電力系統(tǒng)故障分析的基本知識培訓(xùn)課件

電力系統(tǒng)分析

PowerSystemAnalysis

(七、電力系統(tǒng)故障分析的基本知識)主講人：田行軍2023/5/8第一頁，共三十五頁。第七章電力系統(tǒng)故障分析的基本知識主要內(nèi)容1、短路的一般概念

3、無窮大功率電源供電的三相短路電流分析2、標幺制的近似計算法第二頁，共三十五頁?！?.1

短路的一般概念故障:一般指短路和斷線,分為簡單故障和復(fù)雜故障簡單故障:電力系統(tǒng)中的單一故障復(fù)雜故障:同時發(fā)生兩個或兩個以上故障短路:指一切不正常的相與相之間或相與地之間（對于中性點接地的系統(tǒng)）發(fā)生通路的情況。斷線:也稱縱向故障，例如一相斷線使系統(tǒng)發(fā)生兩相運行的非全相運行情況。一相斷線或兩相斷線故障也屬于不對稱故障，其分析計算方法與不對稱短路故障類似。

第三頁，共三十五頁?！?.1

短路的一般概念表1-1各種短路的示意圖和代表符號一、短路的類型

短路類型示意圖符號發(fā)生的機率三相短路f(3)5%二相短路f(2)10%二相接地短路f(1,1)20%單相接地短路f(1)65%對稱不對稱第四頁，共三十五頁?！?.1

短路的一般概念①絕緣材料的自然老化，設(shè)計、安裝及維護不良所帶來的設(shè)備缺陷發(fā)展成短路。②惡劣天氣：雷擊造成的閃絡(luò)放電或避雷器動作，架空線路由于大風(fēng)或?qū)Ь€覆冰引起電桿倒塌等。③人為誤操作，如運行人員帶負荷拉刀閘，線路或設(shè)備檢修后未拆除地線就加上電壓引起短路。④挖溝損傷電纜，鳥獸跨接在裸露的載流部分等。二、短路的主要原因第五頁，共三十五頁。§7.1

短路的一般概念(1)電流劇增：設(shè)備發(fā)熱增加，若短路持續(xù)時間較長，可能使設(shè)備過熱甚至損壞;由于短路電流的電動力效應(yīng)，導(dǎo)體間還將產(chǎn)生很大的機械應(yīng)力，致使導(dǎo)體變形甚至損壞。(2)電壓大幅度下降，對用戶影響很大。(3)當(dāng)短路發(fā)生地點離電源不遠而持續(xù)時間又較長時，并列運行的發(fā)電機可能失去同步，破壞系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，造成大面積停電，這是短路最嚴重的后果。(4)發(fā)生不對稱短路時,三相不平衡電流會在相鄰的通信線路感應(yīng)出電動勢,影響通訊.三、短路的危害第六頁，共三十五頁。§7.1

短路的一般概念(1)限制短路電流（加電抗器）。(2)繼電保護快切。(3)結(jié)線方式。(4)設(shè)備選擇.四、減少短路危害的措施第七頁，共三十五頁?！?.1

短路的一般概念五、計算短路電流的目的短路電流計算結(jié)果是選擇電氣設(shè)備（斷路器、互感器、瓷瓶、母線、電纜等）的依據(jù)；是電力系統(tǒng)繼電保護設(shè)計和整定的基礎(chǔ)；是比較和選擇發(fā)電廠和電力系統(tǒng)電氣主接線圖的依據(jù)，根據(jù)它可以確定限制短路電流的措施。第八頁，共三十五頁。§7.2

標幺制一、計算短路電流的基本假設(shè)1、以電網(wǎng)的平均電壓取代元件的額定電壓同一電壓級中各元件的額定電壓可能不一樣線路首端，升壓變壓器二次側(cè)高出10%線路末端，降壓變壓器一次側(cè)UN發(fā)電機高出5%簡化計算——同一電壓級中各元件的額定電壓相同，數(shù)值上=平均電壓，Uav=(1.1UN+UN)/2=1.05UN2、高壓電網(wǎng)只計及電抗,當(dāng)RdΣ<XdΣ/3時,忽略RdΣ第九頁，共三十五頁?！?.2

標幺制二、具有變壓器的多電壓級網(wǎng)絡(luò)標幺值等值電路的建立(近似法)1、發(fā)電機有名值T1T2

x4ⅠⅡⅢx2x3x5T3

x6Ⅳx1GU1U2U3U4x1*jx2*jx3*jx4*jx5*jx6*j采用平均電壓后簡化計算,無需考慮變壓器變比歸算取U4為基本級歸算到基本級第十頁，共三十五頁?！?.2

