4 电力工程基础-故障分析

《4 电力工程基础-故障分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、电力系统工程基础ElectricPowerSystemEngineeringBasis4电力系统短路及非全相运行分析讲授内容无限大容量电源供电的三相短路的分析与计算；同步发电机三相短路分析；电力系统不对称短路的分析与计算；非全相运行的分析计算。概述本章的主要内容是研究交流电力系统中发生短路故障后的电磁暂态过程，重点在于分析短路故障后电网中的电压、电流的变化，在一般情况下可以不计发电机组间角位移的变化（即各发电机组转速不变），这是因为机械运动比电磁过程要慢得多。在电力系统运行过程中发生的故障，大多数是短路故障。所谓短路，是指电力系统正常运行情况以外的相与相之间或相与地之间的连接。短路类型短路类型

2、示意图符号三相短路两相短路单相接地短路两相接地短路电力系统短路故障发生短路故障的主要原因雷击等各种形式的过电压以及绝缘材料的自然老化，或遭受机械损伤，致使载流导体的绝缘被损坏不可预计的自然损坏，例如架空线路因大风或导线履冰引起杆塔倒塌等，或鸟兽跨接在裸露的载流部分等自然的污秽加重降低绝缘能力运行人员误操作，例如线路或设备检修后未拆除接地线就加电压等电力系统短路故障短路故障的危害产生从电源到故障点巨大的短路电流，可达正常负荷电流的几倍到几十倍；短路电流通过电气设备，将导致设备因发热而损坏，短路电流在电气设备的导体间产生很大的电动力，将导致导体变形、扭曲或损坏引起系统电压的突然大幅度下降，系统中异

3、步电动机将因转矩下降而减速或停转引起系统中功率分布的突然变化，可能导致并列运行的发电厂失去同步，破坏系统的稳定性不对称短路电流所产生的不平衡交变磁场，对周围的通信网络、信号系统、晶闸管触发系统及自动控制系统产生干扰电力系统短路故障短路分析与计算的主要目的为选择和校验各种电气设备的机械稳定性和热稳定性提供依据：计算短路冲击电流以校验设备的机械稳定性，计算短路电流的周期分量以校验设备的热稳定性为设计和选择发电厂和变电所的电气主接线提供必要的数据为合理配置电力系统中各种继电保护和自动装置并正确整定其参数提供可靠的依据电力系统短路故障短路电流的动力效应短路电流通过导体所产生的的电动力作用。电动力效应通

4、常以短路冲击电流，即短路电流的最大瞬时值来衡量短路电流的热效应短路电流通过导体产生热量而使其温度急剧上升，短路时间通常很短，可以认为导体是在绝热状态下发热升温的。短路电流幅值变化并且含有非周期分量，按此电流来计算产生的热量是困难的，因此通常采用稳态短路电流在“热效时间”产生的热量来等效计算实际短路电流在短路时间所产生的热量电力系统短路故障研究交流电力系统发生短路故障后的电磁暂态过程重点分析发生故障后系统中电压、电流的变化不计发电机组间角位移的变化，即各发电机组转速不变4.1.1无限大容量电源供电的三相短路暂态过程分析无限大容量（功率）电源：电源电压幅值和频率恒定外电路发生短路引起的功率变化对电

5、源来说微不足道可以看作是由无限多个有限功率电源并联而成，其内阻抗为零，电压保持恒定真正的无限大功率电源并不存在，是一个相对的概念：以电源内阻抗与短路回路总阻抗的相对大小来判断，小于等于10%时，近似认为是无限大功率电源–+u(t)i(t)LR4.1.1无限大容量电源供电的三相短路暂态过程分析三相电源对称电路系统无限大功率电源三相对称短路就一相进行分析：以a相为例短路前：4.1.1无限大容量电源供电的三相短路暂态过程分析在短路点f，电路分成两个回路在右边的回路中，电流从短路瞬间的初始值按负指数律衰减到零在左边与电源相连的回路中，电流从短路前的工作电流逐渐变成稳态短路电流着重分析与电源相连的回路在

6、短路后的电磁暂态过程：一阶电路的全响应，基于对一阶线性微分方程的求解f/RRL4.1.1无限大容量电源供电的三相短路暂态过程分析回路的电压方程一阶非齐次线性微分方程，形如其中，其通解等于对应的齐次方程（即Q(x)=0)的通解与非齐次方程的一个特解之和4.1.1无限大容量电源供电的三相短路暂态过程分析一阶电路的全响应=零输入响应+零状态响应=（自由分量）+（强制分量）=（暂态分量）+（稳态分量）短路电流中的自由分量（暂态分量）按负指数律衰减到零，其中，积分常数C由短路瞬时的状态确定短路电流中的强制分量（稳态分量）是正弦函数，频率与无限大功率电源的频率相同，其振幅取决于电源电压和短路回路的阻抗，在

7、暂态过程中不变。4.1.1无限大容量电源供电的三相短路暂态过程分析积分常数C可按初始条件确定。在含有电感的电路，根据楞次定律，通过电感的电流是不能突变的，即短路前一瞬间的电流值（用下标(0)表示）必须与短路发生后一瞬间的电流值（用下标0表示）相等。暂态过程中任何时刻非周期分量电流的表达式与回路中元件参数有关，对某一具体回路，它们的值是固定的。与故障时刻有关，不同时刻短路，的值不同，从而非周期分量电