電力系統(tǒng)暫態(tài)分析要點總結(jié)匯編

1、學習好資料 第一早 1短路的概念和類型 概念：指一切不正常的相與相與地（對于中性點接地的系統(tǒng)）之間發(fā)生通路或同一繞組之間的匝間非正常連通的情況。類型：三 相短路、兩相短路、兩相接地短路、單相接地短路。 2電力系統(tǒng)發(fā)生短路故障會對系統(tǒng)本身造成什么危害？ 1）短路故障是短路點附近的支路中出現(xiàn)比正常值大許多倍的電流，由于短路電流的電動力效應，導體間將產(chǎn)生巨大的機械應 力，可能破壞導體和它們的支架。 2）比設備額定電流大許多倍的短路電流通過設備，會使設備發(fā)熱增加，可能燒毀設備。 3）短路電流在短路點可能產(chǎn)生電弧，引發(fā)火災。 4）短路時系統(tǒng)電壓大幅度下降，對用戶造成很大影響。嚴重時會導致系統(tǒng)電壓崩潰，造

2、成電網(wǎng)大面積停電。 5）短路故障可能造成并列運行的發(fā)電機失去同步，破壞系統(tǒng)穩(wěn)定，造成大面積停電。這是短路故障的最嚴重后果。 6）發(fā)生不對稱短路時，不平衡電流可能產(chǎn)生較大的磁通在鄰近的電路內(nèi)感應出很大的電動勢，干擾附近的通信線路和信號系 統(tǒng)，危及設備和人身安全。 7）不對稱短路產(chǎn)生的負序電流和電壓會對發(fā)電機造成損壞，破壞發(fā)電機的安全，縮短發(fā)電機的使用壽命。 3同步發(fā)電機三相短路時為什么進行派克變換？ 目的是將同步發(fā)電機的變系數(shù)微分方程式轉(zhuǎn)化為常系數(shù)微分方程式，從而為研究同步發(fā)電機的運行問題提供了一種簡捷、準確的 方法。 4同步發(fā)電機磁鏈方程的電感系數(shù)矩陣中為什么會有變數(shù)、常數(shù)或零？ 變數(shù)：因為定

3、子繞組的自感系數(shù)、互感系數(shù)以及定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組間的互感系數(shù)與定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組的相對位置0角有尖，變 化周期前兩者為n ,后者為2n。根本原因是在靜止的定子空間有旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子。 常數(shù)：轉(zhuǎn)子繞組隨轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，對于其電流產(chǎn)生的磁通，其此路的磁阻總不便，因此轉(zhuǎn)子各繞組自感系數(shù)為常數(shù)，同理轉(zhuǎn)子各繞組間 的互感系數(shù)也為常數(shù)，兩個直軸繞組互感系數(shù)也為常數(shù)。 零：因為無論轉(zhuǎn)子的位置如何，轉(zhuǎn)子的直軸繞組和交軸繞組永遠互相垂直，因此它們之間的互感系數(shù)為零。 5同步發(fā)電機三相短路后，短路電流包含哪些分量？各按什么時間常數(shù)衰減？ 1）定子短路電流包含二倍頻分量、直流分量和交流分量；勵磁繞組的包含交流分量和直流分量；D

4、軸 阻尼繞組的包含交流分量和直流分量；Q軸阻尼包含交流分量。 2） 定子繞組基頻交流分量、勵磁繞組直流分量和阻尼繞組直流分量在次暫態(tài)時按Td和Tq，衰減，在暫 態(tài)情況下按Td，衰減；定子繞組的直流分量、二倍頻分量和勵磁繞組交流分量按Ta衰減。 6.用物理過程分析同步發(fā)電機三相短路后各繞組短路電流包含哪些分量？ 短路前，定子電流為iwo，轉(zhuǎn)子電流為ifo ；三相短路時，定子由于外接阻抗減小，引起一個強制交流分量 iw，定子繞組電流 增大，相應電樞反應磁鏈增大。勵磁繞組為保持磁鏈守恒，將增加一個直流分量厶if其切割定子使定子產(chǎn)生交流分量 iw。 定子繞組中iwo , iw, iw，不能守恒，所以必

5、產(chǎn)生一個脈動直流，可將其分解為恒定直流分量和二倍頻 交流分量。由于勵磁繞組切割定子繞組磁場，因此勵磁繞組與定子中脈動直流感應出一個交變電流ifw。 又因為D軸阻尼與勵磁回路平行，所以同樣含有交流分量和直流分量。 由于假設定子回路電阻為零，定子基頻交流只有直軸方向電樞反應因此Q軸繞組中只有基頻交流分量 而沒有直流分量。 第四章 1-額定轉(zhuǎn)速同為3000轉(zhuǎn)/分的汽輪發(fā)電機和水輪發(fā)電機；哪一個啟動比較快？ 水輪發(fā)電機啟動較快。 2. 水輪機的轉(zhuǎn)動慣量比汽輪機大好幾倍，為什么慣性時間常 數(shù)Tj比汽輪機?。?水輪機極對數(shù)多于汽輪機的極對數(shù)，由n=60f/p得水輪機的額定轉(zhuǎn)速小于汽輪機的轉(zhuǎn)速，又因為慣性時

