电力系统分析41电力系统故障分析及计算课件.ppt
- 【下载声明】
1. 本站全部试题类文档,若标题没写含答案,则无答案;标题注明含答案的文档,主观题也可能无答案。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
2. 本站全部PPT文档均不含视频和音频,PPT中出现的音频或视频标识(或文字)仅表示流程,实际无音频或视频文件。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
3. 本页资料《电力系统分析41电力系统故障分析及计算课件.ppt》由用户(三亚风情)主动上传,其收益全归该用户。163文库仅提供信息存储空间,仅对该用户上传内容的表现方式做保护处理,对上传内容本身不做任何修改或编辑。 若此文所含内容侵犯了您的版权或隐私,请立即通知163文库(点击联系客服),我们立即给予删除!
4. 请根据预览情况,自愿下载本文。本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
5. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007及以上版本和PDF阅读器,压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 电力系统 分析 41 故障 计算 课件
- 资源描述:
-
1、1第四章第四章 电力系统故障分析及计算电力系统故障分析及计算重点:重点:1)短路的基本概念;)短路的基本概念;2)无穷大电源系统三相短路电流的计算,)无穷大电源系统三相短路电流的计算,3)同步发电机突然三相短路电流分析计)同步发电机突然三相短路电流分析计算。算。4)电力系统不对称故障分析计算。)电力系统不对称故障分析计算。24-1节节 电力系统故障计算的基本知识电力系统故障计算的基本知识重点:重点:1)短路的基本概念;)短路的基本概念;2)无穷大电源系统三相短路电流的计算,)无穷大电源系统三相短路电流的计算,3)冲击电流及冲击电流出现的条件;)冲击电流及冲击电流出现的条件;3一、故障概述一、故
2、障概述1、故障分类、故障分类:造成电力系统运行不正常的任何连接或情况,包括造成电力系统运行不正常的任何连接或情况,包括短路(短路(横向故障横向故障)与断线()与断线(纵向故障纵向故障)。)。复杂故障两相断线单相断线两相接地短路两相短路单相短路不对称对称:三相对称简单故障电力系统故障,)2()1()11()2()1()3(ooffff短路短路-指一切不正常的相与相之间或者相与地指一切不正常的相与相之间或者相与地(对于中性点接地的系统)发生通路的情况。(对于中性点接地的系统)发生通路的情况。42、短路的原因短路的原因自然因素:雷击;落物自然因素:雷击;落物;人为因素:人为因素:绝缘损坏;误操作;绝
3、缘损坏;误操作;检修运行检修运行维维 护不当。护不当。)3(f)1,1(f)2(f)1(f5%10%20%65%53 3、短路的危害、短路的危害 短路电流急剧增加,产生热量使绝缘损坏短路电流急剧增加,产生热量使绝缘损坏烧毁设烧毁设备(热稳定);备(热稳定);产生很大的电动力冲击,使导产生很大的电动力冲击,使导体变形;体变形;造成机械损坏(动稳定);造成机械损坏(动稳定);电网大面积电压下降;电网大面积电压下降;破坏电力系统的稳定;破坏电力系统的稳定;不对称短路造成对不对称短路造成对影响电力系统通讯影响电力系统通讯的干扰。的干扰。4 4、短路计算的目的、短路计算的目的选择限制短路电流的方式选择限
