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电力系统故障分析的基本知识

电力系统故障分析的基本知识

§1电力系统故障分析的基本知识主要内容:1、电力系统故障的基本概念2、三相短路的暂态过程分析3、短路冲击电流,短路电流的有效值,短路容量的概念及计算§1.1 故障概述1 故障分类故障,事故:正常运行情况以外的相与相之间、相与地之间的连接或相的断开。

断线故障(纵向故障、非全相运行)简单故障对称故障短路故障(横向故障)复杂故障不对称故障名称图示符号概率⑴三相短路f(3)5%⑵f(2)10%⑶单相短路f(1)65%⑷两相短路接地f(1。

1)20%⑸一相断线⑹二相断线2 短路原因(1) 相间绝缘或相对地绝缘损坏;(2) 误操作。

3 短路危害(1) 大电流产生巨大电动力,造成机械损坏(动稳定);(2) 烧毁设备(热稳定);(3) 电网大面积电压下降;(4) 破坏电力系统的稳定;(5) 影响电力系统通讯。

4 减少短路危害的措施(1) 采用合理的防雷设施,加强运行维护管理等。

(2) 通过采用继电保护装置,迅速作用于切除故障设备行。

(3) 架空线路普遍采用自动重合闸装置。

(4) 装设限流电抗器。

(5) 选择有足够电动力稳定和热稳定性的电气设备。

5 短路计算目的(1) 合理的配置继电保护及自动装置整定与校验。

(2) 选择最佳的主接线方案及电气设备,确定限流措施。

(3) 进行电力系统暂态稳定的计算。

(4) 确定电力线路对邻近通信线路的干扰等,短路故障又称横向故障,断线故障又称纵向故障。

§1.3 无限大功率电源供电的三相短路分析1 无限大功率电源的概念(1) 无限大电源:常数、0、ω=常数(2) 无限大功率电源是个相对概念。

(若电源的内阻抗小于短路回路总阻抗的10%,即可以认为电源为无限大电源。

)2 暂态过程分析(1) 符号约定|0|:故障前瞬间,相当“电路”中的0-0:故障后瞬间,相当“电路”中的0+p或ω:周期分量()、ω:频率为ω的分量α:非周期分量m :模值()M :最大值()∞:稳态值(t→∞)(2) 暂态过程分析(对称短路可仅取一相分析,其他两相有模相同、相位差120°的结果。

电力系统分析 第七章(三相短路)ppt课件

电力系统分析 第七章(三相短路)ppt课件

S XX 1 *
2 * x d ''* N
B 0 .1 2 5 1 0 0 0 .8 3 1 5
S G N
X 3 * X 1 0 R 0 % U 3 I N N U S B 2 B 1 0 4 03 6 0 .4 6 1 . 0 3 0 2 0 .8 7 2
U S
k 2 %B7 .5 1 0 0 1
B 2x5
B 2
4
3
第三节 恒定电势源电路的三相短路
• 恒定电势源(又称无限大功率电源),是指端电压幅值 和频率都保持恒定的电源,其内阻抗为零。
一、三相短路的暂态过程
图1-2 简单三相电路短路
•短路前电路处于稳态:
eEmsin(t ) i Im0 sin(t )
Im0
Em
(RR)22(LL)2
②恶劣天气:雷击造成的闪络放电或避雷器动作,架 空线路由于大风或导线覆冰引起电杆倒塌等。
③人为误操作,如运行人员带负荷拉刀闸,线路或设 备检修后未拆除地线就加上电压引起短路。
④挖沟损伤电缆,鸟兽跨接在裸露的载流部分等。
三、短路的危害
(1)电流剧增:设备发热增加,若短路持续时间较长,可 能使设备过热甚至损坏;由于短路电流的电动力效应, 导体间还将产生很大的机械应力,致使导体变形甚至 损坏。
B
4
T 1 N
%
%
US US T 2 x 4 * j1 0 k 2 0
B T 3 x 6 * j1 0 k 3 0
B
S S T 2 N
T 3 N
3、输电线
2
UU S S x 3 *j x 3 3
4
B 2x 3
B 2
UUU U 2 3 4

