電力系統(tǒng)暫態(tài)分析-第1章電力系統(tǒng)故障分析的基本知識(shí).

1、電力系統(tǒng)暫態(tài)分析電力系統(tǒng)暫態(tài)分析電力系統(tǒng)暫態(tài)分析電力系統(tǒng)暫態(tài)分析西安工業(yè)大學(xué)電信學(xué)院西安工業(yè)大學(xué)電信學(xué)院o 1.1 故障概述o 1.2 標(biāo)幺制o 1.3 無限大功率電源供電的三相短路電流分析2電力系統(tǒng)暫態(tài)分析電力系統(tǒng)暫態(tài)分析1.1 故障概述故障概述一、電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)分類電力系統(tǒng)暫態(tài)分析電力系統(tǒng)暫態(tài)分析1、穩(wěn)態(tài)2、暫態(tài) 3、穩(wěn)態(tài)與暫態(tài)的相對(duì)性 系統(tǒng)參數(shù)不變時(shí)，運(yùn)行參量不變，系統(tǒng)的這種運(yùn)行狀態(tài)稱為穩(wěn)態(tài)。 系統(tǒng)參數(shù)變化后，電力系統(tǒng)從原來的穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)過渡到與新的系統(tǒng)參數(shù)相對(duì)應(yīng)的穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)的過渡過程。 電力系統(tǒng)的參數(shù)無時(shí)無刻不在變化，所以電力系統(tǒng)時(shí)刻處于暫態(tài)過程中，但如果系統(tǒng)參數(shù)變化較小，過渡過程

2、中運(yùn)行參量的變化很小，就稱為穩(wěn)態(tài)；當(dāng)系統(tǒng)參數(shù)變化很大時(shí)（如短路時(shí)），過渡過程中運(yùn)行參量變化大，稱為暫態(tài)。 3電力系統(tǒng)暫態(tài)分析電力系統(tǒng)暫態(tài)分析4、暫態(tài)過程分類1.1 故障概述故障概述 與運(yùn)行操作（如開關(guān)動(dòng)作）及雷擊時(shí)的過電壓有關(guān)，主要涉及電流、電壓波的傳播。特點(diǎn)是過渡過程持續(xù)時(shí)間短，一般為微秒-毫秒級(jí)。（ 1）波過程）波過程 主要研究短路情況下，電流、電壓的變化情況，持續(xù)時(shí)間較波過程長(zhǎng)，一般為毫秒-秒級(jí)。（2）電磁暫態(tài)過程）電磁暫態(tài)過程 主要研究功率、功角和旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速隨時(shí)間變化的情況。這一過渡過程持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)，一般為秒-分鐘。（ 3 3）機(jī)電暫態(tài)過程機(jī)電暫態(tài)過程高電壓技術(shù)高電壓技術(shù)電磁暫態(tài)過

3、程分析，電力系統(tǒng)暫態(tài)分析（第一篇）電磁暫態(tài)過程分析，電力系統(tǒng)暫態(tài)分析（第一篇）機(jī)電暫態(tài)過程分析，電力系統(tǒng)暫態(tài)分析（第二篇）機(jī)電暫態(tài)過程分析，電力系統(tǒng)暫態(tài)分析（第二篇）451.1 故障概述故障概述 所謂短路所謂短路, ,是指電力系統(tǒng)中正常情況以外的一切相與相之是指電力系統(tǒng)中正常情況以外的一切相與相之間或相與地之間發(fā)生通路的情況。間或相與地之間發(fā)生通路的情況。短路的類型短路的類型a a）單相接地短路）單相接地短路 b b）兩相接地短路）兩相接地短路 c c）兩相短路）兩相短路 d d）三相短路）三相短路 電力系統(tǒng)暫態(tài)分析電力系統(tǒng)暫態(tài)分析二、二、 短路的一般概念短路的一般概念61.1 故障概述故障概

4、述短路的分類短路的分類對(duì)稱短路：對(duì)稱短路：三相短路三相短路k（3）不對(duì)稱短路：不對(duì)稱短路：?jiǎn)蜗嘟拥囟搪穯蜗嘟拥囟搪穔（1）兩相接地短路兩相接地短路k（1,1）兩相短路兩相短路k（2）5-10%5-10% 65%65% 進(jìn)行短路電流計(jì)算的目的：進(jìn)行短路電流計(jì)算的目的：l選擇合理的電氣接線圖選擇合理的電氣接線圖l選擇和校驗(yàn)各種電氣設(shè)備選擇和校驗(yàn)各種電氣設(shè)備l合理配置繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置合理配置繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置電力系統(tǒng)暫態(tài)分析電力系統(tǒng)暫態(tài)分析71.1 故障概述故障概述短路的原因及其后果短路的原因及其后果 u 短路的原因：短路的原因： F電氣設(shè)備載流部分絕緣損壞；電氣設(shè)備載流部分絕緣損壞；F架空線路因