4、制短路电流的方式选择电器设备选择电器设备整定继电保护装置整定继电保护装置选择主接线方案选择主接线方案62)(2)(22)()(2UUUUBBLLBBNNNTBBTBTSXXSSXSXX)(2)(2)(2)()(UU3UUIBBCCIBBNNNRIBBRBRSXXSIXSXX)(XG*XT1*KT1*:1XL*XT2*KT2*:1XR*XC*二、故障计算中的标幺值二、故障计算中的标幺值计算步骤:计算步骤:画等值电路、取基准、化标幺值、画等值电路、取基准、化标幺值、计算、还原为有名值计算、还原为有名值7一、短路的暂态过程分析一、短路的暂态过程分析)(Uu)(Uu)(Uumcmbma00120tsi
5、n120tsintsin)3(faibiciRRRXXXR XR XR X合闸角合闸角t=0发生短路发生短路)R(R)LL(arctan)LL()R(RU)tsin()0(22m)0()0()0(ammIIi三、无限大功率电源供电三相短路电流分析三、无限大功率电源供电三相短路电流分析8)3(faibiciRRRXXXR XR XR X三、无限大功率电源供电三相短路电流分析三、无限大功率电源供电三相短路电流分析对对a相电路列写微分方程:相电路列写微分方程:自由分量强制分量 apiii)sin()sin(tZUtIimmp)/exp(aptaTtCCei)sin(tEdtdiLRimRXXRZRL
6、Taarctg229CIImm)sin()sin()0()0(aTtmmmapeIItIiii/)0()0()sin()sin()sin()sin()sin()0()0(mmIIC)sin()0()0(_)0()0(mIii10aTtmmmapeIItIiii/)0()0()sin()sin()sin(11无限大功率电源电路的三相短路电流的特点无限大功率电源电路的三相短路电流的特点 短路电流由两部分组成:短路电流由两部分组成:非周期分量(自由分量)非周期分量(自由分量)-按指数规律衰减;按指数规律衰减;周期分量(强制分量)周期分量(强制分量)-不衰减。不衰减。周期分量有效值的大小与合闸角大小无
7、关;而周期分量有效值的大小与合闸角大小无关;而非周期分量的大小与与合闸角大小有关。非周期分量的大小与与合闸角大小有关。直流分量的起始值越大,短路电流的最大瞬时直流分量的起始值越大,短路电流的最大瞬时值越大,其值与短路合闸角、短路前的情况值越大,其值与短路合闸角、短路前的情况(短路瞬间的电流值(短路瞬间的电流值iL(0+)=iL(0-))有关。)有关。)sin()sin()0()0(mmIIC12a相出现短路电流最大值的条件:相出现短路电流最大值的条件:aTtmmapeItsIiii/co,即空载;、010mI即纯电感电路);(、X,R9020018003或、合闸角0pi0api)0(imEpm
8、ImIaTtmmmeIItIi/)0()0()sin()sin()sin(aTtmmapeItsIiii/co0180四、短路冲击电流和最大有效电流和四、短路冲击电流和最大有效电流和短路功率短路功率131短路冲击电流短路冲击电流短路电流在最恶劣短路情况下的最大瞬时值。短路电流在最恶劣短路情况下的最大瞬时值。冲击电流将在短路发生约半个周期时出现。冲击电流将在短路发生约半个周期时出现。mMMIKiKM称为冲击系数,即冲击电流值对于交流电称为冲击系数,即冲击电流值对于交流电流幅值的倍数。流幅值的倍数。9.18.1MKmaammITTIIi)/01.0exp(1)/01.0exp(M发电机母线短路发电
9、机母线短路:1.9发电厂高压侧母线发电厂高压侧母线:1.85其它其它:1.8KM142最大有效值电流最大有效值电流 有效值:在短路暂态过程中,任一时刻有效值:在短路暂态过程中,任一时刻t短路电流短路电流有效值有效值I,是以时刻,是以时刻t为中心的一个周期内瞬时电为中心的一个周期内瞬时电流的均方根值。流的均方根值。222atpt222t)i(11TtTtTtTttdtiTdtiTIatatiI2tmpII非周期分量有效值:非周期分量有效值:周期分量有效值:周期分量有效值:短路全电流有效值:短路全电流有效值:222pt2pt2at2ptt)1(212)1(IIIIMmMKIKI15短路电流最大有效
