电力系统故障分析的基本知识培训课件

电力系统分析

PowerSystemAnalysis

(七、电力系统故障分析基本知识)主讲人：田行军tianxingjun66@163.com/10/2电力系统故障分析的基本知识培训课件第1页第七章电力系统故障分析基本知识主要内容1、短路普通概念

3、无穷大功率电源供电三相短路电流分析2、标幺制近似计算法电力系统故障分析的基本知识培训课件第2页§7.1

短路普通概念故障:普通指短路和断线,分为简单故障和复杂故障简单故障:电力系统中单一故障复杂故障:同时发生两个或两个以上故障短路:指一切不正常相与相之间或相与地之间（对于中性点接地系统）发生通路情况。断线:也称纵向故障，比如一相断线使系统发生两相运行非全相运行情况。一相断线或两相断线故障也属于不对称故障，其分析计算方法与不对称短路故障类似。

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短路普通概念表1-1各种短路示意图和代表符号一、短路类型

短路类型示意图符号发生机率三相短路f(3)5%二相短路f(2)10%二相接地短路f(1,1)20%单相接地短路f(1)65%对称不对称电力系统故障分析的基本知识培训课件第4页§7.1

短路普通概念①绝缘材料自然老化，设计、安装及维护不良所带来设备缺点发展成短路。②恶劣天气：雷击造成闪络放电或避雷器动作，架空线路因为大风或导线覆冰引发电杆坍毁等。③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发短路。④挖沟损伤电缆，鸟兽跨接在裸露载流部分等。二、短路主要原因电力系统故障分析的基本知识培训课件第5页§7.1

短路普通概念(1)电流剧增：设备发烧增加，若短路连续时间较长，可能使设备过热甚至损坏;因为短路电流电动力效应，导体间还将产生很大机械应力，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连续时间又较长时，并列运行发电机可能失去同时，破坏系统运行稳定性，造成大面积停电，这是短路最严重后果。(4)发生不对称短路时,三相不平衡电流会在相邻通信线路感应出电动势,影响通讯.三、短路危害电力系统故障分析的基本知识培训课件第6页§7.1

短路普通概念(1)限制短路电流（加电抗器）。(2)继电保护快切。(3)结线方式。(4)设备选择.四、降低短路危害办法电力系统故障分析的基本知识培训课件第7页§7.1

短路普通概念五、计算短路电流目标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）依据；是电力系统继电保护设计和整定基础；是比较和选择发电厂和电力系统电气主接线图依据，依据它能够确定限制短路电流办法。电力系统故障分析的基本知识培训课件第8页§7.2

标幺制一、计算短路电流基本假设1、以电网平均电压取代元件额定电压同一电压级中各元件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UN发电机高出5%简化计算——同一电压级中各元件额定电压相同，数值上=平均电压，Uav=(1.1UN+UN)/2=1.05UN2、高压电网只计及电抗,当RdΣ<XdΣ/3时,忽略RdΣ电力系统故障分析的基本知识培训课件第9页§7.2

标幺制二、含有变压器多电压级网络标幺值等值电路建立(近似法)1、发电机有名值T1T2

x4ⅠⅡⅢx2x3x5T3

x6Ⅳx1GU1U2U3U4x1*jx2*jx3*jx4*jx5*jx6*j采取平均电压后简化计算,无需考虑变压器变比归算取U4为基本级归算到基本级电力系统故障分析的基本知识培训课件第10页§7.2

标幺制2、变压器3、输电线电力系统故障分析的基本知识培训课件第11页§7.3

无穷大功率电源供电三相短路电流分析恒定电势源（又称无限大功率电源），是指端电压幅值和频率都保持恒定电源，其内阻抗为零。一、三相短路暂态过程

简单三相电路短路电力系统故障分析的基本知识培训课件第12页§7.3

无穷大功率电源供电三相短路电流分析短路前电路处于稳态：其a相表示式为电力系统故障分析的基本知识培训课件第13页§7.3

无穷大功率电源供电三相短路电流分析a相微分方程式以下：其解就是短路全电流，它由两部分组成：周期分量和非周期分量。假定t＝0时刻发生短路电力系统故障分析的基本知识培训课件第14页§7.3

无穷大功率电源供电三相短路电流分析a相微分方程式以下：其解就是短路全电流，它由两部分组成：周期分量和非周期分量。假定t＝0时刻发生短路电力系统故障分析的基本知识培训课件第15页§7.3

无穷大功率电源供电三相短路电流分析短路电流强制分量,并记为周期分量：电力系统故障分析的基本知识培训课件第16页§7.3

无穷大功率电源供电三相短路电流分析非周期电流：短路电流自由分量,记为—非周期分量电流衰减时间常数C

—为由初始条件决定积分常数电力系统故障分析的基本知识培训课件第17页§7.3

无穷大功率电源供电三相短路电流分析短路全电流可表示为：

短路电流不突变短路前电流积分常数求解电力系统故障分析的基本知识培训课件第18页§7.3

无穷大功率电源供电三相短路电流分析短路电流关系相量图表示在时间轴上投影代表各量瞬时值电力系统故障分析的基本知识培训课件第19页§7.3

无穷大功率电源供电三相短路电流分析指短路电流最大可能瞬时值，用表示。其主要作用是校验电气设备电动力稳定度。(1)相量差有最大可能值；(2)相量差在t＝0时与时间轴平行。普通电力系统中，短路回路感抗比电阻大得多，即，故可近似认为。所以，非周期电流有最大值条件为：短路前电路空载（Im0=0),而且短路发生时，电源电势过零（α＝0）。二、短路冲击电流非周期电流有最大初值条件应为：电力系统故障分析的基本知识培训课件第20页§7.3

无穷大功率电源供电三相短路电流分析短路电流非周期分量有最大可能值条件图非周期电流有最大值条件为：1、短路前电路空载（Im0=0)；2、短路发生时，电源电势过零（α＝0）。电力系统故障分析的基本知识培训课件第21页§7.3

无穷大功率电源供电三相短路电流分析将，和＝0代入式短路全电流表示式：短路电流最大瞬时值在短路发生后约半个周期时出现（如图1-5）。若f=50Hz，这个时间约为0.01秒,由此可得短路冲击电流：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。电力系统故障分析的基本知识培训课件第22页§7.3

无穷大功率电源供电三相短路电流分析图1-8非周期分量有最大可能值时短路电流波形图

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无穷大功率电源供电三相短路电流分析13无限大容量系统发生三相短路时电压、电流曲线以下列图：i,u电力系统故障分析的基本知识培训课件第24页§7.3

无穷大功率电源供电三相短路电流分析电力系统故障分析的基本知识培训课件第25页§7.3

无穷大功率电源供电三相短路电流分析电力系统故障分析的基本知识培训课件第26页§7.3

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