5、大風(fēng)或?qū)Ь€覆冰引起電線桿倒塌，或因鳥架空線路因大風(fēng)或?qū)Ь€覆冰引起電線桿倒塌，或因鳥獸跨接裸露導(dǎo)體等；獸跨接裸露導(dǎo)體等；F電氣設(shè)備因設(shè)計(jì)、安裝及維護(hù)不良所導(dǎo)致的設(shè)備缺陷電氣設(shè)備因設(shè)計(jì)、安裝及維護(hù)不良所導(dǎo)致的設(shè)備缺陷引發(fā)短路；引發(fā)短路；F運(yùn)行人員誤操作；運(yùn)行人員誤操作；電力系統(tǒng)暫態(tài)分析電力系統(tǒng)暫態(tài)分析8短路的危害：短路的危害： F短路電流的熱效應(yīng)會(huì)使設(shè)備發(fā)熱急劇增加，可能導(dǎo)致設(shè)短路電流的熱效應(yīng)會(huì)使設(shè)備發(fā)熱急劇增加，可能導(dǎo)致設(shè)備過熱而損壞甚至燒毀；備過熱而損壞甚至燒毀；F短路電流產(chǎn)生很大的電動(dòng)力，可引起設(shè)備機(jī)械變形、扭短路電流產(chǎn)生很大的電動(dòng)力，可引起設(shè)備機(jī)械變形、扭曲甚至損壞；曲甚至損壞；F短路時(shí)系

6、統(tǒng)電壓大幅度下降，嚴(yán)重影響電氣設(shè)備的正常短路時(shí)系統(tǒng)電壓大幅度下降，嚴(yán)重影響電氣設(shè)備的正常工作；工作；F嚴(yán)重的短路可導(dǎo)致并列運(yùn)行的發(fā)電廠失去同步而解列，嚴(yán)重的短路可導(dǎo)致并列運(yùn)行的發(fā)電廠失去同步而解列，破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定性。破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定性。F不對(duì)稱短路產(chǎn)生的不平衡磁場(chǎng)，會(huì)對(duì)附近的通訊系統(tǒng)及不對(duì)稱短路產(chǎn)生的不平衡磁場(chǎng)，會(huì)對(duì)附近的通訊系統(tǒng)及弱電設(shè)備產(chǎn)生電磁干擾，影響其正常工作弱電設(shè)備產(chǎn)生電磁干擾，影響其正常工作 。1.1 故障概述故障概述電力系統(tǒng)暫態(tài)分析電力系統(tǒng)暫態(tài)分析電力系統(tǒng)暫態(tài)分析電力系統(tǒng)暫態(tài)分析1.1 故障概述故障概述三、斷線故障三、斷線故障1、斷線故障（縱向故障）的類型、斷線故障（縱向故障）的類

7、型2、斷線原因、斷線原因3、斷線的影響、斷線的影響1）一相斷線2）兩相斷線1）采用分相斷路器的線路發(fā)生單相短路時(shí)單相跳閘；2）線路一相導(dǎo)線斷開。 造成三相不對(duì)稱，產(chǎn)生負(fù)序和零序分量，而負(fù)序和零序分量對(duì)電氣設(shè)備和通訊有不良影響。9101.2標(biāo)幺制標(biāo)幺制 一、標(biāo)幺制的概念一、標(biāo)幺制的概念某一物理量的標(biāo)幺值某一物理量的標(biāo)幺值 ，等于它的實(shí)際值，等于它的實(shí)際值A(chǔ)與所與所選定的基準(zhǔn)值選定的基準(zhǔn)值A(chǔ)B的比值，即的比值，即 ：*BAAA*A電力系統(tǒng)暫態(tài)分析電力系統(tǒng)暫態(tài)分析11對(duì)電抗、電壓、電流和功率等物理量，如果選定對(duì)電抗、電壓、電流和功率等物理量，如果選定某一物理量某一物理量 為各物理量的基準(zhǔn)值，為各物理

8、量的基準(zhǔn)值，則其標(biāo)幺值分別為：則其標(biāo)幺值分別為：*/BBZZ ZRjXZRjXBBBBZUIS、 、*/BUU U*/BII I*/BBSS SPjQSPjQ1.2標(biāo)幺制標(biāo)幺制電力系統(tǒng)暫態(tài)分析電力系統(tǒng)暫態(tài)分析12SUIUZI二、電力系統(tǒng)中基準(zhǔn)值的選取二、電力系統(tǒng)中基準(zhǔn)值的選取BBBBBBSU IUZ I* *SU IUZ I結(jié)論：結(jié)論：l如果標(biāo)幺值的如果標(biāo)幺值的基準(zhǔn)值選擇符合基準(zhǔn)值選擇符合電路自身規(guī)律，電路自身規(guī)律，那么標(biāo)幺值依然那么標(biāo)幺值依然符合電路規(guī)律；符合電路規(guī)律；1.2標(biāo)幺制標(biāo)幺制BBBBBBSUISU IUZIUZ I電力系統(tǒng)基本公式：電力系統(tǒng)基本公式：如果基準(zhǔn)選取滿足：如果基準(zhǔn)選取

