电力系统暂态分析—电力系统电磁暂态过程
电力系统电磁暂态进行研究全套
引言电力工业是国民经济发展的基础工业。
随着经济建设的发展，发电设备的容量也在相应增大。
为了更好的保证安全运行，经济运行，并保证电能质量，我们应该考虑任何电力系统故障的情况，并加以研究。
电力系统正常运行的破坏多半是由短路故障引起的。
在供电系统中，短路冲击电流会使两相邻导体间产生巨大的电动力，使元件损坏；大的短路电流将使导体温度急剧上升，会使元件烧毁；阻抗电压大幅下降，影响系统稳定性。
发生短路时，系统从一种状态变到另一种状态，并伴随产生复杂的电磁暂态现象。
所以有必要对电力系统电磁暂态进行研究。
目前，电力系统暂态分析的研究理论已越来越完善，但基本上是通过建立数学模型，并解数学方程来分析的。
这让我们很难理解其推导过程，所以很有必要利用直观的方法来分析并得出相同的结论。
本设计利用PSCAD软件建立了简单电力系统和复杂电力系统两个仿真模型。
简单电力系统模型包括：同步发电机模型、负荷模型等；复杂电力系统模型包括：同步发电机模型、变压器模型、输电线模型、负荷模型等。
本设计通过运用EMTDC模块对电力系统仿真进行计算，并分析其电磁暂态稳定性，其中计算了发生四类短路故障时的暂态参数，并对其分析比较，来研究电力系统的这四类短路之间的异同和暂态对电力系统的影响。
通过此次设计进一步巩固和加强了四年来所学的知识，并得到了实际工作经验。
设计中查阅了大量的相关资料，努力做到有据可循。
在设计中逐步掌握了查阅，运用资料的能力，总结了四年来所学的电力工业的相关知识，为日后的工作打下了坚实的基础。
由于我在知识条件等方面的局限，仍存在许多不足，但在指导老师和学院大力支持和帮助下，已有相当大的改进，在此表示衷心的感谢。
第一章绪论1.1 电力系统分析简介运用数字仿真计算或模拟试验的方法，对电力系统的稳态方式和受到扰动后的暂态行为进行考察的分析研究。
对规划、设计的电力系统，通过电力系统分析，可选择正确的系统参数，制定合理的电力系统方案；对运行中的电力系统，借助电力系统分析，可确定合理的运行方式，进行系统事故分析和预想，提出防止和处理事故的技术措施。
电力系统电磁暂态仿真流程与算例
电力系统电磁暂态仿真流程与算例电力系统的电磁暂态仿真是一种重要的工程分析工具，它可以帮助工程师们预测电力系统在各种故障情况下的电磁暂态响应。
本文将介绍电磁暂态仿真的基本流程，并通过一个算例来展示其在电力系统中的应用。
电磁暂态仿真的流程通常包括以下几个步骤：1. 建立模型，首先需要建立电力系统的数学模型，包括发电机、变压器、线路、负载等元件的参数和连接关系。
这一步通常使用电力系统仿真软件完成，如PSCAD、EMTP等。
2. 定义故障，在仿真中，需要定义不同类型的故障，如短路、接地故障等。
这些故障会导致电力系统的电磁暂态响应发生变化。
3. 运行仿真，在建立模型和定义故障后，可以运行电磁暂态仿真，观察电力系统在不同故障情况下的电压、电流、功率等参数的变化。
4. 分析结果，最后，需要对仿真结果进行分析，评估电力系统在不同故障情况下的电磁暂态响应，找出潜在的问题并提出改进方案。
下面我们通过一个算例来展示电磁暂态仿真的应用。
假设有一个简单的电力系统，包括一个发电机、一条输电线路和一个负载。
我们将在负载端引入一个短路故障，并通过电磁暂态仿真来分析系统的响应。
首先，我们建立电力系统的数学模型，并定义负载端的短路故障。
然后，我们运行电磁暂态仿真，并观察系统在故障发生后的电压、电流波形。
最后，我们对仿真结果进行分析，评估系统的稳定性和保护措施的有效性。
通过这个算例，我们可以看到电磁暂态仿真在电力系统中的重要作用，它可以帮助工程师们更好地理解系统的电磁暂态特性，预测系统在故障情况下的响应，并提出相应的改进方案，从而确保电力系统的安全稳定运行。
电力系统暂态分析：第一章 电力系统故障分析(2)
1.3 同步发电机三相短路电磁暂态过程基本假设条件：1.3.1 不计阻尼绕组时同步电机三相短路1. 发电机转速等于等于额定转速，且保持恒定，即2. 磁路不饱和（故可应用叠加原理）；3. 励磁电压保持恒定；☆暂态电抗和暂态电势：* 由定子d 轴和励磁绕组磁链方程：1.3.1 不计阻尼绕组时同步电机三相短路与励磁绕组磁链成正比的磁链：称为纵轴等值磁链。
消去励磁电流 可得：其中：励磁绕组参数相关的计算电抗。
称为d轴暂态电抗，与定子d绕组及定子d 轴等值磁链产生的旋转电势，称为q 轴暂态电势：由此可得q轴暂态电势为：而定子d 轴磁链可表示为：由于q 轴暂态电势与励磁磁链成正比，暂态时不会突变，暂态初始时刻的暂态电势可用稳态运行时的表示。
考虑稳态时的定子电压和磁链方程方程：可得：将两式相加可得：这样以暂态电势表示的稳态节点电压平衡方程为：写成向量的形式：故发电机稳态运行时的向量图如下：同步发电机暂态电势向量图对于磁链和电压方程计算三相短路时的电流：三相短路：即：励磁电压保持恒定，即：在满足条件：由于是对称短路，短路后0轴电流和磁链均为0。
