电 力 系 统第9章 输电系统不对称故障的分析计算

电力系统暂态分析0、绪论1.电力系统：由发电厂、变电所、输电线路、用户组成的整体。

包括通过电的和机械连接起来的一切设备。

2.电力系统元件：包括两大类 电力类：发电机、变压器、输电线路和负载。

控制类：继电器、控制开关、调节器3.系统结构参数：各元件的阻抗(Z)、变比(K)、放大倍数(β)。

4.系统运行状态的描述：由运行参量来描述。

指电流(I )、电压(U )、功率(S )、频率(f )等。

系统的结构参数决定系统的运行参量。

5.电力系统的运行状态包括：稳态和暂态。

6.电力系统的三种暂态过程：电磁暂态过、机电暂态、机械暂态。

7.本门课程的研究对象：电力系统电磁暂态过程分析（电力系统故障分析） 电力系统机电暂态过程分析（电力系统稳定性）一、电力系统故障分析的基本知识（１）故障概述 （２）标幺值（３）无限大功率电源三相短路分析基本要求：了解故障的原因、类型、后果和计算目的，掌握标幺值的计算，通过分析建立冲击电流和短路电流最大有效值的概念。

1.短路：是指电力系统正常运行情况以外的相与相之间或相与地(或中性线)之间的连接。

2.短路产生的原因：是电气设备载流部分的相间绝缘或相对地绝缘被损坏。

包括自然因素和人为因素。

3.短路的基本类型 电力系统的运行经验表明，在各种类型的短路中，单相短路占大多数，两相短路较少，三相短路的机会最少。

4.短路的危害：1）短路点的电弧有可能烧坏电气设备，当短路持续时间较长时可能使设备过热而损坏。

2）短路电流通过导体时，导体间产生很大的机械应力。

3）系统电压大幅度下降，对用户工作影响很大。

4）短路有可能使并列运行的发电机失去同步，破坏系统稳定，引起大片地区的停电。

这是短路故障最严重的后果。

5）不对称接地短路产生的零序不平衡磁通，将造成对通讯的干扰。

短路类型5.短路计算的目的1）选择有足够机械稳定度和热稳定度的电气设备。

2）继电保护和自动装置动作整定。

3.在设计和选择发电厂和电力系统电气主接线。

电力系统分析自测题第1章绪论二、简答题1、电力系统的额定电压是如何定义的？电力系统中各元件的额定电压是如何规定的?答:电力系统的额定电压:能保证电气设备的正常运行，且具有最佳技术指标和经济指标的电压。

电力系统各元件的额定电压:a。

用电设备的额定电压应与电网的额定电压相同。

ｂ。

发电机的额定电压比所连接线路的额定电压高5％,用于补偿线路上的电压损失。

c.变压器的一次绕组额定电压等于电网额定电压,二次绕组的额定电压一般比同级电网的额定电压高1０%.2、什么是最大负荷利用小时数？答:是一个假想的时间，在此时间内，电力负荷按年最大负荷持续运行所消耗的电能,恰好等于该电力负荷全年消耗的电能。

三、计算题Ｐ18 例题 1—1Ｐ2５习题 1—4第2章电力系统元件模型及参数计算二、简答题1、多电压等级网络参数归算时,基准值选取的一般原则?答：电力系统基准值的原则是:a.全系统只能有一套基准值b．一般取额定值为基准值c．电压、电流、阻抗和功率的基准值必须满足电磁基本关系。

2、分裂导线的作用是什么？分裂数为多少合适?答：在输电线路中,分裂导线输电线路的等值电感和等值电抗都比单导线线路小，分裂的根数越多，电抗下降也越多,但是分裂数超过4时，电抗的下降逐渐趋缓.所以最好为4分裂。