9、滿足：那么有那么有視在功率視在功率對(duì)單相電路來說對(duì)單相電路來說復(fù)功率的標(biāo)幺復(fù)功率的標(biāo)幺值計(jì)算表達(dá)式值計(jì)算表達(dá)式? ?電力系統(tǒng)暫態(tài)分析電力系統(tǒng)暫態(tài)分析13對(duì)對(duì)三相電路來說三相電路來說33BBBBBBSU IUZ I1.2標(biāo)幺制標(biāo)幺制33SUIUZI* *SU IUZ I3333BBBBBBSUISU IUZIUZ I結(jié)論：結(jié)論：l在標(biāo)幺制中，在標(biāo)幺制中，三相電路的計(jì)三相電路的計(jì)算公式與單相算公式與單相電路的計(jì)算公電路的計(jì)算公式完全相同；式完全相同；電力系統(tǒng)的基本公式為：電力系統(tǒng)的基本公式為：基準(zhǔn)值選擇應(yīng)滿足：基準(zhǔn)值選擇應(yīng)滿足：那么有：那么有：電力系統(tǒng)暫態(tài)分析電力系統(tǒng)暫態(tài)分析143BBBSIU23

10、BBBBBUUZSI33BBBBBBSU IUZ I以上四個(gè)基準(zhǔn)值只能有兩個(gè)可任意選取，其余兩個(gè)可根以上四個(gè)基準(zhǔn)值只能有兩個(gè)可任意選取，其余兩個(gè)可根據(jù)上式計(jì)算出來，一般情況下，我們常選據(jù)上式計(jì)算出來，一般情況下，我們常選 作為基準(zhǔn)，作為基準(zhǔn)，此時(shí)，電流和阻抗的基準(zhǔn)值為：此時(shí)，電流和阻抗的基準(zhǔn)值為：*3/BBBUII IIS標(biāo)幺值標(biāo)幺值計(jì)算：計(jì)算：*22BBBBBRjXSSZRjXZUU1.2標(biāo)幺制標(biāo)幺制BBUS、因此，三相電路標(biāo)幺制的基準(zhǔn)值選擇應(yīng)符合以下公式：因此，三相電路標(biāo)幺制的基準(zhǔn)值選擇應(yīng)符合以下公式：電力系統(tǒng)暫態(tài)分析電力系統(tǒng)暫態(tài)分析15*BUUU2*BBBUZZZRjXS應(yīng)用標(biāo)幺值可以實(shí)

11、現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的計(jì)算。但應(yīng)用標(biāo)幺值可以實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的計(jì)算。但應(yīng)用標(biāo)幺值完應(yīng)用標(biāo)幺值完成計(jì)算后，最后還需要將標(biāo)幺制換算成有名值，換算成計(jì)算后，最后還需要將標(biāo)幺制換算成有名值，換算公式如下：公式如下：*3BBBSIIIIU*BSSS1.2標(biāo)幺制標(biāo)幺制電力系統(tǒng)暫態(tài)分析電力系統(tǒng)暫態(tài)分析16三、三、不同電壓等級(jí)電網(wǎng)的合并及電抗標(biāo)幺值的關(guān)系不同電壓等級(jí)電網(wǎng)的合并及電抗標(biāo)幺值的關(guān)系22233233lllUXX kXU 具有三個(gè)電壓等級(jí)的電力網(wǎng)具有三個(gè)電壓等級(jí)的電力網(wǎng)1、將、將U U3 3電壓等級(jí)的參數(shù)歸算到電壓等級(jí)的參數(shù)歸算到U U2 2電壓等級(jí)電壓等級(jí)：1.2標(biāo)幺制標(biāo)幺制電力系統(tǒng)暫態(tài)分析電力系統(tǒng)暫態(tài)分析17222

12、22221133 132133323lllllUUUXX kX k kXXUUU2、將、將U U2 2電壓等級(jí)的參數(shù)歸算到電壓等級(jí)的參數(shù)歸算到U U1 1電壓等級(jí)電壓等級(jí)：1.2標(biāo)幺制標(biāo)幺制22122 122TTTUXXkXU22122 122lllUXX kXU222%10kTNUUXS232%10kT NUUXS22223222223%1010kkT TNNUUUUUXkXSUS電力系統(tǒng)暫態(tài)分析電力系統(tǒng)暫態(tài)分析182133333*2213llllBBBUXUXXXUUXSS3、將線路參數(shù)以、將線路參數(shù)以 為基準(zhǔn)進(jìn)行標(biāo)幺值換算：為基準(zhǔn)進(jìn)行標(biāo)幺值換算：1.2標(biāo)幺制標(biāo)幺制2122222*2212

13、TTTTBBBUXUXXXUUXSS2122222*2212llllBBBUXUXXXUUXSS1BUS、1111*2211TTTTBBBXXXXUUXSS電力系統(tǒng)暫態(tài)分析電力系統(tǒng)暫態(tài)分析191.2標(biāo)幺制標(biāo)幺制111*21lllBBXXXUXS111*11BUUUUU33*23llBXXUS22*22TTBXXUS22*22llBXXUS11*21TTBXXUS11*21llBXXUS 此式說明：線路各段元件參數(shù)的標(biāo)幺值只需用元件所此式說明：線路各段元件參數(shù)的標(biāo)幺值只需用元件所在級(jí)的電壓作為基準(zhǔn)電壓來計(jì)算，而無需再進(jìn)行電壓折在級(jí)的電壓作為基準(zhǔn)電壓來計(jì)算，而無需再進(jìn)行電壓折算。算。 仔細(xì)觀察：仔

