电力系统暂态分析.ppt

1、电力系统暂态分析,周念成,绪论,、电力系统元件（设备） ）电力元件对电能进行生产、变换、输送和分配、消费（大功率的负荷电流通过的电气部分） 一次设备,绪论,）控制元件改变系统的运行状态（对一次设备的测量、调节和控制） 二次设备,绪论,、电力系统的参数 ）运行参数： U、I、f、P、Q、 （角速度）、S（角位移） ）结构参数： Z=R+jX , Y=g+jb , 变比，转动惯量,绪论,、电力系统运行状态 ）稳态运行参数稳定 ）暂态运行参数时变,绪论,、电力系统暂态过程分类 ）电磁暂态过程 常量 研究短路、断线后的电压、电流的变化 电力系统故障分析,绪论,）机电暂态过程 、S变化 分析发电机组转子

2、运动规律 电力系统的稳定性,绪论,、本门课程的重要意义和学习的难度 ）与多门课程相关 高等数学 大学物理 电路原理 电机学,绪论,）重要意义 *电力系统运行中基本的概念、表现 *电力系统应用中枢纽 稳态运行 故障分析设计（设计部门） 保护整定计算（调度，保护） 事故分析 （运行）,绪论,、本课程讲述的主要内容,第一章电力系统故障分析的基础知识,第一节故障概述,、短路的定义 是指电力系统正常运行情况以外的相与相之间或相与地（或中性线）之间的连接。 主要指绝缘的破坏。,第一节故障概述,、短路的分类 ）按短路的路径划分 三相短路 f（3） 对称短路,第一节故障概述, 两相短路 f（2） 单相短路接地

3、 f（1）,第一节故障概述, 两相短路接地 f（1，1）,第一节故障概述,）开关跳闸后，故障因素是否消除 瞬时性（故障）短路 永久性（故障）短路,第一节故障概述,、短路产生的原因 ）外部 雷击、风暴 动物 污染 人为（带地线检修） ）内部 绝缘老化,第一节故障概述,、短路对电力系统危害 ）短路电路的数量级 机端： 额定电流的1015倍 大容量系统： 几十；几百（KA）,第一节故障概述,）短路过程中的危害 电气设备动稳定、热稳定受破坏 短路使附近电网电压严重下降（P4图1-1），引起负荷运行稳定性破坏电动机停转，发电机加速。 不对称短路所引起的不平衡电流产生的不平衡磁通，干扰通讯系统,第一节故障

4、概述,）短路发生后的影响 未解列的电力系统各部分间失去同步 解裂后的电力系统，送端功率过剩f上升，受端功率不足f下降,第一节故障概述,、对短路的处理方法 ）快速故障隔离 继电保护装置有选择性地快速切除故障部分 ）线路开关实施自动重合闸 ）其他安全自动装置 如低周减载、低压减载装置 保持系统稳定,第一节故障概述,、计算短路电流的作用 检验电气设备的动、热稳定度 配置和整定继电保护的依据 稳定计算,第一节故障概述,、其他故障形式 ）断线 纵向故障 ）复杂故障不同地点（两处以上）同时发生不对称故障,第二节标幺值,标幺制中各种物理量都用标幺值（即相对值）来表示，使运算步骤简单，数值简明便于分析。,第二

5、节标幺值,一、标幺值的定义,第二节标幺值,表示方式： 有名值 R、X、 单位： P、Q、S 单位：MW；Mvar；MVA,第二节标幺值,标幺值：,第二节标幺值,二、基准值的选取 三相电路中基准值的选取和约束条件,第二节标幺值,如果选取的基准值满足,第二节标幺值,通常取、为基准,第二节标幺值,将（1）式变成标么值表示： 在标幺制中三相电路的关系式类似于单相电路,第二节标幺值,三、不同基准值改变时标幺值的换算 、换算关系 在、下 已知、 求：在、下 标么值、,第二节标幺值,对电压：,第二节标幺值,第二节标幺值,、电力系统元件阻抗标幺值的给出方式： ）发电机 在,下，,第二节标幺值,）变压器 在,下