３、什么叫电力线路的平均额定电压?我国电力线路的平均额定电压有哪些？答：线路额定平均电压是指输电线路首末段电压的平均值。

我国的电力线路平均额定电压有3.１5ｋｖ、6.3kv、1０.５kv、15。

75kv、37kv、11５ｋv、２3０kv、3４５ｋv、52５kv。

三、计算题1、例题 2－1 ２-2 2-５２—72、习题 2－６2—８3、以下章节的计算公式掌握会用。

2。

2输电线路的等值电路和参数计算 2.４变压器的等值电路和参数的计算 2．5 发电机和负荷模型（第45页的公式）2。

6 电力系统的稳态等值电路第３章简单电力网的潮流计算二、简答题１、降低网络损耗的技术措施?答：减少无功功率的传输,在闭式网络中实行功率的经济分布，合理确定电力网的运行电压，组织变压器的经济运行等。

电力系统不对称故障的分析计算电力系统不对称故障是指系统中发生了一相接地、两相短路或者两相间接地短路等故障情况。

这些故障会引起系统中电流、电压的不对称变化，给电力设备和系统带来了严重的影响和损坏。

因此，对于电力系统不对称故障的分析计算具有重要的理论和实际意义。

首先，在进行不对称故障分析计算之前，需要了解电力系统的基本参数和特性。

电力系统由发电机、变电站、输电线路和用户负载等组成，其中电力设备的参数包括电阻、电抗和电导等。

在进行计算时，需要收集和记录各个电力设备的参数。

然后，可以进行电力系统的不对称故障计算。

根据不同类型的故障情况，可以采用不同的计算方法和理论模型。

一般来说，对于发生了一相接地故障的情况，可以采用等值法来计算。

即将一相接地作为一个等效阻抗连接到系统中，然后进行系统的节点分析和电流计算。

对于发生了两相短路或者两相间接地短路的情况，可以采用对称分量法进行计算。

即将系统中的电流、电压分解为正序、负序和零序三个部分，然后分别计算其大小和方向，并根据这些结果来判断系统中的故障情况和对电力设备的影响程度。

不对称故障分析计算的输出结果主要包括故障电流、故障电压和故障功率等。

这些结果可以用来评估系统中电力设备的可靠性和安全性，并为对故障设备的维修和更换提供参考依据。

此外，还可以利用这些结果进行系统的保护和自动化控制设计，以提高电力系统的性能和可操作性。

总之，电力系统不对称故障的分析计算是电力系统研究和运行中的重要内容。

通过对故障情况的分析和计算，可以更好地了解和解决系统中的故障问题，提高系统的可靠性和稳定性，保障电力供应的安全和稳定。

第八章 电力系统不对称故障的分析计算主要内容提示：电力系统中发生的故障分为两类：短路和断路故障。

短路故障包括：单相接地短路、两相短路、三相短路和两相接地短路；断路故障包括：一相断线和两相断线。

除三相短路外，均属于不对称故障，系统中发生不对称故障时，网络中将出现三相不对称的电压和电流，三相电路变成不对称电路。

直接解这种不对称电路相当复杂，这里引用120对称分量法，把不对称的三相电路转换成对称的电路，使解决电力系统中各种不对称故障的计算问题较为方便。

本章主要内容包括：对称分量法，电力系统中主要元件的各序参数及各种不对称故障的分析与计算。

§8—1 对称分量法及其应用利用120对称分量法可将一组不对称的三相量分解为三组对称的三序分量（正序分量、负序分量、零序分量）之和。

设c b a F F F ∙∙∙为三相系统中任意一组不对称的三相量、可分解为三组对称的三序分量如下：()()()()()()()()()021021021c c c c b b b b a a a a F F F F F F F F F F F F ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙++=++=++= 三组序分量如图8-1所示。

正序分量： ()1a F ∙、()1b F ∙、()1c F ∙三相的正序分量大小相等，彼此相位互差120°，与系统正常对称运行方式下的相序相同，达到最大值的顺序a →b →c ，在电机内部产生正转磁场，这就是正序分量。