14、細(xì)觀察：電力系統(tǒng)暫態(tài)分析電力系統(tǒng)暫態(tài)分析201312UUk k后級(jí)電壓基準(zhǔn)的確定：后級(jí)電壓基準(zhǔn)的確定： 1、準(zhǔn)確計(jì)算法準(zhǔn)確計(jì)算法 33avUU2、近似計(jì)算法近似計(jì)算法 線路的額定電壓與平均額定電壓線路的額定電壓與平均額定電壓額定電壓額定電壓UN/ kV0.220.3836103560110220330平均額定電壓平均額定電壓Uav /kV0.230.43.156.310.53763115230345u線路平均額定電壓：線路平均額定電壓：指線路始端最大額定電壓與末端最小指線路始端最大額定電壓與末端最小額定電壓的平均值。取線路額定電壓的額定電壓的平均值。取線路額定電壓的1.05倍，見下表。倍，見下

15、表。用平均電壓用平均電壓的變比代替的變比代替實(shí)際的變壓實(shí)際的變壓器變比器變比1.2標(biāo)幺制標(biāo)幺制121UUk22avUU電力系統(tǒng)暫態(tài)分析電力系統(tǒng)暫態(tài)分析21 四、不同標(biāo)四、不同標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)幺值之間的換算準(zhǔn)標(biāo)幺值之間的換算 電力系統(tǒng)中各電氣設(shè)備如發(fā)電機(jī)、變壓器、電抗器等所給電力系統(tǒng)中各電氣設(shè)備如發(fā)電機(jī)、變壓器、電抗器等所給出的標(biāo)幺值都是額定標(biāo)幺值出的標(biāo)幺值都是額定標(biāo)幺值 ，進(jìn)行短路電流計(jì)算時(shí)必須將它，進(jìn)行短路電流計(jì)算時(shí)必須將它們換算成統(tǒng)一基準(zhǔn)值的標(biāo)幺值。們換算成統(tǒng)一基準(zhǔn)值的標(biāo)幺值。 換算方法是：換算方法是： 先將以額定值為基準(zhǔn)的電抗標(biāo)幺值先將以額定值為基準(zhǔn)的電抗標(biāo)幺值 還原為有名值，即還原為有名值，即

16、*NX2*NNNNNUXXXXS選定選定SB和和UB，則以此為基準(zhǔn)的電抗標(biāo)幺值為：則以此為基準(zhǔn)的電抗標(biāo)幺值為： 2*22NBBBNBBNBUXSSXXXXUSU*BBNNSXXSNBUU若若則則1.2標(biāo)幺制標(biāo)幺制電力系統(tǒng)暫態(tài)分析電力系統(tǒng)暫態(tài)分析22發(fā)電機(jī)：發(fā)電機(jī)：通常給出通常給出SN、UN和額定電抗標(biāo)幺值，則和額定電抗標(biāo)幺值，則 *NGX2*2NBBBGNGNGNBNUSSXXXS US變壓器：變壓器：通常給出通常給出SN、UN和短路電壓百分?jǐn)?shù)和短路電壓百分?jǐn)?shù) ， %kU2*2NBBBTNTNTNBNUSSXXXSUS2*2%100100kNNkNTNNUUSUXSU1.2標(biāo)幺制標(biāo)幺制 電力系

17、統(tǒng)暫態(tài)分析電力系統(tǒng)暫態(tài)分析23*%1001003RRNRNNXXXUI*22%10033NNRRBBBRNRBBBNNUUXXSSXXXUUII 輸電線路：輸電線路：通常給出線路長(zhǎng)度和每公里的電抗值，則通常給出線路長(zhǎng)度和每公里的電抗值，則 *2LBLLBBXSXXXU*%100RNRXX 電抗器：電抗器：通常給出通常給出IN、UN和電抗百分?jǐn)?shù)和電抗百分?jǐn)?shù) XR%，其中，其中1.2標(biāo)幺制標(biāo)幺制電力系統(tǒng)暫態(tài)分析電力系統(tǒng)暫態(tài)分析準(zhǔn)確計(jì)算法近似計(jì)算法發(fā)電機(jī)變壓器電抗器輸電線*BBGNGNSXXS*BBTNTNSXXS2*2NBBGNGNBUSXXSU2*2%100kNBBTNBUUSXSU*2%100

