电力系统分析基础第七章
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第七章电力系统暂态稳定第一节概述暂态稳定是指电力系统在某个正常运行方式下,突然受到某种大的干扰后,经过一段暂态过程,所有发电机能否恢复到相同速度下运行,能恢复则称系统在这种运行方式下是暂态稳定的。
暂态稳定与运行方式和扰动量有关。
因此不能够泛泛地说电力系统是暂态稳定或不稳定的,只能说在某种运行方式和某种干扰下系统是暂态稳定或不稳定的。
在某种运行方式下和某种扰动下是稳定的,在另一种运行方式和另一种扰动下可能就是不稳定的。
所谓的运行方式,对系统而言,就是系统的负荷功率的大小,或发电功率的大小;对输电线路而言,就是输送功率的大小。
功率越大,暂态稳定性问题越严重。
所谓大干扰一般指短路故障、切除大容量发电机、切除输变电设备、切除或投入大负荷。
一般短路最为严重,多数情况研究短路故障干扰。
短路故障扰动量的大小与短路地点、短路类型、短路切除时间有关。
短路可能发生在输电线路上,也可能发生在母线或变压器上。
一般发生在母线上较为严重。
短路发生在输电线路上,一般靠近电源侧的较为严重。
短路分为单相接地短路、两相短路、两相接地短路、三相短路。
一般三相短路较为严重,次之两相接地短路,单相接地短路最轻。
这里所说的短路是单重故障,如果有多种故障,一般多重故障较为严重。
发生短路后,借助断路器断开,将故障的线路、或母线或变压器隔离,保证非故障部分继续运行。
短路切除时间越短,对暂态稳定越有利。
短路切除时间包括继电保护装置和断路器动作的时间。
装有自动重合闸的输电线路,被隔离的输电线路会重新投入运行,如果是瞬时性故障,重合就成功,电网恢复原有状态;如果是永久性故障,重合不成功,故障线路再次被隔离。
重合成功对暂态稳定有利,重合不成功对暂态稳定更不利。
一般用短路故障来检验系统是否暂态稳定。
我国颁布的《电力系统安全稳定导则》规定:①发生单相接地故障时,要保证电力系统安全稳定运行,不允许失负荷;②发生三相短路故障时,要保证电力系统稳定运行,允许损失少量负荷;③发生严重故障时,系统可能失稳,允许损失负荷,但不允许系统瓦解和大面积停电,应尽快恢复正常运行。
第七章复习题一、选择题1、发生概率最多的短路是( )A. 三相短路B. 两相短路接地C. 两相短路D. 单相接地短路2、无限大功率电源供电的三相对称系统,发生三相短路,短路电流的非周期分量的衰减速度()A.A、B、C三相相同B.只有B、C两相相同C.只有A、B两相相同D.只有A、C两相相同3、无限大容量电源供电的简单系统三相短路暂态过程中( )A. 短路电流无限大B. 短路功率无限大C. 短路电流有周期和非周期分量D. 短路电流有2倍频分量4、由无限大容量电源供电的短路电流中,大小不变的分量是( )。
A. 直流分量B. 倍频分量C. 自由分量D. 周期分量6、短路冲击电流是指()。
短路冲击电流在()时刻出现。
(1) a. 短路电流瞬时值;b. 短路电流有效值;c. 短路电流最大瞬时值;d. 短路电流最大有效值;(2) a. 0秒;b. 半个周期; c. 一个周期7、短路冲击电流是指短路电流的()。