不计阻尼绕组磁链和电压方程为：应用叠加原理求解三相短路前，各变量的稳态运行值为：三相短路后，各变量的故障分量为：则三相短路后，各变量值为：故障后变量值＝故障前变量的稳态值＋故障后变量的故障分量即：将上式代入磁链方程和电压回路方程，可得而稳态时的磁链方程和电压回路方程为：故可得故障分量的磁链方程和电压回路方程为：由三相短路故障条件：由短路瞬间各绕组电流、磁链不能突变，故可得应用拉氏变换法求解微分方程：利用拉氏变换公式：对故障分量的磁链方程和电压方程取拉氏变换，可得：由励磁绕组故障分量的磁链方程和电压方程：可得：即励磁电流故障分量的拉氏变换为：（1） 计算励磁电流的故障分量可得d轴磁链故障分量的拉氏变换为：（2）计算d 轴磁链的故障分量由d 轴磁链方程：代入励磁电流表达式：其中：称为纵（d ）轴运算电抗；将磁链方程：代入电压方程：可得d轴、q轴电流故障分量的拉氏变换其中：（3）计算d 轴、q 轴电流的故障分量对上式取拉氏反变换即可求得定子d 、q 轴电流的解，进而求得定子a 、b 、c 三绕组的电流。
第二部分电力系统暂态分析
第二部分 电力系统暂态分析电力系统的暂态过程，即涉及到电力系统内部的电磁暂态过程，又涉及到电力系统内部的机械运动中的暂态过程，因此研究它有一定的复杂性。
所谓电力系统的暂态过程包括两种：一种是电磁暂态过程(七、八章)，一种是机电暂态过程（九、十章）。
电力系统的电磁暂态过程，主要与电力系统中发生短路、断路、自动磁励有关，涉及电流、电压随时间的变化。
电力系统的机电暂态过程，主要与系统受到干扰、稳定性破坏、异步运行有关，涉及功率、功率角、旋转电机的转速随时间的变化。
第七章 电力系统对称故障分析计算主要内容提示本章首先以无限大功率电源供电系统发生三相对称短路为例，讨论发生短路后短路电流的变化（暂态）过程，并进行短路冲击电流、短路电流有效值和短路功率的计算。
其次讨论同步发电机的基本方程，同步发电机突然三相短路物理过程及三相短路电流的计算表达式，电力系统三相短路的实用计算方法。
§7—1无限大功率电源供电系统的三相短路分析所谓无限大功率电源：是指当电力系统的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量)(Q j P S ∆+∆∆远小于电源所具有的功率S ，即S S ∆， 则称该电源为无限大功率电源，记作∞=S 。
无限大功率电源的特点是： ⑴由于P P ∆，所以认为在短路过程中无限大功率电源的频率恒定，即c f =。
⑵由于Q Q ∆，所以认为在短路过程中无限大功率电源的端电压恒定，即c U =。
⑶内电抗等于零，即0=s X 。
实际上，真正无限大功率电源是没有的，一般在S ∆＜S %3或s X ＜∑X %10的情况下，即可认为电源为无限大功率电源。
一、电力系统三相短路电流的周期分量与非周期分量 由无限大功率电源供电系统的等值电路如图7-1所示。
正常运行时，a 相电压、电流的表达式为： ()αω+=t E u m a sin()()()00sin ϕαω-+=t I i m a＞ ＞ ＞＞u a图 7-1 无限大功率电源供电等值电路(3) ＞ ＞其中()()()220L L R R E I mm '++'+=ωω—为正常回路电流的幅值；()0ϕ—为正常回路阻抗角。
电力系统暂态分析
电力系统暂态分析第一章1、电力系统运行状态的分类答：电力系统的运行状态分为稳态运行和暂态过程两种，其中暂态过程又分为波过程、电磁暂态过程和机电暂态过程。
波过程主要研究与大气过电压和操作过电压有关的电压波和电流波的传递过程；电磁过渡过程主要研究与各种短路故障和断线故障有关的电压、电流的变化，有时也涉及功率的变化；机电暂态过程主要研究电力系统受到干扰时，发电机转速、功角、功率的变化。
2、电力系统的干扰指什么？答：电力系统的干扰指任何可以引起系统参数变化的事件。
例如短路故障、电力元件的投入和退出等。
3、为什么说电力系统的稳定运行状态是一种相对稳定的运行状态？答：由于实际电力系统的参数时时刻刻都在变化，所以电力系统总是处在暂态过程之中，如果其运行参量变化持续在某一平均值附近做微小的变化，我们就认为其运行参量是常数（平均值），系统处于稳定工作状态。
由此可见系统的稳定运行状态实际是一种相对稳定的工作状态。
4、为简化计算在电力系统电磁暂态过程分析和机电暂态过程分析中都采用了那些基本假设？答：电磁暂态分析过程中假设系统频率不变，即认为系统机电暂态过程还没有开始；机电暂态过程中假设发电机内部的机电暂态过程已经结束。
第一章：1、电力系统的故障类型答：电力系统的故障主要包括短路故障和断线故障。
短路故障（又称横向故障）指相与相或相与地之间的不正常连接，短路故障又分为三相短路、两相短路、单相接地短路和两相短路接地，各种短路又有金属性短路和经过渡阻抗短路两种形式。
三相短路又称为对称短路，其他三种短路称为不对称短路；在继电保护中又把三相短路、两相短路称为相间短路，单相接地短路和两相短路接地称为接地短路。
断线故障（又称纵向故障）指三相一相断开（一相断线）或两相断开（两相断线）的运行状态。
2、短路的危害答：短路的主要危害主要体现在以下方面：1）短路电流大幅度增大引起的导体发热和电动力增大的危害；2）短路时电压大幅度下降引起的危害；3）不对称短路时出现的负序电流对旋转电机的影响和零序电流对通讯的干扰。
电力系统暂态分析—电力系统电磁暂态过程
电力系统电磁暂态过程
▪ 例2 已知一台同步发电机的参数为
xd
1.0, xq
0.6, xd
0.3, r 0.005,Tf
5s, xd
xq
0.21,Td
1 8
Td