標幺制2、變壓器3、輸電線第十一頁，共三十五頁?！?.3

無窮大功率電源供電的三相短路電流分析恒定電勢源（又稱無限大功率電源），是指端電壓幅值和頻率都保持恒定的電源，其內(nèi)阻抗為零。一、三相短路的暫態(tài)過程

簡單三相電路短路第十二頁，共三十五頁。§7.3

無窮大功率電源供電的三相短路電流分析短路前電路處于穩(wěn)態(tài)：其a相的表達式為第十三頁，共三十五頁?！?.3

無窮大功率電源供電的三相短路電流分析a相的微分方程式如下：其解就是短路的全電流，它由兩部分組成：周期分量和非周期分量。假定t＝0時刻發(fā)生短路第十四頁，共三十五頁?！?.3

無窮大功率電源供電的三相短路電流分析a相的微分方程式如下：其解就是短路的全電流，它由兩部分組成：周期分量和非周期分量。假定t＝0時刻發(fā)生短路第十五頁，共三十五頁?！?.3

無窮大功率電源供電的三相短路電流分析短路電流的強制分量,并記為周期分量：第十六頁，共三十五頁?！?.3

無窮大功率電源供電的三相短路電流分析非周期電流：短路電流的自由分量,記為—非周期分量電流衰減的時間常數(shù)C

—為由初始條件決定的積分常數(shù)第十七頁，共三十五頁?！?.3

無窮大功率電源供電的三相短路電流分析短路的全電流可表示為：

短路電流不突變短路前電流積分常數(shù)的求解第十八頁，共三十五頁?！?.3

無窮大功率電源供電的三相短路電流分析短路電流關(guān)系的相量圖表示在時間軸上的投影代表各量的瞬時值第十九頁，共三十五頁?！?.3

無窮大功率電源供電的三相短路電流分析指短路電流最大可能的瞬時值，用表示。其主要作用是校驗電氣設(shè)備的電動力穩(wěn)定度。(1)相量差有最大可能值；(2)相量差在t＝0時與時間軸平行。一般電力系統(tǒng)中，短路回路的感抗比電阻大得多，即，故可近似認為。因此，非周期電流有最大值的條件為：短路前電路空載（Im0=0),并且短路發(fā)生時，電源電勢過零（α＝0）。二、短路沖擊電流非周期電流有最大初值的條件應(yīng)為：第二十頁，共三十五頁?！?.3

無窮大功率電源供電的三相短路電流分析短路電流非周期分量有最大可能值的條件圖非周期電流有最大值的條件為：1、短路前電路空載（Im0=0)；2、短路發(fā)生時，電源電勢過零（α＝0）。第二十一頁，共三十五頁?！?.3

無窮大功率電源供電的三相短路電流分析將，和＝0代入式短路全電流表達式：短路電流的最大瞬時值在短路發(fā)生后約半個周期時出現(xiàn)（如圖1-5）。若f=50Hz，這個時間約為0.01秒,由此可得短路沖擊電流：KM為沖擊系數(shù)，實用計算時，短路發(fā)生在發(fā)電機電壓母線時KM＝1.9；短路發(fā)生在發(fā)電廠高壓母線時KM＝1.85；在其它地點短路KM＝1.8。第二十二頁，共三十五頁?！?.3

無窮大功率電源供電的三相短路電流分析圖1-8非周期分量有最大可能值時的短路電流波形圖

第二十三頁，共三十五頁?！?.3

無窮大功率電源供電的三相短路電流分析13無限大容量系統(tǒng)發(fā)生三相短路時的電壓、電流曲線如下圖：i,u第二十四頁，共三十五頁?！?.3

無窮大功率電源供電的三相短路電流分析第二十五頁，共三十五頁。§7.3

無窮大功率電源供電的三相短路電流分析第二十六頁，共三十五頁?！?.3

無窮大功率電源供電的三相短路電流分析第二十七頁，共三十五頁。§7.3

無窮大功率電源供電的三相短路電流分析第二十八頁，共三十五頁?！?.3

無窮大功率電源供電的三相短路電流分析第二十九頁，共三十五頁?！?.3

無窮大功率電源供電的三相短路電流分析第三十頁，共三十五頁。§7.3

無窮大功率電源供電的三相短路電流分析第三十一頁，共三十五頁?！?.3

無窮大功率電源供電的三相短路電流分析第三十二頁，共三十五頁?！?.3

無窮大功率電源供電的三相短路電流分析第三十三頁，共三十五頁?！?.3

無窮大功率電源供電的三相短路電流分析第三十四頁，共三十五頁。內(nèi)容總結(jié)電力系統(tǒng)分析

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(七、電力系統(tǒng)故障分析的基本知識)。2023/4/27星期四。復(fù)雜故障:同時發(fā)生兩個或兩個以上故障。短路:指一切不正常的相與相之間或相與地之間（對于中性點接地的系統(tǒng)）發(fā)生通