电力系统分析第8章课件.pdf

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1、电力系统暂态分析第第88章章电力系统三相短路的暂态过程电力系统三相短路的暂态过程8．1短路的基本概念8．2无限大功率电源供电系统的三相短路分析8．3无阻尼绕组同步发电机突然三相短路的分析8．4计及阻尼绕组的同步电机突然三相短路分析Exit第1页电力系统暂态分析88．．11短路的基本概念短路的基本概念•故障：一般指短路(横向故障)和断线(纵向故障),分为简单故障和复杂故障•简单故障：电力系统中的单一故障•复杂故障：同时发生两个或两个以上故障•短路：一切不正常的相与相之间或相与地之间（对中性点接地系统）发生连接的情况。Exit第2页电力系统暂态分析8.1.1短路的类型各种

2、短路的示意图和代表符号短路种类示意图代表符号三相短路f(3)两相短路接地f(1,1)两相短路f(2)单相短路f(1)Exit第3页电力系统暂态分析8.1.2短路的主要原因•①绝缘材料的自然老化，设计、安装及维护不良所带来的设备缺陷发展成短路。•②恶劣天气：雷击造成的闪络放电或避雷器动作，架空线路由于大风或导线覆冰引起电杆倒塌等。•③人为误操作，如运行人员带负荷拉刀闸，线路或设备检修后未拆除地线就加上电压引起短路。•④挖沟损伤电缆，鸟兽跨接在裸露的载流部分等。Exit第4页电力系统暂态分析8.1.3短路的危害•(1)电流剧增：设备发热增加，若短路持续时间较长，可使设备过

3、热甚至损坏；由于短路电流的电动力效应，导体间将产生很大的机械应力，致使导体变形甚至损坏。•(2)电压大幅度下降，对用户影响很大。•(3)当短路发生地点离电源不远而持续时间又较长时，并列运行的发电机可能失去同步，破坏系统运行的稳定性，造成大面积停电，这是短路最严重的后果。•(4)发生不对称短路时，三相不平衡电流会在相邻的通讯线路感应电势，影响通讯。Exit第5页电力系统暂态分析8.1.4计算短路电流的目的短路电流计算结果•是选择电气设备（断路器、互感器、瓷瓶、母线、电缆等）的依据；•是电力系统继电保护设计和整定的基础；•是比较和选择发电厂和电力系统电气主接线图的依据，根

4、据它可以确定限制短路电流的措施。Exit第6页电力系统暂态分析88．．22无无限大功率电源供电系统的三相短路分析限大功率电源供电系统的三相短路分析•8.2.1无限大功率电源▪端电压幅值和频率都保持恒定，内阻抗为零。▪电源内阻抗小于短路回路总阻抗的10%，即可认为是无限大功率电源▪例如：多台发电机并联运行、短路点远离电源等Exit第7页电力系统暂态分析•8.2.2暂态过程分析UmI=短路前电路处于稳态：m(0)222(R+R′)+ω(L+L′)ia=Im(0)sin(ωt+θ−ϕ(0))−1ω(L+L′)ϕ=tg(0)R+R′Exit第8页电力系统暂态分析假定假定tt＝

5、＝00时刻发生短路时刻发生短路aa相的微分方程式如下：相的微分方程式如下：diaRi+L=Usin(ωt+θ)amdt其解就是短路的全电流，由两部分组成：稳态分量i∞a(强制分量、交流分量或周期分量ipa）和暂态分量（自由分量、直流分量或非周期分量）。i=i=Isin(ωt+θ−ϕ)∞apamUm−1ωLIm=ϕ=tg22RR+(ωL)Exit第9页电力系统暂态分析暂态分量电流：t−Ta（A为由初始条件决定的积分常数）i=AeaaTa—暂态分量电流衰减时间常数LT=aR短路的全电流表达式为：−t/Tai=i+i=Isin(ωt+θ−ϕ)+AeapaaamExit第10

6、页电力系统暂态分析积分常数的求解−t/Tai=i+i=Isin(ωt+θ−ϕ)+Aeapaaam短路前电流i=Isin(ωt+θ−ϕ)am(0)(0)短路电流不突变i=i=Isin(θ−ϕ)=Isin(θ−ϕ)+Aa(0)a0m(0)(0)mA=Isin(θ−ϕ)−Isin(θ−ϕ)m(0)(0)m−t/Tai=Isin(ωt+θ−ϕ)+[Isin(θ−ϕ)−Isin(θ−ϕ)]eamm(0)(0)mExit第11页电力系统暂态分析•b、c相短路电流表达式i=Isin(ωt+θ−120°−ϕ)+[Isin(θ−120°−ϕ)−bmm(0)(0)−t/TaIsin(θ−

7、120°−ϕ)]emi=Isin(ωt+θ+120°−ϕ)+[Isin(θ+120°−ϕ)−cmm(0)(0)−t/TaIsin(θ+120°−ϕ)]em•三相短路电流周期分量是对称正弦量，幅值由电源电压幅值及短路回路总阻抗决定；•各相短路电流非周期分量具有不同的初始值，指数衰减Exit第12页电力系统暂态分析•8.2.3短路电流及短路功率的计算▪1.短路冲击电流短路电流最大可能的瞬时值，用iim表示。其主要作用是校验电气设备的电动力稳定度。非周期分量初始值：i=Isin(θ−ϕ)−Isin(θ−ϕ)aa0m(0)(0)mI<