A.有效值B.平均值C.均方根值D.最大可能瞬时值8、冲击系数k ch的数值变化范围是( )A.0≤k ch≤1 B.1≤k ch≤2 C.0≤k ch≤2 D.1≤k ch≤39、不属于无穷大电源特点的是()A.电压恒定B.电流恒定C.功率无限大D.频率恒定10、将三个不对称相量分解为三组对称相量的方法是()A.小干扰法B.对称分量法C.牛顿—拉夫逊法D.龙格—库塔法11、输电线路的正序阻抗与负序阻抗相比,其值要()A.大B.小C.相等D.都不是12、在输电线路上各序阻抗间关系为()A.Z1>Z2B.Z2>Z1C.Z0<Z1D.Z1=Z213、单回输电线零序阻抗Z(0)和有架空地线的单回输电线零序阻抗Z(0)(w)的关系为()。
a. Z(0)大于Z(0)(w);b. Z(0)小于Z(0)(w);c. Z(0)等于Z(0)(w)14、当电力系统发生不对称短路时,变压器中性线上通过的电流为()。
电力系统分析基础课程教案第一章:电力系统概述教学目标:1. 了解电力系统的定义、组成和分类。
2. 掌握电力系统的基本参数和性能指标。
3. 熟悉电力系统的发展历程和未来趋势。
教学内容:1. 电力系统的定义和组成。
2. 电力系统的分类和基本参数。
3. 电力系统的性能指标。
4. 电力系统的发展历程和未来趋势。
教学方法:1. 讲授法:介绍电力系统的定义、组成、分类和性能指标。
2. 讨论法:探讨电力系统的发展历程和未来趋势。
教学资源:1. 教材:电力系统分析基础。
2. 投影仪:用于展示电力系统的图片和图表。
教学活动:1. 引入电力系统的定义和组成,引导学生了解电力系统的基本概念。
2. 通过示例和图表,讲解电力系统的分类和性能指标。
3. 组织学生讨论电力系统的发展历程和未来趋势。
4. 进行课堂小测验,检查学生对电力系统的理解程度。
作业与评估:1. 作业:要求学生编写一篇关于电力系统发展历程和未来趋势的短文。
2. 评估:通过课堂讨论和作业评分,评估学生对电力系统的掌握程度。
第二章:电力系统分析基础教学目标:1. 掌握电力系统分析的基本原理和方法。
2. 熟悉电力系统的状态变量和控制变量。
3. 了解电力系统的稳定性和平衡性分析。
教学内容:1. 电力系统分析的基本原理和方法。
2. 电力系统的状态变量和控制变量。
3. 电力系统的稳定性和平衡性分析。
教学方法:1. 讲授法:介绍电力系统分析的基本原理和方法。
2. 案例分析法:分析电力系统的稳定性和平衡性案例。
教学资源:1. 教材:电力系统分析基础。
2. 投影仪:用于展示电力系统分析的案例和图表。
教学活动:1. 引入电力系统分析的基本原理和方法,引导学生了解电力系统分析的重要性。
2. 通过案例分析,讲解电力系统的状态变量和控制变量。
3. 组织学生进行小组讨论,分析电力系统的稳定性和平衡性。
4. 进行课堂小测验,检查学生对电力系统分析的掌握程度。
作业与评估:1. 作业:要求学生分析一个电力系统的稳定性和平衡性问题,并提出解决方案。
第七章 思考题及习题答案7-1 电力系统短路的分类、危害及短路计算的目的是什么?答:短路的类型有三相短路、两相短路、单相接地短路和两相接地短路。
短路对电力系统的危害有:短路电流很大,并会电气设备使发热急剧增加,导致设备因过热而损坏;导体产生很大的电动力,有可能引起设备机械变形、扭曲甚至损坏;短路时系统电压大幅度下降,会影响电气设备的正常工作;发生不对称短路时,不平衡电流所产生的不平衡磁通会对邻近的通信系统造成干扰;短路情况严重时,会导致并列运行的发电厂失去同步,破坏系统的稳定性。
短路计算目的有:设计和选择合理的发电厂、变电所及电力系统的电气主接线;选择有足够动稳定度和热稳定度的电气设备及载流导体;合理配置各种继电保护和自动装置并正确地整定其参数;分析和计算在短路情况下电力系统的稳定问题。