18、3NRBBRBNUXSXUI*2BLLavSXXU*2BLLBSXXU表表6-1 電力系統(tǒng)各元件電抗標(biāo)幺值計(jì)算公式電力系統(tǒng)各元件電抗標(biāo)幺值計(jì)算公式*2%1003NRBBRavNUXSXUI1.2標(biāo)幺制標(biāo)幺制24電力系統(tǒng)暫態(tài)分析電力系統(tǒng)暫態(tài)分析例：某輸電系統(tǒng)如下圖所示，試用計(jì)算系統(tǒng)中各元件例：某輸電系統(tǒng)如下圖所示，試用計(jì)算系統(tǒng)中各元件的標(biāo)幺值。的標(biāo)幺值。1.2標(biāo)幺制標(biāo)幺制25電力系統(tǒng)暫態(tài)分析電力系統(tǒng)暫態(tài)分析221*2210.51000.260.8673010.5NBNGNBUSXXSU222*2210.51000.1050.33331.510.5NBNTNBUSXXSU解解1 1：精確算法：精確

19、算法發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)：選取基準(zhǔn)容量選取基準(zhǔn)容量S SB B=100MVA=100MVA，第一段的基準(zhǔn)電壓為，第一段的基準(zhǔn)電壓為10.5kV10.5kV，則三段的基準(zhǔn)電壓分別為：，則三段的基準(zhǔn)電壓分別為：1.2標(biāo)幺制標(biāo)幺制變壓器變壓器T T1 1：26112110.512110.5IIIUUkVk121216.610.57.2610.5110IIIIUUkVk kkV.UI510電力系統(tǒng)暫態(tài)分析電力系統(tǒng)暫態(tài)分析1.2標(biāo)幺制標(biāo)幺制線路線路L L2 2：6*221000.08 2.50.387.26BLBSXXU5*22%561001.091001007.26330.3NRBBNUXSXUI電抗器電抗器

20、L L：發(fā)電機(jī)電勢(shì)發(fā)電機(jī)電勢(shì)：27線路線路L L1 1：3*221000.4 800.22121BLBSXXU224*221101000.1050.5815121NBNTNBUSXXSU變壓器變壓器T T2 2：05. 15 .1011BUEE電力系統(tǒng)暫態(tài)分析電力系統(tǒng)暫態(tài)分析1*1000.260.86730BNGNSXXS2*1000.1050.33331.5BNTNSXXS解解2 2：近似算法：近似算法發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)：選取基準(zhǔn)容量選取基準(zhǔn)容量S SB B=100MVA=100MVA，基準(zhǔn)電壓，基準(zhǔn)電壓U UB B=U=Uavav，則各，則各元件的標(biāo)幺值分別為：元件的標(biāo)幺值分別為：1.2標(biāo)幺制標(biāo)

21、幺制變壓器變壓器T T1 1：線路線路L L1 1：3*221000.4 800.242115BLavSXXU4*1000.1050.70015BNTNSXXS變壓器變壓器T T2 2：28電力系統(tǒng)暫態(tài)分析電力系統(tǒng)暫態(tài)分析1.2標(biāo)幺制標(biāo)幺制線路線路L L2 2：6*221000.08 2.50.5046.3BavSXXU5*22%561001.4551001006.3330.3NRBavNUXSXUI電抗器電抗器L L：發(fā)電機(jī)電勢(shì)發(fā)電機(jī)電勢(shì)：*111.0510.5avEEU29電力系統(tǒng)暫態(tài)分析電力系統(tǒng)暫態(tài)分析課堂作業(yè)課堂作業(yè) 如圖所示一個(gè)輸電系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)圖。發(fā)電經(jīng)過變壓如圖所示一個(gè)輸電系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)

22、圖。發(fā)電經(jīng)過變壓器和雙回路輸電線向受端系統(tǒng)送電。各元件額定參數(shù)如下：器和雙回路輸電線向受端系統(tǒng)送電。各元件額定參數(shù)如下：發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)G G：電力系統(tǒng)暫態(tài)分析電力系統(tǒng)暫態(tài)分析1.2標(biāo)幺制標(biāo)幺制24010.5cos0.81.0dMWkVX 130010.5 2420.14TMVAkVX 變壓器變壓器T1T1：2280220 1210.14TMVAkVX 變壓器變壓器T2T2：線路線路L L：230km230km ，每回每公里電抗，每回每公里電抗0.4以上標(biāo)幺值均按設(shè)備本身的額定值為基準(zhǔn)，試分別用以下兩以上標(biāo)幺值均按設(shè)備本身的額定值為基準(zhǔn)，試分別用以下兩種方法計(jì)算各元件的標(biāo)幺值：種方法計(jì)算各元件的標(biāo)

23、幺值：220BSMVA?。? 1）按各級(jí)變壓器實(shí)）按各級(jí)變壓器實(shí)際變比計(jì)算，際變比計(jì)算，220kV220kV電電壓級(jí)取壓級(jí)取209kV209kV；（2 2）按平均電壓計(jì)算。）按平均電壓計(jì)算。3031 五、頻率、角速度和時(shí)間的基準(zhǔn)值五、頻率、角速度和時(shí)間的基準(zhǔn)值 1.2標(biāo)幺制標(biāo)幺制 如前所述，所有物理量均可以計(jì)算其標(biāo)幺值，電力系如前所述，所有物理量均可以計(jì)算其標(biāo)幺值，電力系統(tǒng)常用的頻率、角速度和時(shí)間也不例外。其基準(zhǔn)值的選取統(tǒng)常用的頻率、角速度和時(shí)間也不例外。其基準(zhǔn)值的選取一般為：一般為：即同步電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)弧度電角度即同步電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)弧度電角度所需要的時(shí)間。所需要的時(shí)間。電力系統(tǒng)暫態(tài)分析電

