最新电力系统稳态分析基础复习

三相短路 )3(f 对称短路 两相相短路 )2(f 单相接地短路 )1(f 不对称短路 两相接地短路 )1,1(f 短路故障也称为横向故障 1.产生短路故障的主要原因是：电力设备绝缘损坏 引起绝缘损坏的原因：• 1).各种形式的过电压（如雷击过电压或操作过电压）引起 的绝缘子、绝缘套管表面闪络； • 2).绝缘材料恶化等原因引起绝缘介质击穿；• 3).恶劣的自然条件及鸟兽跨接裸露导体造成短路； • 4).运行人员的误操作等。

3.故障分类：一相断线和两相断线 短路故障也称为横向故障 注：1.单相接地短路发生的几率达65%左右。

2.短路故障大多数发生在架空输电线路。

3.电力系统中在不同地点发生短路，称为多重短路。

4.标幺制的优点：（1）线电压和相电压的标幺值相等； （2）三相功率和单相功率的标幺值相等； （3）能在一定程度上简化计算工作；（4）计算结果清晰，易于比较电力系统各元件的特性和参数等。

5.暂态分量：（又称自由分量或非周期分量）是按指数规律不断衰减的电流，衰减的速度与时间常数成正比。

结论：① 三相短路电流的周期分量是一组对称正弦量，其幅值Im 由电源电压幅值及短路回路总阻抗决定，相位彼此互差 1200；② 各相短路电流的非周期分量具有不同的初始值，并按照指数规律衰减，衰减的时间常数为Ta ③ 非周期分量衰减趋于零，表明暂态过程结束，电路进入新的稳定状态。

6.最大的短路电流瞬时值称为短路冲击电流 7.短路冲击电流出现的条件a 、短路前电路为空载状态b 、短路回路的感抗X 远大于电阻R ，即c 、短路冲击电流，在短路发生后约半个周期， 即 0.01s (设频率为50Hz ）出现。

式中：① KM 称为冲击系数，即冲击电流值相对于故障后周期电流幅值的倍数。

②其值与时间常数Ta 有关，通常取为1.8~1.9。

8. 短路全电流有效值用来校验设备的热稳定。

9.短路功率主要用于校验开关的切断能力 10. 各绕组的磁链方程由此可见，绕组的自感系数以及绕组间的互感系数，大部分是随角度的变化而周期性变化，求解发电机的运行状态十分不便。

)0(900=-=ϕθ，m I 00090≈≈θϕm M m T T m m M I K I e e I I i a a =+=+=--)1(01.001.0I U S av ''=322)01.0(2)1(212)2/(-+=+==M m s t at m M K I i I I限大功率的电源来处理，它的机端电压1*=U 。

即js f x I /1=19. （简答）运算曲线的计算步骤：1、计算各电源电动势对短路节点间的转移电抗ijx2、按发动机额定功率为基准，将ijx 归算成各电源的计算电抗3、按时刻 t 和sij x 查运算曲线得到各电源送到短路点 f 的短路电流标么值； 4、求3中各电流有名值)(t I fi ，故∑==ni fif t It I 1)()( 。

注意：⑴ 必要时应作修正计算;⑵ 为化简计算，可将短路电流变化规律大致相同的发动机合并成等值机以减少计算工作量;⑶ 无限大功率母线，由∑=x I f1直接求取。

20.转移阻抗：如果除电动势Ei 以外，其它电动势皆为零，则Ei 与此时f 点的电流 的比值即为该电源与短路点间的转移阻抗 zif 对于一个含有任意多有限功率电源的线性网络，在某点 f 短路后，短路点电流为： 式中，iE &——为某电源i 的电动势；if z ——为某电源与短路点间的转移阻抗 21（概念）对称分量法-----就是将一组不对称的三相相量分解为三组对称的三相相量，或者将三组对称的三相相量合成为一组不对称的三相相量的方法21.注意：⑴ 对称分量法的实质是叠加原理在电力系统中的应用；⑵ 只适用于线性系统的分析。

22.故障网络分解为三个独立的序网：⑴ 正序网 ⑵ 负序网 ⑶ 零序网正序网：包含发电机的正序电源电势和故障点正序电压分量，网络中通过正序电流，对应的各元件阻抗皆为正序阻抗；负序网：只有故障点电压的负序电势，网络中通过负序电流，对应的各元件阻抗为负序阻抗。

零序网：只有故障点电压的零序电势，网络中通过零序电流，对应的各元件阻抗为零序阻抗。

注意：中性线电流为三倍零序电流，故在单相零序网中接入3Zn 的接地阻抗 建立系统的电路模型时，一般可以：⑴ 忽略线路对地电容和变压器的励磁回路; ⑵ 高压电网可以忽略线路电阻;⑶ 标幺值计算不考虑变压器的实际变比，认为变压器的变比 均为平均额定电压之比。

