變電站值班員技師電力系統(tǒng)分析

電力系統(tǒng)分析課題一電力系統(tǒng)不對(duì)稱故障計(jì)算第一節(jié)電力系統(tǒng)不對(duì)稱短路的分析與計(jì)算第二節(jié)電力系統(tǒng)非全相運(yùn)行的分析第一節(jié)電力系統(tǒng)不對(duì)稱短路的分析與計(jì)算

電力系統(tǒng)中發(fā)生不對(duì)稱短路時(shí)，無(wú)論是單相接地短路、兩相短路還是兩相接地短路，只是在短路點(diǎn)出現(xiàn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的不對(duì)稱，而其它部分三相仍舊是對(duì)稱的。根據(jù)對(duì)稱分量法列a相各序電壓方程式為

上述方程式包含了六個(gè)未知量，必須根據(jù)不對(duì)稱短路的具體邊界條件列出另外三個(gè)方程才能求解。一、單相接地短路

圖1-1單相接地短路

邊界條件：復(fù)合序網(wǎng)絡(luò)圖：

圖1-2單相接地短路的復(fù)合序網(wǎng)用對(duì)稱分量法表示為：各序電流：各序電壓：短路點(diǎn)故障相電流：非故障相電流：短路點(diǎn)的三相電壓：

若a相直接接地，則。各序電流為（設(shè)各序阻抗為純電抗）各序電壓為：短路點(diǎn)三相電壓為圖1-3單相接地短路時(shí)短路點(diǎn)的電流、電壓相量圖(a)電流相量圖；(b)電壓相量圖(a)(b)二、兩相短路圖1-4兩相短路電路圖邊界條件為：用對(duì)稱分量法可表示為復(fù)合序網(wǎng)絡(luò)圖：

圖1-5兩相短路的復(fù)合序網(wǎng)正負(fù)序電流為：短路點(diǎn)故障電流為正負(fù)序電壓為：正負(fù)序電壓為

若在短路點(diǎn)b、c兩相直接接地，則，各序電流為（設(shè)各序阻抗為純電抗）。短路點(diǎn)三相電壓為各相電壓為

選取正序電流作為參考相量，負(fù)序電流與它的方向相反，正序電壓與負(fù)序電壓相等，都比超前，從而作出其電壓、電流相量圖。(a)(b)圖1-6兩相短路時(shí)短路點(diǎn)的電流、電壓相量圖(a)電流相量圖；(b)電壓相量圖三、兩相接地短路兩相接地短路的邊界條件為：圖1-7兩相接地短路時(shí)電路圖用對(duì)稱分量法可表示為其復(fù)合序網(wǎng)絡(luò)圖，如下圖所示：

圖1-8兩相接地短路的復(fù)合序網(wǎng)，各序電流為：用對(duì)稱分量法求短路點(diǎn)各相電流為：各序電壓為：

如果在短路點(diǎn)b、c兩相直接接地，則，各序電流為（設(shè)各序阻抗為純電抗）序電壓為：短路點(diǎn)故障相的電流為：

取作參考相量，可以作出該種情況下短路點(diǎn)的電流和電壓相量圖，如下圖所示。(a)(b)圖4-9

兩相接地短路時(shí)短路點(diǎn)的電流、電壓相量圖

(a)電流相量圖；(b)電壓相量圖四、正序等效定則

以上所得的三種簡(jiǎn)單不對(duì)稱短路時(shí)短路電流正序分量的通式為：正序等效定則：在簡(jiǎn)單不對(duì)稱短路的情況下，短路點(diǎn)電流的正序分量與在短路點(diǎn)后每一相中加入附加阻抗而發(fā)生三相短路的電流相等。附加阻抗

故障相短路點(diǎn)短路電流的絕對(duì)值與它的正序分量的絕對(duì)值成正比，即

比例系數(shù)表1-1各種類(lèi)型短路時(shí)附加阻抗值代表符號(hào)短路種類(lèi)單相接地短路兩相短路直接短接經(jīng)阻抗短接兩相接地短路三相短路表4-2