试计算发电机空载，端电压为额定电压，突然
发生机端三相短路，且θ 0=0情况下，t=0.01s时
a相短路电流瞬时值，并与不计阻尼时比较。
Ed Ud Iq xq 0.3613 0.6022 0.31 0.1746 E U jId xd 131.79 j1 0.21 1.1249 40.92
Ed2 Eq2 0.17462 1.10052 1.1143
E Ed2 Eq2
电力系统电磁暂态过程
电力系统电磁暂态过程
t
0.0833e0.047 cos(200t 0 )
（3）发电机端口发生三相短路，短路前为额定负 载，功率因数为0.85。 解： EQ U 0 jI0 xq 1 j 32 0.6 1.421
ud 0 U 0 sin 0 1 sin 21 0.36 uq 0 U 0 cos0 1 cos21 0.93 id 0 I 0 sin(0 ) 1 sin 53 0.8 iq 0 I 0 cos(0 ) 1 cos53 0.6
解： Td Tf xd / xd 5 0.3 1.5 (s)
Td
1 8
Td
1 8
1.5
0.19
( s)
Ta
2 xd xq
2fr(xd
xq)
0.134
( s)
电力系统电磁暂态过程
▪ 例2 已知一台同步发电机的参数为
xd
1.0, xq
0.6, xd
电力系统稳态与电磁暂态分析
电力系统稳态与电磁暂态分析电力系统是现代社会中不可或缺的基础设施之一，它负责将发电厂产生的电能送达各个终端用户。
为了确保电能的稳定供应，电力系统必须经历稳态与电磁暂态分析。
稳态分析是电力系统的基本分析方法之一，它主要用于研究系统各个节点之间的电压、电流和功率等参数的平衡状态。
稳态分析主要包括节点电压计算、潮流分析和功率平衡等。
首先，节点电压计算是通过给定的负荷和发电机容量，根据节点电压的平衡条件来计算系统各个节点的电压值。
其次，潮流分析是基于节点电压计算结果，通过网络拓扑和传输线路参数等，计算系统中各个节点之间的电流、功率和电压损耗等。
最后，功率平衡是通过对发电机出力和负荷功率消耗进行计算，确保系统总功率的平衡。
电磁暂态分析是电力系统的另一个关键分析方法，它研究的是电力系统在突发故障或大幅度负荷变化等情况下的电磁暂态过程。
电磁暂态通常分为两个阶段，即前期暂态和后期暂态。
前期暂态是指故障刚刚发生时，系统中电流和电压等参数的快速变化过程。
在前期暂态分析中，我们需要关注故障瞬态稳定性和故障电流的计算等。
随着时间的推移，系统逐渐恢复到新的平衡状态，进入后期暂态阶段。
后期暂态分析主要关注系统电压的恢复过程和发电机的重新同步等。
为了准确分析电力系统的稳态与电磁暂态，并保证其可靠运行，需要采用一些数学模型和计算工具。
在稳态分析中，常用的方法包括节点电压平衡方程、潮流方程和功率平衡方程等。
这些方程可以通过牛顿-拉夫森法等数值计算方法进行求解。
在电磁暂态分析中，常用的方法包括短路电流计算、阻抗匹配和时间域仿真等。
这些方法可以通过潮流数据和系统参数计算得到。
在实际应用中，稳态与电磁暂态分析对电力系统的设计、规划、运行和维护等都具有重要意义。
首先，稳态分析能够帮助工程师了解系统的潮流分布、节点电压偏差、功率损耗等情况，为电网设计和规划提供有价值的数据。
其次，电磁暂态分析可以帮助工程师评估系统在故障情况下的稳定性，为系统保护和自动装置的设计提供参考。
电力系统暂态分析11
三、复杂故障
系统中不同地点同时发生故障称为复杂故障。
第二节 标幺值
一、标幺值的概念及电压、电流、阻抗、导纳、功率 的标幺值
二、时间、频率及角频率的标幺值
第三节：无限大功率电源供电的三相短路电流分析
所以就是Iam|0| - Iam 0在纵轴上
的投影。据此可得| i a 0|取得
最大值的条件为： a、相量 - Iam|0| Iam 0 与纵轴平行； b、Iam -|0| Iam 0 有尽可能大的幅值，
此条件等效于短路前空载。
短路前空载时的相量图如下： 此时 |ia0 ||i。ap0 |
若短路时 的值恰好可使 Iam0与纵
1、短路概念 一切不正常的相与相或相与地之间的连接称为短 路，又叫横向故障。 2、短路类型 三相短路（5％）、两相短路（10％）、单相接地短 路（65％）、两相短路接地（20％）。 3、短路原因 绝缘损坏、气象条件恶化（雷击、大风、覆冰）、认 为事故及其它原因。
4、短路的后果
1）短路点的电弧高温使设备烧坏； 2）短路电流的热效应引起的温度升高加快绝缘老 化，甚至烧坏设备； 3）短路电流的电动力使设备导体变形或损坏 5）使电力系统失去并列运行的稳定性； 6）不对称短路时出现的零序电流将对通讯形成干 扰； 7）不对称短路时出现的负序电流将引起旋转电机转 子的附加发热。 5、减小短路电流对电力系统危害的措施
设短路发生时，电压相 量 U a 短路前电流相量 Iam|0| 、 短路后周期分量相量 Iam0 如图 所示。
Iam 、 |0| Iam在0 纵轴上的投影分别
为： ia|0| Im |0|sin(|0|)
电力系统电磁暂态分析
电力系统电磁暂态分析绪论一、电力系统暂态过程概述电网参数①元件参数：发电机、变压器、线路等各个元件的属性参数（R 、L 、 C 、K ）②运行参数：反映元件当前运行状态的电气或机械参数（U 、I 、φ、ω）。
电网的运行状态①从控制管理的角度分类：正常、警戒、紧急、崩溃、恢复。
