电力系统故障分析

电力系统缺点分析第一章电力系统缺点分析的根本知识第1节什么是电力系统缺点？〔缺点概述〕第2节如何使缺点计算更简明？〔标幺值〕第3节最简单的缺点分析是什么？——〔无限大功率电源供电的三相短路分析〕第1节什么是电力系统缺点？〔缺点概述〕在电力系统的运转过程中，时常会发生故障，其中大多数是短路缺点〔简称短路〕。一、短路的概念及根本类型1、短路的概念所谓短路，是指电力系统正常运转情况以外的相与相之间或相与地〔或中性线〕之间的衔接。2、短路的根本类型在正常运转时，除中性点外，相与相或者相与地之间是绝缘的。下l列给出了三相系统中短路的根本类型。三相短路两相短路单相短路接地两相短路接地二、短路产生的缘由

产生短路的主要缘由是电气设备载流部分的相间绝缘或者相对地绝缘被损坏。例如架空输电线的绝缘子能够由于遭到过电压〔例如由雷击引起〕而发生闪络或由于空气的污染使绝缘子外表在正常任务电压下放电；其他电气设备，发电机、变压器、电缆线路等的载流备份绝缘资料在运转中损坏；运转人员在线路检修后未撤除地线就加电压等误操作也会引起短路缺点。

三、短路对电力系统的危害

1、短路对电力系统的正常运转和电气设备有很大的危害

在发生短路时，由于短路对电力系统的正常运转和电气设备有很大的危害。在发生短路时，由于电源供电问路的阻抗减小以及忽然短路时的暂态过程，使短路时线路中的短路电流值大大添加，能够超越该电路的额定电流许多倍。短路点距发电机的电气间隔愈近(即阻抗愈小)，短路电流愈大，例如么发电机端发生短路时，流过发电机定子回路的短路电流最大瞬时值可达发电机额定电流的10—15倍。在大容量的系统中短路电流可达几万甚至几十万安培。短路点的电弧有能够烧坏电气设备。短路电流经过电气设备导体时，其热效应会引起导体或其绝缘的损坏。另一方面，导体也遭到很大电动力的冲击，致使导体变形甚至损坏。因此，各种电气设备应有足够的热稳定度和机械稳定度(或称动稳定度)，使电气设备在经过最大能够的短路电流时不致损坏。