24、力系統(tǒng)暫態(tài)分析50BNffHz2BNf1BBt*12(1)0.98,0.1376,0.122,0.232;dTTLxxxx*12(2)0.733,0.103,0.110,0.191;dTTLxxxx答案：答案：32 六、使用標(biāo)幺值的優(yōu)點(diǎn)六、使用標(biāo)幺值的優(yōu)點(diǎn) 1.2標(biāo)幺制標(biāo)幺制1 1、計(jì)算簡(jiǎn)單、計(jì)算簡(jiǎn)單 三相電路的計(jì)算公式與單相電路相同；三相電路的計(jì)算公式與單相電路相同； 線電壓與相電壓的標(biāo)幺值相同；線電壓與相電壓的標(biāo)幺值相同； 電壓等于基準(zhǔn)時(shí)，功率的標(biāo)幺值等于電流的標(biāo)幺值；電壓等于基準(zhǔn)時(shí)，功率的標(biāo)幺值等于電流的標(biāo)幺值； 變壓器的標(biāo)幺值不論歸算到哪一側(cè)都相同；變壓器的標(biāo)幺值不論歸算到哪一側(cè)都相同

25、；2 2、便于對(duì)計(jì)算結(jié)果作出分析及判斷、便于對(duì)計(jì)算結(jié)果作出分析及判斷電力系統(tǒng)暫態(tài)分析電力系統(tǒng)暫態(tài)分析331.3 無限大功率電源供電的三相短路電流分析無限大功率電源供電的三相短路電流分析 一、由無限容量系統(tǒng)供電時(shí)三相短路的物理過程一、由無限容量系統(tǒng)供電時(shí)三相短路的物理過程 1. 無限容量系統(tǒng)的概念無限容量系統(tǒng)的概念說明：無限大功率電說明：無限大功率電源是一個(gè)相對(duì)概念，源是一個(gè)相對(duì)概念，真正的無限大功率電真正的無限大功率電源是不存在的。源是不存在的。 u無限容量系統(tǒng)（又叫無限大功率電源），是指無限容量系統(tǒng)（又叫無限大功率電源），是指系統(tǒng)的容量系統(tǒng)的容量為為 ，內(nèi)阻抗為零。，內(nèi)阻抗為零。u無限容量系

26、統(tǒng)的特點(diǎn)：在電源外部發(fā)生短路，電源母線上無限容量系統(tǒng)的特點(diǎn)：在電源外部發(fā)生短路，電源母線上的的電壓基本不變電壓基本不變，即認(rèn)為它是一個(gè)恒壓源。，即認(rèn)為它是一個(gè)恒壓源。u在工程計(jì)算中，當(dāng)電源內(nèi)阻抗不超過短路回路總阻抗的在工程計(jì)算中，當(dāng)電源內(nèi)阻抗不超過短路回路總阻抗的5%10%時(shí)，就可認(rèn)為該電源是無限大功率電源。時(shí)，就可認(rèn)為該電源是無限大功率電源。電力系統(tǒng)暫態(tài)分析電力系統(tǒng)暫態(tài)分析342. 由無限大功率電源供電的三相對(duì)稱電路由無限大功率電源供電的三相對(duì)稱電路 下圖所示為一由無限大功率電源供電的三相對(duì)稱電路。下圖所示為一由無限大功率電源供電的三相對(duì)稱電路。電力系統(tǒng)暫態(tài)分析電力系統(tǒng)暫態(tài)分析1.3 無限大

27、功率電源供電的三相短路電流分析無限大功率電源供電的三相短路電流分析 35解微分方程得：解微分方程得：sin()eatTkpmkiItC零狀態(tài)零狀態(tài)零輸入零輸入列短路后電路中的回路電壓方程：列短路后電路中的回路電壓方程：)sin(tUdtdiLRimkk22mpmUIRLarctankLRaLTR周期周期分量分量非周期非周期分量分量pnpii電力系統(tǒng)暫態(tài)分析電力系統(tǒng)暫態(tài)分析1.3 無限大功率電源供電的三相短路電流分析無限大功率電源供電的三相短路電流分析 36短路前，系統(tǒng)中的短路前，系統(tǒng)中的a相電壓和電流分別為相電壓和電流分別為)sin(tUuma0sin()amiIt22mmUIRRLL0arc

28、tanLLRR電力系統(tǒng)暫態(tài)分析電力系統(tǒng)暫態(tài)分析1.3 無限大功率電源供電的三相短路電流分析無限大功率電源供電的三相短路電流分析 如何確定常數(shù)如何確定常數(shù)C呢？呢？37由于電路中存在電感，電感中的電流不能突變，所以短由于電路中存在電感，電感中的電流不能突變，所以短路前一瞬間的電流應(yīng)與短路后一瞬間（路前一瞬間的電流應(yīng)與短路后一瞬間（t=0t=0）時(shí)的電流相等。）時(shí)的電流相等。即即 ：0sin()sin()mpmkIIC00sin()sin()mpmknpCIIi得得 0sin()sin()sin()eatTkpmkmpmkiItII 在短路回路中，通常電抗遠(yuǎn)大于電阻，可認(rèn)為，故在短路回路中，通常電