各種類(lèi)型短路的值單相接地短路代表符號(hào)短路種類(lèi)兩相短路直接短接經(jīng)阻抗短接兩相接地短路三相短路略五、不對(duì)稱短路時(shí)運(yùn)算曲線的應(yīng)用

根據(jù)正序等效定則，不對(duì)稱短路時(shí)短路點(diǎn)的正序電流值等于在短路點(diǎn)每相接入附加阻抗而發(fā)生三相短路時(shí)的短路電流值。因此，三相短路的運(yùn)算曲線可以用來(lái)確定不對(duì)稱短路過(guò)程中任意時(shí)刻的正序電流。其計(jì)算步驟如下：（1）元件參數(shù)計(jì)算及等值網(wǎng)絡(luò)。（2）化簡(jiǎn)網(wǎng)絡(luò)求各序等值電抗。（3）計(jì)算電流分布系數(shù)。（4）求出各電源的計(jì)算電抗和系統(tǒng)的轉(zhuǎn)移電抗。（5）查運(yùn)算曲線計(jì)算短路電流。（6）若要求提高計(jì)算準(zhǔn)確度，可進(jìn)行有關(guān)的修正計(jì)算。第二節(jié)電力系統(tǒng)非全相運(yùn)行的分析

電力系統(tǒng)非全相運(yùn)行包括單相斷線和兩相斷線，如下圖所示。非全相運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)只在斷口處出現(xiàn)了縱向三相不對(duì)稱，其他部分的結(jié)構(gòu)仍然是對(duì)稱的，故也稱為縱向不對(duì)稱故障。(a)(b)圖1-10電力系統(tǒng)非全相運(yùn)行(a)斷一相；(b)斷二相

與不對(duì)稱短路時(shí)一樣，可以列出各序等值網(wǎng)絡(luò)的序電壓方程式為

上述方程式包含了六個(gè)未知量，必須根據(jù)非全相運(yùn)行的具體邊界條件列出另外三個(gè)方程才能求解。式中，是故障口的a相開(kāi)路電壓，、、分別為正序、負(fù)序和零序網(wǎng)絡(luò)從故障端口看進(jìn)去的等值電阻。一、單相斷線

取a相為斷開(kāi)相，則故障處的邊界條件為用對(duì)稱分量表示為：圖1-11單相斷線時(shí)復(fù)合序網(wǎng)單相斷線復(fù)合序網(wǎng)：a相各序電流表達(dá)式：非故障相電流為故障相的斷口電壓為二、兩相斷線

取b、c兩相斷開(kāi)，則故障處的邊界條件為對(duì)稱分量法表示為a相各序電流為非故障相電流為圖1-12兩相斷線時(shí)復(fù)合序網(wǎng)兩相斷開(kāi)時(shí)的復(fù)合序網(wǎng)：故障相斷口電壓為課題二電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性

和電壓穩(wěn)定性第一節(jié)電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性第二節(jié)電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性

第一節(jié)電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定1、定義：2、過(guò)程分析（四種情況分析）3、相關(guān)名詞：極限切除角、極限切除時(shí)間、加速面積、減速面積、等面積定則4、提高電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定的措施：

根本措施：盡量增加減速面積減小加速面積。1）

快速切除短路故障。2）

采用自動(dòng)重合閘裝置。3）

發(fā)電機(jī)采用機(jī)械制動(dòng)和電氣制動(dòng)。4）

變壓器中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地。5）

設(shè)置開(kāi)關(guān)站和采用串聯(lián)電容補(bǔ)償。6）

采用連鎖自同期和解列。7）

改變運(yùn)行方式。8）

故障時(shí)分離系統(tǒng)。9）

快速控制調(diào)速汽門(mén)。Q(a)b(b)a第二節(jié)電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性電壓靜態(tài)穩(wěn)定儲(chǔ)備系數(shù)正常時(shí)應(yīng)不小于；故障后，應(yīng)不小于。設(shè)在交點(diǎn)a、b分別有一個(gè)微小的、瞬時(shí)出現(xiàn)但又立即消失的擾動(dòng)，來(lái)分析小擾動(dòng)產(chǎn)生的后果。