10、值:短路电流最大有效值:3、短路功率、短路功率短路容量等于短路电流有效值同短路处的正常短路容量等于短路电流有效值同短路处的正常工作电压的乘积。工作电压的乘积。用标幺值表示为:用标幺值表示为:fNU3ISt*fffN*U3U3IIIIISBBBt2)62.152.1(I)1(K21P2MmMII一个周期内平均值最大的短路电流。即一个周期内平均值最大的短路电流。即t=0.01s为为中心的一个周期内短路电流有效值。中心的一个周期内短路电流有效值。164.2电力系统对称故障的分析计算电力系统对称故障的分析计算一、同步发电机突然三相短路电流的分析计算一、同步发电机突然三相短路电流的分析计算 1、不计阻尼
11、绕组同步电机突然三相短路分析、不计阻尼绕组同步电机突然三相短路分析 2、考虑阻尼绕组同步电机突然三相短路分析、考虑阻尼绕组同步电机突然三相短路分析二、电力系统三相短路电流的实用计算二、电力系统三相短路电流的实用计算 17一、同步电机突然三相短路电流的分析计算一、同步电机突然三相短路电流的分析计算(一)、突然短路暂态过程的特点(一)、突然短路暂态过程的特点冲击电流大;冲击电流大;电枢反应磁通发生变化,引起定、转子电流电枢反应磁通发生变化,引起定、转子电流变化变化-定、转子绕组电流相互影响。定、转子绕组电流相互影响。(二)、超导体闭合回路磁链守恒原则(二)、超导体闭合回路磁链守恒原则 原始磁链:原
12、始磁链:加外界磁场,磁链由加外界磁场,磁链由00100111 Lii满足感应电流发电机各绕组均为闭合回路,短路瞬间各绕组交链发电机各绕组均为闭合回路,短路瞬间各绕组交链的磁链保持不变,即电感中的电流不发生突变。的磁链保持不变,即电感中的电流不发生突变。18(三)忽略阻尼绕组同步电机突然三相短路的物理分析(三)忽略阻尼绕组同步电机突然三相短路的物理分析1、短路前:发电机处于正常稳态运行状态、短路前:发电机处于正常稳态运行状态主磁链随转子绕组旋转切割定子绕组,在定子绕组主磁链随转子绕组旋转切割定子绕组,在定子绕组感应出空载电势:感应出空载电势:磁链同时交链定子绕组的主漏磁链只交链励磁绕组自身的fd
13、fl00/ufffri000d0q0qiuE定子绕组中有基频电流fadix直流直流192、短路瞬间、短路瞬间 假设假设t=0时发生短路,发电机供电回路的阻抗时发生短路,发电机供电回路的阻抗减小,定子绕组的基频电流要发生变化,最终变减小,定子绕组的基频电流要发生变化,最终变为稳态短路电流。定子电流的变化将引起定子绕为稳态短路电流。定子电流的变化将引起定子绕组磁链的变化。在短路瞬间,为维持定子绕组磁组磁链的变化。在短路瞬间,为维持定子绕组磁链初值不变,在定子三相绕组中将出现链初值不变,在定子三相绕组中将出现一个直流一个直流分量分量和和一个两倍基频的交流一个两倍基频的交流,直流分量在空间形,直流分量
14、在空间形成一个成一个附加的静止磁场附加的静止磁场,抵消定子绕组中磁链的,抵消定子绕组中磁链的变化。变化。(三)忽略阻尼绕组同步电机突然三相短路的物理分析(三)忽略阻尼绕组同步电机突然三相短路的物理分析202、短路瞬间、短路瞬间 转子励磁绕组以同步速旋转切割磁静止磁场,从转子励磁绕组以同步速旋转切割磁静止磁场,从而感应出一个基频交流分量,产生一个脉动磁场,而感应出一个基频交流分量,产生一个脉动磁场,可分解为两个大小相等方向相反的可分解为两个大小相等方向相反的-和和+旋转旋转磁场。磁场。突然短路后,定子电流对转子产生强烈的去磁性突然短路后,定子电流对转子产生强烈的去磁性电枢反应,为了抵消电枢反应的