29、抗遠(yuǎn)大于電阻，可認(rèn)為，故 090k0cos() sin()cos eatTkpmmpmiItII 非周期分非周期分量初始值量初始值電力系統(tǒng)暫態(tài)分析電力系統(tǒng)暫態(tài)分析1.3 無限大功率電源供電的三相短路電流分析無限大功率電源供電的三相短路電流分析 38由上式可知，當(dāng)非周期分量電流的初始值最大時(shí)，短路全電由上式可知，當(dāng)非周期分量電流的初始值最大時(shí)，短路全電流的瞬時(shí)值為最大，短路情況最嚴(yán)重。流的瞬時(shí)值為最大，短路情況最嚴(yán)重。F短路前空載（即短路前空載（即 ）0mIF短路瞬間電源電壓過零值，即初始相角短路瞬間電源電壓過零值，即初始相角 0aTtpmpmkItIiecos此時(shí)此時(shí) 問：什么時(shí)候短路電流最大

30、？最大值是多少？問：什么時(shí)候短路電流最大？最大值是多少？短路全電流的瞬時(shí)值為最大的條件是：短路全電流的瞬時(shí)值為最大的條件是：0sin()sin()sin()eatTkpmkmpmkiItIIF短路最小電流出現(xiàn)在什么時(shí)候短路最小電流出現(xiàn)在什么時(shí)候? ?WhyWhy? ?電力系統(tǒng)暫態(tài)分析電力系統(tǒng)暫態(tài)分析1.3 無限大功率電源供電的三相短路電流分析無限大功率電源供電的三相短路電流分析 0sin()sin()sin()eatTkpmkmpmkiItII電力系統(tǒng)暫態(tài)分析電力系統(tǒng)暫態(tài)分析1.3 無限大功率電源供電的三相短路電流分析無限大功率電源供電的三相短路電流分析 F短路最大電流不會(huì)同時(shí)出現(xiàn)在三相；短路

31、最大電流不會(huì)同時(shí)出現(xiàn)在三相； 由于三相對(duì)稱，只要由于三相對(duì)稱，只要用用 、去代、去代替上式中的替上式中的 即可得即可得B B、C C兩兩相的短路電流表達(dá)式。相的短路電流表達(dá)式。(120) (240)、39F最大短路電流分析最大短路電流分析電氣工程基礎(chǔ)電氣工程基礎(chǔ)1.3 無限大功率電源供電的三相短路電流分析無限大功率電源供電的三相短路電流分析 結(jié)論：結(jié)論：1 1、當(dāng)短路趨于穩(wěn)態(tài)時(shí)，三相中的穩(wěn)態(tài)短路電流為三個(gè)幅值、當(dāng)短路趨于穩(wěn)態(tài)時(shí)，三相中的穩(wěn)態(tài)短路電流為三個(gè)幅值相等、相角差為相等、相角差為120120的周期電流，其幅值大小取決于電源電的周期電流，其幅值大小取決于電源電壓幅值和短路回路的總阻抗。壓幅

32、值和短路回路的總阻抗。2 2、從短路發(fā)生到穩(wěn)態(tài)之間的暫態(tài)過程中，每相電流還包、從短路發(fā)生到穩(wěn)態(tài)之間的暫態(tài)過程中，每相電流還包含有逐漸衰減的非周期電流，非周期電流出現(xiàn)的原因是為含有逐漸衰減的非周期電流，非周期電流出現(xiàn)的原因是為了使電感中的電流在短路的瞬間不會(huì)改變。了使電感中的電流在短路的瞬間不會(huì)改變。3 3、非周期分量的起始值越大，短路電流的最大瞬時(shí)值越大。、非周期分量的起始值越大，短路電流的最大瞬時(shí)值越大。4 4、非周期分量電流取得最大值的條件：、非周期分量電流取得最大值的條件： A A、短路前空載；、短路前空載； B B、短路發(fā)生時(shí)，電壓初相角恰好為、短路發(fā)生時(shí)，電壓初相角恰好為0 0404

33、1無限大容量系統(tǒng)三相短路時(shí)短路電流的變化曲線無限大容量系統(tǒng)三相短路時(shí)短路電流的變化曲線三相短路電流的變化曲線如下圖所示。三相短路電流的變化曲線如下圖所示。電力系統(tǒng)暫態(tài)分析電力系統(tǒng)暫態(tài)分析1.3 無限大功率電源供電的三相短路電流分析無限大功率電源供電的三相短路電流分析 42 二、三相短路沖擊電流二、三相短路沖擊電流 在最嚴(yán)重短路情況下，三相短路電流的最大瞬時(shí)值稱為沖在最嚴(yán)重短路情況下，三相短路電流的最大瞬時(shí)值稱為沖擊電流，用擊電流，用ish表示。表示。 由上圖知，由上圖知，ish發(fā)生在短路后約半個(gè)周期（發(fā)生在短路后約半個(gè)周期（0.01s）。）。pshTpmTpmpmshIKIIIiaa2)e1

