電力系統(tǒng)故障分析的基本知識(shí)教學(xué)內(nèi)容

精品文檔§1電力系統(tǒng)故障分析的基本知識(shí)主要內(nèi)容：1、電力系統(tǒng)故障的基本概念2、三相短路的暫態(tài)過(guò)程分析3、短路沖擊電流，短路電流的有效值，短路容量的概念及計(jì)算§1.1 故障概述故障分類(lèi)故障，事故：正常運(yùn)行情況以外的相與相之間、相與地之間的連接或相的斷開(kāi)。斷線故障（縱向故障、非全相運(yùn)行）簡(jiǎn)單故障對(duì)稱(chēng)故障短路故障（橫向故障）復(fù)雜故障不對(duì)稱(chēng)故障名稱(chēng)圖示符號(hào)概率⑴三相短路f（3）5%⑵二相短路f（2）10%⑶單相短路f（1）65%⑷兩相短路接地f（1。1）20%⑸一相斷線⑹二相斷線短路原因相間絕緣或相對(duì)地絕緣損壞；誤操作。短路危害大電流產(chǎn)生巨大電動(dòng)力，造成機(jī)械損壞（動(dòng)穩(wěn)定）；燒毀設(shè)備（熱穩(wěn)定）；電網(wǎng)大面積電壓下降；破壞電力系統(tǒng)的穩(wěn)定；影響電力系統(tǒng)通訊。精品文檔精品文檔減少短路危害的措施采用合理的防雷設(shè)施，加強(qiáng)運(yùn)行維護(hù)管理等。通過(guò)采用繼電保護(hù)裝置，迅速作用于切除故障設(shè)備行。架空線路普遍采用自動(dòng)重合閘裝置。裝設(shè)限流電抗器。選擇有足夠電動(dòng)力穩(wěn)定和熱穩(wěn)定性的電氣設(shè)備。短路計(jì)算目的合理的配置繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置整定與校驗(yàn)。選擇最佳的主接線方案及電氣設(shè)備，確定限流措施。進(jìn)行電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定的計(jì)算。確定電力線路對(duì)鄰近通信線路的干擾等，短路故障又稱(chēng)橫向故障，斷線故障又稱(chēng)縱向故障。1.3無(wú)限大功率電源供電的三相短路分析無(wú)限大功率電源的概念無(wú)限大電源：UG=常數(shù)、xG=0、ω=常數(shù)無(wú)限大功率電源是個(gè)相對(duì)概念。(若電源的內(nèi)阻抗小于短路回路總阻抗的10%，即可以認(rèn)為電源為無(wú)限大電源。)暫態(tài)過(guò)程分析符號(hào)約定|0|：故障前瞬間，相當(dāng)“電路”中的 0-0：故障后瞬間，相當(dāng)“電路”中的 0+p或ω：周期分量（ period）、ω：頻率為ω的分量α ：非周期分量：模值（mode）：最大值（maximum）∞：穩(wěn)態(tài)值（t→∞）暫態(tài)過(guò)程分析(對(duì)稱(chēng)短路可僅取一相分析，其他兩相有模相同、相位差120°的結(jié)果。)精品文檔精品文檔單相等值電路：ua=Umsin(ωt+α)iaRL1.R’短路前：uaUmsin(t),iaIm0sin(t0)式中Im0Um；(LL)0arctgR)(RR)22(LL)2(Rt＝0s時(shí)短路短路后1L'右半部：零輸入響應(yīng)，iaIm0sin(0)eTa't'，TaR'逐漸衰減至零。左半部：零狀態(tài)響應(yīng)+零輸入響應(yīng)。tiaImsin(t)Im0sin(0)Imsin()eTaipaiaaL,TaRUm；arctgL式中ImRR22L2ipa：交流分量、強(qiáng)制分量、周期分量； Iaa：直流分量、非強(qiáng)制分量、非周期分量。tibImsin(t120)Im0sin(1200)Imsin(120)eTaticImsin(t120)Im0sin(1200)Imsin(120)eTa幾個(gè)結(jié)論：1)直流分量曲線是短路電流曲線的對(duì)稱(chēng)軸（可用于求直流分量）；2)直流分量起始值越大，短路電流瞬時(shí)值越大；（與兩個(gè)因素有關(guān)）精品文檔精品文檔三相電流中總有一相最大，一相最?。?)短路前為空載， 90，a相電流直流分量起始值達(dá)到最大值（穩(wěn)態(tài)短路短路的幅值） 。負(fù)載下突然短路，初始狀態(tài)的相量圖空載下突然短路：幾個(gè)概念短路沖擊電流短路沖擊電流：在最?lèi)毫佣搪非闆r下的短路電流的最大瞬時(shí)值。精品文檔精品文檔iiMia0tT/2ip0一般情況下：x>>R，90。