7-2 无限大功率电源的含义是什么?由无限大电源供电的系统三相短路时,短路电流包括几种分量?有什么特点?答:无限大功率电源是指其容量为无限大、内阻抗为零的电源。
由无限大功率电源供电的系统三相短路时,短路电流包括周期分量和非周期分量。
其特点是在外电路发生短路时,电源电压基本上保持恒定,因此周期分量不随时间而变化。
7-3 什么叫短路冲击电流?它出现在短路后的哪一时刻?冲击系数的大小与什么有关? 答:短路冲击电流是指在最严重短路情况下三相短路电流的最大瞬时值。
它出现在短路发生半个周期(0.01s )时。
冲击系数与短路回路中电抗与电阻的相对大小有关。
7-4 什么是短路功率?在三相短路计算中,对某一短路点,短路功率的标幺值与短路电流的标幺值有何关系?答:短路功率等于短路电流有效值乘以短路处的正常工作电压(一般用平均额定电压)。
短路功率的标幺值与短路电流的标幺值相等。
7-5 什么是短路电流的最大有效值?与冲击系数有什么关系?答:短路电流的最大有效值是指短路后第一周的电流有效值。
它与冲击系数的关系为2)1(21−+=imp p imp K I I7-6 什么是电力系统三相短路的实用计算?分为几个方面的内容?答:电力系统三相短路的实用计算,主要是计算系统中含多台发电机、电源并非无限大功率电源供电时,三相短路电流周期分量的有效值。
第七章习题7-1:电力系统接线图示于图6-44a 。
试分别计算f 点发生三相短路故障后0.2s 和2s 的短路电流。
各元件型号及参数如下:水轮发电机G-1:100MW ,cosϕ=0.85,''0.3d X =;汽轮发电机G-2和G-3每台50MW ,cos ϕ=0.8,''0.14d X =;水电厂A :375MW ,''0.3d X =;S 为无穷大系统,X=0。
变压器T-1:125MVA ,V S %=13; T-2和T -3每台63MVA ,V S (1-2)%=23,V S (2-3)%=8,V S (1-3)%=15。
线路L-1:每回200km ,电抗为0.411 /km Ω;L-2:每回100km ;电抗为0.4 /km Ω。
解:(1)选S B =100MVA ,V B = Vav ,做等值网络并计算其参数,所得结果计于图6-44b 。
(2)网络化简,求各电源到短路点的转移电抗利用网络的对称性可将等值电路化简为图6-44c 的形式,即将G-2,T-2支路和G-3,T-3支路并联。
然后将以f ,A ,G 23三点为顶点的星形化为三角形,即可得到电源A ,G 23对短路点的转移电抗,如图6-44d 所示。
230.1120.1190.1120.1190.3040.1180.064G X ⨯=++=+(0.1180.064)0.1190.1180.0640.1190.4940.112Af X +⨯=+++=最后将发电机G-1与等值电源G 23并联,如图6-44e 所示,得到139.0304.0257.0304.0257.0123=+⨯=f G X(3)求各电源的计算电抗。
123100/0.85250/0.80.1390.337100jsG f X +⨯=⨯=853.1100375494.0=⨯=jsA X(4)查计算曲线数字表求出短路周期电流的标幺值。
电⼒系统【第七章:电⼒系统三相短路的分析与计算】⼀.电⼒系统故障概述 1.短路 短路是指电⼒系统正常运⾏情况下以外的相与相或相与地【或中性线】之间的故障连接。
2.对称短路与不对称短路 三相短路时三相回路依旧是对称的,故称为对称短路。
