電力系統(tǒng)暫態(tài)分析要點(diǎn)總結(jié)教學(xué)總結(jié)

1、弟一早1 .短路的概念和類型概念：指一切不正常的相與相與地（對(duì)于中性點(diǎn)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(huì)對(duì)系統(tǒng)本身造成什么危害？1）短路故障是短路點(diǎn)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(dòng)力效應(yīng)，導(dǎo)體 間將產(chǎn)生巨大的機(jī)械應(yīng)力，可能破壞導(dǎo)體和它們的支架。2）比設(shè)備額定電流大許多倍的短路電流通過(guò)設(shè)備，會(huì)使設(shè)備發(fā)熱增加，可能燒毀設(shè)備。3）短路電流在短路點(diǎn)可能產(chǎn)生電弧，引發(fā)火災(zāi)。4）短路時(shí)系統(tǒng)電壓大幅度下降，對(duì)用戶造成很大影響。嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)電壓崩潰，造成電網(wǎng)大面積 停電

2、。5）短路故障可能造成并列運(yùn)行的發(fā)電機(jī)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(yán)重后果。6）發(fā)生不對(duì)稱短路時(shí)，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(yīng)出很大的電動(dòng)勢(shì)，干擾附 近的通信線路和信號(hào)系統(tǒng)，危及設(shè)備和人身安全。7）不對(duì)稱短路產(chǎn)生的負(fù)序電流和電壓會(huì)對(duì)發(fā)電機(jī)造成損壞，破壞發(fā)電機(jī)的安全，縮短發(fā)電機(jī)的使用壽命。3 .同步發(fā)電機(jī)三相短路時(shí)為什么進(jìn)行派克變換？目的是將同步發(fā)電機(jī)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(jī)的運(yùn)行問(wèn) 題提供了一種簡(jiǎn)捷、準(zhǔn)確的方法。4 .同步發(fā)電機(jī)磁鏈方程的電感系數(shù)矩陣中為什么會(huì)有變數(shù)、常數(shù)或零？變數(shù)：因?yàn)槎ㄗ永@組的自感系數(shù)、互

3、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(duì)位置0角有關(guān)， 變化周期前兩者為兀， 后者為2兀。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(duì)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(gè)直軸繞組互感系數(shù)也為常數(shù)。零：因?yàn)闊o(wú)論轉(zhuǎn)子的位置如何，轉(zhuǎn)子的直軸繞組和交軸繞組永遠(yuǎn)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(jī)三相短路后.短路電流包含哪些分量？各按什么時(shí)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(lì)磁繞組的包含交流分量和直流分量；D軸阻尼繞組的包含交流分

4、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(lì)磁繞組直流分量和阻尼繞組直流分量在次暫態(tài)時(shí)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(lì)磁繞組交流分量按Ta衰減。6用物理過(guò)程分析同步發(fā)電機(jī)三相短路后各繞組短路電流包含哪些分量?iwoifo ;三相短路時(shí)，定子由于外接阻抗減小，引起一個(gè)強(qiáng)制交流分量 iw,定子繞組電流增大，相應(yīng)電樞反應(yīng)磁鏈增大。勵(lì)磁繞組為保持磁鏈?zhǔn)睾?，將增加一個(gè)直流分 量 if a ,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，所以必產(chǎn)生一個(gè)脈動(dòng)直

5、流，可將其分解為恒定直流分量和二倍頻交流分量。由于勵(lì)磁繞組切割定子繞組磁場(chǎng)，因此勵(lì)磁繞組與定子中脈動(dòng)直流感應(yīng)出一個(gè)交變電流ifw。又因?yàn)镈軸阻尼與勵(lì)磁回路平行，所以同樣含有交流分量和直流分量。由于假設(shè)定子回路電阻為零，定子基頻交流只有直軸方向電樞反應(yīng)因此Q軸繞組中只有基頻交流分量而沒(méi)有直流分量。 第四章1 .額定轉(zhuǎn)速同為 3000車/分的汽輪發(fā)電機(jī)和水輪發(fā)電機(jī).哪一個(gè)啟動(dòng)比較快？2 .水輪機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量比汽輪機(jī)大好幾倍.為什么慣性時(shí)間常數(shù)Tj比汽輪機(jī)??？水輪機(jī)極對(duì)數(shù)多于汽輪機(jī)的極對(duì)數(shù)，由n=60f/p得水輪機(jī)的額定轉(zhuǎn)速小于汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速，又因?yàn)閼T性時(shí)間常數(shù)為Tj=2.74GD 2n2/ （1000