此正序分量为一平衡的三相系统，因此有：()()()111c b a F F F ∙∙∙++=0。

负序分量：()2a F ∙、()2b F ∙、()2c F ∙三相的负序分量大小相等，彼此相位互差120°，与系图 8-1 三序分量Fc(0) ·零序F b(0) ·F a(0) ·120°120° 120° 正序F b(1)·F a(1)·F c(1) ·ω120°120°120°负序 F a(2)·F c(2)·F b(2)·ω统正常对称运行方式下的相序相反，达到最大值的顺序a →c →b ，在电机内部产生反转磁场，这就是负序分量。

《电力系统基础》课程标准一、课程说明二、课程定位《电力系统基础》是机电大类与自动化大类专业的专业基础课程。

在本专业的职业能力培养中所起着承前启后的作用，既是前期理论课的延续，又是学习其他专业课的前提。

本课程的前期课程主要有《电工基础》、《电机学》《电子技术》等，后续的专业课程主要有《电气设备》《继电保护》《配网自动化》等。

通过本课程的学习，学生具有表述电力系统的基本概念的能力；具有进行潮流分析与计算的能力；具有进行故障分析与计算的能力；具有进行电力系统频率与电压的调整的能力；具有提出提高电力系统稳定性的措施的能力。

三、设计思路通过对电力系统自动化所对应的工作岗位的分析，并针对高职学生理论基础相对较好，理论学习能力相对较高的特点，确定了本课程的思路为：以职业教育特点出发，以项目教学方法开展教学。

在组织教学过程中，从电力系统的角度出发，坚持理论联系实际，着眼于提高学生对电力系统的分析能力，计算能力的目的来实施教学。

四、课程培养目标完成本课程学习后能够获得的理论知识、专业能力、方法能力、社会能力。

1.专业能力（1）通过《电力系统基础》课程的学习，学生具有描述电力系统的基本框架的能力。

（2）通过《电力系统基础》课程的学习，学生具有计算、绘制电力系统的发电机、变压器、电力线路、负荷各的参数及等值电路、电力系统的等值电路的能力。

（3）通过《电力系统基础》课程的学习，学生具有进行电力系统潮流计算能力。

（4）通过《电力系统基础》课程的学习，学生具有进行频率调整和电压调整的能力。

（5）通过《电力系统基础》课程的学习，学生具有表述电力系统负荷的分类及特点的能力，具有进行电能损耗的计算；并掌握降低电力网电能损耗的措施，能进行导线截面的选择的能力。

（6）通过《电力系统基础》课程的学习，学生具有进行无限大容量供电系统的三相短路计算的能力。

（7）通过《电力系统基础》课程的学习，学生具有进行电力系统不对称故障的分析计算的能力。

《电力系统分析》课程学习指导及复习资料第一部分课程学习目的及总体要求一、课程的学习目的电力系统是一个由大量元件组成的复杂系统。

它的规划、设计、建设、运行和管理是一项庞大的系统工程。

《电力系统分析》便是这项系统工程的理论基础;是电气工程及自动化专业的必修课；是从技术理论课、基础理论课走向专业课学习和工程应用研究的纽带，具有承上启下的作用。

本课程在整个专业教学和培养高质量学生计划中占有十分重要的地位。

该课程充分考虑了电气工程及自动化专业涵盖电力系统及其自动化、继电保护及自动远动、电机与电气，以及工业自动化等专业方向的特点，教学内容的组织力图满足各专业方向的共同需要，为学生进一步学习相关领域的理论和从事相关领域的工作奠定坚实的基础。

通过该课程的学习，既可让学生获得有关电力系统规划、设计、建设、运行和管理的一些具体知识，为后续专业课程及相关专题的学习打下基础，又培养学生综合运用基础知识解决工程实际问题的能力。

