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电力系统分析 南京航空航天大学 王世山 Download:/u/max 4 电力系统故障分析 4.1 故障类型和短路电流 4.1 故障类型和短路电流 4.2 同步电机的数学模型 4.2 同步电机的数学模型 4.3 同步电机三相短路电磁暂态过程 4.3 同步电机三相短路电磁暂态过程 4.4 不对称运行分析方法—— 对称分量法 4.4 不对称运行分析方法—— 对称分量法 4.5 电力系统不对称短路 4.5 电力系统不对称短路 4.6 非全相运行 4.6 非全相运行 4.7 复杂故障分析 4.7 复杂故障分析 4.1 故障类型和短路电流 4.1 故障类型和短路电流 短路故障——正常运行以外“相－相”之间，“相－地”之间接通。 对称短路 ——三相短路 k(3) 不对称短路 两相短路 两相接地短路 单相接地短路 k(2) k(1, 1) k(1) 短路故障的主因———— 雷击等各种形式的过电压，绝缘材料老化，遭受机械损伤， 致使载流导体绝缘被损坏。 不可预计的 自然损坏，如架空线路因大风或导线履冰引起电 杆倒塌等，或因鸟兽跨接裸露导体等。 自然的污秽加重降低绝缘能力。 运行人员违反安全操作规程而误操作，如线路或设备检修后 未拆除接地线就加上电压等。 短路电流“效应” 动力效应 通过导体，产生电动力，以短路冲击电流——短路电流最大 瞬时值来衡量。 热效应 通过导体，产生热量，温度急剧上升。时间很短，可不考虑 导体散热，导体是在绝热状态下发热升温情况。 短路故障后果 短路电流，达正常负荷电流几倍－几十倍，通过电气设备， 设备因发热 而损坏。 电气设备导体间产生很大电动力，导体变形、扭曲或损坏。 系统电压突然大幅下降，系统中异步电动机将因转矩下降 而 减速或停转。 系统中功率分布突然变化，导致并列运行发电厂失去同步， 破坏系统稳定性。 产生的不平衡交变磁场，对周围通信网络、信号系统、晶闸 管触发系统及自动控制系统产生干扰。 短路电流计算目的 为选择和校验各种电气设备机械稳定性、热稳定性提供依据。 计算短路冲击电流校验设备机械稳定性，计算短路电流周期 分量校验设备热稳定性。 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。 短路计算简化假设 不计短路时发电机转矩与转速变化，并列运行各发电机转子间无 摇摆现象。 忽略磁路饱和，短路过程中系统是线性，应用叠加原理。 高压网络中不计元件电阻和接地支路导纳，各元件用纯电抗。 系统除不对称故障处出现不对称外，其余部分三对称的。 电源内阻抗不超过总阻抗5%‾10%，可认为电源为无限大功率。 无限大功率电源 内阻抗为零，端电压保持恒定不变。 短路点处负荷用等值异步发电机表示。 短路点之外负荷用恒定阻抗表示或略去不计。 各电压级电压基准值采用各自平均额定电压。 无限大功率电源供电网络 无限大功率电源： 当电力系统电源距短路点电气距离较远、 由短路引起电源送出功率变化量远小于电源所具有功率， 无限大功率电源，记 S = ∞。 无限大功率电源特点： ① 短路过程: 频率恒定。 ② 短路过程: 端电压恒定。 ③ 内电抗等于零。 当X 10%X ，认为电源为无限大功率电源。 S Σ 无限大功率电源供电网络的三相短路 R L ia R′ L′ d d Ua Um sin(ω t +α)