第一章電力系統(tǒng)故障分析的基本知識

電力系統(tǒng)暫態(tài)分析東南大學湯奕tangyi@第一章電力系統(tǒng)故障分析的基本知識第1節(jié)什么是電力系統(tǒng)故障？（故障概述）第2節(jié)如何使故障計算更簡明？（標幺值）第3節(jié)最簡單的故障分析是什么？——（無限大功率電源供電的三相短路分析）暫態(tài)的概念電力系統(tǒng)：發(fā)電機、變壓器、輸電線路、用電設備（負荷）。分為：電力元件和控制元件。電阻、電抗、電導、輸入阻抗、轉移阻抗、變壓器變比、時間常數(shù)、放大倍數(shù)功率、電壓、電流、頻率、電動勢的角位移電力系統(tǒng)的運行狀態(tài)系統(tǒng)元件參數(shù)系統(tǒng)運行參量直接影響定量確定穩(wěn)態(tài)運行暫態(tài)運行穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)暫態(tài)過程的分類機電暫態(tài)過程：轉動元件（發(fā)電機和電動機），主要是由于機械轉矩和電磁轉矩之間的不平衡引起的。重點：電力系統(tǒng)受到各種擾動后的機電暫態(tài)過程——穩(wěn)定分析電磁暫態(tài)過程：非轉動元件（變壓器和輸電線），并不涉及角位移、角速度等機械量。重點：交流電力系統(tǒng)中發(fā)生短路故障后的電磁暫態(tài)過程?！收戏治龅?節(jié)什么是電力系統(tǒng)故障？（故障概述）短路：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。三相短路兩相短路單相短路接地兩相短路接地一次嚴重的誤操作事故，從錄像可以看出，母線的隔離開關在斷路器未開斷的情況下進行斷路操作，造成線路過電壓，將空氣擊穿，形成電弧。短路的危害短路電流增大，熱效應和電動力的沖擊。電網電壓降低，破壞供電。發(fā)電機失去同步，破壞系統(tǒng)穩(wěn)定，大面積停電。不平衡磁通，干擾通信，危及設備和人身。

如何減少短路的危害？將系統(tǒng)與短路部分隔離。發(fā)生短路繼電保護裝置動作重合閘暫時性故障永久性故障課堂花絮——電力系統(tǒng)故障tangyi@2003.8.14美加大停電★北美歷史上最嚴重的停電事故：h>30h,波及美8州和加；受災人數(shù)5000萬；每天直接損失300億美元?！锿ｋ娨鸺~約、渥太華等多個大型城市完全癱瘓，“感覺比9-11還可怕”。交通癱瘓機場關閉恐慌搶購露宿街頭地鐵人群疏散衛(wèi)生系統(tǒng)停運停電后的曼哈頓美國電網的運行風險！2003年8月28號倫敦大停電地鐵停運25萬人被困地鐵站下午6點，下班高峰，持續(xù)兩個多小時近年的電力系統(tǒng)停電事故

2003年9.23瑞典丹麥大停電

2003年9.28意大利全國大停電

2003年中國21個省拉閘限電

2004年7月12日雅典奧運開幕前一月大停電

2005年8月18日印尼大停電，1億多人受災

2005年5月25日莫斯科大停電

2005年9月26日中國海南電網由于臺風襲擊全面瓦解

2006年11月4日歐洲大停電事故2008年1月25日中國雪災導致南方數(shù)省電網崩潰電力系統(tǒng)的特點

復雜性:人造的最大機器,龐大,機理復雜,每秒30萬公里,發(fā)輸用同時性；

基礎性:現(xiàn)代都市的基礎、“軟肋”

前沿性：“大電網控制”04年被美國《技術評論》雜志評為十大開拓性新興科技領域之一

進展：老學科——科技熱點和前沿

人才需求：“新能源利用、智能電網”重大需求，電力企業(yè)人才需求量上升。第2節(jié)如何使故障計算更簡明？（標幺值）

標幺值（相對值）有名值（有單位的物理量）基準值（與有名值同單位的物理量）電力系統(tǒng)計算時，注意基準值要求統(tǒng)一?。?！電氣設備如發(fā)電機、變壓器、電抗器的阻抗參數(shù)均是以其本身額定值為基準值的標幺值或百分值給出的；而在進行電力系統(tǒng)計算時，必須統(tǒng)一基準值，即要求將原來的以本身額定值為基準值的阻抗標幺值換算到統(tǒng)一的基準值?；鶞手蹈淖儠r需要換算標幺值——電抗下標B表示統(tǒng)一基準值及其對應的標幺值下標N表示設備額定值及其對應的標幺值發(fā)電機：一般給出其額定電壓、額定功率以及以額定值為基準值的電抗標幺值。(1)發(fā)電機(2)變壓器變壓器：一般給出其額定電壓、額定功率以及短路電壓百分數(shù)等。短路電壓百分數(shù)和電抗標幺值的關系為：轉換為統(tǒng)一基準值的電抗標幺值為：(3)電抗器電抗器：一般給出其額定電壓、額定電流和電抗百分數(shù)等。變壓器聯(lián)系的不同電壓等級電網中各元件參數(shù)標幺值的計算1、用有名值計算時，把不同電壓等級中各個元件的參數(shù)（如電抗）歸算到一個電壓等級，然后按一般電路計算，最后將計算結果再折算回到各段，即得各段的有名值；2、用標幺值計算時，先把各元件參數(shù)的有名值歸算到同一個電壓等級后，選定統(tǒng)一的基準值求各元件參數(shù)的標幺值。準確計算法近似計算法近似計算法基于標幺值的準確計算法和近似計算法的區(qū)別：前者按變壓器實際變比計算，后者假定變壓器的變比為各電壓等級的額定電壓的平均值之比。參見教材第7頁第三節(jié)無限大功率電源供電的三相短路電流分析無限大功率電源：電源電壓幅值和頻率均為恒定1）電源功率無限大時，外電路發(fā)生短路引起的功率改變對電源可認為無影響，因此電源的電壓和頻率（同步電機的轉速）保持恒定。2）無限大功率電源可看作是由多個有限功率電源并聯(lián)而