6、，,第二节标幺值,）电抗器 在,下，,第二节标幺值,）输电线,第二节标幺值,四、由变压器联结的不同电压等级的各元件参数、标幺值及短路电流的计算 , 电抗各值（含变压器电抗在内）,第二节标幺值,1、计算特性 ） ） 计算某段电流时，应将电源电压和其他段阻抗向该段计算,第二节标幺值,、计算步骤 ）选待计算电流段为基本段。（如段） ）取, （如） ）将电源电压和各段之间阻抗向基本段归算 ）以为基准计算电源电压及阻抗标么值。,第二节标幺值,第二节标幺值,直接更换电压基准实现归算。则：,第二节标幺值,）基本段电流标幺值 ）基本段电流有名值,第二节标幺值,）其他段电流 可记为：,第二节标幺值,、简化计算（

7、值精确） ）概念简化 不指定基本段 按变压器变比确定各段的基准电压和基准电流 全网容量基准统一,第二节标幺值,）计算步骤 取统一的基准变量 （一般取100MVA） 任取一段基准电压（）,按变比计算其他各段的基准电压（）和基准电流（）,第二节标幺值, 以各段基准电压计算各段元件阻抗标幺值 用总阻抗标么值计算公用电流标幺值,第二节标幺值, 以各段基准电流计算各段电流有名值,第二节标幺值,）变压器的有名电抗与标么电抗 2个有名电抗（由于向两侧归算） 1个标幺电抗,第二节标幺值,、近似计算 ）近似计算的假定 变压器额定电压取为该侧电网平均电压 实质：升降压变均取主抽头为1.05,第二节标幺值,）简化的

8、作用 取一段电压基准为该电网平均电压，则其他各段电压基准值均为本段电网平均电压（1.05*） 变压器标么值仅有容量归算,第二节标幺值,变压器标么值仅有容量归算,第二节标幺值,五、的一般取法及标幺值计算 一般 频率基准 角频率基准 由,第二节标幺值,电感： 磁链：,第二节标幺值,时间： 为保持： 同步电机转子转动一个弧度电角度所需的时间,第二节标幺值,同理： 电势的另一基准为保持： 应取,第三节 无穷大电源供电的RL电路三相短路电流,一、无穷大电源 近似：真正的无穷大电源是没有的,第三节 无穷大电源供电的RL电路三相短路电流,二、三相短路电流的暂态过程 1、电路参数的变化,第三节 无穷大电源供电

9、的RL电路三相短路电流,短路前： 短路后：,第三节 无穷大电源供电的RL电路三相短路电流,、短路的初始条件（以A相为例） 短路发生时记t=0,的初相角为 A相电压 短路前瞬间：,第三节 无穷大电源供电的RL电路三相短路电流,3、短路后电流 A相电压方程（线性非齐次常微分方程）： 其解为 稳态短路电流 自由分量 交流分量/周期分量 直流分量/非周期分量,第三节 无穷大电源供电的RL电路三相短路电流,第三节 无穷大电源供电的RL电路三相短路电流,含有电感L,电流不能突变：,第三节 无穷大电源供电的RL电路三相短路电流,第三节 无穷大电源供电的RL电路三相短路电流,短路电流由周期分量和非周期分量组成

10、，较大的周期分量是因电源电势作用于较小的回路阻抗而产生，非周期分量是回路电感中原储存的磁场能量释放而产生，其按回路的时间常数衰减， 状态突然变化瞬间，电感中合成磁链不突变。(p13),第三节 无穷大电源供电的RL电路三相短路电流,第三节 无穷大电源供电的RL电路三相短路电流,第三节 无穷大电源供电的RL电路三相短路电流,三、标准短路电流及其特征值 1、标准短路电流 1)空载下短路电流 2)当,第三节 无穷大电源供电的RL电路三相短路电流,、特征值 ）周期分量的有效值 ）冲击电流（用于检验电气设备和载流导体的动稳定度） 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。,第三节 无穷大电源供电的RL电路三相短路电流,对于G、T、L：xR， 最恶劣的情况为：Im|0|=0,=0 即空载运行，电压过零瞬间,第三节 无穷大电源供电的RL电路三相短路电流,冲击电流出现在短路发生后1/2周期，f=50Hz, t=0.01s，即有,第三节 无穷大电源供电的RL电路三相短路电流,第三节 无穷大电源供电的RL电路三相短路电流,冲击系数 冲击电流对周期电流幅值的倍数（12） 实用中，取1.8 对变压器高压侧短路； 取1.9 对机端短路。,第三节 无穷大电源供电的RL电路