6、 間常數(shù)為Tj=2.74GD 2n2/ （ IOOOSb ），所以T正比于n2 ,所以水輪機的Tj比汽輪機小。 3. 什么是電力系統(tǒng)穩(wěn)定性？什么是電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定、暫態(tài)穩(wěn)定？區(qū)別？ （1 ）電力系統(tǒng)穩(wěn)定性：指當電力系統(tǒng)在某一運行狀態(tài)下突然受到某種干擾后，能否經(jīng)過一定時間后又恢復到原來的運行狀態(tài)或 者過渡到一個新的穩(wěn)定運行狀態(tài)的能力。（2 ）靜態(tài)穩(wěn)定：指電力系統(tǒng)收到小干 擾后，不發(fā)生非周期性失步或自發(fā)振蕩，自動恢復到初始運行狀態(tài)的能力。（3 ）暫態(tài)穩(wěn)定：指電力系統(tǒng) 收到小的或大的干擾后，在自動調(diào)節(jié)和控制裝置的作用下，保持長過程運行穩(wěn)定性的能力。（4）區(qū)別： 靜態(tài)穩(wěn)定中，受到的干擾很小，可以用平衡

7、狀態(tài)量上疊加一個小偏移量來表示，轉(zhuǎn)子運動方程可以線性化，能用小干擾法和特征值 等線性方法分析問題；暫態(tài)穩(wěn)定中，由于受到大干擾，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，不能將轉(zhuǎn)子運動方程線性化，只能使用數(shù)值方法分析問 題。 第五早 1. D0的意義。 D0時，當厶3 0,即轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速高于同步速，阻尼功率PD為正，阻止轉(zhuǎn)速升高。當 3 v0，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速低于同步速，阻尼功率 為負，阻止轉(zhuǎn)速進一步降低。故正阻尼對系統(tǒng)穩(wěn)定性有利。D0時，與上述相反， 促使系統(tǒng)振蕩失穩(wěn)。 2調(diào)節(jié)勵磁對靜態(tài)穩(wěn)定影響 （1）無勵磁調(diào)節(jié)時，系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定極限由SEq=O確定，它與PEq的功率極限一致，為圖中的a點。 （2 ）當發(fā)電機裝有按某運行參數(shù)偏移量

8、調(diào)節(jié)的比例式調(diào)節(jié)器時，如果放大倍數(shù)選擇合適，可以大致保持Eq *= Eq * |0|=常數(shù)。靜 態(tài)穩(wěn)定極限由SEq=O確定，它與P*Eq的功率極限一致，即圖中的b點。 （3）當發(fā)電機裝有按兩個運行參數(shù)偏移量調(diào)節(jié)的比例式調(diào)節(jié)器，例如帶電壓校正器的復式勵磁裝置時，如電流放大倍數(shù)合適，穩(wěn) 定極限同樣可與S Eq=O對應，同時電壓校正器也可使發(fā)電機大致保持恒定，則 穩(wěn)定極限運行點為圖中的c點。 （4） 在裝有PSS或強力式調(diào)節(jié)器情況下，系統(tǒng)穩(wěn)定極限運行點可達圖中的d點，即PUG的最大功率， 對應SUG=0 3提高靜態(tài)穩(wěn)定性措施 （1 ）提高功率極限 1）采用自動調(diào)節(jié)勵磁裝置 2）減小元件電抗：a.采用

9、分裂導線b采用串聯(lián)電容補償c.改善系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及設置中間補償設備 3） 提高線路額定電壓等級（作用：a提高靜態(tài)穩(wěn)定性b降低網(wǎng)損，提高經(jīng)濟性） （2 ）間接措施 1 ）改善系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：加強系統(tǒng)聯(lián)系，使系統(tǒng)間距減小，穩(wěn)定性更好，成為堅強的電網(wǎng)（如，增加輸電回路數(shù)） 2）采用中間補償設備：裝設靜止補償設備SVC （使節(jié)點電壓為常數(shù)，Xd工減小，提高靜態(tài)穩(wěn)定 4. 分裂導線作用？原理？ 作用：a抑制電暈（根本作用）b提高靜態(tài)穩(wěn)定性c調(diào)壓 提高靜穩(wěn)原理：分裂導線電抗小，可以減小線路電抗，提高功率極限，從而提高靜穩(wěn)儲備系數(shù)，提高靜態(tài)穩(wěn)定性。 5串聯(lián)電容作用？原理？ 作用：a提高靜態(tài)穩(wěn)定性（根本作用）b 調(diào)壓c調(diào)

