電力系統(tǒng)故障分析的基本知識教學(xué)內(nèi)容

精品文檔§1電力系統(tǒng)故障分析的基本知識主要內(nèi)容：1、電力系統(tǒng)故障的基本概念2、三相短路的暫態(tài)過程分析3、短路沖擊電流，短路電流的有效值，短路容量的概念及計(jì)算§1.1 故障概述故障分類故障，事故：正常運(yùn)行情況以外的相與相之間、相與地之間的連接或相的斷開。斷線故障（縱向故障、非全相運(yùn)行）簡單故障對稱故障短路故障（橫向故障）復(fù)雜故障不對稱故障名稱圖示符號概率⑴三相短路f（3）5%⑵二相短路f（2）10%⑶單相短路f（1）65%⑷兩相短路接地f（1。1）20%⑸一相斷線⑹二相斷線短路原因相間絕緣或相對地絕緣損壞；誤操作。短路危害大電流產(chǎn)生巨大電動力，造成機(jī)械損壞（動穩(wěn)定）；燒毀設(shè)備（熱穩(wěn)定）；電網(wǎng)大面積電壓下降；破壞電力系統(tǒng)的穩(wěn)定；影響電力系統(tǒng)通訊。精品文檔精品文檔減少短路危害的措施采用合理的防雷設(shè)施，加強(qiáng)運(yùn)行維護(hù)管理等。通過采用繼電保護(hù)裝置，迅速作用于切除故障設(shè)備行。架空線路普遍采用自動重合閘裝置。裝設(shè)限流電抗器。選擇有足夠電動力穩(wěn)定和熱穩(wěn)定性的電氣設(shè)備。短路計(jì)算目的合理的配置繼電保護(hù)及自動裝置整定與校驗(yàn)。選擇最佳的主接線方案及電氣設(shè)備，確定限流措施。進(jìn)行電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定的計(jì)算。確定電力線路對鄰近通信線路的干擾等，短路故障又稱橫向故障，斷線故障又稱縱向故障。1.3無限大功率電源供電的三相短路分析無限大功率電源的概念無限大電源：UG=常數(shù)、xG=0、ω=常數(shù)無限大功率電源是個相對概念。(若電源的內(nèi)阻抗小于短路回路總阻抗的10%，即可以認(rèn)為電源為無限大電源。)暫態(tài)過程分析符號約定|0|：故障前瞬間，相當(dāng)“電路”中的 0-0：故障后瞬間，相當(dāng)“電路”中的 0+p或ω：周期分量（ period）、ω：頻率為ω的分量α ：非周期分量：模值（mode）：最大值（maximum）∞：穩(wěn)態(tài)值（t→∞）暫態(tài)過程分析(對稱短路可僅取一相分析，其他兩相有模相同、相位差120°的結(jié)果。)精品文檔精品文檔單相等值電路：ua=Umsin(ωt+α)iaRL1.R’短路前：uaUmsin(t),iaIm0sin(t0)式中Im0Um；(LL)0arctgR)(RR)22(LL)2(Rt＝0s時短路短路后1L'右半部：零輸入響應(yīng)，iaIm0sin(0)eTa't'，TaR'逐漸衰減至零。左半部：零狀態(tài)響應(yīng)+零輸入響應(yīng)。tiaImsin(t)Im0sin(0)Imsin()eTaipaiaaL,TaRUm；arctgL式中ImRR22L2ipa：交流分量、強(qiáng)制分量、周期分量； Iaa：直流分量、非強(qiáng)制分量、非周期分量。tibImsin(t120)Im0sin(1200)Imsin(120)eTaticImsin(t120)Im0sin(1200)Imsin(120)eTa幾個結(jié)論：1)直流分量曲線是短路電流曲線的對稱軸（可用于求直流分量）；2)直流分量起始值越大，短路電流瞬時值越大；（與兩個因素有關(guān)）精品文檔精品文檔三相電流中總有一相最大，一相最??；4)短路前為空載， 90，a相電流直流分量起始值達(dá)到最大值（穩(wěn)態(tài)短路短路的幅值） 。負(fù)載下突然短路，初始狀態(tài)的相量圖空載下突然短路：幾個概念短路沖擊電流短路沖擊電流：在最惡劣短路情況下的短路電流的最大瞬時值。精品文檔精品文檔iiMia0tT/2ip0一般情況下：x>>R，90。