电力系统暂态分析电力系统暂态分析绪论一、电力系统的基本概念二、电力系统运行状态的描述三、电力系统运行状态分类4、暂态过程分类(1）波过程——主要涉及电流、电压波的传播。特点是过渡过程持续时间短，一般为百分之几秒。(2）电磁暂态过程——主要研究短路情况下，电流、电压的变化情况，有时也涉及功角的变化。(3）机电暂态过程——主要研究功率、功角和旋转电机的转速随时间变化的情况。这一过渡过程持续时间最长。四、本课程的任务第一篇：电力系统故障分析第一章：电力系统故障分析的基本知识4、短路的后果1）短路点的电弧高温使设备烧坏；2）短路电流的热效应引起的温度升高加快绝缘老化，甚至烧坏设备；3）短路电流的电动力使设备导体变形或损坏5）使电力系统失去并列运行的稳定性；6）不对称短路时出现的零序电流将对通讯形成干扰；7）不对称短路时出现的负序电流将引起旋转电机转子的附加发热。5、减小短路电流对电力系统危害的措施1）限制短路电流的数值（限流电抗器等）2）限制短路电流存在的时间（继电保护切除故障）6、短路电流计算的意义为（1）主接线、设备选择；（2）运行方式选择；（3）继电保护配置与整定计算提供依据。二、断线故障1、断线故障（纵向故障）的类型1）一相断线2）两相断线2、断线原因1）采用分相断路器的线路发生单相短路时单相跳闸；2）线路一相导线断开。3、断线的影响造成三相不对称，产生负序和零序分量，而负序和零序分量对电气设备和通讯有不良影响。三、复杂故障第二节标幺值第三节：无限大功率电源供电的三相短路电流分析2、无限大功率电源的相对性实际工作中，理想的无限大功率电源是不存在的，但当电源的内阻抗远远小于外电路的阻抗时，负荷的变化对电源端电压和频率的影响很小，可以视为不变，所以此时的实际有限容量电源就可以视为无限大功率电源。通常当电源内阻抗占短路回路总阻抗的比例小于10%时，就可以认为该电源为无限大功率电源。二、无限大功率电源供电的三相短路暂态过程分析短路前电路处于稳定状态，的表达式为：其中：f点发生三相短路时：由于三相电路仍然对称，所以只要讨论其中一相即可。下面对A相短路电流进行分析讨论。设时发生短路，短路发生后A相电流瞬时值应满足此方程为一阶线性非齐次微分方程，其解的一般形式为：—微分方程的特解，即时，方程组的解。亦即短路达到稳定状态时的电流，所以又称为短路电流的稳态分量，由于它是按正弦规律变化的，也称为周期分量。其中：—短路电流的自由分量，又称为非周期分量，它是对应于上述微分方程的齐次微分方程的解。即的解，它是按指数规律衰减的，其衰减速度取决于的大小，C为积分常数，其值为非周期分量的起始值。这样短路后的过渡过程中，A相电流可以表示为：式中C由初始条件确定。由于短路前后L中的电流不能突变，所以短路前后瞬间电流应相等，即。从而有：由于三相对称，只要用、去代替上式中的即可得B、C两相的短路电流表达式。结论：1、当短路趋于稳态时，三相中的稳态短路电流为三个幅值相等、相角差为1200的周期电流，其幅值大小取决于电源电压幅值和短路回路的总阻抗。2、从短路发生到稳态之间的暂态过程中，每相电流还包含有逐渐衰减的非周期电流，非周期电流出现的原因是为了使电感中的电流在短路的瞬间不会改变。图1-5绘出了三相短路前后三相短路电流的波形图。从图可以看到三相短路电流的非周期分量是不相等的。3、非周期分量的起始值越大，短路电流的最大瞬时值越大。4、非周期分量电流取得最大值的条件：从短路电流的表达式可以看到，非周期分量的起始值和电源电压的初相角、短路前瞬间回路中的电流值有关。设短路发生时，电压相量短路前电流相量、短路后周期分量相量如图所示。、在纵轴上的投影分别为：因为所以就是-在纵轴上的投影。据此可得||取得最大值的条件为：a、相量-与纵轴平行；b、-有尽可能大的幅值，此条件等效于短路前空载。短路前空载时的相量图如下：此时。若短路时的值恰好可使与纵轴平行，则，从而使得A相非周期分量电流起始值取得最大值的条件（亦称为最恶劣短路条件）为：A、短路前空载B、短路发生时，电压初相角恰好可以使与纵轴平行。其他各相也是一样。5、非周期分量取得最小值的条件相量-与纵轴垂直，此时、即A相电流由短路前的稳态电流直接变为短路后的稳态电流而不经过暂态过程。6、短路时三相电流的非周期分量大小不一样。至于那一相较大，那一相较小，则视短路时电压相角而定。三、短路冲击电流1、概念最恶劣短路条件下短路电流的最大瞬时值2、短路冲击电流计算公式3、冲击电流系数及其估算其值介于1~2之间，近似计算时，由大容量发电机