电力系统故障分析相关知识概述.ppt

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1、第1章电力系统故障分析1.1基本概念故障：通常是指短路或断线故障；短路：指电力系统正常运行情况以外的相与相之间或相与地(或中性线)之间的连接。产生短路的原因：（1）自然灾害，如雷、风、雪、泥石流等；（2）电气操作，如操作过电压、误超作等；（3）动植物跨接裸露导体，如树木、鼠、鸟等；（4）设备绝缘老化、污损；这些原因造成电力设备绝缘损坏或裸露导体直接短接，短路故障大多数发生在架空线路部分。1.1基本概念短路的基本类型：三相短路、两相短路、单相接地短路、两相短路接地；短路的危害：（1）短路电流值大大增加，短路

2、点的电弧有可能烧坏电气设备，短路电流通过电气设备中的导体时，其热效应会引起导体或其绝缘的损坏；（2）短路电流产生强大的电动力冲击，致使导体变形，甚至损坏；（3）短路还会引起电网中电压降低，特别是靠近短路点处的电压下降得最多，结果可能使部分用户的供电受到破坏；（4）破坏系统的稳定，引起大片地区停电；1.1基本概念（5）不对称接地短路，引起不平衡电流产生不平衡磁通，引起电磁干扰，造成通讯中断；（6）过大的短路电流使得断路器难以熄弧，以对电网的安全稳定运行带来重大隐患。短路电流计算是电力技术方面的基本问题之一。

3、选择合理的电气结线、选配电气设备和断路器、整定继电保护定值以及选择限制短路电流措施等，都必须以短路电流计算结果为依据。横向故障和纵向故障：短路故障也称为横向故障，断线故障也称纵向故障。简单故障与复杂故障：单点故障称为简单故障，两点以上同时发生不对称故障称为复杂故障。1.2同步电机的数学模型同步电机示意图如下所示:同步电机由定子和转子组成；定子有三相电枢绕组，分别为a-x、b-y和c-z;转子有励磁绕组f-f；此外，用两个相互垂直的阻尼绕组D-D和Q-Q等效凸极电机转子上的阻尼笼或隐极电机转子上的钢体。DQ

4、Qfczyba1.2同步电机的数学模型aaxdbcqfDD1.2.1abc电压方程和磁链方程1.电磁量正方向假设各磁链正方向在各绕组的轴线上，q轴超前d轴90º定子各绕组正方向电流产生的磁链方向与各绕组轴线的正方向相反；转子各绕组正方向电流产生磁链方向与各绕组轴线的正方向一致；定子绕组流出正电流，电压为正（电源）；转子绕组流入正电流，电压为正（负载）；1.2.1abc电压方程和磁链方程2.各绕组电压回路方程图同步电机电路图1.2.1abc电压方程和磁链方程定子回路转子回路1.2.1abc电压方程和磁链方程

5、3.磁琏方程1.2.1abc电压方程和磁链方程4.电感系数电感正比于磁通，磁通反比于磁阻，磁阻正比于气隙宽度；气隙宽度小，磁阻小，电感系数大；　气隙宽度大，磁阻大，电感系数小。随着发电机转子的旋转，定子绕组的磁路在不断发生变化，磁阻也不断变化，使得定子绕组的自感与互感均随转子而周期性变化，这给磁链计算带来了困难。磁势:等于绕组匝数与绕组电流的乘积，磁通（单位：韦帕）：等于磁势与磁导的乘积，磁链（单位：韦帕）:等于磁通与绕组匝数的乘积，也等于绕组电感与电流的乘积，1.2.1abc电压方程和磁链方程（1）定子

6、各绕组的自感轴和轴的磁导分别为：设定子绕组的等效匝数为，当相绕组电流为时，其磁势为：产生的磁势在轴和轴上的分量为：产生的沿轴和轴的磁通为：则产生磁通为：1.2.1abc电压方程和磁链方程由此可得产生的相绕组磁链为：故相绕组的自感为：1.2.1abc电压方程和磁链方程其中：图定子各绕组的自感变化规律90°180°270°定子自感为周期为的偶函数；p1.2.1abc电压方程和磁链方程磁路气隙最小，磁阻最小，自感最大。自感为：1.2.1abc电压方程和磁链方程磁路气隙最大，磁阻最大，自感最小。自感为：1.2.1

7、abc电压方程和磁链方程同理可得，相和相的自感为：隐极机，。其中：显然有：1.2.1abc电压方程和磁链方程（2）定子三相绕组间的互感以相绕组互感为例分析:当相绕组电流为时，其磁势为：产生的磁势在轴和轴上的分量为：产生的沿轴和轴的磁通为：1.2.1abc电压方程和磁链方程则产生流过相绕组的磁通为：其中：1.2.1abc电压方程和磁链方程由此可得：1.2.1abc电压方程和磁链方程产生的磁通与相绕组的磁链为：故绕组间的互感为：其中：隐极机，。1.2.1abc电压方程和磁链方程定子互感为周期为的偶函数；240

8、°150°图定子各绕组间的互感变化规律60°1.2.1abc电压方程和磁链方程互感最大。互感为：1.2.1abc电压方程和磁链方程互感最小。互感为：1.2.1abc电压方程和磁链方程同理可得，定子各绕组间的互感为：1.2.1abc电压方程和磁链方程（3）定子绕组与转子绕组间的互感定子绕组与转子励磁绕组间的互感当励磁绕组的电流为时，其磁势为：产生的沿轴的磁通为：产生的沿轴的磁通为：产生的相绕组磁链为：以绕组间的互感为例分析：1.