式變成標么值表示：在標幺制中三相電路的關系式類似于單相電路第三十一頁，共七十八頁，2022年，8月28日第二節(jié)標幺值三、不同基準值改變時標幺值的換算１、換算關系在、、、下已知、、、求：在、、、下標么值、、、第三十二頁，共七十八頁，2022年，8月28日第二節(jié)標幺值對電壓：第三十三頁，共七十八頁，2022年，8月28日第二節(jié)標幺值第三十四頁，共七十八頁，2022年，8月28日第二節(jié)標幺值２、電力系統(tǒng)元件阻抗標幺值的給出方式：１）發(fā)電機在,下，

第三十五頁，共七十八頁，2022年，8月28日第二節(jié)標幺值２）變壓器在,下，

第三十六頁，共七十八頁，2022年，8月28日第二節(jié)標幺值３）電抗器在,下，第三十七頁，共七十八頁，2022年，8月28日第二節(jié)標幺值４）輸電線第三十八頁，共七十八頁，2022年，8月28日第二節(jié)標幺值四、由變壓器聯(lián)結的不同電壓等級的各元件參數(shù)、標幺值及短路電流的計算,

,

——電抗各值（含變壓器電抗在內）

第三十九頁，共七十八頁，2022年，8月28日第二節(jié)標幺值1、計算特性１）２）計算某段電流時，應將電源電壓和其他段阻抗向該段計算第四十頁，共七十八頁，2022年，8月28日第二節(jié)標幺值２、計算步驟１）選待計算電流段為基本段。（如Ⅰ段）２）取,（如）３）將電源電壓和各段之間阻抗向基本段歸算４）以為基準計算電源電壓及阻抗標么值。第四十一頁，共七十八頁，2022年，8月28日第二節(jié)標幺值

第四十二頁，共七十八頁，2022年，8月28日第二節(jié)標幺值直接更換電壓基準實現(xiàn)歸算。則：

第四十三頁，共七十八頁，2022年，8月28日第二節(jié)標幺值５）基本段電流標幺值６）基本段電流有名值

第四十四頁，共七十八頁，2022年，8月28日第二節(jié)標幺值７）其他段電流可記為：

第四十五頁，共七十八頁，2022年，8月28日第二節(jié)標幺值３、簡化計算（值精確）１）概念簡化①不指定基本段②按變壓器變比確定各段的基準電壓和基準電流③全網(wǎng)容量基準統(tǒng)一第四十六頁，共七十八頁，2022年，8月28日第二節(jié)標幺值２）計算步驟①取統(tǒng)一的基準變量（一般取100MVA）②任取一段基準電壓（）,按變比計算其他各段的基準電壓（）和基準電流（）第四十七頁，共七十八頁，2022年，8月28日第二節(jié)標幺值③以各段基準電壓計算各段元件阻抗標幺值④用總阻抗標么值計算公用電流標幺值第四十八頁，共七十八頁，2022年，8月28日第二節(jié)標幺值⑤以各段基準電流計算各段電流有名值第四十九頁，共七十八頁，2022年，8月28日第二節(jié)標幺值３）變壓器的有名電抗與標么電抗2個有名電抗（由于向兩側歸算）

1個標幺電抗第五十頁，共七十八頁，2022年，8月28日第二節(jié)標幺值４、近似計算１）近似計算的假定變壓器額定電壓取為該側電網(wǎng)平均電壓實質：升降壓變均取主抽頭為1.05第五十一頁，共七十八頁，2022年，8月28日第二節(jié)標幺值２）簡化的作用①取一段電壓基準為該電網(wǎng)平均電壓，則其他各段電壓基準值均為本段電網(wǎng)平均電壓（1.05*）變壓器標么值僅有容量歸算第五十二頁，共七十八頁，2022年，8月28日第二節(jié)標幺值②變壓器標么值僅有容量歸算第五十三頁，共七十八頁，2022年，8月28日第二節(jié)標幺值五、的一般取法及標幺值計算一般頻率基準角頻率基準由第五十四頁，共七十八頁，2022年，8月28日第二節(jié)標幺值電感：磁鏈：第五十五頁，共七十八頁，2022年，8月28日第二節(jié)標幺值時間：為保持：

同步電機轉子轉動一個弧度電角度所需的時間第五十六頁，共七十八頁，2022年，8月28日第二節(jié)標幺值同理：電勢的另一基準為保持：應取第五十七頁，共七十八頁，2022年，8月28日第三節(jié)

無窮大電源供電的R—L電路三相短路電流

一、無窮大電源近似： 真正的無窮大電源是沒有的第五十八頁，共七十八頁，2022年，8月28日第三節(jié)

無窮大電源供電的R—L電路三相短路電流二、三相短路電流的暫態(tài)過程1、電路參數(shù)的變化ua=Umsin(ωt+α)RLR’L’ia第五十九頁，共七十八頁，2022年，8月28日第三節(jié)

無窮大電源供電的R—L電路三相短路電流短路前：短路后：

第六十頁，共七十八頁，2022年，8月28日第三節(jié)

無窮大電源供電的R—L電路三相短路電流２、短路的初始條件（以A相為例）短路發(fā)生時記t=0,的初相角為A相電壓短路前瞬間：第六十一頁，共七十八頁，2022年，8月28日第三節(jié)

無窮大電源供電的R—L電路三相短路電流3、短路后電流A相電壓方程（線性非齊次常微分方程）：其解為穩(wěn)態(tài)短路電流自由分量

交流分量/周期分量直流分量/非周期分量第六十二頁，共七十八頁，2022年，8月28日第三節(jié)

無窮大電源供電的R—L電路三相短路電流第六十三頁，共七十八頁，2022年，8月28日第三節(jié)

無窮大電源供電的R—L電路三相短路電流含有電感L,電流不能突變：第六十四頁，共七十八頁，2022年，8月28日第三節(jié)

無窮大電源供電的R—L電路三相短路電流tiaipaipa0第六十五頁，共七十八頁，2022年，8月28日第三節(jié)

無窮大電源供電的R—L電路三相短路電流短路電流由周期分量和非周期分量組成，較大的周期分量是因電源電勢作用于較小的回路阻抗而產(chǎn)生，非周期分量是回路電感中原儲存的磁場能量釋放而產(chǎn)生，其按回路的時間常數(shù)衰減，狀態(tài)突然變化瞬間，電感中合成磁鏈不突變。(p13)第六十六頁，共七十八頁，2022年，8月28日第三節(jié)

無窮大電源供電的R—L電路三相短路電流αipa0αipa0=-iαa0第六十七頁，共七十八頁，2022年，8月28日第三節(jié)

無窮大電源供電的R—L電路三相短路電流第六十八頁，共七十八頁，2022年，8月28日第三節(jié)

無窮大電源供電的R—L電路三相短路電流三、標準短路電流及其特征值1、標準短路電流1)空載下短路電流2)當?shù)诹彭?，共七十八頁?022年，8月28日第三節(jié)

無窮大電源供電的R—L電路三相短路電流２、特征值１）周期分量的有效值２）沖擊電流（用于檢驗電氣設備和載流導體的動穩(wěn)定度）短路沖擊電流：在最惡劣短路情況下的短路電流的最大瞬時值。第七十頁，共七十八頁，2022年，8月28日第三節(jié)

無窮大電源供電的R—L電路三相短路電流對于G、T、L：x>>R，，最惡劣的情況為：Im|0|=0,α=0即空載運行，電壓過零瞬間第