电力系统分析基础第七章1

North China Electric Power University电力工程系Department of Electrical Engineering电力系统故障分析（ 电磁暂态过程分析 ）（七）任 建 文电力系统故障分析的主要内容本部分内容简介介绍故障类型、产生原因及危害在电专业课中 电力系统故障分析三相短路电流分析与计算无限大容量电源供电系统三相短路过渡过程分析三相短路的实用计算方法同步发电机突然三相短路分析电力系统三相短路的实用计算对称分量法及电力系统元件的各序参数和等值电路不对称故障的分析与计算复故障的分析与计算对称分量法及电力系统元件的各序参数和等值电路不对称故障的分析与计算一、短路的类型： 大多数故障是短路故障短路是指：正常运行情况以外的相与相或相与地之间的连接短路类型 示意图 符号 发生的机率三相短路 d(3) 5%二相短路 d(2) 10%二相接地短路 d(1,1) 20%单相接地短路 d(1) 65%对称不对称第一节 概述第一章 电力系统故障分析的基本知识二、产生的原因绝缘被破坏过电压、雷击绝缘老化、污染设计、安装、维护不当，人为因素风、雪、鸟、兽等三、产生的危害引起发热： 1020倍额定电流，达几万甚至几十万安引起电动力效应：传导体变形甚至损坏 机械稳定性引起网络中电压降落使稳定性遭到破坏短路可能干扰通信系统三、措施限制短路电流（加电抗器）继电保护快切结线方式设备选择第二节 无限大容量电源供电系统三相短路过渡过程分析一、暂态过程分析无限大电源 恒压源（内阻 =0）短路不影响电源的 U， f（ Z=0， U=C， S=）实际内阻 短路回路总阻抗 10%，即无限个有限源组成R L R LUaR L R LUbR L R LUcd(3)三相短路是对称故障，可用一相分析短路前UZ ZUR L R Lid短路后 一阶常系数线性微分方程idz周期分量（强制分量）Idf非周期分量（自由分量）如何确定 A（楞次定律）Idf非周期分量出现的物理原因是：电感中电流不能突变短路全电流二、产生最大短路全电流的条件稳态分量 取决于短路后的电路暂态分量 和短路时刻、短路前运行状态及回 路阻抗有关要使短路全电流最大 使暂态分量最大（无载，一相过零）短路前电路为空载： Im=0电压 “合闸相角 ”=0 d=/2 ，纯电感电路三、短路冲击电流 ich和冲击系数 kchid的最大瞬时值 短路冲击电流 ich出现在 t=T/2时kch与 R， X的大小有关： R=0时， kch=2； L=0时， kch=11 kch 2发电机母线时 kch=1.9， ich =2.7 Idz高压电网时 kch=1.8， ich =2.55 Idzich用于校验电气设备和载流导体的电动力稳定性四、短路全电流最大有效值 Ich假设 idf的数值在第一个周波内是恒定不变的， t=T/2时值1 kch 2发电机母线时 kch=1.9， Ich =1.62 Idz高压电网时 kch=1.8， Ich =1.52 Idz不管求 ich还是求 Ich，只须求得 Idz，而求 Idz的关键是求由电源开始到短路点的总阻抗 Zd第三节 短路回路总阻抗求取一、计算短路电流的基本假设1、以电网的平均电压取代元件的额定电压同一电压级中各元件的额定电压可能不一样线路首端，升压变压器二次侧高出 10%线路末端，降压变压器一次侧 =UB发电机高出 5%简化计算 同一电压级中各元件的额定电压相同，数值上 =平均电压， Upj=(1.1UB+UB)/2=1.05UB2、 高压电网只计及电抗 ,当 Rd Xd /3时 ,忽略 Rd二、各元件统一基准值电抗标幺值计算在第二章中，将额定值下的标幺值归算到统一基准值下的标幺值在短路计算中，一般采用近似计算法，认为额定电压 UN =平均电压 Upj ，基准电压 Uj =Upj1、同步发电机2、变压器3、线路4、电抗器注意：没让 UN=Uj是因为电抗器有时不按额定电压使用三、具有变压器的多电压级网络标幺值等值电路的建立 (近似法 )1、发电机T1 T2x4 x2 x3 x5T3x6x1GU1 U2 U3 U4x1*j x2*j x3*j x4*j x5*j x6*j采用平均电压后简化计算 ,无需考虑变压器变比归算取 U4为基本级2、变压器3、输电线四、短路回路总电抗标幺值 Xd 计算1、绘制计算电路图用单相节线图表示 计算电路图标明各元件额定参数各元件均按顺序编号1 234 566.3KV37KV0.4/km15km27.5MVAUk%=7.5215MVA6KV400AXR%=42、短路计算点和系统运行方式确定短路点按选择电气设备整定继电保护高、低压母线电气设备接线端处运行方式最大：选择电气设备最小：校验继电保护并列运行处理电源按最大容量处理单列运行处理3、绘制等值电路图对应每一个短路点作出一个等值电路图任一短路点对应等值电路中，只要求表示该点短路时，短 路电流通过的元件电抗分子为顺序号，分母为该元件的电抗标幺值4、等值电路图归并与简化串联并联 Y利用网络的对称性对称性网络的结构相同电源一样电抗参数相等短路电流流向一致例： d1， d2发生短路时，计算短路回路的总电抗标幺值第四节 无限大容量电源供电系统三相短路电流计算一、基本概念1. 那种故障短路电流最大中性点接地：三相或单相中性点不接地：三相2. 短路电流计算值 次暂态短路电流：周期分量起始 (t=0)的有效值用途：保护整定计算及校验断路器的额定断流容量 短路全电流的最大有效值用途：校验电气设备的动稳定和断路器的额定断流量 三相短路冲击电流用途：校验电气设备的动稳定 三相短路电流稳态有效值用途：校验电气设备和载流体的热稳定性Idf经 0.2s衰减完毕 , 在无限大容量 ,二、有名制法适用于 : 1KV以下的低压系统和电压等级少、接线简单的高压系统 短路点所在电压级作为基本级 各元件的阻抗用变压器的近似变比归算到基本级，求出电源至短路点的总阻抗 Z 计及电阻时不计电阻 计算冲击电流、最大有效值、断路器的短路容量kch=1.8时， Ich =1.52 Idzkch=1.8时， ich =2.55 Idz三、标幺值法适用于 : 多电压等级、接线复杂的高压系统取基准值 Sj， Upj 计算短路电流周期分量标幺值 计算三相短路容量的标幺值 计算有名值四、例题如图所示电路发生三相短路，试分别用有名制法和标幺制法计算 Idz、 ich、Ich和 Sd（ Kch=1.8）解： 有名制法：取 10.5KV电压级为基本级3115KV1X=02S=100km0.4/km