该课程主要内容有电力系统的运行状态和特性及其基本要求；电力系统元件模型及其参数计算；电力系统的稳态分析及运行与调整；电力系统三相短路和简单不对称故障的分析计算；电力系统稳定性的分析计算。

通过该课程的学习要求学生全面掌握电力系统分析计算的基本理论和方法，其中主要内容有：电力系统各元件的基本模型及其参数的计算；电力系统稳态运行分析计算，即电力系统电压和功率分布的计算理论和方法；电力系统稳态运行的电压调整和频率调整；电力系统三相短路和简单不对称故障的分析计算;电力系统暂态稳定和静态稳定的分析计算。

第二部分课程学习的基本要求及重点难点内容分析第一章电力系统的基本概念1、学习要求（1）应熟悉的内容电力系统的组成：电力系统的额定电压和额定频率：电力系统的运行要求；电力系统的接线方式等。

（2）应掌握的内容电力系统的组成和运行要求；电力系统的额定电压和额定频率；电力系统的接线方式。

（3）应熟练掌握的内容重点要求熟练掌握电力系统的额定电压，特别是如何确定各元件的额定电压。

电力系统分析基础知识一、电力系统的基本概念No.1 电力系统的组成和接线方式1、电力系统的四大主要元件：发电机、变压器、电力线路、负荷。

2、动力系统包括动力部分（火电厂的锅炉和汽轮机、水电厂的水库和水轮机、核电厂的核反应堆和汽轮机）和电力系统。

3、电力网包括变压器和电力线路。

4、用户只能从一回线路获得电能的接线方式称为无备用接线方式。

No.2 电力系统的运行特点1、电能的生产、传输、分配和消费具有：①重要性、②快速性、③同时性。

2、电力系统运行的基本要求：①安全可靠持续供电（首要要求）、②优质、③经济3、根据负荷的重要程度（供电可靠性）将负荷分为三级。

4、电压质量分为：①电压允许偏差、②三相电压允许不平衡度、③公网谐波、④电压允许波动与闪变5、衡量电能质量的指标：①电压、②频率、③波形（电压畸变率）6、10kV公用电网电压畸变率不超过4%。

7、抑制谐波的主要措施：①变压器星三角接线、②加装调谐波器、③并联电容/串联电抗、④增加整流器的脉冲次数8、衡量电力系统运行经济性的指标：①燃料损耗率、②厂用电率、③网损率9、线损包括：①管理线损、②理论线损、③不明线损10、线损计算方法：①最大负荷损耗时间法②最大负荷损失因数法③均方根电流法No.3 电力系统的额定频率和额定电压1、电力线路的额定电压（也称电力网的额定电压）与用电设备的额定电压相同。

2、正常运行时电力线路首端的运行电压常为用电设备额定电压的105%，末端电压为额定电压。

3、发电机的额定电压比电力网的额定电压高5%。

4、变压器的一次绕组相当于用电设备，其额定电压与电力线路的额定电压相同；但变压器直接与发电机相连时，其额定电压与发电机额定电压相同，即为该电压级额定电压的105%。

5、变压器的二次绕组相当于电源，其输出电压应较额定电压高5%，但因变压器本身漏抗的电压损耗在额定负荷时约为5%，所以变压器二次侧的额定电压规定比额定电压高10%。