所以最惡劣的情況為：Im|0|=0,α=0o（或180o），即空載運(yùn)行，電壓過零瞬間，則有tiaImcostImeTa沖擊電流iM出現(xiàn)在短路發(fā)生后1/2周期（f=50Hz,t=0.01s）則有0.010.01iMImImeTa(1eTa)ImkMIm0.01沖擊系數(shù)：kM1eTa，沖擊電流對周期電流幅值的倍數(shù)（1<kM<2）關(guān)于KM：1)對純電阻電路，Ta=0這時KM=12）對純感性電路，T=∞這時K=2aM3）對實(shí)際電網(wǎng)，x>>R，比較接近純感性電路，當(dāng)短路發(fā)生在發(fā)動機(jī)機(jī)端時，KM=1.9當(dāng)短路發(fā)生在發(fā)電廠高壓母線時，KM=1.85當(dāng)短路發(fā)生在一般線路時，KM=1.84）要準(zhǔn)確計(jì)算KM，應(yīng)首先計(jì)算出短路點(diǎn)的等效電阻和等效電抗，求0.01出Ta的準(zhǔn)確值，然后帶入kM1eTa計(jì)算?！駴_擊電流主要用于檢驗(yàn)電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體在短路電流下的受力是否超過容許值，即其動穩(wěn)定度。精品文檔精品文檔最大有效值電流t時刻短路電流有效值(設(shè)該時刻前后一個周期內(nèi)非周期分量近似不變的電流)：It1tT/2i2dt1tT/2(ipaia)2dt(Im)2iaa2TtT/2TtT/22最大有效值電流：短路后半個周期時,IM(Im}2i2(t0.01s)(Im)2(iMIm)2Im12(kM1)2222KM=1.9時，IM1.62Im；2KM=1.85時，IM1.56Im；2KM=1.8時，IM1.52Im。2IM用于熱穩(wěn)定校驗(yàn)。短路功率(短路容量)短路功率等于短路電流有效值與短路處正常工作電壓（常取平均額定電壓）的乘積。t時刻的短路功率為：St3UavIt；標(biāo)么值：St*3UavItIt*3UBIBIt常取短路周期分量的有效值。(把短率功率定義為短路電流和平均電壓的乘積，這是因?yàn)閿嗦菲饕袛噙@樣大的短路電流；另一方面，在斷路器斷流時，其動，靜觸頭應(yīng)該承受工作電壓的作用。在實(shí)際中，用周期分量電流計(jì)算短路功率。 )●短路功率主要校驗(yàn)斷路器的切斷能力。例：在如圖所示的網(wǎng)絡(luò)中，當(dāng)線路末端發(fā)生三相短路接地故障時，試求短路電流周期分量有效值、 沖擊電流(有名值)及短路功率。(取沖擊系數(shù)為 1.8)解：取SB＝100MVA，UB=Uav精品文檔精品文檔uk%STN10.520，XT1000.021100S0100Xlx1SB0.38201000.555l372u2avXXTXl0.0210.5550.576111.736，IBSB1001.56kAIm*0.5763uav337X短路電流周期分量有效值：ImIm*IB1.7361.562.71kA短路沖擊電流：IM2KmIm21.82.716.895kA短路功率：StSt*SBIm*SB1.736100173.6MVA考核要求了解電力系統(tǒng)故障的基本概念理解三相短路的暫態(tài)過程掌握短路沖擊電流，短路電流的有效值，短路容量的概念及計(jì)算(Im)例題：一、簡答題1.無限大容量電源的含義是什么 ?(無限大容量電源的含義是指容量相對較大， 內(nèi)阻抗相對較小和端電壓恒定的等值電源或等值系統(tǒng)。 )如何計(jì)算轉(zhuǎn)移電抗？(轉(zhuǎn)移電抗按各相應(yīng)的等值發(fā)電機(jī)的容量進(jìn)行歸算， 以得到對應(yīng)于各發(fā)電機(jī)容XikSNi量的計(jì)算電抗，即XjsiSn(i1,2,n))3..無窮大系統(tǒng)三相短路電流中都包含哪些分量？各有什么特點(diǎn)？(暫態(tài)分量和穩(wěn)態(tài)分量。 )二、計(jì)算題精品文檔精品文檔1.如圖110kV等效系統(tǒng)x=1.73、E″=1(標(biāo)幺值)，求起始次暫態(tài)電流及沖擊電流有名值(取沖擊系數(shù)為1.8，Sn=100MVA，Un=Uav)1.起始次暫態(tài)電流標(biāo)幺值為I''E10.578InSn100X1.733Un0.502kA.3115起始次暫態(tài)電流有名值為 I″=I*″In=0.578×0.502=0.29kA沖擊電流有名值為 iimp=1.8I″=1.8×0.29=0.522kA2.在如圖所示的網(wǎng)絡(luò)中，當(dāng)線路末端發(fā)生三相短路接地故障時，試求短路電流周期分量有效值、沖擊電流 (有名值)及短路功率。(取沖擊系數(shù)為 1.8)取S0＝100MVA，U0=Uavuk%STN10.520，XT1000.021100S0100Xlx0S01000.555l0.3820u2372av精品文檔精品