②按运行参数的变化来分类：稳态（正常）、暂态（故障）。
暂态的起因：突然的扰动（短路、设备故障、雷电、操作等）。
暂态过程包括二个过程：①电磁暂态：线路变压器电压电流等电气运行参数量的快速变化；（故障分析、元件保护快速切除）；②机电暂态：电机角位移、角速度等机械运行参数量的慢速过程。
（稳定性分析，电网安稳装置）。
电力系统分析：①电力系统稳态分析②电力系统暂态分析（电磁暂态分析、机电暂态分析）a) 电力系统电磁暂态分析（电力系统故障分析）：研究交流电力系统发生短路后电磁暂态过程。
b) 电力系统机电暂态分析（电力系统稳定性）：电力系统受到各种扰动后的机电暂态过程。
研究假设：快速与慢速过程的解耦，突出关键和便于分析①电磁暂态分析中一般忽略机电参数变化；②机电暂态分析则对电磁参数作近似假设。
二、电力系统暂态过程的研究方法①现场试验：风险大，费时费事，非必要时不采用；②模拟试验：动模试验（物理模拟）、数学模拟（直流计算台、交流计算台）、暂态网络分析仪（TNA ，电力系统物理模型与计算机技术结合产物）。
③数字仿真：数学模型、计算方法、程序编制、问题求解。
EMTP （Electro-magnetic Transient Program ）（UBC 、BPA 、EPRI/DCG ）；实时数字仿真RTDS （Real Time Digital Simulation ）。
电力系统暂态分析（自己总结的）
电力系统暂态分析（自己总结的）电力系统暂态分析过程（复习提纲）第一篇电力系统电磁暂态过程分析（电力系统故障分析）1 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1.2.1标幺值1.2.2基准值的选取1.2.3基准值改变时标幺值的换算1.2.4变压器联系的不同电压等级电网中各元件参数标幺值的计算一、准确计算法二、近似计算法1.3无限大功率电源供电的三相短路电流分析1.3.1暂态过程分析1.3.2短路冲击电流和短路电流有效值一、短路冲击电流二、短路电流有效值习题2 第二章同步发电机突然三相短路分析2.1同步发电机在空载情况下定子突然三相短路后的电流波形及其分析2.2同步发电机空载下三相短路后内部物理过程以及短路电流分析2.2.1短路后各绕组的此联及电流分量一、定子绕组磁链和短路电流分量1、励磁主磁通交链定子三相绕组的磁链2、短路瞬间三相绕组磁链的瞬时值3、磁链守恒原理的作用4、三相短路电流产生的磁链5、对应的i 的三相短路电流二、励磁绕组磁链和电流分量1、强制励磁电流产生的磁链2、电子三相交流电流的电枢反应3、定子直流电流的磁场对励磁绕组产生的磁链4、按照磁链守恒原理励磁回路感生的电流和磁链三、等效阻尼绕组的电流四、定子和转子回路（励磁和阻尼回路的统称）电流分量的对应关系和衰减2.2.2短路电流极基频交流分量的初始和稳态有效值一、稳态值二、初始值1、不计阻尼回路时基频交流分量初始值2、计及阻尼回路作用的初始值2.2.3 短路电流的近似表达式一、基频交流分量的近似表达式二、全电流的近似表达式2.3 同步发电机负载下三相短路交流电流初始值2.3.1 正常稳态运行时的相量图和电压平衡关系2.3.2 不计阻尼回路时的初始值'I 和暂态电动势'q|0|E 、'|0|E一、交轴方向二、直轴方向2.3.3 计及阻尼回路的''I 和次暂态电动势''|0|E一、交轴方向二、直轴方向2.4 同步发电机的基本方程2.4.1 同步发电机的基本方程和坐标转换一、发电机回路电压方程和磁链方程二、派克变换及d 、q 、0、坐标系统的发电机基本方程1、磁链方程的坐标变换2、电压平衡方程的坐标变换2.4.2 基本方程的拉氏运算形式和运算电抗一、不计阻尼绕组时基本方程的拉氏运算形式，运算电抗和暂态电抗二、计及阻尼绕组时基本方程的拉氏运算形式，运算电抗和暂态电抗2.5 应用同步发电机基本方程分析突然三相短路电流2.5.1 不计阻尼绕组时的短路电流一、忽略所有绕组的电阻以分析d i 、q i 各电流分量的初始值二、dq i 的稳态值三、计及电阻后的dq i 各分量的衰减1、d i 直流分量的衰减时间常数2、dq i 中基频交流分量的衰减时间常数3、计及各分量衰减的dq i四、定子三相短路电流五、交轴暂态电动势2.5.2 计及阻尼绕组时的短路电流一、dq i 各分量的初始值二、dq i 的稳态直流三、计及电阻后的dq i 各分量的衰减1、d i 直流分量的衰减2、q i 直流分量的衰减3、dq i 中基频交流分量的衰减时间常数四、定子三相短路电流五、次暂态电动势1、交轴次暂态电动势''Eq 2、直轴次暂态电动势''Ed2.6自动调节励磁装置对短路电流的影响3 第三章电力系统三相短路电流的实用计算3.1短路电流交流分量初始值计算3.1.1计算的条件和近似3.1.2简单系统''I计算3.1.3复杂系统计算3.2计算机计算复杂系统短路电流交流分量初始值的原理3.2.1等值网络3.2.2用节点阻抗矩阵的计算方法3.2.3用节点导纳矩阵的计算方法一、应用节点导纳矩阵计算短路电流的原理二、三角分解法求导纳型节点方程3.2.4短路点在线路上任意处的计算公式3.3其他时刻短路电流交流分量有效值的计算3.3.1运算曲线法一、方法的基本原理二、运算曲线的制定三、应用运算曲线计算的步骤四、合并电源简化计算五、转移阻抗3.3.2应用计算系数计算一、无限大功率电源二、发电机和异步电动机4 