电力系统对称故障分析.ppt

第8章 电力系统对称故障分析 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。 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）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险。 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。 8.2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 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，外部短路时，外接阻抗减小，电源电压幅值必然降低，又由于系统平衡状态被破坏，发电机转速要发生改变，即电源频率要改变。不过当短路点发生在离电源很远的支路上时，外阻抗相对于电源内阻抗要大得多，系统功率又比电源容量小得多，这样使电源电压幅值和频率不会发生较大变化。因此，常将这样的电源近似地认为无限大容量电源。 8.3同步发电机的三相短路 8.3.1同步发电机突然三相短路物理分析 8.3.2 无阻尼绕组同步发电机三相短路暂态过程 8.3.3有阻尼绕组同步发电机三相短路暂态过程 8.3.4电力系统三相短路实用计算 为简化计算，考虑到同步发电机定子绕组电阻相对于电抗要小得多，因而对其短路电流影响较小。所以在求解短路电流起始值时（时刻）可将其忽略不计，从而使问题简化。但电阻对于自由电流的衰减起关键作用不能忽略，所以短路电流计算可分两步，第一步忽略电阻求短路电流起始值，第二步计及电阻分析短路电流的衰减过程，从而得到短路电流的表达式。 将式（8-30）中电阻取为零，并分解部分分式得到 综上所述，同步发电机短路电流表达式尽管很复杂，但仍然同无限大容量短路电流有相同之处，就是都是由周期分量和非周期分量两部分组成。不同之处是对于无限大容量电源系统短路电流，短路的周期分量有效值是不衰减的；而对于同步发电机三相短路电流，周期分量的有效值衰减，起始值为 称为次暂态电流，阻尼绕组中的电流衰减完毕后，进入暂态阶段，近似取为 称为暂态电流；进入稳态后，周期分量的有效值为 称为稳态短路电流。 以上推导的短路电流是考虑在同步发电机端口处发生三相短路，若距发电机端口一段距离发生三相短路，只要在各表达式中将发电机各电抗加上外部等值电抗进行计算即可。以上分析是在带负荷的情况下将发电机各电抗加上外部等值电抗进行计算即可。同时，以上分析是在发电机带负荷情况下进行的，如果发电机空载时发生三相短路，只需 、 代入相应短路电流的短路表达式中计算。 【例8-2】同步发电机参数如下：Xd=1.0、Xq=0.6、 、 、 、 。试计算满载情况下的E