15、影响,维持励磁电枢反应,为了抵消电枢反应的影响,维持励磁绕组磁链不突变,励磁绕组也要产生一个直流性绕组磁链不突变,励磁绕组也要产生一个直流性质的自由分量,相当于增加一部分励磁电流,因质的自由分量,相当于增加一部分励磁电流,因而在定子绕组中感应出一个基频电流分量。而在定子绕组中感应出一个基频电流分量。实际上每个绕组只有一个电流,且符合环路定律实际上每个绕组只有一个电流,且符合环路定律不突变。不突变。21(三)忽略阻尼绕组同步电机突然三相短路(三)忽略阻尼绕组同步电机突然三相短路的物理分析的物理分析定子和转子绕组中的各种电流分量及它们之间存在定子和转子绕组中的各种电流分量及它们之间存在两组对应关系
16、,相互依存。两组对应关系,相互依存。强制分量强制分量自由分量自由分量定子侧定子侧电流电流稳态短路电流稳态短路电流i基频自由基频自由交流交流i 直流、二倍频交流直流、二倍频交流iapi2 转子侧转子侧电流电流励磁电流励磁电流If0自由直流自由直流ifa-基频交流基频交流+if 转子绕组磁链变化为零持初值定子三相绕组的磁链保 始值转子各绕组磁量保持初零定子各绕组磁链变化为 周期分量 非周期分量22(三)忽略阻尼绕组同步电机突然三相短路(三)忽略阻尼绕组同步电机突然三相短路的物理分析的物理分析3 3、短路瞬间定子绕组中的电流分量、短路瞬间定子绕组中的电流分量基频电流:以抵消转子主磁场的交变磁链;基频
17、电流:以抵消转子主磁场的交变磁链;直流和倍频分量:维持定子绕组磁链初始值;直流和倍频分量:维持定子绕组磁链初始值;4 4、短路瞬间转子中的电流分量、短路瞬间转子中的电流分量自由直流自由直流 :维持转子中磁链初始值;:维持转子中磁链初始值;基频电流基频电流 :抵消定子直流和倍频电流的电枢反应:抵消定子直流和倍频电流的电枢反应自由分量逐渐衰减到零。自由分量逐渐衰减到零。23(三)忽略阻尼绕组同步电机三相短路电流计算(三)忽略阻尼绕组同步电机三相短路电流计算4、暂态电抗和暂态电势、暂态电抗和暂态电势(若考虑阻尼绕组则称为次暂态(若考虑阻尼绕组则称为次暂态)根据磁链平衡关系制订适用于暂态分析等值电路根
18、据磁链平衡关系制订适用于暂态分析等值电路 无阻尼绕组电机的磁链平衡方程如下:无阻尼绕组电机的磁链平衡方程如下:ffdfadffdadfqqqdfaddafaddddixiixixixixiixixixix)()(aaddxxxfadfxxx24QQfDDDffffqdqqdqddiiiiiR0R0RuRuRuQQqaqQfadDDdadDDadffdadfQaqqqqDadfaddddiXiXiXiXiXiXiXiXiXiXiXiXiX同步电机电势方程和磁链方程同步电机电势方程和磁链方程=1、iD=iQ=0、R=025ffdfadffdadfqqqdfaddafaddddixiixixixix
19、iixixixix)()(无阻尼绕组无阻尼绕组Park方程的等值电路方程的等值电路iqxq+q-26Eqidxd+d-磁链平衡等值电路磁链平衡等值电路iqxq+q-戴维南定理戴维南定理xaxfxdxad27漏磁系数漏磁系数 1、暂态电抗和暂态电势、暂态电抗和暂态电势从从 方程中消去方程中消去 ,得,得定义:暂态电势定义:暂态电势 定义:暂态电抗定义:暂态电抗ffadfffadqxxxxEffadfffxxxxxadfaadfadfaadfadxxxxxxxxxxx/fd,fidadfadfaffaddixxxxxxx)(ddqdixE28Eqidxd+d-磁链平衡等值电路磁链平衡等值电路iqx
20、q+q-戴维南定理戴维南定理xaxfxdxad291、暂态电抗和暂态电势、暂态电抗和暂态电势ffadfffadqxxxxE00qdqddquu同步发电机的暂态电势正比于磁链,而磁链在短路同步发电机的暂态电势正比于磁链,而磁链在短路瞬间不能突变,瞬间不能突变,故在故在Eq短路瞬间也不突变。短路瞬间也不突变。qqqdddqdqixuixEu稳态运行时,用暂态电抗和暂态电势表示同步发稳态运行时,用暂态电抗和暂态电势表示同步发电机的电压方程和等值电路。电机的电压方程和等值电路。qqdddqqIjxIx jEUU30QQfDDDffffqdqqdqddiiiiiR0R0RuRuRuQQqaqQfadDD