第四章对称分量法及电力系统元件的各序参数和等值电路4.1对称分量法4.2对称分量法在不对称故障分析中的应用4.3同步发电机的负序和零序电抗4.3.1同步电机不对称短路时的高次谐波电流4.3.2同步发电机的负序电抗4.3.3同步发电机的零序电抗4.4异步电动机的负序和零序电抗4.5变压器的零序电抗和等值电路4.5.1双绕组变压器一、YNd接线变压器二、YNy接线变压器三、YNyn接线变压器4.5.2三绕组变压器4.5.3自耦变压器4.6输电线路的零序阻抗和电纳4.6.1输电线路的零序阻抗一、单根导线——大地回路的自阻抗二、双回路架空输电线路的零序阻抗三、架空地线的影响四、电缆线路的零序阻抗4.6.2架空线路的零序电容（电纳）一、分析导线电容的基本公式二、单回线路的零序电容三、同杆双回路的零序电容4.7零序网络的构成5 第五章不对称故障的分析计算5.1各种不对称短路时故障处的短路电流和电压5.1.1单相接地短路[(1)f]5.1.2两相短路[(2)f]5.1.3两相接地短路[(11)f，]5.1.4正序增广网络的应用一、正序增广网络二、应用运算曲线求故障处正序短路电流5.2非故障处电流、电压的计算5.2.1计算各序网中任意处各序电流、电压5.2.2对称分量经变压器后的相位变化5.3非全相运行的分析计算5.3.1三序网络及其电压方程5.3.2一相断线5.3.3两相断线5.4计算机计算程序原理框图第二篇电力系统机电暂态过程分析（电力系统的稳定性）6 第六章电力系统稳定性问题概述和各元件机电特征6.1概述6.2同步发电机组的机电特性6.2.1同步发电机组转子运动方程6.2.2发电机的电磁转矩和功率一、简单系统中发电机的功率二、隐极同步发电机的功-角特性三、凸极式发电机的功-角特性四、发电机功率的一般近似表达式6.2.3电动势变化过程的方程式6.3自动调节励磁系统的作用原理和数学模型6.3.1主励磁系统一、直流励磁机励磁二、交流励磁机励磁三、他励直流励磁机的方程和框图6.3.2自动调节励磁装置及其框图6.3.3自动调节励磁系统的简化模型6.4负荷特性6.4.1恒定阻抗（导纳）6.4.2异步电动机的机电特性——变化阻抗一、异步电动机转子运动方程二、异步电动机转差率的变化——等值阻抗的变化6.5柔性输电装置特性6.5.1静止无功补偿器（SVC）一、晶闸管控制的电抗器二、晶闸管投切的电容器三、SVC的静态特性和动态模型6.5.2晶闸管控制的串联电容器（TCSC）一、基本原理二、导通阶段三、关断阶段7 第七章电力系统静态稳定7.1简单电力系统的静态稳定7.2小干扰法分析简单系统表态稳定7.2.1小干扰法分析简单系统的静态稳定一、列出系统状态变量偏移量的线性状态方程二、根据特征值判断系统的稳定性7.2.2阻尼作用对静态稳定的影响7.3自动调节励磁系统对静态稳定的影响7.3.1按电压偏差比例调节励磁一、列出系统状态方程二、稳态判据的分析三、计及T时系统的状态方程和稳定判据e7.3.2励磁调节器的改进一、电力系统稳定器及强力式调节器二、调节励磁对静态稳定影响的综述7.4多机系统的静态稳定近似分析7.5提高系统静态稳定性的措施7.5.1采用自动调节励磁装置7.5.2减小元件的电抗一、采用分裂导线二、提高线路额定电压等级三、采用串联电容补偿7.5.3改善系统的结构和采用中间补偿设备一、改善系统的结构二、采用中间补偿设备8 第八章电力系统暂态稳定8.1电力系统暂态稳定概述8.2简单系统的暂态稳定性8.2.1物理过程分析一、功率特性的变化二、系统在扰动前的运行方式和扰动后发电机转子的运动情况8.2.2等面积定则8.2.3发电机转子运动方程的求解一、一般过程二、改进欧拉法8.3发电机组自动调节系统对暂态稳定的影响8.3.1自动调节系统对暂态稳定的影响一、自动调节励磁系统的作用二、自动调节系统的作用8.3.2计及自动调节励磁系统作用时的暂态稳定分析8.4复杂电力系统的暂态稳定计算8.4.1假设发电机暂态电动势和机械功率均为常数，负荷为恒定阻抗的近似计算法一、发电机作为电压源时的计算步骤二、发电机作为电流源时的计算步骤8.4.2假设发电机交轴暂态电动势和机械功率为常数一、坐标变换二、发电机电流源与网络方程求解8.4.3等值发电机8.5提高暂态稳定性的措施8.5.1故障的快速切除和自动重合闸装置的应用8.5.2提高发电机输出的电磁功率一、对发电机实行强行励磁二、电气制动三、变压器中性点经小电阻接地8.5.3减少原动机输出的机械功率8.5.4系统失去稳定后的措施一、设置解析点二、短期异步运行和再同步的可能性。
电力系统暂态分析要点与分析
电力系统电磁暂态分析Ch11.电力系统暂态指电力系统受突然的扰动后，运行参数发生较大的变化即引起电磁暂态、机电暂态过程。
电磁暂态是电压电流等电气运行参数的快速变化过程。
机电暂态是角速度等机械运行参数的慢速变化。
电力系统电磁暂态分析是研究交流电力系统发生短路（断线）后电压电流的变化。
2.元件参数指发电机、变压器、线路的属性参数，运行参数指反映电力系统运行状态的电气、机械参数。
3.故障类型：短路（三相短路、两相短路、两相短路接地、单相短路接地）、断线（一相断线、两相断线）。
对称故障（三相短路）、不对称故障（不对称短路、断线故障）。
