第五章 电力系统故障分析与计算..

第五章思考题及习题答案5-1什么是电力系统的有功功率备用容量？为什么要设置备用容量？答：系统的电源容量超出发电厂发出的有功功率的总和的部分，称为系统的备用容量。

系统设置有功功率备用容量为了满足频率调整的需要，以保证在发电、供电设备发生故障或检修时，以及系统负荷增加时，系统仍有足够的发电容量向用户供电，保证电力系统在额定频率下达到有功平衡。

5-2 电力系统频率偏移过大的影响有哪些？答：频率偏移过大时，主要有以下影响：（1）电动机的转速和输出功率随之变化，会严重地影响产品的质量。

（2）会影响各种电子设备工作的精确性。

（3）对电力系统的正常运行影响很大。

对汽轮发电机叶片都有不良影响；电厂用的许多机械如水泵、风机等在频率降低时都要减小出力，因而影响发电设备的正常运行，使整个发电厂的有功出力减小，从而导致系统频率的进一步下降；频率降低时，异步电动机和变压器的励磁电流增大，为了不超越温升限额，不得不降低发电机的发出功率；频率降低时，系统中的无功功率负荷将增大，无功功率损耗增加，这些都会给电力系统无功平衡和电压调整增加困难。

总之，由于所有设备都是按系统额定频率设计的，系统频率质量的下降将影响各行各业。

而频率过低时，甚至会使整个系统瓦解，造成大面积停电。

5-3 什么是电力系统负荷的有功功率—静态频率特性？何为有功功率负荷的频率调节效应？K的大小与哪些因素有关？L答：系统处于运行稳定时，系统中有功负荷随频率的变化特性称为负荷的有功功率—静态频率特性。

当系统有功平衡破坏而引起频率变化时，系统负荷也参与对频率的调节（当频率变化时，系统中的有功功率负荷也将发生变化），这种特性有助于系统中的有功功率在新的频率下重新达到平衡，这种现象称为负荷的频率调节效应。

K的数值取决于全电力系统各类负荷的比重。

L5-4什么是电力系统发电机组的有功功率—静态频率特性？何为发电机组的单位调节功率？K的大小与哪些因素有关？G答：发电机输出的有功功率与频率之间的关系称为发电机组的有功功率一频率静态特性。

