电力系统暂态分析课件

电力系统暂态分析课件第1页，课件共78页，创作于2023年2月绪论１、电力系统元件（设备）１）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）一次设备第2页，课件共78页，创作于2023年2月绪论２）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

第3页，课件共78页，创作于2023年2月绪论２、电力系统的参数１）运行参数：U、I、f、P、Q、（角速度）、S（角位移）２）结构参数：Z=R+jX,Y=g+jb,变比ｋ，转动惯量Ｊ第4页，课件共78页，创作于2023年2月绪论３、电力系统运行状态１）稳态——运行参数稳定２）暂态——运行参数时变第5页，课件共78页，创作于2023年2月绪论４、电力系统暂态过程分类１）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第6页，课件共78页，创作于2023年2月绪论２）机电暂态过程、S变化分析发电机组转子运动规律电力系统的稳定性第7页，课件共78页，创作于2023年2月绪论５、本门课程的重要意义和学习的难度１）与多门课程相关高等数学大学物理电路原理电机学第8页，课件共78页，创作于2023年2月绪论２）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）第9页，课件共78页，创作于2023年2月绪论６、本课程讲述的主要内容第10页，课件共78页，创作于2023年2月第一章

电力系统故障分析的基础知识第11页，课件共78页，创作于2023年2月第一节故障概述１、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12页，课件共78页，创作于2023年2月第一节故障概述２、短路的分类１）按短路的路径划分⑴三相短路

f（3）

对称短路第13页，课件共78页，创作于2023年2月第一节故障概述⑵两相短路f（2）⑶单相短路接地f（1）第14页，课件共78页，创作于2023年2月第一节故障概述⑷两相短路接地f（1，1）第15页，课件共78页，创作于2023年2月第一节故障概述２）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16页，课件共78页，创作于2023年2月第一节故障概述３、短路产生的原因１）外部雷击、风暴动物污染人为（带地线检修）２）内部绝缘老化第17页，课件共78页，创作于2023年2月第一节故障概述４、短路对电力系统危害１）短路电路的数量级机端：额定电流的10－15倍大容量系统：几十；几百（KA）第18页，课件共78页，创作于2023年2月第一节故障概述２）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19页，课件共78页，创作于2023年2月第一节故障概述３）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20页，课件共78页，创作于2023年2月第一节故障概述５、对短路的处理方法１）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２）线路开关实施自动重合闸３）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21页，课件共78页，创作于2023年2月第一节故障概述６、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22页，课件共78页，创作于2023年2月第一节故障概述７、其他故障形式１）断线——纵向故障２）复杂故障——不同地点（两处以上）同时发生不对称故障第23页，课件共78页，创作于2023年2月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24页，课件共78页，创作于2023年2月第二节标幺值一、标幺值的定义第25页，课件共78页，创作于2023年2月第二节标幺值表示方式：有名值R、X、Ｚ单位：

P、Q、S单位：MW；Mvar；MVA第26页，课件共78页，创作于2023年2月第二节标幺值标幺值：

第27页，课件共78页，创作于2023年2月第二节标幺值二、基准值的选取三相电路中基准值的选取和约束条件第28页，课件共78页，创作于2023年2月第二节标幺值如果选取的基准值满足第29页，课件共78页，创作于2023年2月第二节标幺值通常取、为基准

第30页，课件共78页，创作于2023年2月第二节标幺值将（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31页，课件共78页，创作于2023年2月第二节标幺值三、不同基准值改变时标幺值的换算１、换算关系在、、、下已知、、、求：在、、、下标么值、、、第32页，课件共78页，创作于2023年2月第二节标幺值对电压：第33页，课件共78页，创作于2023年2月第二节标幺值第34页，课件共78页，创作于2023年2月第二节标幺值２、电力系统元件阻抗标幺值的给出方式：１）发电机在,下，