短路故障（横向故障）、断线故障（纵向故障、非全相运行）。
简单故障：指电力系统中仅有一处发生短路或断线故障，复杂故障：指电力系统中有多处同时发生不对称故障。
4.短路危害：短路电流大使设备过热并产生一定的电动力、故障点附件电压下降、功率不平衡失去稳定、不对称故障产生不平衡磁通影响通信线路。
短路计算目的:电气设备选型、继电保护整定、确定限制短路电流措施、电气接线方式的选择。
短路解决措施：继电保护快速隔离、自动重合闸、串联电抗器。
5.无限大功率电源指短路点距离电源的电气距离较远时，短路导致电源输出功率的变化量远小于电源所具有的功率的电源。
6.无限大功率电源的三相突然短路电流：1.短路电流含有二种分量：基频稳态分量、直流暂态分量。
2.基频稳态分量比短路前电流大，其大小受短路后回路的阻抗值决定。
3.直流暂态分量其大小由短路前电流和短路后电流的交流稳态值决定，并按短路后回路的时间常数Ta 衰减为0（出现原因：短路前后电感电流不能突变）。
7.最大短路电流条件：短路前线路空载、短路后回路阻抗角90°、电压初始角为0°或180°。
出现时间：在短路后0.01秒时刻出现。
短路冲击电流：指在短路时可能达到的最大短路电流瞬时值。
三相电流中那相的直流分量起始值越大，则其短路电流越大。
电子工程中的电力系统电磁暂态分析技术
实际应用：在电力系统规划、设计、 运行、维护等方面提供技术支持
多学科交叉和跨领域合作解决方案
电力系统电磁 暂态分析技术 的挑战：复杂 性、不确定性、
实时性等
多学科交叉： 电气工程、计 算机科学、数 学、物理等学
科的融合
跨领域合作： 学术界、工业 界、政府等各
方的合作
解决方案：建立 跨学科研究团队， 开展联合研究， 共享资源和知识， 共同解决电力系 统电磁暂态分析
技术方法：暂态电压、暂态电流、暂态功率等暂态量的测量和分析
结果评价：故障诊断的准确性、优化设计的有效性、运行维护的实用性等
变压器和电机电磁暂态分析
变压器和电机在电力系统中的重要性 电磁暂态分析在变压器和电机设计中的应用 变压器和电机电磁暂态分析的案例分析 变压器和电机电磁暂态分析的未来发展趋势
电力系统故障诊断和预防
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汇报人：XX
电力系统电磁暂 态分析技术的未 来展望和发展趋 势
新型电力系统的电磁暂态特性研究
新型电力系统的特点：分布式、智能化、环保 电磁暂态特性研究的重要性：提高电力系统的稳定性和可靠性 研究方法：数值模拟、实验研究、理论分析 发展趋势：更加注重环保和可再生能源的利用，提高电力系统的效率和灵活性
高效数值计算方法和并行计算技术发展
技术的挑战。
人工智能和大数据技术的应用前景
电力系统电磁暂态分析技术的挑战：数据量大、计算复杂、模型不确定性
人工智能和大数据技术的解决方案：利用机器学习和深度学习进行数据处理和分析
人工智能和大数据技术的应用前景：提高电力系统电磁暂态分析的效率和准确性，降低成本 和风险
人工智能和大数据技术的挑战：数据安全和隐私保护，技术普及和推广
电力系统暂态分析—电力系统机电暂态过程
Pe
EqU xd
sin
U2 2
xd xd xd xd
sin 2
电力系统机电暂态过程
▪ 隐极机功角特性
Pe
EqU xd
sin
U2 2
xd xd xd xd
sin 2
✓ 由于暂态电抗和同步
电抗不相等，出现了
按两倍功角变化的功
率分量，称为暂态磁
阻功率。它使功率极
限略有增加，并且极
限值出现在功角大于
Ii n E jYij j 1
✓ 将上述方程代入功率方程，可得
电力系统机电暂态过程
▪ 多机系统中发电机的功率
Pe
Re[Ei
Ii
]
Re[Ei
n
E j Y ij ]
j 1
n
Ei E j (Gij cosij Bij sin ij ) j 1
n
Ei2Gii Ei E j (Gij cosij Bij sin ij ) j 1 ji
现了按两倍功角变化的
功率分量，称为暂态磁
阻功率。它使功率极限
略有增加，并且极限值
出现在功角小于90°处。
电力系统机电暂态过程
▪ 多机系统中发电机的功率
✓ 将发电机用等效电抗和该电抗后的电势代表，如 果除了发电机节点外，已经消去了系统等效网络 中的其他中间节点，根据系统的节点方程
I YU
✓ 可得任一台发电机注入系统的电流为
90°处。
电力系统机电暂态过程
▪ 隐极机功角特性
✓ 近似工程计算中采取 进一步简化
Pe
EU xd
sin
sin1 Iq (xd xd )
E
sin1[U (1 xd ) sin ]
电力系统暂态分析
t 0
i(0 ) Im sin( ) i(0 ) I pm sin( ) c
由于电感电流不能突变，因此有：
i(0 ) i(0 )
代入通解得到：
c iap.0 Im sin( ) I pm sin( )
第三节 无限大功率电源供电的三相短路分析
从而，短路全电流：
t
i I pm sin(t ) Im sin( ) I pm sin( ) e
绪论
4、本门课程的学习的难度和重要意义 １）与多门课程相关 高等数学 大学物理 电路原理 电机学
绪论
２）重要意义
电力系统运行中基本的概念、表现
稳态运行－
故障分析 设计（设计部门）
保护整定计算（调度，保护）
事故分析 （运行）
