电力系统故障分析基本知识ppt课件
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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
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
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T1 l I II
60MVA 10.5/121kV