6、Sb）,所以T正比于n2,所以水輪機(jī)的Tj比汽輪機(jī)小。3 .什么曷電力系統(tǒng)穩(wěn)岸性？什么曷電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)岸、暫態(tài)穩(wěn)岸？區(qū)別?（1）電力系統(tǒng)穩(wěn)定性：指當(dāng)電力系統(tǒng)在某一運(yùn)行狀態(tài)下突然受到某種干擾后，能否經(jīng)過(guò)一定時(shí)間后又恢復(fù)到原來(lái)的運(yùn)行狀態(tài)或者過(guò)渡到一個(gè)新的穩(wěn)定運(yùn)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(dòng)恢復(fù)到初始運(yùn)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(dòng)調(diào)節(jié)和控制裝置的作用下，保持長(zhǎng)過(guò)程運(yùn)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，可以用平衡狀態(tài)量上疊加一個(gè)小偏移量來(lái)表示，轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程可以線性 化，能用小干擾法和特

7、征值等線性方法分析問(wèn)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(yùn)動(dòng)方程線性化，只能使用數(shù)值方法分析問(wèn)題。第五章1 .D>0的意義。D>0時(shí)，當(dāng)A>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(dāng)A <0,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速 低于同步速，阻尼功率為負(fù)，阻止轉(zhuǎn)速進(jìn)一步降低。故正阻尼對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性有利。D<0時(shí)，與上述相反，促使系統(tǒng)振蕩失穩(wěn)。2 .調(diào)節(jié)勵(lì)磁對(duì)靜態(tài)穩(wěn)定影響（1）無(wú)勵(lì)磁調(diào)節(jié)時(shí)，系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定極限由SEq=0確定，它與PEq的功率極限一致，為圖中的a點(diǎn)。（2）當(dāng)發(fā)電機(jī)裝有按某運(yùn)行參數(shù)偏移量調(diào)節(jié)的比例式調(diào)節(jié)器時(shí)，如果放大倍數(shù)選擇合適，可以大致

8、保持Eq = Eq'|0尸常數(shù)。靜態(tài)穩(wěn)定極限由 S'Eq=0確定，它與P'Eq的功率極限一致，即圖中的 b點(diǎn)。（3）當(dāng)發(fā)電機(jī)裝有按兩個(gè)運(yùn)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(fù)式勵(lì)磁裝置時(shí)， 如電流放大倍數(shù)合適，穩(wěn)定極限同樣可與S Eq=0對(duì)應(yīng)，同時(shí)電壓校正器也可使發(fā)電機(jī)大致保持恒定，則穩(wěn)定極限運(yùn)行點(diǎn)為圖中的 c點(diǎn)。（4）在裝有PSS或強(qiáng)力式調(diào)節(jié)器情況下，系統(tǒng)穩(wěn)定極限運(yùn)行點(diǎn)可達(dá)圖中的d點(diǎn)，即PUG的最大功率，對(duì)應(yīng)SUG=0o3.提高靜態(tài)穩(wěn)定性措施（1）提高功率極限1）采用自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁裝置2）減小元件電抗：a.采用分裂導(dǎo)線b.采用串聯(lián)電容補(bǔ)償 c.改善系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

9、及設(shè)置中間補(bǔ)償設(shè)備3）提高線路額定電壓等級(jí)（作用：a提高靜態(tài)穩(wěn)定性 b降低網(wǎng)損，提高經(jīng)濟(jì)性）（2）間接措施1）改善系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：加強(qiáng)系統(tǒng)聯(lián)系，使系統(tǒng)間距減小，穩(wěn)定性更好，成為堅(jiān)強(qiáng)的電網(wǎng)（如，增加輸 電回路數(shù)）2）采用中間補(bǔ)償設(shè)備：裝設(shè)靜止補(bǔ)償設(shè)備SVC （使節(jié)點(diǎn)電壓為常數(shù)，XdN減小，提高靜態(tài)穩(wěn)定性）4 .分裂導(dǎo)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(dǎo)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(chǔ)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)控潮流d.提高線路的輸送能力（尤其風(fēng)電）

10、提高靜穩(wěn)原理：串聯(lián)電容，是線路電抗減小（ X=Xl -Xc）,提高功率極限，從而提高靜穩(wěn)儲(chǔ)備系數(shù)，提 高靜態(tài)穩(wěn)定性。尺N弟八早1.什么是搖撰曲線？有什么用途？功角8隨時(shí)間變化的曲線8 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(dòng)后發(fā)電機(jī)機(jī)械功率和電磁功率的差額 （不平衡功率） 一、改變制動(dòng)功率/發(fā)電機(jī)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(shí)間，切除故障點(diǎn)的8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。用h-26 m W * fr瞰：J -棚小:用的另一方面，快速切除故障也可以使負(fù)荷中的電

