电力系统分析基础(第八章)
电力系统分析基础第八章第四节

3 2
[(2 X 2
X0 )]
j
3X 0 ]Ia1
Uc j[(a a2 ) X 2 (a 1) X 0 ]Ia1
3 2
[(2
X
2
X0 )]
j
3
X
0
]Ia1
与不对称短路时一样,也可以用正序增广网络计算 正序分量。
手算复杂,用计算机算法比较方便。
三.应用叠加原理的分析方法
• Uqk|0|开断q-k支路后的断口电压,它不能由正常潮流计算 求得。
• 一般断线前的正常运行方式已知,线路电流也是已知的, 若把断线看作是突然叠加一个负电流源,将断线分解成正 常运行方式和具有一个不对称电流源的故障分量,故障分 量的计算将较为简单。
(一) 一相断线
• 边界条件为:
Ia Ia 0 ;Ub Uc 0
Ia1 Ia2 Ia0 Ia 0
U1 U2 U0
• 非全相断线
•纵向故障:这种情况直接引起三相线路电流(从断口一 侧流到另一侧)和三相断口间电压不对称,而系统其它 各处的参数仍是对称的,所以把非全相运行称为纵向故 障。 •横向故障:在不对称短路时,故障引起短路点三相电流 (从短路点流出的)和短路点对地的三相电压不对称。 因此通常称短路故障为横向故障。
U 1 U 2 U 0 Ia 0 1
1 1
1
z1 z2 z0
(二)两相断线
边界条件: Ua 0; Ib Ib 0 ; Ic Ic 0
U1 U2 U0 0; I1 Ia 0 I2 I0
I1 Ia 0
1
1
1 1
z1
z1 z2 z0
Ia0
z2 z0
z1
z2
z0
电力系统分析基础(第八章)

2) 模型 a) 正常运行时 b) 故障时
c) 故障切除后
•XT1
•XL
•XL
•XT2
•XT1
•XL
•XL
•X
ᅀ
•XT2
•XT1
•XL •XL
•XT2
3) 解释
• 加速面积 abcdk
•
大与
• 减速面积 dgfe时
• 是暂态稳定 的
• 最大故障切 除角
• δc<δmax<δ
h
• 是暂态稳定 的
• 2、等面积定则
•短路试 验
•空载试 验 •归算问题——三绕组容量不同时
•4、熟练制作电力系统的等值电路
•计算RT时归算 •计算XT时不归算
•多级电压网的归算问题——确定基准级,按变压器变比归算
•标幺值电路的制 定
•归算有名值 •归算基准值
•端部完全等值的变压器模型的作用及推导
•5、了解电力设备运行的基本知识
•发电 机
•8、掌握中性点的接地方式
•有哪几种 •适应范围
•中性点直接接地 •不接地
•中性点不直接接地 •经消弧线圈接 地•经电阻接地
•中性点不接地系统的优缺点
•第二章 电力系统元件的电气参数及等值电路
•1、了解电力线路的结构-型号的表示 •2、熟悉电力线路的电气参数及等值电路-扩径、分裂、换位 •3、掌握变压器的电气参数及等值电路
•
受干扰减少Δδ时,由b点回到a点,但在b点不能建立稳定的平
衡,故是不稳定的
2) 稳定判据
•时
• 极限功
稳 • 稳定储备系定
数:
率:
• 正常运行:KP > • 1故5障%状态:KP >
电力系统分析基础第八章第三节

U f 1 U f 2 U f 0 3I f 0 z f
以下按一般求故障电流和电压的顺序求解。
(四)正序增广网络(正序等效定则)的应用
(1)正序分量的计算
单相接地f
(1):I f
1
Z 1
U f 0 Z2
Z 0
两相短路f
(2):If 1
U f 0 z1 z2
两相接地f(1,1):I f 1
j
3
U f 0
z1 z2
z1
z2
,
I
( f
2)
3 2
I
(3) f
I
(3) f
即电力系统两相短路电流小于三相短路电流
非故障相电压:
z1 z2时
U
f
1
U
f
2
1 U 2
fa
0
U fa U f 1 U f 2 U fa 0
U fb
U fc
2
U f 1
1 2
U
fa
0
即非故障相电压等于故障前电压。 故障相电压幅值比故障前降低一半。
z1
3U fa 0 z2
z0
• 如果Z∑(0)< Z∑(1) ,则 • 如果Z∑(0)>Z∑(1) ,则
I
1
f
I
3
f
U fa|0| Z (1)
I
1
f
I
3
f
思考题:系统三相短路电流一定大于单相接地短路电流吗?为什么?
