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電力系統(tǒng)暫態(tài)分析 周念成 緒論 １、電力系統(tǒng)元件（設備） １）電力元件——對電能進行生產、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 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 緒論 ２、電力系統(tǒng)的參數(shù) １）運行參數(shù)： U、I、f、P、Q、 �。ń撬俣龋�、S（角位移） ２）結構參數(shù)： Z=R+jX ， Y=g+jb ， 變比ｋ，轉動慣量Ｊ 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 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 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 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 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） 緒論 ６、本課程講述的主要內容 第一章電力系統(tǒng)故障分析的基礎知識 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 第一節(jié)　故障概述 ⑵ 兩相短路 　 f（2） ⑶ 單相短路接地 f（1） 第一節(jié)　故障概述 ⑷ 兩相短路接地 　 f（1，1） 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 第一節(jié)　故障概述 ３、短路產生的原因 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生的不平衡磁通，干擾通訊系統(tǒng) 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。 第二節(jié)　標幺值 一、標幺值的定義 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 第二節(jié)　標幺值 標幺值： 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 第二節(jié)　標幺值 如果選取的基準值滿足 第二節(jié)　標幺值 通常取　　、　　為基準 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　　、　　、　　、 第二節(jié)　標幺值 對電壓： 第二節(jié)　標幺值 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， 第二節(jié)　標幺值 ２）變壓器 在　　，　　下， 第二節(jié)　標幺值 ３）電抗器 在　　，　　下， 第二節(jié)　標幺值 ４）輸電線 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　　， 　�。ㄈ纭　　　。� 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。 第二節(jié)　標幺值 第二節(jié)　標幺值 直接更換電壓基準實現(xiàn)歸算。則： 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 第二節(jié)　標幺值 ７）其他段電流 可記為： 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（　�。┖突鶞孰娏鳎ā　　。� 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 第二節(jié)　標幺值 ⑤ 以各段基準電流計算各段電流有名值 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 第二節(jié)　標幺值 ②變壓器標么值僅有容量歸算 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 第二節(jié)　標幺值 電感： 磁鏈： 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 第二節(jié)　標幺值 同理： 電勢的另一基準為保持： 應取 　　　　　　 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 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 第三節(jié) 無窮大電源供電的R—L電路三相短路電流 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： 第三節(jié) 無窮大電源供電的R—L電路三相短路電流 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生，非周期分量是回路電感中原儲存的磁場能量釋放而產生，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) 第三節(jié) 無窮大電源供電的R—L電路三相短路電流 第三節(jié) 無窮大電源供電的R—L電路三相短路電流 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 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　　�。ㄓ糜跈z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 第三節(jié) 無窮大電源供電的R—L電路三相短路電流 沖擊電流出現(xiàn)在短路發(fā)生后1/2周期，f=50Hz， t=0.01s，即有 第三節(jié) 無窮大電源供電的R—L電路三相短路電流 第三節(jié) 無窮大電源供電的R—L電路三相短路電流 沖擊系數(shù) 沖擊電流對周期電流幅值的倍數(shù)（1～2） 實用中，取1.8 對變壓器高壓側短路； 　　　　取1.9 對機端短路。 第三節(jié) 無窮大電源供電的R—L電路三相短路電流 ３）沖擊電流有效值（最大有效值） 第三節(jié) 無窮大電源供電的R—L電路三相短路電流 第三節(jié) 無窮大電源供電的R—L電路三相短路電流 實用中kM=1.8或kM=1.9 　用于動穩(wěn)定校驗，　用于熱穩(wěn)定校驗。 第三節(jié) 無窮大電源供電的R—L電路三相短路電流 短路容量： 短路電流與額定電壓的乘積。Pxs紅軟基地

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