电力系统暂态分析.doc

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1、第二部分电力系统暂态分析电力系统的暂态过程，即涉及到电力系统内部的电磁暂态过程，又涉及到电力系统内部的机械运动中的暂态过程，因此研究它有一定的复杂性。所谓电力系统的暂态过程包括两种：一种是电磁暂态过程(七、八章)，一种是机电暂态过程（九、十章）。电力系统的电磁暂态过程，主要与电力系统中发生短路、断路、自动磁励有关，涉及电流、电压随时间的变化。电力系统的机电暂态过程，主要与系统受到干扰、稳定性破坏、异步运行有关，涉及功率、功率角、旋转电机的转速随时间的变化。第七章电力系统对称故障分析计算主要内容提示本章首先以无限大功率电源供电系统发生三相对称短路为例，讨论发生短路后短路电流的变化

2、（暂态）过程，并进行短路冲击电流、短路电流有效值和短路功率的计算。其次讨论同步发电机的基本方程，同步发电机突然三相短路物理过程及三相短路电流的计算表达式，电力系统三相短路的实用计算方法。§7—1无限大功率电源供电系统的三相短路分析＞＞所谓无限大功率电源：是指当电力系统的电源距短路点的电气距离较远时，由短路而引起的电源送出功率的变化量远小于电源所具有的功率，即，则称该电源为无限大功率电源，记作。＞＞无限大功率电源的特点是：＞＞⑴由于，所以认为在短路过程中无限大功率电源的频率恒定，即。⑵由于，所以认为在短路过程中无限大功率电源的端电压恒定，即。⑶内电抗等于零，即。实际上，真正无限大

3、功率电源是没有的，一般在＜或＜的情况下，即可认为电源为无限大功率电源。一、电力系统三相短路电流的周期分量与非周期分量由无限大功率电源供电系统的等值电路如图7-1所示。→ua图7-1无限大功率电源供电等值电路RLk(3)ˊRˊLia正常运行时，a相电压、电流的表达式为：其中—为；—为正常回路阻抗角。发生三相短路时，短路电流为周期分量与非周期分量的叠加：其中—为短路电流周期分量的幅值。式(7-1)中，积分常数为非周期分量电流的初始值，可由初始条件决定。在含有电感的电路中，根据楞次定律，通过电感中的电流不能突变，即短路前瞬间的电流等于短路后瞬间的电流值。让有于是，短路全电流的表达式为

4、：一、短路冲击电流短路电流最大可能的瞬时值称为短路冲击电流，以iM表示。发生三相短路后，a、b、c三相的周期分量电流对称，而非周期分量不对称。其中哪一相的非周期分量最大，那一相的短路电流将出现最大值。如a相，非周期分量电流的初始值为：可使非周期分量电流出现最大值的条件是：⒈电路原来处于空载，即；⒉短路回路为纯电感电路，即；⒊电压的初相角过零值，即或。将如上三个条件代入式，便可得最恶劣条件下的短路全电流：短路电流的最大瞬时值将在短路发生后经过半个周期时出现，此时时间为0.01秒，由此可得冲击电流的算式：式中—是短路电流周期分量幅值的有效值；KM—冲击系数，1≤KM≤2，一般为1.

5、8~1.9。当KM=1.8时，一、短路全电流的最大有效值当KM=1.8时，IM=1.52I；当KM=1.9时，IM=1.62I。二、短路功率在选择断路器、开关等电气设备时，为了校验开关的断开容量（可断容量），要用到短路功率的概念。短路功率其实就是短路电流与额定电压构成的三相功率：在标么值计算中，取基准功率SB，电压UB=UN，则有在实用计算中：所以短路功率：注意：选电气设备时，断开容量大于短路功率。六、短路电流周期分量有效值的求法如图7-2所示简单等值电路。图7-2简单等值电路（a）有名值（b）标么值IU=Uavk(3)X∑B(a)I*U*=1k(3)X∑*(b)有名值计算时：

6、标么值计算时：【例7—1】如图例7-1(a)所示的网络中，当降压变电站10.5kV母线上发生三相短路时，可将系统视为无限大功率电源，试求此时短路点的冲击电流和短路功率。～l=10kmx1=0.4Ω/kmS=∞Uk%=10.520MVA115/38.5kVk(3)10.5kV(a)2×3.2MVAUk%=735/10.5kV1234解取SB=100MVAUB=Uavk(3)(b)E*=1例7-1图0.52510.29222.1932.194（a）接线图(b)等值图等值网络图（b）所示。周期分量电流的有效值：有名值电流为：（kA）若取，则冲击电流：（kA）短路功率为：（MVA）§7

7、-2同步发电机突然三相短路分析本节主要内容包括：同步发电机的基本方程，派克变换及同步发电机的稳态、暂态及次暂态参数、等值电路，同步发电机突然三相短路时短路电流的分析计算。一、同步发电机的基本方程在此规定：定子电流+，转子电流+Raiauaea图7-4静、转子等值电路定子转子ifRfefuf如图7-4所示等值电路，定、转子电压方程：（算子）将abc三相定、转子电压方程综合在一起写成矩阵的形式：定、转子磁链方程：一、派克变换图7-5静、转子轴线图ddqq(b)(a)bzcaybacx··+·++