电力系统分析 教学课件 作者 刘学军 第8章电力系统对称故障分析.ppt

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1、第8章电力系统对称故障分析电力系统分析教材配套课件第8章电力系统对称故障分析8.1短路的基本概念8.2无限大容量电源供电的三相短路的分析与计算8.3同步发电机的三相短路8.4电力系统三相短路实用计算8.5同步发电机暂态分析的简化模型8.1短路的基本概念8.1.1短路故障的种类、产生原因及后果8.1.2短路故障计算的目的和内容8.1.3限制短路故障的措施8.1短路的基本概念本章研究了电力系统三相对称短路的暂态过程，将暂态过程分为次暂态、暂态和稳态。首先讲述了无限大容量电源供电的三相短路，建立三相对称短路的基本概念。然后对同步发电机的三相对称短路进行了深入分析，建

2、立了发电机暂态模型。最后讲述了电力系统三相短路的实用计算方法。8.1.1短路故障的种类、产生原因及后果1.短路类型电力系统短路故障类型主要有四种，即三相短路(K(3))、两相短路(K(2))、单相接地短路(K(1))和两相接地短路(K(1.1))。三相短路是对称短路，其他三种短路都是不对称短路。断线故障可分为单相断线和两相断线，分别简记为O(1)、O(2)。三相断线如同开断一条支路，一般不作为故障处理。断线又称为非全相运行，也是一种不对称故障。2.短路的主要原因导致短路发生的原因是绝缘受到破坏。引起绝缘破坏的原因有很多种如电气设备绝缘材料的自然老化、污秽或机械

3、损伤，雷击引起的过电压，自然灾害引起的杆塔倒地或断线，鸟兽跨接导线引起短路，运行人员的误操作等。运行经验表明，各类短路故障发生几率不同，其中单相接地发生机会最多，三相短路故障发生几率最小，但其产生后果是最严重，同时它又是分析不对称短路故障的基础，因此，重点是研究三相短路故障。3.短路的危害（1）电流急剧增大。短路电流比正常工作电流大很多，严重时可达正常电流的十几倍。大型发电机组出线端三相短路可达几万安甚至十几万安。这样大的电流将产生巨大冲击力，使电气设备变形或损坏，同时会大量发热使设备过热而损坏。有时短路点产生的电弧可能直接烧坏设备。（2）电压大幅度下降。三相

4、短路时，短路点的电压为零，短路点附近的电压也明显下降，这将导致用电设备无法正常工作。如异步电机转速下降甚至停转。（3）使电力系统稳定性遭到破坏。电力系统短路后，发电机输出的电磁功率减少，而原电机输入功率来不及相应减少，从而出现不平衡功率，将导致发电机转子加速，有的发电机加速快，有的发电机加速慢，从而使发电机相互间的角度差越来越大，这可能引起并列运行的发电机失去同步，破坏系统的稳定性引起大片地区停电。（4）在不对称短路时。系统流过不平衡电流在线路周围产生不平衡磁通。在邻近平行的通信线路中感应出很高电势产生很大电流，对通信系统短路产生干扰，也可能对设备和人身造成危

5、险。8.1.2故障计算的目的和内容1.短路计算的目的在发电厂、变电所以及电力系统的规划设计、运行分析以及继电保护的规划设计中，不仅要考虑正常运行情况，还要考虑系统发生故障时的情况。在设计工作中事先要进行短路计算，短路计算是电力系统设计的基本计算之一。短路电流计算结果作为合理选择和校验电器设备及载流导体，进行热稳定、动稳定校验；确定限制短路电流措施；合理进行继电保护配置和设计，进行保护的动作参数整定、灵敏度校验等的重要依据。2.短路故障计算的内容短路故障分析的主要内容包括故障后电流的计算、短路容量的计算、故障后系统中各点电压的计算以及其他一些分析和计算。按照暂态

6、过程的规律和特点，以及研究目的不同，采用合理的假设，将电力系统暂态过程分为“电磁暂态过程”和“机电暂态过程”分别加以研究。电力系统发生短路时，电磁暂态过程的研究，主要研究短路电流和系统内各点电压变化的情况，而机电暂态过程的研究涉及功率和转速的变化，主要研究电力系统的稳定性问题。8.1.3限制短路故障的措施电力系统设计和运行时，都要考虑采取适当措施来降低发生短路故障的概率，例如采用合理的防雷设施、降低过电压水平、使用完善的配电装置和加强运行维护管理等。同时，还要减少短路危害的措施。其中，最主要的是迅速将发生短路元件从系统中切除，使无故障电网继续运行。在电力系统设

7、计和维护中，需要合理地选择电气主接线，恰当选择配电设备和断路器，正确地设计继电保护装置以及选择限制短路电流的措施。这些必须以短路故障的计算结果作为依据。8.2无限大容量电源供电的三相短路的分析与计算8.2.1无限大容量电源8.2.2三相短路暂态过程分析8.2.3短路的冲击电流、短路电流的最大有效值和短路功率所谓无限大容量电源是指电源的电压幅值和频率在故障短路的过程中保持恒定。它的数学描述为（标幺值），，即相当于一恒压源，从而在短路时电源内部没有过渡过程。8.2.1无限大容量电源实际上，无论电力系统多大，它的电源容量总是一个确定值，其内阻抗也不可能为零，外部短路

8、时，外接阻抗减小，电源电压幅值必然降低