电力系统故障分析PPT资料62页

电力系统故障分析PPT资料62页

停电后的曼哈顿
2019年8月28号伦敦大停电
下午6点,下班高峰,持续两个多小时
地铁停运
25万人被困地铁站
近年的电力系统停电事故
������ 2019年9.23瑞典丹麦大停电 ������ 2019年9.28意大利全国大停电 ������ 2019年中国21个省拉闸限电 ������ 2019年7月12日雅典奥运开幕前一月大停电 ������ 2019年8月18日印尼大停电,1亿多人受灾 ������ 2019年5月25日莫斯科大停电
杂志评为十大开拓性新兴科技领域之一
• ������ 进展:老学科——科技热点和前沿 • ������ 人才需求:“新能源利用、智能电网”重大需求,
电力企业人才需求量上升。
第2节 如何使故障计算更简明?(标幺值)
标幺值 (相对值)
有名值(有单位的物理量) 基准值(与有名值同单位的物理量)
电力系统计算时,注意基准值要求统一!!!
三、短路对电力系统的危害 1、短路对电力系统的正常运行和电气设备有很大的危害 在发生短路时,由于短路对电力系统的正常运行和电气设
备有很大的危害。在发生短路时,由于电源供电问路的阻抗 减小以及突然短路时的暂态过程,使短路时线路中的短路电 流值大大增加,可能超过该电路的额定电流许多倍。短路点 距发电机的电气距离愈近(即阻抗愈小),短路电流愈大,例 如么发电机端发生短路时,流过发电机定子回路的短路电流 最大瞬时值可达发电机额定电流的10—15倍。在大容量的 系统中短路电流可达几万甚至几十万安培。短路点的电弧有 可能烧坏电气设备。短路电流通过电气设备导体时,其热效 应会引起导体或其绝缘的损坏。另一方面,导体也受到很大 电动力的冲击,致使导体变形甚至损坏。因此,各种电气设 备应有足够的热稳定度和机械稳定度(或称动稳定度),使电 气设备在通过最大可能的短路电流时不致损坏。

第七章 电力系统故障的基本知识PPT课件

第七章  电力系统故障的基本知识PPT课件

f
U fb U fa
U fc c
b a
Ifa
Ifb
Ifc
Za
Zb
Zc
K
f点短路可看作在f点接一特殊用电设备:
• 两相(B、C相)短路接地:
Zb Zc 0 Za 负载采用星形接地接法,即开关K闭合
• 单相(A相)短路:
Zb Zc Za 0 负载采用星形接地接法,即开关K闭合
f
U fb U fa
理解:正常运行之内的……连接。
在电力系统中,正常运行时,相与相或相与地 之间的连接都要通过用电设备,如电动机、电 灯等,不连接用电设备的地方应当是相互绝缘 的。
1、短路的分类
短路种类
对示称意短图路
不三 相 短 路 对 称 两相短路接地 短两 相 短 路 路
单相短路
代表符号 f(3) f(1,1) f(2) f(1)
选择电气接线、电气设备和载流导体的依据 • 配置继保装置并整定其参数的依据 • 限制短路电流措施的依据
三、断线故障
电力系统正常运行情况以外的同相之间断开连接 的故障。——纵向故障
正常运行
分析 方法 与短 路分 析相 似!
断线运行(非全相运行)
第二节 无限大容量电源供电系统 的三相短路分析;
一、短路的一般化理解
短路冲击电流的作用:检验设备动稳定性
IV 短路电流的最大有效值
ia
短路前空载
全电流
电压过零点
t
短路后半个周期: T/2
结论:由上图(冲击电流示意图)可看出,短路后第 一个周期内的电流有效值最大。因此,短路电流的
最大有效值即为短路后第一个周期内的电流有效值
计算公式如下:
Iimp I 1 2(Kimp 1)2 其中 I Im / 2