绪论
主要参考书目：
1：李光琦主编 社 2006年
《电力系统暂态分析》 中国电力出版
xL
SB
U
2 B
x0
SB
U
2 B
第二节 标幺值
四、由变压器联结的不同电压等级的各 元件参数、标幺值及短路电流的计算
k12 UN1 /UN2
k 23 UN 2 / UN 3
x1 , x2 , x3 ——电抗各值（含变压器电抗 在内）
第二节 标幺值
1、计算步骤（准确计算） １）选待计算电流段为基本段。
E* X *
６）基本段电流有名值
I1 I1*
SB 3U B1
第二节 标幺值
７）其他段电流
I2 k12 I1 I1*
SB 3UB1 / k12
I1*
I3 I1*I B3
可记为： I1* I*
SB 3U B 2
I1* IB2
电力系统过负荷时的电磁暂态分析
电力系统过负荷时的电磁暂态分析当电力输送系统过载时，将出现大量的电流流入负载电器中，从而导致电力系统发生大规模的暂态电压和电流。
这种现象被称为电磁暂态。
对于电力系统来说，电磁暂态是一种非常严重的问题，因为它会直接影响到电力系统的稳定性和安全性。
因此，对于电力系统过载时的电磁暂态进行分析是十分必要的。
1、电磁暂态的产生和传播电磁暂态是由于电力系统中负载过重、变电站突然切断等因素引起的。
当电力系统中的负载过载时，电流将开始流入负载电器中。
过量的电流在输电线路、变压器、发电机等设备内产生热量，使设备温度升高，内部介质击穿形成电击放电，造成设备损坏。
此外，电磁暂态也可能由其他原因引起，例如雷击、地电层颠簸、电力系统失稳等。
电磁暂态的传播主要有两种形式：一种是传导方式，即沿电力系统内的金属元件传播；另一种是辐射方式，即通过空气介质辐射传播。
其中，辐射方式是导致电力系统发生电磁暂态的最主要原因。
2、电磁暂态分析的方法针对电力系统过载时的电磁暂态问题，研究人员开发了一系列相应的分析方法，包括模拟和实验两种。
2.1 模拟方法模拟方法主要是利用计算机模型对电磁暂态进行仿真分析。
常用的模拟方法有时间域、频域、脉冲响应、有限元等。
时间域法一般用于分析电磁暂态中控制系统的响应。
它可以通过数值解决电磁暂态中的电路等方程，描述暂态信号的行为，并预测控制系统在暂态状态下的响应。
这种方法对于电力系统中非线性元件（例如钳位器、断路器等）的建模较困难。
频域法可以快速地获得电磁暂态的频率响应和频谱特征。
它通过傅里叶变换将时域信号转换为频域信号，适用于分析电力系统中的线性元件。
脉冲响应法主要用于分析电力系统中非线性元件的行为。
它把电力系统看作一个多端口传输线网络，通过数值积分方法快速计算出系统电磁响应的过渡过程和幅值。
在实际应用中，有限元法也经常用于电磁暂态分析。
通过将真实系统中的串联中心线、导线和其他设备建模为有限元，可以快速计算出系统中可能出现的过载、电击和其他电磁暂态现象。
电力系统暂态分析考点总结
电⼒系统暂态分析考点总结⼀、绪论1.电⼒系统的运⾏状态由运⾏参量来描述，运⾏参量包括：功率，电压，电流，频率以及电动势向量间的⾓位移等。
2.电⼒系统的运⾏状态有两种：稳态和暂态。
3.暂态过程分为机电过程和电磁过程。
其中机电过程是由于机械转矩和电磁转矩（或功率）之间的不平衡引起的。
4.电磁暂态过程主要分析短路故障后电⽹电流，电压的变化；机电过程（稳定问题）主要分析发电机组转⼦的运动规律。
第⼀章电⼒系统故障分析的基本知识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之间的连接。
2.三相系统中短路的基本类型：三相短路接地；两相短路接地；两相短路；单相短路接地。
3.三相短路时三相回路依旧是对称的，故称为对称短路；其他⼏种短路均使三相回路不对称，故称为不对称短路。
4.产⽣短路的主要原因：电⽓设备载流部分的相间绝缘或相对地绝缘被损坏。
5.短路对电⼒系统的危害（电源——线路——负荷）⼀、短路电流的热效应会引起导体和绝缘的损坏；有短路电流流过时导体会受到很⼤的冲击⼒的作⽤；短路点的电弧可能会烧坏电⽓设备。
⼆、短路会引起电⽹的电压降低，使异步电机（最主要的电⼒负荷）的电磁转矩降低，电机转速减慢甚⾄停转，从⽽造成产品的报废和设备的损坏。
三、系统中发⽣短路相当于改变了电⽹结构，会引起系统中功率分布的变化，使发电机的输⼊输出功率不平衡，引起发电机失去同步，破坏系统的稳定性。
四、对通信系统产⽣⼲扰。
6.如何降低短路电流发⽣的概率⼀、线路始端添加电抗器⼆、添加继电保护装置三、添加⾃动重合闸装置7.短路计算的⽬的⼀、电⽓设备的合理选择⼆、继电保护装置的计算与整定三、电⼒系统接线⽅式的合理选择8.电抗器在电⼒系统中⽤来限制短路电流，⽽不是变换能量。
9.平均额定电压（kV）10.⽆限⼤功率电源：电源电压幅值和功率均为恒定的电源。
⼀、电源功率⽆限⼤：外电路发⽣短路引起的功率改变对于电源来说可以忽略不计。
⼆、⽆限⼤功率电源可以看作是⽆数个有限⼤功率电源并联⽽成，内阻抗为零，电源电压保持恒定。
电力系统电磁暂态分析与保护
电力系统电磁暂态分析与保护电力系统是现代社会不可或缺的基础设施之一，它为人们的生活和工作提供了稳定可靠的电能供应。
然而，在电力系统中，由于各种原因，例如雷击、故障等，会产生电磁暂态现象，给系统的稳定运行带来威胁。
因此，电力系统电磁暂态分析与保护成为了电气工程领域的重要研究方向。
