电力系统故障分析(.ppt

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1、第四章电力系统故障分析主讲：李辉三峡电力职业学院1第四章电力系统故障分析第一节电力系统故障分析概述第二节无穷大容量电源供电系统三相短路分析第三节电力系统三相短路的实用计算第四节简单电力系统不对称故障的分析与计算本章小结2第四章电力系统故障分析4.1电力系统故障分析概述34.1电力系统故障分析概述背景：电力系统运行时常会受到各种扰动，其中故障影响较大故障类型：短路、断线、不同地点同时发生的各种短路和断线其中，绝大多数是短路故障短路定义：电力系统正常运行外的相相之间或相地之间的短接电力系统在正常运行时，除中性点专门接地外，相与相之间或相与地之间是绝缘的4一、短路的类型短路类型示意图符号

2、发生概率备注对称短路三相短路f（3）5%最严重不对称短路单相接地短路f（1）65%--两相短路f（2）10%--两相接地短路f（1,1）20%--5二、短路的原因元件的损坏：如绝缘材料的自然、设计、安装及维护不良带来的设备缺陷发展成短路等。气象条件恶化：如雷击造成的闪络放电或者避雷器动作，架空线由于大风或者导线附冰引起的电杆倒塌等。违规操作：例如运行人员带负荷倒刀闸，线路或设备检修后未拆除接地线就加上电压等。其他：如挖沟损伤电缆，鸟兽跨接在裸露的载流部分。6三、短路的危害短路电流大（10～15倍），短路电流的电动力效应，导体间产生很大机械应力，使导体和支架遭到破坏。短路电流的电弧可

3、能烧坏设备，大多数使设备发热增加，持续时间长时，设备过热会导致损坏。短路时系统电压大幅降低，对用户影响很大，如异步电动机转速下降甚至停转。距离较近＋功率较大＋持续时间较长时，并列运行发电机可能会失去同步，造成稳定性破坏，大面积停电。不对称故障引起不平衡磁通，在临近平行通信线路内产生大电势，干扰通信系统。7四、短路危害的限制措施合理地配置继电保护并整定其参数，能迅速动作将短路部分与系统其它部分隔离。装设限流电抗器，在母线上装设母线电抗器，限制短路电流。选择适当的主接线形式和运行方式。如变压器低压侧分裂运行，增大系统阻抗，减少短路电流。采用防雷设施，降低过电压水平。8五、短路计算的目的

4、选择电气设备的依据。例如断路器、互感器、瓷瓶、母线、电缆等（机械稳定度和热稳定度）。合理地配置各种继电保护及自动装置参数的依据。设计和选择发电厂和电力系统主接线依据（确定是否需要采取限制短路电流的措施等）。研究短路对用户工作的影响（暂态稳定计算）。进行故障时及故障后的安全分析。9第四章电力系统故障分析4.2无穷大容量电源供电系统三相短路分析10第四章电力系统故障分析4.2.1无穷大容量电源系统发生三相短路的暂态过程11一、无穷大容量电源系统发生三相短路的暂态过程指电源具有恒定的电压幅值和恒定频率，这样的电源也称为无限大功率电源或无穷大电源。恒定电势源的内阻抗为零。实际中并不存在这种

5、电源，但相对于外电路短路回路的总阻抗而言，电源的内阻抗很小，可以忽略不计。一般地说，电源的内阻抗小于外电路短路回路的总阻抗的十分之一时，我们就可以认为该电源为恒定电势源。恒定电势源12恒定电势源电路——短路前电网三相对称，处于稳态，只写出a相的电势和电流稳态电流Im(0)及其与电源电势间的夹角φ(0)合闸角13恒定电势源电路——短路后三相短路后，被分成两个独立的回路右侧回路：从短路发生瞬间的值不断地衰减为零左侧回路：阻抗由变为电流衰减为决定的新稳态值14短路暂态分析左侧回路即为短路暂态过程的分析对象可列写一阶常系数、线性非齐次的常微分方程解可分为两个部分：特解和一般解。其中，特解代

6、表短路的强制分量，即周期分量Ｚ是Ｒ+jωL的模值；φ是短路电流和电源电势之间的相角，即电路的阻抗角Im是稳态短路电流的幅值15短路暂态分析一般解代表自由分量，即非周期分量。与外电源无关，是按指数规律衰减的直流。其中（特征根方程根的倒数）根据楞次定律，电感电流不畸变，(0)短路前瞬16短路暂态分析结果三相短路电流分别为由此可见：稳态短路电流（周期分量）的幅值相等、相角相差120º幅值需由电压幅值与短路回路总阻抗求出短路稳态的暂态过程中非周期分量逐步衰减为0非周期分量的初值由短路前电流与短路后稳态电流求出17短路暂态分析结果18相量图表示在t轴投影代表瞬时值非周期短路分量大小与发生

7、时刻(即合闸角α)有关平行于t轴则投影最大19第四章电力系统故障分析4.2.2短路冲击电流、短路电流的有效值和短路容量20二、短路冲击电流即短路电流最大可能的瞬时值，以iM表示主要用于检验电气设备和载流导体的动稳定度，即在短路电流下的受力是否超过容许值。短路电流相量图中，短路冲击电流最大，需满足两个条件：相量差的幅值最大；相量差与t轴平行。21二、短路冲击电流对于第一个条件：需要短路前空载在此前提下，若电网即此时若则图中平行于t满足第二个条件22二、短路冲击电流短路波