在a點(diǎn)，是靜態(tài)穩(wěn)定的，；在b點(diǎn)，是靜態(tài)不穩(wěn)定的，

因此，電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定的判據(jù)為。

曲線上c點(diǎn)為臨界點(diǎn)，與之對(duì)應(yīng)的電壓為臨界電壓。課題三電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性和低頻振蕩第一節(jié)電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性第二節(jié)電力系統(tǒng)低頻振蕩

第一節(jié)電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性一、電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定的定性分析

簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)：

該系統(tǒng)的等值網(wǎng)絡(luò):

其功－角特性關(guān)系為

P090180（o）c功－角特性曲線，如下圖所示。下面分析在a、b兩點(diǎn)運(yùn)行時(shí)受到微小擾動(dòng)后的情況１.靜態(tài)穩(wěn)定的分析擾動(dòng)使，，2.靜態(tài)不穩(wěn)定的分析擾動(dòng)使，，a’°°a’’at=0t(a)°°t=0t(b)二、電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定的實(shí)用判據(jù)稱整步功率系數(shù),如下圖所示。180900（o）根據(jù)可以判斷同步發(fā)電機(jī)并列運(yùn)行的靜態(tài)穩(wěn)定性。三、靜態(tài)穩(wěn)定的儲(chǔ)備靜態(tài)穩(wěn)定儲(chǔ)備系數(shù)正常運(yùn)行時(shí)，為15％～20％；事故后不應(yīng)小于10％。保證和提高電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性的措施

根本措施—縮短“電氣距離”，也就是減小各電氣元件的阻抗，主要是電抗。一、采用自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁裝置如果按運(yùn)行狀態(tài)變量的導(dǎo)數(shù)調(diào)節(jié)，則可以維持發(fā)電機(jī)端電壓為常數(shù)。這相當(dāng)于發(fā)電機(jī)的電抗減小為零。二、減小線路電抗

采用分裂導(dǎo)線，可以減小架空電力線路的電抗。三、提高電力線路的額定電壓

在電力線路始末端電壓間相位角保持不變的前提下，沿電力線路傳輸?shù)挠泄β蕦⒔频嘏c電力線路額定電壓的平方成正比。換言之，提高電力線路的額定電壓相當(dāng)于減小電力線路的電抗。四、采用串聯(lián)電容器補(bǔ)償

首先要解決的是補(bǔ)償度問(wèn)題。串聯(lián)電容器補(bǔ)償度

一般講，愈大，電力線路補(bǔ)償后的總電抗愈小，對(duì)提高靜態(tài)穩(wěn)定性愈有利。但受以下條件限制，不可能無(wú)限制增大。

（1）短路電流不能過(guò)大。

（2）過(guò)大時(shí)()，短路電流呈容性，這時(shí)電流、電壓相位關(guān)系的紊亂將引起某些保護(hù)裝置的誤動(dòng)作。

（3）過(guò)大時(shí)，電力系統(tǒng)中可能出現(xiàn)低頻的自發(fā)振蕩現(xiàn)象。

（4）過(guò)大將會(huì)出現(xiàn)同步發(fā)電機(jī)的自勵(lì)磁現(xiàn)象。

考慮以上限制條件，串聯(lián)電容器的補(bǔ)償度一般以小于0.5為宜。五、改善電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

（1）增加電力線路的回路數(shù)

（2）加強(qiáng)電力線路兩端系統(tǒng)各自內(nèi)部的聯(lián)系。

（3）在電力系統(tǒng)中間接入中間調(diào)相機(jī)或接入中間電力系統(tǒng)。第二節(jié)電力系統(tǒng)的低頻振蕩一、定義：正常運(yùn)行時(shí)，發(fā)電機(jī)向負(fù)荷輸送電功