电力系统暂态分析-第1章 电力系统故障分析的基本知识ppt课件

电力系统暂态分析-第1章 电力系统故障分析的基本知识ppt课件
电力系统暂态分 析-第1章 电力 系统故障分析的 基本知识
电力系统暂态分析
第一章 电力系统故障分析的 基本知识
1.1 故障概述 1.2 标幺制 1.3 无限大功率电源供电的三相短路 电流分析
2
电力系统暂态分析
1.1 故障概述
一、电力系统运行状态分类
1、稳态
系统参数不变时,运行参量不变,系统的这种运行 状态称为稳态。
1.1 故障概述 三、断线故障
1、断线故障(纵向故障)的类型 1)一相断线 2)两相断线
2、断线原因
1)采用分相断路器的线路发生单相短路时单相跳闸; 2)线路一相导线断开。 3、断线的影响 造成三相不对称,产生负序和零序分量,而负序和零序 分量对电气设备和通讯有不良影响。
9
电力系统暂态分析
1.2 一、标幺制的概念
短路电流产生很大的电动力,可引起设备机械变形、扭 曲甚至损坏;
短路时系统电压大幅度下降,严重影响电气设备的正常 工作; 严重的短路可导致并列运行的发电厂失去同步而解列,
破坏系统的稳定性。
不对称短路产生的不平衡磁场,会对附近的通讯系统及 弱电设备产生电磁干扰,影响其正常工作 。
8
电力系统暂态分析
U UU / B *
S S / S P j Q / S P j Q * B B * *
11
I* I /IB
电力系统暂态分析
1.2 标幺制 二、电力系统中基准值的选取
对单相电路来说 如果基准选取满足: 电力系统基本公式:
SB U BIB U B Z B I B
值计算表达式?
12
电力系统暂态分析
1.2
对三相电路来说 基准值选择应满足:

电力系统分析(完整版)PPT课件

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输电线路优化运行
总结词
输电线路是电力系统的重要组成部分,其优化运行对于提高电力系统的可靠性和经济性具有重要意义 。
详细描述
输电线路优化运行主要涉及对线路的路径选择、载荷分配、无功补偿等方面的优化,通过合理的规划 和管理,降低线路损耗,提高线路的输送效率和稳定性,确保电力系统的安全可靠运行。
分布式电源接入与控制
分布参数线路模型考虑线路的电感和 电容在空间上的分布,用于精确分析 长距离输电线路。
行波线路模型
行波线路模型用于描述行波在输电线 路中的传播特性,常用于雷电波分析 和继电保护。
负荷模型
负荷模型概述
静态负荷模型
负荷是电力系统中的重要组成部分,其模 型用于描述负荷的电气特性和运行特性。
静态负荷模型不考虑负荷随时间变化的情 况,只考虑负荷的恒定阻抗和电流。
电力系统分析(完整版)ppt 课件
• 电力系统概述 • 电力系统元件模型 • 电力系统稳态分析 • 电力系统暂态分析 • 电力系统优化与控制 • 电力系统保护与安全自动装置
01
电力系统概述
电力系统的定义与组成
总结词
电力系统的定义、组成和功能
详细描述
电力系统是由发电、输电、配电和用电等环节组成的,其功能是将一次能源转 换为电能,并通过输配电网络向用户提供安全、可靠、经济、优质的电能。
无功功率平衡的分析通常需要考虑系统的无功损耗、无功补偿装置的容 量和响应速度等因素。
有功功率平衡
有功功率平衡是电力系统稳态分析的 核心内容,用于确保系统中的有功电 源和有功负荷之间的平衡。
有功功率平衡的分析通常需要考虑系 统的有功损耗、有功电源的出力和负 荷的特性等因素。
有功功率不平衡会导致系统频率波动, 影响电力系统的稳定运行。因此,需 要合理配置有功电源和调节装置,以 维持系统的有功平衡。

