电力系统暂态分析中的断路器动作特性分析

121 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。

Internal Combustion Engine & Parts• 105 •

电力系统中高压真空断路器常见故障原因分析及处理

汪洋

(宁夏京能宁东发电有限责任公司，银川750000)

摘要:在电力系统日益发展的今天，高压真空断路器逐渐取代油断路器广泛地应用于电力系统中，较之油断路器，高压真空断路 器具有开断容量大的，灭弧性能好，电寿命长，检修周期长，运行维护量小等优点。但是一旦高压真空断路器发生故障，检修起来将十 分繁琐，检修费用巨大。本文将通过高压真空断路器的运行特点，结合实际工作中高压真空断路器发生故障的状况，对高压高压真空 断路器的故障进行分析处理。关键词：高压真空断路器;故障原因；处理方法

0引言高压真空断路器是电力系统十分重要的控制设备，它

具有很强的断流能力，在通电线路发生短路的故障时，快 速地切断故障电路，有效地保障电力系统的稳定运行。随

着科学技术的不断发展，高压真空断路器的性能不断地提

高，断流能力不断地增强，发生故障的可能性越来越小，为 电力系统的发展做出更好的保障。1高压真空断路器的结构与工作原理高压真空断路器的种类很多，单就其结构而言，都是

由开断元件、支撑元件、传动元件、基座及操动机构等五部 分组成，其中开断元件是整个断路器的核心元件，它由主 触头、导电部分以及灭弧室组成，其中，开断元件的开和动

作是由操动机构来传动的，一般情况下，都将开断元件牢 牢地固定在基座上，并进行密封处理，其他的元件配合开

断元件完成固定。高压真空断路器是利用真空作为灭弧介质和绝缘介 质的，采用0.13帕斯卡真空度空间。真空断路器的触头装

在真空灭弧室内，由于在真空室内没有可游离的气体，当 触头发生分离时，会在触头间产生电流弧，没有可以传播

的介质，电弧在第一次过零时，就会熄灭，第一时间做出反

应，将故障电路从电力系统终断开，从而达到保护电力系

统的作用。2高压真空断路器的常见故障问题及其处理方法

2.1合闸不成功及其处理方法

电力系统暂态分析第四版课后答案方万良

电力系统暂态分析（暂态过程）是以电力系统为研究对象，对其进行科学的分析、预测，并通过分析得出其所需的信息，从而为规划决策提供参考。电力系统暂态分析中，有一个重要的组成部分就是变功率系统。该系统具有一定的数学模型、时间同步特性以及电气化条件（高压或低压）等，能够为电力系统结构优化提供参考。该部分内容主要包括变功率系统的数学模型与时间同步特性、变功率系统与输电通道间速度场、变电所内各种保护等几个方面。

一、变功率系统的数学模型与时间同步特性

变功率系统在电力系统暂态分析中，主要起到变流器的作用，其时间同步特性是其暂态分析的重要参数之一。变流器、滤波器与变压器等主要元件组成了变功率系统理论上的各个部分的数学模型。例如，在电力系统中，变流器等主要元件是由电磁铁来工作的。此外，变功率系统中所产生的电压与电流也会直接影响到电力系统电网中变流器、滤波器所受负载对电压电流的承受能力。通过数学模型分析得出结论，在不同情况下，变功率系统具有不一样的时间同步特性。通常，这些时间同步特性可分为：主电源不能超过最大瞬时输出电压、功率因数偏高或无功补偿电压、以及电流为零等四种类型。

二、变功率系统与输电通道间速度场

在电力系统暂态分析中，电网中的各个系统是相互联系、相互制约的，它们之间的速度场可以看作是一种相互联系的网络，也可以看作是一种相互制约的系统。如果网络中节点数量相匹配，则电力系统各节点之间是处于静止状态，速度场中的各点也处于静止状态。当电力系统发生事故时，首先要分析事故原因，然后对事故进行建模分析和计算得出结论。

三、变电所内各种保护

在电力系统暂态分析中，对变电所内各种保护的研究，是根据电力系统现有发展情况，通过理论分析得到的结果和试验结果，并将理论设计值与实际情况进行比较而进行设计。对于电力系统暂态分析而言，保护方法主要有隔离法、电压法、断路器脱扣法和断路器跳闸法。对于一般电网和高压电网而言，可以通过以下方法来保护电力网线路：在电压、电流正常时，对其进行保护；在发生故障时，对其进行保护；在电网发生事故时，对其进行保护；在运行正常时，对其进行保护；在故障时恢复正常时，对其进行保护。保护控制装置有各种保护设备及元件。保护装置在保护控制装置中有两个作用：①通过保护控制装置提供一个稳定可靠而又符合暂态原理设计要求的信号；②通过保护控制装置使故障发生时能够及时切断设备及元件，使故障得到很好解释。此外还可以利用各种不同保护设备和元件在动作特征上所具有的相同特性，建立起相应的判断标准以保证运行安全及提高保护效率。

电力系统暂态分析李光琦 习题答案

第一章 电力系统分析基础知识

1-2-1 对例1-2，取kV1102BU，MVASB30,用准确和近似计算法计算参数标幺值。

解：①准确计算法：

选取第二段为基本段，取kV1102BU，MVASB30，则其余两段的电压基准值分别为：9.5kVkV1101215.10211BBUkU

电流基准值：

各元件的电抗标幺值分别为：

发电机：32.05.930305.1026.0221x

变压器1T：121.05.3130110121105.02222x

输电线路：079.011030804.023x

变压器2T：21.01103015110105.02224x

电抗器：4.03.062.26.6605.05x

电缆线路：14.06.6305.208.026x

电源电动势标幺值：16.15.911E

②近似算法：

取MVASB30，各段电压电流基准值分别为： kVUB5.101，kAIB65.15.103301

kVUB1152，kAIB15.01153301

kVUB3.63，kAIB75.23.63301

各元件电抗标幺值：

发电机：26.05.1030305.1026.0221x

变压器1T：11.05.3130115121105.0222x

输电线路：073.011530804.023x

变压器2T：21.01530115115105.0224x

电抗器：44.03.075.23.6605.05x

电缆线路：151.03.6305.208.026x

电源电动势标幺值：05.15.1011E

发电机：32.05.930305.1026.0221x

变压器1T：121.05.3130110121105.02222x