电力系统不对称故障分析与计算及其程序设计电力系统是现代社会不可或缺的组成部分。

在电力系统中，不对称故障是一种严重的故障，其影响可以导致电力系统的瘫痪。

因此，不对称故障分析与计算非常重要，是电力系统维护的基础工作之一。

本文将重点讨论电力系统不对称故障分析与计算及其程序设计。

1. 不对称故障的概念不对称故障是指在电力系统中，一侧电源与另一侧负载不对称导致的故障。

不对称故障通常包括短路故障和开路故障两种情况。

短路故障是指两个相之间或者相与地之间的短路，导致电路异常加热、设备损坏、电压降低等问题。

开路故障是指电路中出现的缺失和断路，导致电流无法正常流动，使电力系统无法正常运行。

2. 不对称故障分析与计算在出现不对称故障时，需要进行分析和计算。

基本的不对称故障分析和计算包括以下内容：（1）不对称故障电流的计算。

不对称故障电流是指出现不对称故障时电路中的电流。

不同类型的故障电流计算方法不同，需要根据具体情况进行计算。

不对称故障电流的计算非常关键，可以为后续的故障处理提供依据。

（2）故障影响分析。

不对称故障会对电力系统产生不同程度的影响，包括电压降低、设备故障、负荷损失等。

需要进行故障影响分析，为后续处理提供依据。

（3）电力系统稳态分析。

在不对称故障发生时，需要进行电力系统的稳态分析，分析电力系统受故障干扰后的运行情况，为后续处理提供可靠的指导。

3. 不对称故障计算程序设计对于电力系统不对称故障计算，可以设计相应的计算程序，以提高计算效率和准确性。

根据不同的故障情况和计算需求，可以设计不同的计算程序。

一般而言，不对称故障计算程序应包括以下部分：（1）输入信息。

输入信息主要包括电路图、电力系统参数、故障类型等。

输入信息的准确性对计算结果具有重要的影响。

（2）故障电流计算。

根据输入的电路图和电力系统参数，计算不对称故障电流。

不对称故障电流是不对称故障计算的基础。

（3）故障影响分析。

根据不对称故障电流，计算电力系统电压降低、设备故障等影响，预测故障对电力系统的影响程度。

专业课复习重难点1. 重点第一章电力系统的基本概念1. 掌握和理解电力系统、电力网及动力系统的概念，注意它们之间的联系和区别。

着重理解电力系统是发电、送电和用电的整体。

2. 了解我过电力系统的发展史。

3. 掌握电力系统运行的特点及对电力系统运行的要求。

4. 掌握电力系统电气接线图和地理接线图的概念和它们的应用。

5. 掌握电力系统各种接线方式的主要特点。

6. 牢固掌握电力系统额定电压等级的概念和各种电压等级的适用范围。

能熟练正确地选择用电设备、发电机、变压器的额定电压。

7. 了解电力系统中性点运行方式对电力系统运行的影响，掌握中性点运行方式和分类以及消弧线圈的作用。

第二章电力系统各元件的特性参数和等值电路1. 掌握发电机电抗的计算公式和等值电路。

2. 掌握电力线路的参数和等值电路。

（1）掌握电力线路每相导线单位长度电阻、电抗和电纳的计算公式。

（2）了解电力线路电阻、电抗、电导和电纳等参数的物理含义及影响这些参数的主要因素。

（3）了解架空电力线路电晕临界电压的计算方法。

熟练掌握如何校验架空电力线路是否发生电晕。

（4）理解架空电力线路采用分裂导线的作用意义，并掌握其参数的计算方法。

5）掌握电力线路的等值电路（单相等值图）及其参数的计算方法。

6)了解电力线路长度对其等值电路参数的影响，并能在实际问题中正确处理。

3. 掌握变压器的参数和等值电路(1)熟练掌握双绕组变压器的电阻、电抗、电导、电纳的计算公式。

(2)熟练利用变压器的短路试验数据和空载试验数据计算各种类型变压器r形等值电路参数的方法。

4. 掌握电力网的等值电路(1)充分理解多电压等级网络进行参数和变量归算的意义。

熟练掌握多电压等级网络参数和变量归算的方法。

(2)充分理解表么制在电力系统分析和计算中的意义。

熟练掌握表么值的定义和数学表达式，各量表么值求法以及在多电压等级网络中表么值归算的两种方法。

熟练掌握表么值和有名值相互转换的方法。

第三章简单电力系统潮流计算1. 熟练掌握电力线路和变压器中功率损耗和电压降落的公式，正确计算等值电路图中的功率分布。

发电厂继电保护课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解发电厂继电保护的基本原理，掌握继电保护系统的组成及功能；2. 掌握常见继电保护设备的类型、结构及工作原理；3. 了解发电厂继电保护参数的设置原则及方法；4. 学会分析简单电力系统故障，并能正确判断故障原因及故障设备。

技能目标：1. 能够阅读并理解发电厂继电保护的相关技术资料和图纸；2. 学会使用继电保护测试设备，进行基本的继电保护装置调试；3. 能够根据实际故障情况，提出合理的继电保护方案，并进行简单的保护装置参数设置；4. 培养学生团队协作能力，通过小组讨论、实践操作等方式，提高解决实际问题的能力。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对发电厂继电保护工作的兴趣，激发学习热情，树立电气工程领域的职业理想；2. 增强学生的安全意识，认识到继电保护在电力系统运行中的重要性，养成良好的工程伦理素养；3. 培养学生严谨、细致的学习态度，提高自主学习能力，形成终身学习的观念；4. 通过课程学习，使学生认识到团队合作的重要性，培养沟通与协作能力，提升综合素质。

二、教学内容1. 继电保护基本原理：介绍继电保护的概念、分类、工作原理及其在电力系统中的重要性。

教材章节：第一章 继电保护概述2. 继电保护系统组成及功能：详细讲解继电保护系统的各个组成部分及其功能。

教材章节：第二章 继电保护系统3. 常见继电保护设备：介绍不同类型的继电保护设备，如过电流保护、距离保护、差动保护等，以及其结构和工作原理。

教材章节：第三章 常见继电保护设备4. 继电保护参数设置：讲解继电保护参数的设置原则、方法及调整技巧。

教材章节：第四章 继电保护参数设置5. 故障分析及判断：分析简单电力系统故障，学会判断故障原因及故障设备。

教材章节：第五章 电力系统故障分析6. 继电保护装置调试：介绍继电保护装置调试的方法、步骤及注意事项。

教材章节：第六章 继电保护装置调试7. 实际案例分析：结合实际发电厂故障案例，让学生学会提出继电保护方案并进行参数设置。

1 故障类型电力系统的线路故障总的来说可以分为两大类：横向故障和纵向故障。

横向故障是指各种类型的短路，包括三相短路、两相短路、单相接地短路及两相接地短路。

三相短路时,由于被短路的三相阻抗相等,因此,三相电流和电压仍是对称的，又称为对称短路。

其余几种种类型的短路,因系统的三相对称结构遭到破坏,网络中的三相电压、电流不再对称,故称为不对称短路.运行经验表明,电力系统各种短路故障中，单相短路占大多数,约为总短路故障数的65％，三相短路只占5％～1０%.三相短路故障发生的几率虽然最小,但故障产生的后果最为严重，必须引起足够的重视。

此外，三相对称短路计算又是一切不对称短路计算的基础。

纵向故障主要是指各种类型的断线故障，包括单相断线、两相断线和三相断线.2 对称分量法和克拉克变换2．1 对称分量变换三相电路中，任意一组不对称的三相相量都可以分解为三组三相对称的分量,这就是所谓的“三相相量对称分量法”.对称分量法是将不对称的三相电流和电压各自分解为三组对称分量，它们是：（1） 正序分量：三相正序分量的大小相等，相位彼此相差２p ｉ／3，相序与系统正常运行方式下的相同；（2） 负序分量：三相负序分量的大小相等，相位彼此相差2pi ／3，相序与正序相反； （3） 零序分量：三相零序分量的大小相等,相位相同。

为了清楚起见，除了仍按习惯用下标a 、b 和ｃ表示三个相分量外,以后用下标１、２、0分别表示正序、负序和零序分量。

设.a F 、.b F 、.c F 分别代表a 、b 、ｃ三相不对称的电压或电流相量，.1a F 、.2a F 、.0a F 分别表示ａ相的正序、负序和零序分量；.1b F 、.2b F 、.0b F 和.1c F 、.2c F 、.0c F 分别表示ｂ相和c 相的正、负、零序分量。

通常选择a 相作为基准相，不对称的三相相量与其对称分量之间的关系为：..21..22..01113111a a a b a c F F a a a a F F F F ⎛⎫⎛⎫ ⎪⎛⎫ ⎪⎪ ⎪ ⎪= ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭式中,运算子120j a e =,2240j ae =，且有31a =，2310a a ++=；我们令2211111a a S a a ⎛⎫⎪= ⎪ ⎪⎝⎭称为对称分量变换矩阵。