《电力系统常见故障》课件

《电力系统常见故障》课件

故障类型
短路故障
探讨短路故障对电力系统的影响,以及如何 检测和处理短路故障。
电压故障
详细说明电压故障的类型和可能的后果,以 及如何避免电压故障。
过流故障
介绍过流故障的原因和危害,并提供相应的 预防和处理方法。
绝缘故障
讲解绝缘故障对电力系统的影响,以及如何 保持良好的绝缘状态。
故障的原因
1 设备老化
《电力系统常见故障》 PPT课件
这是一份关于电力系统常见故障的PPT课件,旨在通过丰富的内容和吸引人 的排版设计,分享我在电力系统方面的专业知识。
电力系统概述
电力系统的组成
介绍电力系统由哪些组成部分构成,如发电厂、 输电线路和变电站等。
电力系统运行原理
解释电力系统的运行原理,包括电流、电压和功 率等基本概念。
1
手动处理
说明手动处理故障的步骤和流程,包括紧急切断电源和检修设备。
2
自动处理
介绍自动处理故障的技术和装置,如保护继电器和自动重启功能。
3括远程监控和故障定位。
故障预防措施
设备维护
解释设备维护的重 要性,包括定期检 修和更换老化部件。
定期巡检
强调定期巡检的必 要性,以便及早发 现潜在故障和安全 隐患。
督促安全操作
提醒员工遵守安全 操作规程,以预防 人为操作引发的故 障。
技术升级
介绍使用新技术和 装备来提升电力系 统的可靠性和安全 性。
案例分析
短路故障导致火灾
描述一起由短路故障引发的严 重火灾事件,并探索事故原因 和教训。
过流故障引发设备损坏
讲解一起由过流故障引发的设 备损坏案例,以及如何防止此 类故障。
电压故障影响电网稳定性

电力系统故障分析的基本知识(ppt 47页)

电力系统故障分析的基本知识(ppt 47页)

采取特别措施, 使系统恢复正常运行
继电保护装置 自动重合闸
安全自动装置
1.2 电力系统故障类型
• 短路故障(横向故障)shunt faults • 断相故障(纵向故障)series faults • 复杂故障 simultaneous faults
1.3 短路故障 shunt faults short circuit faults
故障分析的基本知识
• 1基本概念 • 2标么制 • 3对称分量法 • 4序阻抗的基本概念 • 5电力系统相序网络的构成
1 基本概念
1.1电力系统的运动状态
正常运行状态 稳态
Steady state
新稳态
电压、频率的偏差 在允许范围内
故障 Faul
t
负荷增减 原动机调整
事故状态
运行参数大大偏离正常值 电能质量严重变坏 正常供电局部或全部 遭到破坏
3.1 对称分量
问题的提出:当一个三相电路的对称性遭到破坏,网络中会 出现三相不对称的电压和电流,这时候不能只取一相进行计 算。能不能找到一种方法,把这种不对称的电路转换成对称 的电路来计算?
一组不对称的三相量可以分解成三组不同的对 称三相量(正序分量 负序分量 零序分量)之和。
.
.
.
.
F a Fa1Fa2Fa0
已知标么 值,可根 据基准值 求出有名 值
2.3 不同基准的标么值之间的相互转换
问题的提出:
电力系统中各种电气设备的铭牌参数通常是以本身 的额定条件为基准的标么值或百分值给出的。而进 行电力系统计算时,必须取统一的基准值。因此必 须把以额定值为基准的标么值换算成统一基准下的 标么值。
第一步:先将以额定值为基准值的标么值换算为有 名值;

电力系统故障分析相关知识概述PPT(76张)

电力系统故障分析相关知识概述PPT(76张)

aqa
Fqa
iad产a生n的ai沿cod轴sPd和, q轴的qa磁n通ai为c:os2 ()Pq
则ia产生磁通为: a a da a q n a a c i2 o P d s n a c i2 ( o 2
1.2.1 abc电压方程和磁链方程
由此可得 ia 产生的 a相绕组磁链为: a L a i a n a n [ n a c i2 o P d s n a c i2 ( o 2 s ) P q ] n 2[c2o P ds co 2(2 s)P q]ia 故 a相绕组的自感为:
L an 2[c2o P ds c2 o ( 2 s )P q]
定子回路
ua

ri a

ea

ri a

d a dt
ub

rib

eb

rib

d b dt
uc

ric

ec

ric

d c dt
转子回路
uf
rf if
ef
rf if
d f
dt
0

rD iD
eD

rD iD

d D
dt
0

rQ iQ
eQ

rQ iQ

d Q
dt
1.2.1 abc电压方程和磁链方程
3. 磁琏方程
a
b

c

f
D
Q

La Mab Mac Maf MaD MaQ
Mab Mac Maf MaD Lb Mbc Mbf MbD Mbc Lc Mcf McD Mbf Mcf Lf MfD MbD McD MfD LD MbQ McQ 0 0