所以最?lèi)毫拥那闆r為：Im|0|=0,α=0o（或180o），即空載運(yùn)行，電壓過(guò)零瞬間，則有tiaImcostImeTa沖擊電流iM出現(xiàn)在短路發(fā)生后1/2周期（f=50Hz,t=0.01s）則有0.010.01iMImImeTa(1eTa)ImkMIm0.01沖擊系數(shù)：kM1eTa，沖擊電流對(duì)周期電流幅值的倍數(shù)（1<kM<2）關(guān)于KM：1)對(duì)純電阻電路，Ta=0這時(shí)KM=12）對(duì)純感性電路，T=∞這時(shí)K=2aM3）對(duì)實(shí)際電網(wǎng)，x>>R，比較接近純感性電路，當(dāng)短路發(fā)生在發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)端時(shí)，KM=1.9當(dāng)短路發(fā)生在發(fā)電廠高壓母線時(shí)，KM=1.85當(dāng)短路發(fā)生在一般線路時(shí)，KM=1.84）要準(zhǔn)確計(jì)算KM，應(yīng)首先計(jì)算出短路點(diǎn)的等效電阻和等效電抗，求0.01出Ta的準(zhǔn)確值，然后帶入kM1eTa計(jì)算?！駴_擊電流主要用于檢驗(yàn)電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體在短路電流下的受力是否超過(guò)容許值，即其動(dòng)穩(wěn)定度。精品文檔精品文檔最大有效值電流t時(shí)刻短路電流有效值(設(shè)該時(shí)刻前后一個(gè)周期內(nèi)非周期分量近似不變的電流)：It1tT/2i2dt1tT/2(ipaia)2dt(Im)2iaa2TtT/2TtT/22最大有效值電流：短路后半個(gè)周期時(shí),IM(Im}2i2(t0.01s)(Im)2(iMIm)2Im12(kM1)2222KM=1.9時(shí)，IM1.62Im；2KM=1.85時(shí)，IM1.56Im；2KM=1.8時(shí)，IM1.52Im。2IM用于熱穩(wěn)定校驗(yàn)。短路功率(短路容量)短路功率等于短路電流有效值與短路處正常工作電壓（常取平均額定電壓）的乘積。t時(shí)刻的短路功率為：St3UavIt；標(biāo)么值：St*3UavItIt*3UBIBIt常取短路周期分量的有效值。(把短率功率定義為短路電流和平均電壓的乘積，這是因?yàn)閿嗦菲饕袛噙@樣大的短路電流；另一方面，在斷路器斷流時(shí)，其動(dòng)，靜觸頭應(yīng)該承受工作電壓的作用。在實(shí)際中，用周期分量電流計(jì)算短路功率。 )●短路功率主要校驗(yàn)斷路器的切斷能力。例：在如圖所示的網(wǎng)絡(luò)中，當(dāng)線路末端發(fā)生三相短路接地故障時(shí)，試求短路電流周期分量有效值、 沖擊電流(有名值)及短路功率。(取沖擊系數(shù)為 1.8)解：取SB＝100MVA，UB=Uav精品文檔精品文檔uk%STN10.520，XT1000.021100S0100Xlx1SB0.38201000.555l372u2avXXTXl0.0210.5550.576111.736，IBSB1001.56kAIm*0.5763uav337X短路電流周期分量有效值：ImIm*IB1.7361.562.71kA短路沖擊電流：IM2KmIm21.82.716.895kA短路功率：StSt*SBIm*SB1.736100173.6MVA考核要求了解電力系統(tǒng)故障的基本概念理解三相短路的暫態(tài)過(guò)程掌握短路沖擊電流，短路電流的有效值，短路容量的概念及計(jì)算(Im)例題：一、簡(jiǎn)答題1.無(wú)限大容量電源的含義是什么 ?(無(wú)限大容量電源的含義是指容量相對(duì)較大， 內(nèi)阻抗相對(duì)較小和端電壓恒定的等值電源或等值系統(tǒng)。 )如何計(jì)算轉(zhuǎn)移電抗？(轉(zhuǎn)移電抗按各相應(yīng)的等值發(fā)電機(jī)的容量進(jìn)行歸算， 以得到對(duì)應(yīng)于各發(fā)電機(jī)容XikSNi量的計(jì)算電抗，即XjsiSn(i1,2,n))3..無(wú)窮大系統(tǒng)三相短路電流中都包含哪些分量？各有什么特點(diǎn)？(暫態(tài)分量和穩(wěn)態(tài)分量。 )二、計(jì)算題精品文檔精品文檔1.如圖110kV等效系統(tǒng)x=1.73、E″=1(標(biāo)幺值)，求起始次暫態(tài)電流及沖擊電流有名值(取沖擊系數(shù)為1.8，Sn=100MVA，Un=Uav)1.起始次暫態(tài)電流標(biāo)幺值為I''E10.578InSn100X1.733Un0.502kA.3115起始次暫態(tài)電流有名值為 I″=I*″In=0.578×0.502=0.29kA沖擊電流有名值為 iimp=1.8I″=1.8×0.29=0.522kA2.在如圖所示的網(wǎng)絡(luò)中，當(dāng)線路末端發(fā)生三相短路接地故障時(shí)，試求短路電流周期分量有效值、沖擊電流 (有名值)及短路功率。(取沖擊系數(shù)為 1.8)取S0＝100MVA，U0=Uavuk%STN10.520，XT1000.021100S0100Xlx0S01000.555l0.3820u2372av精品文檔精品