23.同步发电机各序磁场：1、正序：与三相对称短路情形相同;2、零序：在三相绕组中产生大小相同的脉动磁场，不能在转子空间形成旋转磁场，而只形成各相绕组的漏磁场，从而对转子没有影响;3、负序：在气隙中产生以同步速与转子旋转方向相反的旋转磁场，它与转子的相对速度为两倍同步频速，并在转子绕组中感生两倍频交流电流，进而产生两倍基频脉∑∑=∑=+=m j jn i fi f xt I t I 111)()(∑=ifi fzE I &&动磁场，可以分解为两个按不同方向旋转的旋转磁场。

24.正序等效定则———是指在简单不对称短路的情况下，短路点电流的正序分量与在短路点 f 各相中接入附加电抗)(n x∆而发生三相短路时的电流相等。

故障相电流可以写为：25.表5-1 简单短路的1fa I &及)()(n n M x 、∆简单不对称短路电流的计算步骤，可以总结为：⑴ 根据故障类型，做出相应的序网；⑵ 计算系统对短路点的正序、负序、零序等效电抗；⑶ 计算附加电抗；⑷ 计算短路点的正序电流；⑸ 计算短路点的故障相电流； ⑹ 进一步求得其他待求量。

26.2. Y ，d11接线变压器 ⑴ Y 侧施加正序电压，d 侧电压超前Y 侧电压300 ⑵ 若在Y 侧施加负序电压，d 侧电压滞后于Y 侧电压300 ⑶ d 侧的正序线电流超前Y 侧正序线电流300； ⑷ d 侧的负序线电流落后于Y 侧负序线电流300。

(0)()1()1()fa n fa n UIj x x ∑∆=+&&1)(fa n f I M I =⎪⎩⎪⎨⎧==-00302230112j A a j A a e U U e U U &&&&）（⎪⎩⎪⎨⎧==-0302230114j A a j A a e I I e I I &&&&）（Y ，d 联接的变压器，在三角形侧的外电路中不含零序分量。

若负序分量由三角形侧传变到星形侧: ⑴ 正序分量顺时针方向转过300；⑵ 负序分量逆时针方向转过300 。

27.小结：（表5—1）（25）1、电力系统的简单不对称故障，可以分为系统一点的短路故障及断线故障。

其中，短路称为横向故障，断线称为纵向故障。

2、不对称故障的基本分析方法，是针对不同故障类型，根据故障点处的边界条件，绘制复合序网，寻找某相正、负、零序分量的关系，进一步求得故障点处的电压与电流。

3、正序等效定则: 发生不对称短路时，短路点正序电流与在短路点每相加入附加电抗而发生三相短路时的电流相等。

4、单相断线与非断线相两相短路接地的边界条件相似；而两相断线则与非断线相单相故障的边界条件相似，同样采用复合序网进行分析。

5、电力系统中发生不对称故障，除了求取短路点处的电流和电压外，还要计算非故障处的电流和电压。

为此，可以先求得短路点处的各序电流、电压分量，然后将各序分量分别在各序网中进行分配，求得待求电量的各序分量，然后进行合成。

需要特别注意正序、负序分量经过Y ，d 接线的变压器时相位的变化。

28. ① 对简单电力系统，当0º<δ<90º，时，电力系统可保持静态稳定运行，在此范围内，δd dP e/ >0；而900<δ<180º时，电力系统不能保持静态稳定运行，在此范围内，δd dP e /<0，由此得到电力系统静态稳定的实用判据为:0/>δd dP e②发电机在一定的运行条件下可发出最大的功率，称为稳定功率极限：d q M x U E P /=③c 点是发电机运行稳定与不稳定的临界点，实际运行时，要求发电机运行点与功率极限要有一定的距离，即保持有一定的稳定储备系数，以便系统有能力应付经常出现的一些干扰而不致丧失静态稳定。

29.静态稳定储备系数定义为%100/⨯-=e e M pP P P k ）（30. （概念）电力系统暂态稳定是研究电力系统受到大的扰动后经过一个暂态过程能否达到新的稳定运行状态或恢复到原来的运行状态的能力。

由大扰动引起的电力系统暂态过程是一个由电磁暂态过程和发电组转子机械运动暂态过程交织在一起的复杂过程。

31.（概念）负荷稳定性是电力系统中电压或频率微小变化时，负荷和电源的无功功率和有功功率能否保持平衡或恢复平衡。

负荷稳定性和发电机组并列运行的稳定性密切相关，负荷稳定性的破坏会引起系统“电压崩溃”或“频率崩溃”，从而引起电力系统的瓦解。

32. （概念）静态频率特性是指频率缓慢变化或变化后进入稳态时，系统中有功功率随频率而变化的规律。

⑴ 电源的静态频率特性电源的静态频率特性实际上也是原动机的静态频率特性，当不计频率二次调整时，电源静态频率特性如图7-8中1-2-3所示。

当计及发电厂中一些重要厂用机械，如水泵、风机等的输出时，在较低频率范围内，电源有功功率随频率下降得更加迅速，如右图所示。