其它⼏种短路均使三相回路不对称,故称为不对称短路,如下: 3.产⽣短路的主要原因是电⽓设备载流部分的相间绝缘或相对地绝缘被损坏。
4.系统中发⽣短路相当于改变了电⽹的结构,必然引起系统中功率分布的变化,⽽且发电机输出功率也相应发⽣变化。
5.为了减少短路对电⼒系统的危害,可以采⽤限制短路电流的措施,在线路上装设电抗器。
但是最主要的措施是迅速将发⽣短路的部分与系统其它部分进⾏隔离,这样发电机就可以照常向直接供电的负荷和配电所的负荷供电。
6.电⼒系统的短路故障有时也称为横向故障,因为它是相对相【或相对地】的故障。
还有⼀种故障称为纵向故障,即断线故障,指的是⼀相或多相断线使系统运⾏在⾮全相运⾏的情况。
在电⼒系统中的不同地点【两处以上】同时发⽣不对称故障的情况,称为复杂故障。
⼆.⽆限⼤功率电源供电的系统三相短路电流分析 1.电源功率⽆限⼤时外电路发⽣短路(⼀种扰动)引起的功率改变对电源来说微不⾜道,因⽽电源的电压和频率对应于同步发电机的转速保持恒定。
2.⽆限⼤电源可以看做由多个有限功率电源并联⽽成的,因其内阻抗为零,电源电压保持恒定。
实际上,真正的⽆限⼤电源是不存在的,只能是⼀种相对概念往往是以供电电源的内阻抗与短路回路总阻抗的相对⼤⼩来判断电源是否作为⽆限⼤功率电源。
若供电电源的内阻抗⼩于短路回路总阻抗的10%时,则可认为供电电源为⽆限⼤功率电源。
在这种情况下,外电路发⽣短路对电源影响较⼩,可近似认为电源电压幅值和频率保持恒定。
3.当短路点突然发⽣三相短路时,这个电路即被分成两个独⽴的回路。
及有电源连接的回路和⽆电源连接的回路。
在有电源连接的回路中,其每相阻抗减⼩,对应的稳态电流必将增⼤。
第七章复习题一、选择题1、发生概率最多的短路是( )A. 三相短路B. 两相短路接地C. 两相短路D. 单相接地短路2、无限大功率电源供电的三相对称系统,发生三相短路,短路电流的非周期分量的衰减速度()A.A、B、C三相相同B.只有B、C两相相同C.只有A、B两相相同D.只有A、C两相相同3、无限大容量电源供电的简单系统三相短路暂态过程中( )A. 短路电流无限大B. 短路功率无限大C. 短路电流有周期和非周期分量D. 短路电流有2倍频分量4、由无限大容量电源供电的短路电流中,大小不变的分量是( )。
A. 直流分量B. 倍频分量C. 自由分量D. 周期分量6、短路冲击电流是指()。
短路冲击电流在()时刻出现。
(1) a. 短路电流瞬时值;b. 短路电流有效值;c. 短路电流最大瞬时值;d. 短路电流最大有效值;(2) a. 0秒;b. 半个周期; c. 一个周期7、短路冲击电流是指短路电流的()。
A.有效值B.平均值C.均方根值D.最大可能瞬时值8、冲击系数k ch的数值变化范围是( )A.0≤k ch≤1 B.1≤k ch≤2 C.0≤k ch≤2 D.1≤k ch≤39、不属于无穷大电源特点的是()A.电压恒定B.电流恒定C.功率无限大D.频率恒定10、将三个不对称相量分解为三组对称相量的方法是()A.小干扰法B.对称分量法C.牛顿—拉夫逊法D.龙格—库塔法11、输电线路的正序阻抗与负序阻抗相比,其值要()A.大B.小C.相等D.都不是12、在输电线路上各序阻抗间关系为()A.Z1>Z2B.Z2>Z1C.Z0<Z1D.Z1=Z213、单回输电线零序阻抗Z(0)和有架空地线的单回输电线零序阻抗Z(0)(w)的关系为()。
a. Z(0)大于Z(0)(w);b. Z(0)小于Z(0)(w);c. Z(0)等于Z(0)(w)14、当电力系统发生不对称短路时,变压器中性线上通过的电流为()。