第1章 电力系统故障分析的基本知识ppt课件

第1章 电力系统故障分析的基本知识ppt课件

停电前后卫星拍到的美国上空照片
停电后的曼哈顿
16
美国电网的运行风险!
17
2003年8月28号伦敦大停电
下午6点,下班高峰,持续两个多小时
地铁停运
25万人被困地铁站
18
近年的电力系统停电事故
2003年9.23瑞典丹麦大停电
2003年9.28意大利全国大停电 2003年中国21个省拉闸限电
3
电阻、电抗、电导、输入阻抗、转移阻抗、 变压器变比、时间常数、放大倍数
直接影响
系统元件 参数
功率、电压、电流、频率、电动势的角位移
定量确定
系统运行 参量
电力系统的运行状态 稳态运行 暂态运行
4
稳态和暂态
5
暂态过程的分类
• 机电暂态过程:转动元件(发电机和电动 机),主要是由于机械转矩和电磁转矩之 间的不平衡引起的。 • 重点:电力系统受到各种扰动后的机电暂 态过程——稳定分析 • 电磁暂态过程:非转动元件(变压器和输 电线),并不涉及角位移、角速度等机械 量。 • 重点:交流电力系统中发生短路故障后的 电磁暂态过程。——故障分析
第1章 电力系统故障分析的基 本知识
第一章 电力系统故障分析的基本知识
• 第1节 什么是电力系统故障?(故障概述)
• 第2节 如何使故障计算更简明?(标幺值) • 第3节 最简单的故障分析是什么? ——(无限大功率电源供电的三相短路分析)
2
暂态的概念
• 电力系统:发电机、变压器、输电线路、用电设 备(负荷)。分为:电力元件和控制元件。
工作条件下发生污闪;
(2)载流部分的绝缘材料在运行中损坏;
(3)鸟兽跨接在导线上或者杆塔倒塌发生短路;
(4)操作违规。
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电源距短路点的电气距离较远时,由短路而 引起的电源送出功率的变化 S远小于电源的 容量 S,这时可设S ,则该电源为无限大 容量电源。 电源的端电压及频率在短路后的暂态过程中 保持不变
概念
重要 特性
1.3无限大功率电源供电的三相短路分析
二、暂态过程分析 |0| :故障前瞬间,相当“电路”中的0-; 0 :故障后瞬间,相当“电路”中的0+; p或ω:周期分量(period)、ω:频率为ω的分量; α :非周期分量; m :模值(mode); M :最大值 (maximum); ∞ :稳态值 (t→∞);
平均额定电压值
UN
Uav
6
6.3
10
10.5
35
37
110
115
220
230
500
550
1.2标幺制—变压器联系的不同电压等级电网中
元件参数标幺值的计算

例子(P9,例1-2)
I
~
II
III
10.5/121
110/6.6
1.2标幺制—频率、角速度和时间的基准值


f、ω、t的基准值 fB=fN=50Hz (f*=1) ωB=2ωfB=100π 特点:当f=fN=50Hz时,可有 x*=L* ψ*=I*x* E*=ψ* sinωt=sint*
1.1 故障概述—故障类型

故障类型:
简单故障 (单重故障)
对称故障:三相短路f(3)
电力系统故障
不对称故障
单相短路f(1) 两相短路f(2) 两相接地短路f(1,1) 单相断线O(1) 两相断线O(2)
复杂故障(单重故障)
1.1 故障概述—故障类型

故障类型:
三相短路,符号f(3)
三相短路示意图
1.1 故障概述—故障的定义及产生原因

故障,事故:
凡造成电力系统运行不正常的任何连接或情况。

短路:
正常运行情况以外的相与相之间或相与地之间的 连接。

短路产生的原因?
1.1 故障概述—故障的定义及产生原因

短路产生的原因? (1) 元件损坏; (2) 气象条件恶化; (3) 违规操作; (4) 其他,例如挖沟损伤电缆,鸟兽跨接。
U 1 0 .5 k%
T2 III
30MVA 110/6.6kV
U 1 0 .5 k%
50MVA 10.5kV
X 0.15
'' d
0.4 / km 100km
课后作业及思考题 (一)