关于非故障相电压:
U
fa
U f (1)
U f (2)
U f (0)
0
(5)分析
I I
fa fb
电力系统分析第8章

1 p
Iq
(
p)
[
pX
d(
X d ( p)ud (0) p) r][ pX
[ pX d ( p) q( p) r] X
r ]uq(0) d ( p)X
q
(
p)
1 p
ud (0) puq(0) ( p2 1) xq
1 p
拉普拉斯反变换后,得到时域解:
id
u q (0) xd '
u q (0) xd '
cos t
ud (0) xd '
sin t
u q (0) xd '
u (0) xd '
cos(t
0)
i3;
u d (0) xq
cos t
u q(0) xq
sin
t
ud (0) xq
u (0) xq
sin(t
0)
iqn
iq
△id与△iq含有两个分量:直流分量与同步频率的交
• 无限大功率电源是个相对概念。 • 若电源的内阻抗小于短路回路总阻抗的10%,
即可以认为电源为无限大电源。 • 例如,多台发电机并联运行或短路点远离电
源等情况,都可以看作无限大功率电源供电 的系统。
8.2.2 暂态过程分析
一无限大功率电源供电的三相对称系统,短路发生前,电 路处于稳定状态,三相电流对称,用下标(0)、0表示短 路发生前后:
量、强制分量或周期分量 i pa ,与所在相的电源电压有
相同的变化规律,即:
ipa i aIm si n t ( )
Im
Um
R2 2L2
arctanL
R
• 短路点左侧暂态电路的时间常数为Ta,其值由电路参数
电力系统分析第8章课件

▪ 与转子d轴重合时,气隙最小,则电感系数L大,需i小; ▪ 与转子q轴重合时,气隙最大,则电感系数L小,需i大; ▪ 磁阻的变化周期是180°,所以非周期分量包含2倍频分量
和直流分量: ia = iω + i2ω + iα
Exit 第25页
电力系统暂态分析
电力系统暂态分析
第8章 电力系统三相短路的暂态过程
8.1 短路的基本概念 8.2 无限大功率电源供电系统的三相短路分析 8.3 无阻尼绕组同步发电机突然三相短路的分析 8.4 计及阻尼绕组的同步电机突然三相短路分析
Exit
第1页
8.1 短路的基本概念
电力系统暂态分析
• 故障:一般指短路(横向故障)和断线(纵向故 障),分为简单故障和复杂故障
Ria
+ L dia dt
= U m sin(ωt + θ )
其解就是短路的全电流,由两部分组成:
稳态分量 i∞a (强制分量、交流分量或周期分量 ipa )和暂态
分量(自由分量、直流分量或非周期分量)。
i∞a = ipa = Im sin(ωt + θ − ϕ )
Im =
Um
R 2 + (ωL)2
• 简单故障:电力系统中的单一故障 • 复杂故障:同时发生两个或两个以上故障 • 短路:一切不正常的相与相之间或相与地之
间(对中性点接地系统)发生连接的情况。
Exit
第2页
电力系统暂态分析
8.1.1 短路的类型
各种短路的示意图和代表符号
短路种类
示意图
代表符号
三相短路
f(3)
两相短路接地
电力系统分析第八章习题(栗然)

第八章习题8-1: 图(a )所示输电系统,在f点发生接地短路,试绘出各序网络,并计算电源的组合电势∑E 和各序组合电抗∑1X 、∑2X 和∑0X 。
已知系统各元件参数如下:发电机G :50MW ,8.0cos =ϕ,15.0=''dX ,18.02=X ,08.11=E 变压器T-1、T-2:60MVA ,V s %=10.5,中性点接地阻抗Ω=22n x负荷:X LD1=1.2, X LD2=0.35 线路L :50km ,km x /4.01Ω=,103x x =解 (1)各元件参数标幺值计算。
选取基准功率B S =100MVA 和基准电压av B V V =,计算各元件的各序电抗的标幺值,计算结果标于各序网络图中。