21、dadDDadffdadfQaqqqqDadfaddddiXiXiXiXiXiXiXiXiXiXiXiXiX同步电机电势方程和磁链方程同步电机电势方程和磁链方程=1、iD=iQ=0、R=0311、暂态电抗和暂态电势、暂态电抗和暂态电势用暂态参数表示的电势方程写成交流向量的形式:用暂态参数表示的电势方程写成交流向量的形式:qqdddqqIjxIx jEUUIx jIxxjEUIx jIjxEUUUdqdqqddqqqqd)(暂态电抗后电势暂态电抗后电势EEqidxd+uq-duqjXqi321、暂态电抗和暂态电势、暂态电抗和暂态电势与暂态电势和暂态电抗相应的等值电路和相量图与暂态电势和暂态电抗相
22、应的等值电路和相量图Ix jIxxjEUIx jIjxEUUUdqdqqddqqqqd)(qdqXIj)(qddXXIjdXIj同步电机对称稳态运行矢量图qUqEUdUIdIqIqEddX I jQEEqqXI jIxjEUdEIxd+U-U33稳态电势和电抗稳态电势和电抗=暂态电抗和暂态电势暂态电抗和暂态电势无论是凸极机还是隐极机,一般无论是凸极机还是隐极机,一般xd xq ,为便于,为便于工程运算,常用等值隐极机法进行处理,分以下工程运算,常用等值隐极机法进行处理,分以下两种方案处理:两种方案处理:(1)用电势)用电势 和电抗和电抗 作等值电路。作等值电路。(2)用电势)用电势 和和 作等
23、值电路。作等值电路。QEddqqQIxxjEE)(EdxdxqdqqIxxjEE)(Ix jEdUIjxEqQU暂态电抗后电势暂态电抗后电势假假想想电电势势34应用叠加原理分析同步发电机三相短路应用叠加原理分析同步发电机三相短路)(f3fu0U0Ufu0Ufu0Ufut=0短路短路以故障分量为分析重点以故障分量为分析重点352、三相短路电流算式、三相短路电流算式QQfDDDffffqdqqdqddiiiiiR0R0RuRuRuQQqaqQfadDDdadDDadffdadfQaqqqDadfaddddiXiXiXiXiXiXiXiXiXiXiXiXiXq电压方程电压方程磁链方程磁链方程36fR
24、fufif qdduRdidqquRqi不计阻尼绕组的不计阻尼绕组的park方程的等值电路方程的等值电路iqxq+q-372、三相短路电流算式、三相短路电流算式Eqidxd+d-磁链平衡等值电路磁链平衡等值电路iqxq+q-戴维南定理戴维南定理xaxfxdxad38磁链方程磁链方程qqqix ddqdixEdddix qqqixiqxq+q-Eqidxd+d-0qE对应短路瞬间磁链的增量方程对应短路瞬间磁链的增量方程390q0duRuuRuqdqqdqddiidddix qqqix0qddqq0dqquRixxuRixqdddiiiix略去定子绕组的电阻,求短路电流的初始值:略去定子绕组的电阻
25、,求短路电流的初始值:拉氏变换拉氏变换qdqqdqddiiRuRu对应短路瞬间的电压增量方程对应短路瞬间的电压增量方程40求短路电流的初始值:求短路电流的初始值:tsinxutcosxuxuitsinxutcosxuxuq0qq0dq0dqd0dd0qd0qdi0qddqq0dqquixxuixiixdd拉氏变换法拉氏变换法)t(xu)t(i)t(xu-E)t()t(qq0dq0qqd0q0q0iiiiiiidddd+Ud-iqxqEqidxd+Uq-41将正常分量与故障分量相加,得短路电流起始值:将正常分量与故障分量相加,得短路电流起始值:tsinxutcosxutsinxutcosxuxu
展开阅读全文