2、短路会引起网络中电压降低短路还会引起网络中电压降低，特别是接近短路点处电压下降很最多，结果能够使部分用户的供电遭到破坏。3、能够引起并列远行的发电机失去同步系统中发生短路相当于改动了网络的构造，必然引起系统中功率分布的变化，发电机输出功率也相应地变化。因此当发电机的输入功率大于输出功率，发电机的转速将增大，这就有能够引起并列远行的发电机失去同步。破坏系统的稳定，引起大片地域停电。这是短路呵斥的最严重的后果。4、呵斥对通讯系统的干扰不对称接地短路所引起的不平衡电流，产生不平衡磁通，会在临近的平行的通讯线路内感应出相当大的电势，呵斥通讯系统的干扰，甚至危及设备和人身的平安。电力设计院在设计发电厂、变电所时，需求对电气接线、电气设备和载流导体进展选择，选择的根据之一就是短路计算的结果，要求设计出的系统在短路情况下有足够的热稳定度和动稳定度，配置和整定继电维护也需求进展短路计算。要想计算出系统中某一点发生短路后各处的电流电压，必需采用一些合理的假设，以简化计算。课堂花絮——电力系统缺点2003.8.14美加大停电★北美历史上最严重的停电事故：h>30h,涉及美8州和加；受灾人数5000万；每天直接损失300亿美圆。★停电引起纽约、渥太华等多个大型城市完全瘫痪，“觉得比9-11还可怕〞。交通瘫痪机场封锁恐慌抢购露宿街头地铁人群疏散卫生系统停运停电后的曼哈顿2003年8月28号伦敦大停电地铁停运25万人被困地铁站下午6点，下班顶峰，继续两个多小时近年的电力系统停电事故2003年9.23瑞典丹麦大停电2003年9.28意大利全国大停电2003年中国21个省拉闸限电2004年7月12日雅典奥运开幕前一月大停电2005年8月18日印尼大停电，1亿多人受灾2005年5月25日莫斯科大停电2005年9月26日中国海南电网由于台风袭击全面瓦解2006年11月4日欧洲大停电事故2021年1月25日中国雪灾导致南方数省电网解体电力系统的特点复杂性:人造的最大机器,庞大,机理复杂,每秒30万公里,发输用同时性；根底性:现代都市的根底、“软肋〞前沿性：“大电网控制〞04年被美国<技术评论>杂志评为十大开辟性新兴科技领域之一进展：老学科——科技热点和前沿人才需求：“新能源利用、智能电网〞艰苦需求，电力企业人才需求量上升。第2节如何使缺点计算更简明？〔标幺值〕标幺值〔相对值〕有名值〔有单位的物理量〕基准值〔与有名值同单位的物理量〕电力系统计算时，留意基准值要求一致！！！电气设备如发电机、变压器、电抗器的阻抗参数均是以其本身额定值为基准值的标幺值或百分值给出的；而在进展电力系统计算时，必需一致基准值，即要求将原来的以本身额定值为基准值的阻抗标幺值换算到一致的基准值。1、标幺制优点基准值改动时需求换算标幺值——电抗下标B表示一致基准值及其对应的标幺值下标N表示设备额定值及其对应的标幺值发电机：普通给出其额定电压、额定功率以及以额定值为基准值的电抗标幺值。(1)发电机(2)变压器变压器：普通给出其额定电压、额定功率以及短路电压百分数等。短路电压百分数和电抗标幺值的关系为：转换为一致基准值的电抗标幺值为：(3)电抗器电抗器：普通给出其额定电压、额定电流和电抗百分数等。变压器联络的不同电压等级电网中各元件参数标幺值的计算1、用有名值计算时，把不同电压等级中各个元件的参数〔如电抗〕归算到一个电压等级，然后按普通电路计算，最后将计算结果再折算回到各段，即得各段的有名值；2、用标幺值计算时，先把各元件参数的有名值归算到同一个电压等级后，选定一致的基准值求各元件参数的标幺值。第三节无限大功率电源供电的三相短路电流分析无限大功率电源：电源电压幅值和频率均为恒定1〕电源功率无限大时，外电路发生短路引起的功率改动对电源可以为无影响，因此电源的电压和频率〔同步电机的转速〕坚持恒定。2〕无限大功率电源可看作是由多个有限功率电源并联而成，因此其内阻抗为零，电源电压坚持恒定。实践运用中假设供电电源的内阻抗小于短路回路总阻抗的10%，那么可以为供电电源为无限大功率电源。由于此时外电路发生短路对电源影响很小，可近似以为电源电压幅值和频率坚持恒定。一、暂态过程分析一、暂态过程分析右边的电路变成没有电源的回路，电流将从短路瞬间的值不断衰减，直至一切磁场能量变为电阻中耗费的热能，即电流变为零。一、暂态过程分析左边电路中，每相阻抗减小，其稳态电流值必将增大，短路暂态过程的分析和计算就是针对这一回路的。短路前后的a相电流分析短路前电路处于稳态时，a相电流为：短路前后的a相电流分析短路前电路处于稳态时，a相电流为：发生短路时，左边回路的阻抗由减小为，因此，其稳态电流值必将增大发生三相短路后，a相电流的瞬时值：一阶常系数、线性非齐次的常微分方程根据该微分方程如何求取短路的全电流？发生三相短路后，a相电流的瞬时值：一阶常系数、线性非齐次的常微分方程常微分方程的特解：稳态短路电流，又称交流分量或周期分量。发生三相短路后，a相电流的瞬时值：一阶常系数、线性非齐次的常微分方程短路电流的自在分量电流，又称直流分量或非周期分量。积分常数C由初始条件决议，根据楞次定律，经过电感的电流是不能突变的，即短路前后瞬间的电流值必需相等，即：对于短路电流的自在分量：，未知量C和Ta？积分常数C由初始条件决议，根据楞次定律，经过电感的电流是不能突变的，即短路前后瞬间的电流值必需相等，即：对于短路电流的自在分量：，未知量C和Ta？如何根据a相电流获知b相和c相电流？由于三相电路对称，因此b相和c相电流分别比a相电流滞后120度和240度，即：实际总结+图形总结㈠、实际总结短路至稳态时，三相中的稳态短路电流为三个幅值相等、相角相差120度的交流电流，其幅值大小取决于电源电压幅值和短路回路的总阻抗。在短路到稳态之间的暂态过程中，每相电流还包含有逐渐衰减的直流电流，它们出现的物理缘由是电感中电流在忽然短路瞬时的前后不能突变。显然，三相的直流电流是不相等的。㈡、图形总结，由图1-5可见：⑴短路前和短路后的三相电流的交流分量均为幅值相等、相角差120度的三个正弦电流；⑵直流分量曲线就是短路电流曲线的对称轴，即短路电流曲线的两根包络线间的垂直线的等分线；⑶直流分量起始值越大，短路电流瞬时值越大；t=0时a相的电源电压、短路前的电流和短路电流交流分量的相量图短路前为空载时a相的电流相量图结论当短路发生在电感电路中、短路前为空载的情况下直流分量电流最大；假设初始相角满足，那么一相短路电流的直流分量起始值的绝对值到达最大值，即等于稳态短路电流的幅值。短路电流的最大瞬时值短路冲击电流短路冲击电流和最大有效值电流短路冲击电流：短路电流在最恶劣短路情况下的最大瞬时值。代入全电流