11、動(dòng)機(jī)端電壓迅速回升，減小電動(dòng)機(jī)失速或停頓的危 險(xiǎn)，提高負(fù)荷穩(wěn)定性。（二）三相重合閘（自動(dòng)重合閘）瞬時(shí)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)單相接地故障時(shí)，采用單項(xiàng)重合閘切除故障后相當(dāng) 于單相斷線，對(duì)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(duì)發(fā)電機(jī)施行強(qiáng)行勵(lì)磁使功角特性曲線更高，增加了減速面積。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障而使發(fā)電機(jī)端電壓低于額定電壓85%90%時(shí)迅速而大幅度地增加勵(lì)磁，從而提高發(fā)電機(jī)電動(dòng)勢(shì)，增加發(fā)電機(jī)輸出的電磁功率。減小了發(fā)電機(jī)機(jī)械功率和電磁功率的差額。提高暫穩(wěn)。（五）電氣制動(dòng)原因：增加了電磁功率，消耗了多余的機(jī)械功率，使 發(fā)電機(jī)

12、機(jī)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(kāi)關(guān)處于常閉狀態(tài)，正常情況下電 阻不起作用，故障情況下開(kāi)關(guān)閉和，電阻消耗有功，在 不變的情況下Pe增加提高了暫穩(wěn)。并連接入的開(kāi)關(guān)處于常開(kāi)狀態(tài)，故障時(shí)投入電阻，消 耗多余的機(jī)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(diǎn)經(jīng)小電阻接地,零序電流流過(guò)變壓器，中性點(diǎn)電阻引起了附是不對(duì)稱接地短路故障時(shí)的電氣制動(dòng)，不對(duì)稱故障時(shí) 加功率，消耗了故障后多余的機(jī)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(duì)不對(duì)稱故障中的接地故障（因?yàn)閮上喽搪窙](méi)有零序分量，對(duì)稱故

13、障中性點(diǎn)沒(méi)有電流）（七）輸電線路設(shè)置開(kāi)關(guān)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(shè)開(kāi)關(guān)站使電網(wǎng)更堅(jiān)強(qiáng)，穩(wěn)定性能更好。（八）輸電線路采用強(qiáng)行串聯(lián)電容補(bǔ)償1 .故障后，X=XL Xc,線路電抗減小，故障時(shí)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(jìn)行參數(shù)補(bǔ)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?cè)瓌?dòng)功率/原動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率（即減小 Pt）（一）快速的自動(dòng)調(diào)諫系統(tǒng)或者快速關(guān)閉講汽門1 .發(fā)生短路時(shí)，保護(hù)裝置或?qū)ｉT的檢測(cè)控制裝置使快速汽門動(dòng)作，使原動(dòng)機(jī)的功率迅速下降，以減小加 速面積，

14、并增大可能的減速面積，從而使系統(tǒng)在第一個(gè)搖擺周期保持暫態(tài)穩(wěn)定。2 .為了減小發(fā)電機(jī)振蕩幅度，在功角開(kāi)始減小時(shí)重新開(kāi)放汽門。重新開(kāi)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(jī)故障時(shí)，切除部分發(fā)電機(jī)相當(dāng)于減少了等效發(fā)電機(jī)組原動(dòng)機(jī)功率。雖然這時(shí)等效發(fā)電機(jī)的電抗也增大 了，致使功率特性略有下降，但總之，切除一臺(tái)發(fā)電機(jī)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(guò)分下降可能會(huì)引起頻率崩潰或電壓崩潰，最終導(dǎo)致系統(tǒng)失去穩(wěn)定，在切除部 分發(fā)電機(jī)之后，可以連鎖切除部分負(fù)荷，或者根據(jù)頻率和電壓下降的情況來(lái)切除部分負(fù)荷。（三）合理詵擇沅距離輸電系統(tǒng)的運(yùn)行接線加強(qiáng)了系統(tǒng)的聯(lián)絡(luò)，選用機(jī)組單元接線或擴(kuò)大單元接線方式向遠(yuǎn)方的負(fù)荷中心輸電，提高了系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性，使電網(wǎng)更堅(jiān)強(qiáng)。三.系統(tǒng)失穩(wěn)后的措施（一）設(shè)置解列點(diǎn)把故障區(qū)隔離開(kāi)來(lái)，提高了暫穩(wěn)。如果所有其他提高穩(wěn)定的措施均不能保持系統(tǒng)的穩(wěn)定，可以將系統(tǒng)分解成幾個(gè)獨(dú)立部分。（二）短期異步運(yùn)行再同步（二）做好系統(tǒng)“黑啟動(dòng)”方案所謂“黑啟動(dòng)”，是在全電網(wǎng)停電的情況下對(duì)電網(wǎng)恢復(fù)供電。在全網(wǎng)停電的情況下迅速恢復(fù)供電是當(dāng)務(wù) 之急。因此，必須事先準(zhǔn)備好啟動(dòng)方案，一旦事件發(fā)生，就