电力系统暂态分析.ppt

电力系统暂态分析 史真惠caroshi PowerSystemTransientAnalysis 第2页 课程教学相关 教学方式 课堂教学为主 网络答疑为辅 QQ群 216047254 作业要求 每周三上课之前交上一周布置的作业 课后作业请及时完成 考核安排 考试课 平时成绩占30 期末考试成绩占70 平时成绩主要根据作业完成情况 参与课堂讨论情况 及课堂点名抽查情况等来定 注意 出勤率低于30 者不能参加期末成绩评定 雷同作业 抄袭作业者当次作业按零分计算 第3页 绪论 暂态 一种运行状态到另一种运行状态的过渡过程暂态过程分三类 波过程 持续时间最短暂电磁暂态 持续时间较波过程长机电暂态 持续时间最长 第4页 电磁暂态过程分析 常量研究短路 断线故障后 电压 电流的变化电力系统故障分析 机电暂态过程分析 s变化分析发电机组转子运动规律电力系统的稳定性 第5页 第一篇电力系统电磁暂态过程分析 电力系统故障分析 第一章电力系统故障分析的基本知识第二章同步发电机突然三相短路分析第三章电力系统三相短路电流的实用计算第四章对称分量法及电力系统元件的各序参数和等值电路第五章不对称故障的分析计算 第6页 第一章电力系统故障分析的基本知识 第一节故障概述第二节标幺制第三节无限大功率电源供电的三相短路电流分析小结 第7页 第一节故障概述 故障 一般指短路 横向故障 和断线 非全相运行 纵向故障 分为简单故障和复杂故障简单故障 电力系统中的单一故障复杂故障 同时发生两个或两个以上故障短路 电力系统一切不正常的相与相之间或相与地 或中性线 之间发生连接的情况 第8页 各种短路的示意图和代表符号 一 短路的类型 对称短路 不对称短路 第9页 电气设备载流部分的相间绝缘或相对地绝缘被损坏 绝缘材料的自然老化 设计 安装及维护不良所带来的设备缺陷发展成短路 恶劣天气 雷击造成的闪络放电或避雷器动作 架空线路由于大风或导线覆冰引起电杆倒塌等 人为误操作 如运行人员带负荷拉刀闸 线路或设备检修后未拆除地线就加上电压引起短路等 挖沟损伤电缆 鸟兽跨接在裸露的载流部分等 二 短路的主要原因 第10页 1 电流剧增 设备发热增加 若短路持续时间较长 可使设备过热甚至损坏 由于短路电流的电动力效应 导体间将产生很大的机械应力 致使导体变形甚至损坏 2 电压大幅度下降 对用户影响很大 3 当短路发生地点离电源不远而持续时间又较长时 并列运行的发电机可能失去同步 破坏系统运行的稳定性 造成大面积停电 这是短路最严重的后果 4 发生不对称短路时 三相不平衡电流会在相邻的通讯线路内感应电势 影响通讯 三 短路的危害 第11页 第12页 四 降低短路危害的措施 降低短路发生的概率 采取合理的防雷措施 降低过电压水平 采用合适的配电装置 加强对运行维护的管理 减小短路的危害 采取限制短路电流的措施 最主要的措施 迅速将发生短路的部分与系统其他部分隔离 第13页 五 计算短路电流的目的 短路电流计算结果是选择电气设备 断路器 互感器 瓷瓶 母线 电缆等 的依据 是电力系统继电保护设计和整定的基础 是比较和选择发电厂和电力系统电气主接线图的依据 根据它可以确定限制短路电流的措施 第14页 第三节无限大功率电源供电的三相短路电流分析 一 无限大功率电源端电压幅值和频率都保持恒定 内阻抗为零 电源内阻抗小于短路回路总阻抗的10 即可认为是无限大功率电源例如 多台发电机并联运行 短路点远离电源等 第15页 二 暂态过程分析 短路前电路处于稳态 第16页 下标说明 0 故障前瞬间 相当于 电路 中的0 0 故障后瞬间 相当于 电路 中的0 p或 周期分量 period 频率为 的分量 非周期分量m 模值 mode M 最大值 maximum 稳态值 t 第17页 a相的微分方程式如下 其解就是短路的全电流 由两部分组成 稳态分量 强制分量 交流分量或周期分量 和暂态分量 自由分量 直流分量或非周期分量 假定t 0s时刻发生短路 电路一分为二 特解 第18页 暂态分量电流 暂态分量电流衰减时间常数 特征方程pL R 0根的负倒数 C为由初始条件决定的积分常数 短路的全电流表达式为 通解对应齐次方程的解 第19页 短路电流不突变 短路前电流 积分常数的求解 第20页 b c相短路电流表达式 三相短路电流周期分量是对称正弦量 幅值由电源电压幅值及短路回路总阻抗决定 各相短路电流非周期分量具有不同的初始值 指数衰减 第21页 交流分量为对称正弦电流直流分量使t 0时短路电流值与短路前瞬间的电流值相等直流分量曲线为短路电流曲线的对称轴 直流分量值越大 短路电流瞬时值越大 第22页 直流分量起始值与电源电压的初始相角 短路前回路中的电流值有关 短路前有载 短路前空载 第23页 若短路前空载 且 即与t轴平行 则直流分量电流起始值达到最大值 结论 对电感电路 短路电流的直流分量电流有最大值的条件为 1 短路前电路空载 Im 0 0 2 短路发生时 电源电势过零 0 短路的最不利情况 第24页 三 短路冲击电流和短路电流有效值1 短路冲击电流 在最恶劣短路情况下的短路电流的最大瞬时值 用表示 其主要作用是校验电气设备和载流导体的动稳定度 非周期分量初始值 一般电力系统中 故可近似认为最恶劣的情况为Im 0 0 即短路前电路空载运行 短路发生在电源电势过零瞬间 第25页 将 和 0 代入短路全电流表达式 短路冲击电流在短路发生后约半个周期时出现 若Hz 这个时间约为0 01秒 短路冲击电流 KM为冲击系数 实用计算时 短路发生在发电机电压母线时KM 1 9 短路发生在发电厂高压母线时KM 1 85 在其它地点短路KM 1 8 冲击电流对交流电流幅值的倍数 1 KM 2 第26页 第27页 2 短路电流有效值 在短路过程中 任意时刻t的短路电流有效值 是指以时刻t为中心的一个周期内瞬时电流的均方根值 即 为了简化计算 通常假定 非周期分量在以时间t为中心的一个周期内恒定不变 因而它在时间t的有效值就等于它的瞬时值 即 第28页 对于周期分量 认为它在所计算的周期内是幅值恒定的 其数值即等于由周期电流包络线所确定的t时刻的幅值 因此 t时刻的周期电流有效值为 短路电流的最大有效值 短路电流的最大有效值常用于校验断路器的开断能力 短路电流最大有效值出现在短路后半个周期t 0 01s 第29页 3