发电机:24.08.0/5010015.01=⨯=G X 288.08.0/5010018.02=⨯=G X 变压器T-1、T-2:175.0601001005.1021=⨯==T T X X 中性点接地阻抗:607.137100222=⨯=n x 负荷LD :8151002.11=⨯=LD X 333.21510035.02=⨯=LD X 输电线路L :461.1371004.05021=⨯⨯=L X 383.4416.130=⨯=L X(2)制订各序网络正序和负序网络不包括中性点接地电抗和空载变压器T-2,因此,正序和负序网络中包括发电机G 、变压器T-1、负荷LD 以及输电线路L ,如图(b )和(c )所示。
由于零序电流不流经发电机和负荷,因此,零序网络中只包括变压器T-1、T-2和输电线路L ,如图(d )所示。
(3)网络化简,求组合电势和各序组合电抗。
由图(b )可得05.1824.0808.1=+⨯=∑E869.1461.1175.0)8//24.0(1=++=∑X由图(b )和图(c )可得892.1461.1175.0)333.2//288.0(2=++=∑X172.0175.0//)383.4821.4175.0(0=++=∑X8-2:如图(a )所示电力系统,各元件参数如下:发电机G-1:100MW ,cos ϕ=0.85,223.0,183.02==''X X d;G-2:50MW ,cos ϕ=0.8,141.0=''d X ,172.02=X ;变压器T-1:120MVA ,V s %=14.2;T-2:63MVA ,V s %=14.5;输电线路L :每回120km ,1015,/432.0x x km x =Ω=。
《电力系统分析》第8章习题答案

−
j
900
⎥ ⎥
=
⎢ ⎢0.494e
j 2550
⎥ ⎥
1 ⎥⎦⎢⎣2e j1350 ⎥⎦
⎢⎣0.195e
j1350
⎥ ⎦
8-13 试画出图 8-62 所示电力系统 k 点发生接地短路时的正序、负序和零序等值网络。
图 8-62 习题 8-13 附图
解:正序、负序、零序等值网络见下图 a)、b)、c)。
(3)k 点发生 a、c 两相接地短路时
Ib1
=
j( X 1∑
E1Σ
=
+ X 2∑ // X 0∑ )
j1 j(0.202 + 0.214 // 0.104)
= 3.677
Ib2
=
−
X 0∑ X2∑ + X0∑
Ib1
=
−
0.104 0.214 + 0.104
× 3.677
=
−1.203
Ib0
=
−
X 2∑ X2∑ + X0∑
Ib1
=
− 0.214 × 3.677 0.214 + 0.104
=
−2.474
U b1 = U b2 = U b0 = − jX 2∑ Ib2 = − j0.214 × (−1.203) = j0.257
Ib = 0
Ic = a 2 Ib1 + aIb2 + Ib0 = e j240° × 3.677 − e j120° ×1.203 − 2.474 = 5.624e− j131.29° Ia = aIb1 + a2 Ib2 + Ib0 = e j120° × 3.677 − e j240° ×1.203 − 2.474 = 5.624e j131.29° Ub = 3Ub1 = 3× j0.257 = j0.771 U a = U c = 0
第八章电力系统不对称故障的分析

•
U
fc (1)
•
U
fc ( 2 )
•
U
fc ( 0 )
1
•
U
fc
3
同一类型短路故障发生在不同相上时,基准相的序分量 故障边界条件的形式不会改变,于是复合序网的形式不 会改变,计算公式、结论均不会改变,只是表达式中下 脚符号改变而已。
j a2 a X ff (2) a2 1 X ff (0) I&fa(1)
U&fc aU&fa(1) a2U&fa(2) U&fa(0)
j a a2 X ff (2) a 1 X ff (0) I&fa(1)
(四)向量图:
Ifc(2) Ifb(1)
Ifc(1) Ifb(2)
•
I fa(2)
X ff (0)
•
I fa(1)
X ff (2) X ff (0)
•
I fa(2)
X ff (2)
•
I fa(1)
X ff (2) X ff (0)
U&fa(1) U&fa(1) U&fa(1)
j
X X ff (2) ff (0)
•
I fa(1)
