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(shè)備）１）電力元件——對電能進(jìn)行生產(chǎn)、變換、輸送和分配、消費(fèi)（大功率的負(fù)荷電流通過的電氣部分）一次設(shè)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(yùn)行狀態(tài)（對一次設(shè)備的測量、調(diào)節(jié)和控制）二次設(shè)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(yùn)行參數(shù)：U、I、f、P、Q、（角速度）、S（角位移）２）結(jié)構(gòu)參數(shù)：Z=R+jX,Y=g+jb,變比ｋ，轉(zhuǎn)動(dòng)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(yùn)行狀態(tài)１）穩(wěn)態(tài)——運(yùn)行參數(shù)穩(wěn)定２）暫態(tài)——運(yùn)行參數(shù)時(shí)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(jī)電暫態(tài)過程、S變化分析發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)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(xué)習(xí)的難度１）與多門課程相關(guān)高等數(shù)學(xué)大學(xué)物理電路原理電機(jī)學(xué)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(yùn)行中基本的概念、表現(xiàn)*電力系統(tǒng)應(yīng)用中樞紐穩(wěn)態(tài)運(yùn)行－

故障分析設(shè)計(jì)（設(shè)計(jì)部門）保護(hù)整定計(jì)算（調(diào)度，保護(hù)）事故分析（運(yùn)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(nèi)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(chǔ)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(yùn)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(guān)跳閘后，故障因素是否消除瞬時(shí)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(fēng)暴動(dòng)物污染人為（帶地線檢修）２）內(nèi)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(jī)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(shè)備動(dòng)穩(wěn)定、熱穩(wěn)定受破壞短路使附近電網(wǎng)電壓嚴(yán)重下降（P4圖1-1），引起負(fù)荷運(yùn)行穩(wěn)定性破壞——電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)，發(fā)電機(jī)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(hù)裝置有選擇性地快速切除故障部分２）線路開關(guān)實(shí)施自動(dòng)重合閘３）其他安全自動(dòng)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(jì)算短路電流的作用檢驗(yàn)電氣設(shè)備的動(dòng)、熱穩(wěn)定度配置和整定繼電保護(hù)的依據(jù)穩(wěn)定計(jì)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(fù)雜故障——不同地點(diǎn)（兩處以上）同時(shí)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(biāo)幺值標(biāo)幺制中各種物理量都用標(biāo)幺值（即相對值）來表示，使運(yùn)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(biāo)幺值一、標(biāo)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(biāo)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(biāo)幺值標(biāo)幺值：

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

第三十頁，共七十八頁，2022年，8月28日第二節(jié)標(biāo)幺值將（1）式變成標(biāo)么值表示：在標(biāo)幺制中三相電路的關(guān)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(biāo)幺值三、不同基準(zhǔn)值改變時(shí)標(biāo)幺值的換算１、換算關(guān)系在、、、下已知、、、求：在、、、下標(biāo)么值、、、第三十二頁，共七十八頁，2022年，8月28日第二節(jié)標(biāo)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(biāo)幺值第三十四頁，共七十八頁，2022年，8月28日第二節(jié)標(biāo)幺值２、電力系統(tǒng)元件阻抗標(biāo)幺值的給出方式：１）發(fā)電機(jī)在,下，

第三十五頁，共七十八頁，2022年，8月28日第二節(jié)標(biāo)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(biāo)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(biāo)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(biāo)幺值四、由變壓器聯(lián)結(jié)的不同電壓等級的各元件參數(shù)、標(biāo)幺值及短路電流的計(jì)算,

,

——電抗各值（含變壓器電抗在內(nèi)）

第三十九頁，共七十八頁，2022年，8月28日第二節(jié)標(biāo)幺值1、計(jì)算特性１）２）計(jì)算某段電流時(shí)，應(yīng)將電源電壓和其他段阻抗向該段計(jì)算第四十頁，共七十八頁，2022年，8月28日第二節(jié)標(biāo)幺值２、計(jì)算步驟１）選待計(jì)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(zhǔn)計(jì)算電源電壓及阻抗標(biāo)么值。第四十一頁，共七十八頁，2022年，8月28日第二節(jié)標(biāo)幺值

第四十二頁，共七十八頁，2022年，8月28日第二節(jié)標(biāo)幺值直接更換電壓基準(zhǔn)實(shí)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(biāo)幺值５）基本段電流標(biāo)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(biāo)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(biāo)幺值３、簡化計(jì)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(zhǔn)電壓和基準(zhǔn)電流③全網(wǎng)容量基準(zhǔn)統(tǒng)一第四十六頁，共七十八頁，2022年，8月28日第二節(jié)標(biāo)幺值２）計(jì)算步驟①取統(tǒng)一的基準(zhǔn)變量（一般取100MVA）②任取一段基準(zhǔn)電壓（）,按變比計(jì)算其他各段的基準(zhǔn)電壓（）和基準(zhǔn)電流（）第四十七頁，共七十八頁，2022年，8月28日第二節(jié)標(biāo)幺值③以各段基準(zhǔn)電壓計(jì)算各段元件阻抗標(biāo)幺值④用總阻抗標(biāo)么值計(jì)算公用電流標(biāo)幺值第四十八頁，共七十八頁，2022年，8月28日第二節(jié)標(biāo)幺值⑤以各段基準(zhǔn)電流計(jì)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(biāo)幺值３）變壓器的有名電抗與標(biāo)么電抗2個(gè)有名電抗（由于向兩側(cè)歸算）

1個(gè)標(biāo)幺電抗第五十頁，共七十八頁，2022年，8月28日第二節(jié)標(biāo)幺值４、近似計(jì)算１）近似計(jì)算的假定變壓器額定電壓取為該側(cè)電網(wǎng)平均電壓實(shí)質(zhì)：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(biāo)幺值２）簡化的作用①取一段電壓基準(zhǔn)為該電網(wǎng)平均電壓，則其他各段電壓基準(zhǔn)值均為本段電網(wǎng)平均電壓（1.05*）變壓器標(biāo)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(biāo)幺值②變壓器標(biāo)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(biāo)幺值五、的一般取法及標(biāo)幺值計(jì)算一般頻率基準(zhǔn)角頻率基準(zhǔn)由第五十四頁，共七十八頁，2022年，8月28日第二節(jié)標(biāo)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(biāo)幺值時(shí)間：為保持：

同步電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)弧度電角度所需的時(shí)間第五十六頁，共七十八頁，2022年，8月28日第二節(jié)標(biāo)幺值同理：電勢的另一基準(zhǔn)為保持：應(yīng)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(shí)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(shí)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(biāo)準(zhǔn)短路電流及其特征值1、標(biāo)準(zhǔn)短路電流1)空載下短路電流2)當(dāng)?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(yàn)電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體的動(dòng)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(shí)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(yùn)行，電壓過零瞬間第