6、降压变压器二次侧连接10kV线路，当短路电压百分比小于7.5%（变压器本身漏抗的电压损耗较小）时，比线路额定电压高5%。

电力系统分析考试题一、判断题1、分析电力系统机电暂态过程时，通常认为电磁暂态过程已经结束,即不再考虑发电机内部的电磁暂态过程。

（√）2、短路冲击电流出现在短路发生后约半个周期。

（√）3、不管发电机的各个绕组是由超导体还是非超导体构成，短路电流中的非周期分量都将逐渐衰减到零。

(×)4、当发电机定子绕组之间的互感系数为常数时，发电机为隐极机。

(√）5、电力系统发生不对称短路时，不仅短路点三相参数不对称，电力系统其他部分三相参数也将成为三相不对称的。

（×）6、不管架空输电线路是否假设避雷线,其负序电抗都是一样的。

（√)7、电力系统发生不对称接地短路时，故障处三相电压不对称分解出的零序电压是电力系统中出现零序电流的原因。

(√）8、小干扰法既可用于电力系统静态稳定性的分析，也可用于电力系统暂态稳定性的分析. (×）9、线路串联电容器可以提高电力系统并列运行的静态稳定性。

(√）10、从严格的意义上讲，电力系统总是处于暂态过程之中。

(√）11、无限大电源的频率保持不变，而电压却随着负荷的变化而变化，负荷越大，电源的端电压越低。

(×)12、不管同步发电机的类型如何，定子绕组与转子绕组之间互感系数都是变化的。

（√）13、对称分量法只能用于线性电力系统不对称故障的分析计算。

（叠加）（√）14、派克变换前后，发电机气隙中的磁场保持不变. (√)15、具有架空地线的输电线路,架空地线的导电性能越强,输电线路的零序阻抗越大。

(×）16、不对称短路时,发电机机端的零序电压最高。

（×）17、同步发电机转子的惯性时间常数JT反映了转子惯性的大小。

(√) 18、短路计算时的计算电抗是以发电机的额定容量为基准的电抗标幺值。

(√）19、切除部分负荷是在电力系统静态稳定性有被破坏的危机情况下，采取的临时措施。

（√）20、变压器中性点经小电阻接地可以提高接地短路情况下电力系统并列运行的暂态稳定性（√)21、对称分量法不能用于非线性电力网的不对称短路分析。

第九章 思考题及习题答案9-1 什么叫电力系统的稳定性？如何分类？研究的主要内容是什么？答：电力系统的稳定性是指当电力系统受到某种干扰后，凭借系统本身固有的能力和控制设备的作用，经过一定时间后又恢复到原来的稳定运行状态或过渡到一个新的稳定运行状态的能力。

电力系统的稳定性按其遭受到干扰的大小，可分为静态稳定性和暂态稳定性。

静态稳定性是指电力系统在运行中受到小干扰后，能够自动恢复到原来运行状态的能力；暂态稳定性是指电力系统在运行中受到大干扰后，能够恢复到原来运行状态或达到一个新的稳定运行状态的能力。

9-2 什么是简单电力系统？简单电力系统的功角δ有怎样的含义？答：简单电力系统是指发电机通过升压变压器、高压输电线路与无穷大容量系统母线连接，而且不计各元件电阻和导纳的输电系统，通常称为单机——无穷大系统。

简单电力系统的功角δ具有双重的物理意义：（1）它是送电端发电机空载电动势与受电端系统母线电压U 之间的相位角；（2）若将受电端无穷大系统看成一个内阻抗为零的等效发电机，则qE δ可看成是送电端和受电端两个发电机转子之间的相对位置角。

9-3 写出为常数时隐极机的功角特性方程。

其功角特性曲线为何形状？什么叫功率极限？怎样求取功率极限？q E 答：隐极机的功角特性方程为δsin Σ=d q e X UE P 。

和U 为常数时，其功角特性曲线为一正弦曲线。

功角特性曲线上的最大值，称为功率极限，可由q E 0=δd dP 的条件求出。

隐极式发电机功率极限为Σ=d q m X UE P ，出现在功率角处。

090=δ9-4 简单电力系统静态稳定性的实用判据是什么？ 答：简单电力系统静态稳定性的实用判据是0>δd dPe 。

9-5 简单电力系统的静态储备系数和整步功率系数指的是什么？答：在实际运行中，电力系统不允许运行在静态稳定极限附近，因为运行情况受到干扰或稍有变动就有可能失去稳定，所以要求运行点离稳定极限有一定距离，即要保持一定的稳定储备。