第35页，课件共78页，创作于2023年2月第二节标幺值２）变压器在,下，

第36页，课件共78页，创作于2023年2月第二节标幺值３）电抗器在,下，第37页，课件共78页，创作于2023年2月第二节标幺值４）输电线第38页，课件共78页，创作于2023年2月第二节标幺值四、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39页，课件共78页，创作于2023年2月第二节标幺值1、计算特性１）２）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40页，课件共78页，创作于2023年2月第二节标幺值２、计算步骤１）选待计算电流段为基本段。（如Ⅰ段）２）取,（如）３）将电源电压和各段之间阻抗向基本段归算４）以为基准计算电源电压及阻抗标么值。第41页，课件共78页，创作于2023年2月第二节标幺值

第42页，课件共78页，创作于2023年2月第二节标幺值直接更换电压基准实现归算。则：

第43页，课件共78页，创作于2023年2月第二节标幺值５）基本段电流标幺值６）基本段电流有名值

第44页，课件共78页，创作于2023年2月第二节标幺值７）其他段电流可记为：

第45页，课件共78页，创作于2023年2月第二节标幺值３、简化计算（值精确）１）概念简化①不指定基本段②按变压器变比确定各段的基准电压和基准电流③全网容量基准统一第46页，课件共78页，创作于2023年2月第二节标幺值２）计算步骤①取统一的基准变量（一般取100MVA）②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47页，课件共78页，创作于2023年2月第二节标幺值③以各段基准电压计算各段元件阻抗标幺值④用总阻抗标么值计算公用电流标幺值第48页，课件共78页，创作于2023年2月第二节标幺值⑤以各段基准电流计算各段电流有名值第49页，课件共78页，创作于2023年2月第二节标幺值３）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50页，课件共78页，创作于2023年2月第二节标幺值４、近似计算１）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51页，课件共78页，创作于2023年2月第二节标幺值２）简化的作用①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52页，课件共78页，创作于2023年2月第二节标幺值②变压器标么值仅有容量归算第53页，课件共78页，创作于2023年2月第二节标幺值五、的一般取法及标幺值计算一般频率基准角频率基准由第54页，课件共78页，创作于2023年2月第二节标幺值电感：磁链：第55页，课件共78页，创作于2023年2月第二节标幺值时间：为保持：

同步电机转子转动一个弧度电角度所需的时间第56页，课件共78页，创作于2023年2月第二节标幺值同理：电势的另一基准为保持：应取第57页，课件共78页，创作于2023年2月第三节

无穷大电源供电的R—L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58页，课件共78页，创作于2023年2月第三节

无穷大电源供电的R—L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ua=Umsin(ωt+α)RLR’L’ia第59页，课件共78页，创作于2023年2月第三节

无穷大电源供电的R—L电路三相短路电流短路前：短路后：

第60页，课件共78页，创作于2023年2月第三节

无穷大电源供电的R—L电路三相短路电流２、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61页，课件共78页，创作于2023年2月第三节

无穷大电源供电的R—L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62页，课件共78页，创作于2023年2月第三节

无穷大电源供电的R—L电路三相短路电流第63页，课件共78页，创作于2023年2月第三节

无穷大电源供电的R—L电路三相短路电流含有电感L,电流不能突变：第64页，课件共78页，创作于2023年2月第三节

无穷大电源供电的R—L电路三相短路电流tiaipaipa0第65页，课件共78页，创作于2023年2月第三节

无穷大电源供电的R—L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，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66页，课件共78页，创作于2023年2月第三节

无穷大电源供电的R—L电路三相短路电流αipa0αipa0=-iαa0第67页，课件共78页，创作于2023年2月第三节

无穷大电源供电的R—L电路三相短路电流第68页，课件共78页，创作于2023年2月第三节

无穷大电源供电的R—L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69页，课件共78页，创作于2023年2月第三节

无穷大电源供电的R—L电路三相短路电流２、特征值１）周期分量的有效值２）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70页，课件共78页，创作于2023年2月第三节

无穷大电源供电的R—L电路三相短路电流对于G、T、L：x>>R，，最恶劣的情况为：Im|0|=0,α=0即空载运行，电压过零瞬间