2.故障计算中的标幺值与潮流计算中的标幺 值有何不同?
1.3无限大功率电源供电的三相短路分析
一、无限大容量电源
1.3无限大功率电源供电的三相短路分析
二、单相等值电路
1.3无限大功率电源供电的三相短路分析
短路前: 短路发生:
i I sin( t ) a m 0 0
d i a L Ri U sin( t ) a m dt
解=
i I sin( t ) I sin( ) I sin( ) e a m m 0 0 m
已知以设备本身额定值为基准值的标幺值,求以系 统基准值SB、UB为基准时的标幺值
1.2标幺制—变压器联系的不同电压等级电网中
元件参数标幺值的计算

精确算法:
1)阻抗归算法;
2)就地处理法;
在就地处理中,取定各段的基准电压 。
1.2标幺制—变压器联系的不同电压等级电网中
元件参数标幺值的计算

近似算法: 假定变压器的变比均为平均额定电压的变比,且 取各段基准电压均为相应段的平均额定电压,此 时的参数计算称为近似计算法 。
为了合理地配置各种继电保护和自动装置并 正确整定其参数;


1.1故障概述—短路计算的目的

进行电力系统暂态稳定计算,研究短路对用 户工作的影响; 确定输电线路发生短路故障对临近通讯线路 的干扰,必须进行短路计算; 在设计和选择电气主接线时,依据短路计算 结果确定是否需要采取限制短路电流的措施 等,造价评估,选择最佳接线方案;
电力系统故障分析基本知识
1.0 绪论




Transient Analysis:暂态分析,瞬变、过 渡、暂时。 暂态过程包括电磁暂态和机电暂态过程。 物理特点:由一个状态(初始状态)变化到 另一状态(终止状态)的过程分析。 数学特点:用微分方程描述的过程分析。 应用:电力系统设计、规划、控制等。
1.2标幺制—基准值改变时标幺值的换算

1)发电机: 已知额定电压、额定功率以及以额定值为基准值的电抗标幺值,计 算对应统一基准值的电抗标幺值。 2)变压器 已知其额定电压、额定功率以及短路电压百分数,计算变压器转换 为统一基准值的电抗标幺值。 3)电抗器 已知额定电压、额定电流和电抗百分数,计算为统一基准值的标幺 值。

短路电流剧增;
电压大幅度下降; 可能使电力系统运行的稳定性遭到破坏; 不对称短路时系统中将流过不平衡电流。



1.1故障概述—短路故障的危害
发电厂 ~ L-1 L-2 配电所
降压变压器所
f2
f1
U 1
2 3 01 l
正常运行和短路故障时各点的电压
1.1故障概述—短路计算的目的

短路计算是解决一系列技术问题所不可缺少 的基本计算; 选择有足够机械稳定度和热稳定度的电气设 备,必须以短路电流为依据;
1.1 故障概述—故障类型

故障类型:
二相短路,符号f(2)
两相短路示意图
1.1故障概述—故障类型

故障类型:
单相接地短路,符号f(1)
单相短路接地示意图
1.1故障概述—故障类型

故障类型:
两相短路接地,符号f(1,1)
两相短路接地示意图
1.1故障概述—故障类型
பைடு நூலகம்
故障类型:
单相断线
两相断线
1.1故障概述—短路故障的危害


1.2 标幺制

标幺值(P.U.)
有名值
标幺值= 基准值

为什么采用标幺值?
1.2标幺制—基准值的选取

工程中一般选择惯用值(SB=100MVA、 SB=1000MVA、UB=UN)
电流、阻抗基准值为多少?
线电压UB,三相功率SB,相电流IB和相阻抗ZB之间间的关系为:

UB 3I B ZB SB 3UB I B
课后作业及思考题(一)

1. 有一电力网,各元件参数已在图中注明,要求: (1)准确计算各元件电抗的标幺值(采用变压器实际 1 0 . 5 k V 。 变比)基本段取I段, U B 1 (2)近似计算各元件电抗的标幺值(采用变压器平均 额定变比)。
G
~
T1 l I II
60MVA 10.5/121kV
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