34、(e01. 001. 0其中，其中，短路電流沖擊系數(shù)。短路電流沖擊系數(shù)。 aTshK01. 0e1意味著短路電意味著短路電流非周期分量流非周期分量不衰減不衰減當(dāng)電阻當(dāng)電阻R=0時(shí)，時(shí)，2shKaLTR 0ee1atT1shK當(dāng)電抗當(dāng)電抗=0時(shí)，時(shí)， ，ee0atT0aLTR意味著不意味著不產(chǎn)生非周產(chǎn)生非周期分量期分量 當(dāng)電阻當(dāng)電阻R=0時(shí)，時(shí)，2shK0ee1atT計(jì)算的時(shí)候會(huì)計(jì)算的時(shí)候會(huì)給你一個(gè)經(jīng)驗(yàn)給你一個(gè)經(jīng)驗(yàn)值值電力系統(tǒng)暫態(tài)分析電力系統(tǒng)暫態(tài)分析1.3 無限大功率電源供電的三相短路電流分析無限大功率電源供電的三相短路電流分析 431Ksh 2 因此因此2.62shpiI 在高壓電網(wǎng)中短路時(shí)，

35、取在高壓電網(wǎng)中短路時(shí)，取Ksh=1.85，則，則 在發(fā)電機(jī)端部短路時(shí)，取在發(fā)電機(jī)端部短路時(shí)，取Ksh=1.9，則，則 pshIi69. 2 在其他電網(wǎng)中短路時(shí)，取在其他電網(wǎng)中短路時(shí)，取Ksh=1.8，則，則 2.55shpiI 三、三相短路沖擊電流有效值三、三相短路沖擊電流有效值電力系統(tǒng)暫態(tài)分析電力系統(tǒng)暫態(tài)分析1.3 無限大功率電源供電的三相短路電流分析無限大功率電源供電的三相短路電流分析 44 任一時(shí)刻任一時(shí)刻t的短路電流的有效值是指以時(shí)刻的短路電流的有效值是指以時(shí)刻t為中心的一個(gè)為中心的一個(gè)周期內(nèi)短路全電流瞬時(shí)值的方均根值，如上圖所示周期內(nèi)短路全電流瞬時(shí)值的方均根值，如上圖所示 。電力系統(tǒng)

36、暫態(tài)分析電力系統(tǒng)暫態(tài)分析1.3 無限大功率電源供電的三相短路電流分析無限大功率電源供電的三相短路電流分析 452221() dTTtptnpttiitT為了簡(jiǎn)化為了簡(jiǎn)化Ikt的計(jì)算，可假定在計(jì)算所取的一個(gè)周期內(nèi)非的計(jì)算，可假定在計(jì)算所取的一個(gè)周期內(nèi)非周期分量電流的數(shù)值在該周期內(nèi)恒定不變且等于該周期中點(diǎn)周期分量電流的數(shù)值在該周期內(nèi)恒定不變且等于該周期中點(diǎn)的瞬時(shí)值，因此有：的瞬時(shí)值，因此有： 22ktptnptIII22222222111d2ddTTTTTTtttptpt nptnpttttiti ititTTT2221dTTtktktIitT22pnptIi電力系統(tǒng)暫態(tài)分析電力系統(tǒng)暫態(tài)分析1.3

37、 無限大功率電源供電的三相短路電流分析無限大功率電源供電的三相短路電流分析 4622(0.01)shpnp tIIi222 2(1)12(1)shpshppshIIKIIK沖擊電流的有效值沖擊電流的有效值Ish ：短路電流最大值出現(xiàn)的那個(gè)周期所：短路電流最大值出現(xiàn)的那個(gè)周期所對(duì)應(yīng)的電流有效值對(duì)應(yīng)的電流有效值Ikt，就是短路沖擊電流有效值。就是短路沖擊電流有效值。由于最大短路電流出現(xiàn)在由于最大短路電流出現(xiàn)在t=0.01s時(shí)刻，所以短路沖擊電流有時(shí)刻，所以短路沖擊電流有效值效值Ish就是短路電流在第一個(gè)周期內(nèi)的有效值。就是短路電流在第一個(gè)周期內(nèi)的有效值。(0.01)2shpmnp tshpiIiKI(0.01)12np tshpiKI0.010.01eaTpmnp tiI電力系統(tǒng)暫態(tài)分析電力系統(tǒng)暫態(tài)分析1.3 無限大功率電源供電的三相短路電流分析無限大功率電源供電的三相短路電流分析 47 四、無限大容量系統(tǒng)短路電流和母線殘壓的計(jì)算四、無限大容量系統(tǒng)短路電流和母線殘壓的計(jì)算 1短路電流短路電流 *1pavUUIXUXX*13BpBpBSII IXUpshII62. 1當(dāng)當(dāng)Ksh=1.9時(shí)，時(shí)， ; pshII51. 1當(dāng)當(dāng)Ksh=1.8時(shí)，時(shí)，2母