X ff (2) X ff (0)
(2)两故障相中的短路电流的绝对值相等,方向相反, 数值上为正序电流的 3 倍;
(3)当在远离发电机的地方发生两相短路时,可通过对序网 进行三相短路计算来近似求两相短路的电流;
(4)两相短路时的正序电流在数值上与在短路点加一个附加阻
抗
Z (2)
构成一个增广正序网而发生三相短路时的电流相等。即
•
•
•
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2020/11/27
电力系统分析基础(第八章)
•第八章 电力系统的稳定性
•一、基本概念
•稳态:运行参数变化很小
•电力系统 的运行状态
•暂 态:
•受到突然的扰 动,运行参数 变化很大
•电磁暂态过程——故障分析 •(只考虑电磁变化,几十ms)
•机电暂态过程——稳定问题 •(同时考虑电磁与机械参
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电力系统分析基础(第八章)
• 5、提高静态稳定的措施
1) 采用自动励磁调节装置
• 采用分裂导线
2) 减少元件的电抗
• 采用串联电容器 • 提高线路的额定电压 • 等增级加回路数
3) 改善电网结构和采用中间补偿设备
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电力系统分析基础(第八章)
• 四、简单电力系统的暂态稳定 • 1、分析
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电力系统分析基础(第八章)
•二、同步电机的转子运动方 程
•机械角加速度 •电磁转矩 •转动惯量 •原动机转矩 •转子储存的动能: •转矩基准值:
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•机械角速度
•E •ω q
•U •ω0
•δ
•δ0
•ω
=0
电力系统分析基础(第八章)
•三、简单电力系统的静态稳
定 • 1、功角特性曲
5% •变压
•一次侧:用电设 备
器
•二次侧:发电设备
•标称电压等
•升压变:=发电机额定电压 •降压变:=电网额定电压UN •额定电压为空载电压 •内部损耗约5% •二次电压高出10%
级
电力系统分析基础(第八章)
•7、了解电力网接线 •无备用—从一条线获得电源 •有备用—从两条及以上线获得电源
•8、掌握中性点的接地方式
•3、电能变换和电源构成—水20%、火70%、核10%,了解新能源
•4、电力系统的负荷—了解负荷曲线、负荷率Kp、最大负荷利用小时 T•m5a、x 电力系统运行的特点及要求—电能质量、运行特点、运行要求
•6、电力系统的电压等
级
•用电设备允许偏差5%、首末端10%
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•发电机额定电压高于电网
3) 解释
• 加速面积 abcdk
•
大与
• 减速面积 dgfe时
• 是暂态稳定 的
•
• •
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最大故障切 除角
δc<δmax<δ
h
是暂态稳定 的
电力系统分析基础(第八章)
• 2、等面积定则
• 3、用分段计算法求解转子运动方程 • 不能线性化,只能迭代,一步一步计 算
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电力系统分析基础(第八章)
•有哪几种 •适应范围
•中性点直接接地 •不接地
•中性点不直接接地 •经消弧线圈接 地•经电阻接地
•中性点不接地系统的优缺点
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电力系统分析基础(第八章)
• 三相 短路
•X0 •X2
Σ
Σ
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• 短路点并入一个等效附加阻抗ZΔ
电力系统分析基础(第八章)