10、控潮流d.提高線路的輸送能力（尤其風電） 提高靜穩(wěn)原理：串聯(lián)電容，是線路電抗減小（X=XI Xc），提高功率極限，從而提高靜穩(wěn)儲備系數(shù)，提 高靜態(tài)穩(wěn)定性。 第八早 1 什么是搖擺曲線？有什么用途？ 功角S隨時間變化的曲線S（l）稱為搖擺曲線。用途：分析暫態(tài)穩(wěn)定性。 提高暫態(tài)穩(wěn)定性措施（根本原理：大擾動后發(fā)電機機械功率和電磁功率的差額（不平衡功率）一、 改變制動功率/發(fā)電機輸出的電磁功率（即提高Pe） （一）故障的快速切除 從等面積定則角度解釋，如果快速切除故障縮短了故障的持續(xù)時間，切除故障點的3左移，減小 了加速面積，增加了減速面積，提高了暫態(tài)穩(wěn)定性。 另一方面，快速切除故障也可以使負荷中的電

11、動機端電壓迅速回升，減小電動機失速或停頓的危 m 6-2*喉和淮合阿打mi収合啊的訴比 呼敗陀閒b】三用屮弁閘r）單和II （舍鬧 險，提咼負荷穩(wěn)定性。 （二）三相重合閘（自動重合閘） 瞬時性故障提高暫穩(wěn)：減速面積增加，提高暫穩(wěn) 永久性故障降低暫穩(wěn)：加速面積增加，降低暫穩(wěn) （三）單項自動重合閘 單相接地故障時，采用單項重合閘切除故障后相當于單相斷 線，對暫態(tài)穩(wěn)定性影響最小，此外，增加了 減速面積，提高暫穩(wěn)。 （四）對發(fā)電機施行強行勵磁 使功角特性曲線更高，增加了減速面積。 當系統(tǒng)發(fā)生故障而使發(fā)電機端電壓低于額定電壓85%90%時迅速而大幅度地增加勵磁從而提高發(fā) 電機電動勢，增加發(fā)電機輸出的電磁

12、功率。減小了發(fā)電機機械功率和電磁功率的差額。提高暫穩(wěn) 1八！ 6-27兩種制動電肌的接人方式 （五）電氣制動 原因：增加了電磁功率，消耗了多余的機械功率，使發(fā)電 機機械功率和電磁功率的差額減小，減小了加速面積，提高了暫 態(tài)穩(wěn)定性。 原理：串聯(lián)接入的開尖處于常閉狀態(tài)，正常情況下電阻不 起作用，故障情況下開尖閉和，電阻消耗有功，在不變的情況下Pt Pe增加提高了暫穩(wěn)。 并連接入的開尖處于常開狀態(tài)，故障時投入電阻，消耗多 余的機械功率，使電磁功率增加，減小差額，提高暫態(tài)穩(wěn)定性。 （六）變壓器中性點經(jīng)小電阻接地 是不對稱接地短路故障時的電氣制動，不對稱故障時，零序電流流過變壓器，中性點電阻引起了附加功

13、率，消耗了故障后多余 的機械功率，使故障期間的功角特性曲線更高，使電磁功率增加，減小了差額，提高暫穩(wěn)。 但該措施只針對不對稱故障中的接地故障（因為兩相短路沒有零序分量，對稱故障中性點沒有電流） （七）輸電線路設置開矢站 1 縮小了切除故障的范圍，使切除故障后的功角特性曲線更高，增加了減速面積，提高了暫穩(wěn)。 2增設開尖站使電網(wǎng)更堅強，穩(wěn)定性能更好。 （八）輸電線路采用強行串聯(lián)電容補償 1 故障后，X=XL Xc，線路電抗減小，故障時的功角特性曲線更高，加速面積更小，暫態(tài)穩(wěn)定性更高。 2不僅可進行參數(shù)補償，還可向系統(tǒng)提供阻尼，抑制振蕩，提高系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性和暫態(tài)穩(wěn)定性。 二、改變原動功率/原動機輸

14、出的機械功率（即減小 Pt） （一）快速的自動調(diào)速系統(tǒng)或者快速尖閉進汽門 1 發(fā)生短路時，保護裝置或?qū)ｉT的檢測控制裝置使快速汽門動作，使原動機的功率迅速下降，以減小加速面積，并增大可能的減 速面積從而使系統(tǒng)在第一個搖擺周期保持暫態(tài)穩(wěn)定。 學習好資料 2為了減小發(fā)電機振蕩幅度，在功角開始減小時重新開放汽門。重新開放汽門還可以避免系統(tǒng)失去部分 有功電源。 （二）聯(lián)鎖切除部分發(fā)電機 故障時，切除部分發(fā)電機相當于減少了等效發(fā)電機組原動機功率。雖然這時等效發(fā)電機的電抗也增大了，致使功率特性略有下 降，但總之，切除一臺發(fā)電機能大大增大可能的減速面積，提高系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性。 為防止系統(tǒng)頻率和電壓過分下降可能會引起頻率崩潰或電壓崩潰，最終導致系統(tǒng)失去穩(wěn)定，在切除部分發(fā)電機之后，可以連鎖切 除部分負荷，或者根據(jù)頻率和電壓下降的情況來切除部分負荷。 （三）合理選擇遠距離輸電系統(tǒng)的運行接線 加強了系統(tǒng)的聯(lián)絡，選用機組單元接線或擴大單元接線方式向遠方的負荷中心輸電，提高了系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性，使電網(wǎng)更堅 堅強a fR 三系統(tǒng)失穩(wěn)后的措施一lb （一）設置解列點I