2) 模型 a) 正常运行时 b) 故障时
c) 故障切除后
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•XT1
•XL
•XL
•XT2
•XT1
•XL
•ห้องสมุดไป่ตู้L
•X
ᅀ
•XT2
•XT1
•XL •XL
•XT2
电力系统分析基础(第八章)
b点时:受干扰增加Δδ→PE ↘ ,ΔM >0,故δ继续↗ ,不能回到b 点。
受干扰减少Δδ时,由b点回到a点,但在b点不能建立稳定的平
衡,故是不稳定的
电力系统分析基础(第八章)
2) 稳定判据
•时
• 极限功
稳 • 稳定储备系定
数:
率:
• 正常运行:KP > • 1故5障%状态:KP >
• 3、利用小干扰法分析简单电力系统的静稳10定%
线
•jXd
•jXT1
•jXL1
•jXT2
•jXL2
•
•
凸 极 机 隐 极 机
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•jXdΣ
电力系统分析基础(第八章)
• 2、静态稳定的 概念
1) 分析
•
• •
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a点时:受干扰δa获得正Δδ→PE获ΔP,P0不变→ ΔM为负制动转 矩,发电机减速, δ↘回到δa, ΔM=0,但惯性作用δ继续↘到 a’’点停止减少,在a’’点ΔM>0故须加速, δ ↗ ,但由于阻 尼达不到a’点,经过几次振荡后回到a点,是静态稳定的。
1) 假设
a) PT不变(因为1秒左右原动机调速器还不能有明显变 化)
b) 对不对称短路,不计零序及负序电流对转子的影响
• (零序:Δ接法,无;负序:平均值为零的转矩,惯性大来不及反
c) 只考映虑)正序分量的影响(用复合序网及等效等则)
• 单相 接地
•X0
Σ
•X2
Σ
• 两相 短路
•X2
Σ
• 两相接地 短路
• 4、提高暂态稳定的措施
1) 采用自动励磁调节装置
• •
提高静稳有明显作用 增大阻尼,改善暂稳
2) 快速切除故障和自动重合闸
• •
减少加速面积,增大减速 面重积合闸进一步增大减速面
• 采用分裂导积线
3) 减少元件的电抗
• 采用串联电容器 • 提高线路的额定电压等级
4) 快速汽门控制、电气制动、变压器经小电阻接地
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电力系统分析基础(第八章)
• 两个 根:
• 分析: 1) 当Seq>0时,P1,2=jβ
• 考虑到阻尼时,衰减振荡,稳 定
2) 当Seq<0时,P1=μ, P1=-μ
• 不稳定
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电力系统分析基础(第八章)
• 4、调节励磁对电力系统静态稳定的影响
• 励磁维持端电 压UG不变时,对 应的功率特性曲 线——外功率特性 曲线在δ>900时仍 然是稳定的,但由 于的滞后调节,在 δ<900范围内,对 于装有调节器的系 统,不能用dP/dδ 判断,而应用小干 扰法分析。
• 汽轮机——快关汽 • 门水轮机——电气制动,发生故障时迅速投入一个附加电 • 阻变压器经小电阻接地——单相故障的电气制动
• 联锁切机
5) 改善电网结构和采用中间补偿设备
6) 系统解列,异步运行,再同步
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电力系统分析基础(第八章)
• 总复 •第一章 电力系统的基本习概念
•1、电力系统的概念和组成—电力网、电力系统、动力系统及之间关 系•2、电力系统为什么要互联运行—经济、可靠、互补、备用
量)
•概念:受到扰动后,能否回到原来的状态或过渡到新的状
态
•静态稳定:受小干扰,偏离原状态,干扰消失后又恢复平衡
•稳态 性
•(特点:变化量小,可线性化分析) •暂态稳定:受大干扰,偏离有限,干扰消失后又恢复平衡
•(特点:变化量大,不允许线性化处理)
•
动态稳定:受大干扰较长一段时间的过程,考虑
调节与控 制装置作用,时间较长