电磁暂态是指电力系统中电压、电流和电场等物理量在瞬间发生变化的现象。
电磁暂态的分析对于电力系统的安全运行和保护至关重要。
首先，电磁暂态会导致电力设备的过电压和过电流，从而对设备的绝缘和电气元件造成损坏。
其次，电磁暂态还会对电力系统的稳定性和可靠性产生不利影响，可能引发电力系统的故障和停电。
因此，电磁暂态的分析和保护是电气工程师必须要解决的难题。
电力系统电磁暂态分析主要包括对电力设备和电力系统的电磁暂态过程进行建模和仿真。
在建模过程中，需要考虑电力设备的电气特性、电磁特性以及系统的拓扑结构等因素。
通过建立合适的数学模型和电路等效模型，可以对电磁暂态过程进行仿真分析。
仿真结果可以帮助工程师了解电磁暂态现象的发生机理，评估系统的稳定性，并提供指导保护措施的依据。
电磁暂态保护是电磁暂态分析的重要应用领域。
它的主要目标是通过合理的保护措施，保障电力系统设备的安全运行和电力系统的稳定性。
电磁暂态保护的方法多种多样，常见的包括过电压保护、过电流保护和地电流保护等。
在电磁暂态保护的设计中，需要充分考虑系统的特性和设备的响应特性，以便在电磁暂态事件发生时，能够快速准确地切断故障电路，保护设备免受损坏。
近年来，随着电力系统的规模和复杂性的不断增加，电磁暂态分析与保护也面临着新的挑战。
例如，电力系统中的新能源接入、智能电网技术的应用等都对电磁暂态的分析和保护提出了新的要求。
因此，电气工程师需要不断深入研究和探索，提出新的解决方案和方法，以应对电力系统电磁暂态分析与保护的挑战。
总之，电力系统电磁暂态分析与保护是电气工程师必须要关注和研究的重要领域。
电力系统的电磁暂态分析方法
电力系统的电磁暂态分析方法电力系统的电磁暂态分析方法是研究电力系统在暂态过程中电磁场的分布和行为的重要工具。
电磁暂态指的是电力系统在突发性故障或变动中，电磁场发生的瞬时变化。
电力系统电磁暂态分析方法的研究，可以帮助我们深入了解电力系统的运行情况和其对设备的影响，为系统的安全稳定运行提供重要的指导和支持。
1. 电力系统的电磁暂态电力系统在运行过程中，常常会出现突发性故障或突变，如雷击、闪络、设备故障等，这些突发事件可能导致电力系统电磁场发生瞬时变化，从而对系统的安全运行产生影响。
电磁暂态一般分为两种类型：自然暂态和人为暂态。
自然暂态主要包括雷击、地闪、纵闪等现象；人为暂态则主要是指开关操作、故障发生等。
电力系统的电磁暂态分析方法旨在研究这些暂态过程中电磁场的分布和行为。
2. 电磁暂态分析方法的重要性电磁暂态分析方法对于电力系统的安全稳定运行至关重要。
通过分析电磁暂态过程中电磁场的分布和行为，可以帮助我们了解系统的脆弱点和缺陷，预测和评估故障的发生概率和影响程度，并采取相应的措施来提高系统的可靠性和鲁棒性。
此外，电磁暂态分析方法还可以为电力系统的设计、规划和运行管理提供参考依据。
3. 电磁暂态分析方法的基本原理电磁暂态分析方法的基本原理主要包括电磁场计算方法、电磁场仿真方法和电磁场测量方法。
电磁场计算方法通过建立系统的电磁场数学模型，运用各种数值计算技术来求解电磁场的分布和行为。
电磁场仿真方法则是通过计算机模拟电力系统的暂态过程，得到电磁场的变化规律和影响因素。
电磁场测量方法则是通过安装传感器和仪器设备，对电力系统中的电磁场参数进行实时监测和测量。
4. 电磁暂态分析方法的应用电磁暂态分析方法在电力系统的多个领域都有着广泛的应用。
首先，在电力系统设计和规划中，电磁暂态分析方法可以帮助工程师确定电力系统的故障等级、故障保护设备的配置及其参数，并评估系统的稳态和暂态工作性能。
其次，在电力系统运行管理和维护中，电磁暂态分析方法可以用于故障诊断和故障处理，帮助工程师快速准确地找出故障原因和修复故障设备。
电力系统电磁暂态特性分析
电力系统电磁暂态特性分析电力系统是一个复杂的系统，由大量的电气设备和电路构成，包括发电机、变电站、输电线路、配电线路、电力负载等。
在实际运行中，电力系统中会不可避免地产生各种电磁暂态现象，如过电压、过电流、电磁干扰等，这些暂态现象有可能导致电力设备的故障，甚至给人们带来巨大的经济损失和安全隐患。
因此，对电力系统的电磁暂态特性进行分析和研究，具有极为重要的现实意义。
一、电磁暂态的概念及影响电磁暂态是指在电力系统中短时间内发生的电压、电流和电场、磁场等参数的变化过程，主要包括以下几种类型：1.电压暂降和电压暂升：电力系统中由于外部干扰、设备操作等引起的系统电压瞬时下降或瞬时上升的现象。
2.过电压和过电流：电力系统中由于负载波动、故障、雷击等原因引起的电压或电流超过额定值的现象。
3.电磁干扰：电力系统中由于设备操作或外部干扰引起的电磁辐射或感应，对电子器件等产生干扰影响。
以上三种电磁暂态现象对电力系统和电力设备都会产生不同程度的影响。
如电压暂降和电压暂升会使电力设备失去稳态工作，从而对电力系统的稳定性和可靠性产生影响；过电压和过电流会对设备的绝缘性能产生损伤，甚至引发火灾等；电磁干扰会干扰电子设备的正常工作，给通讯、计算机等领域带来不良影响。
二、电磁暂态分析方法在对电磁暂态进行分析时，需要采用适当的分析方法，以得到准确的结果，并采取相应的措施消除或减小暂态影响。
常用的电磁暂态分析方法主要有以下几种：1.传统的解析法：该方法主要是基于电磁场理论，通过解析电路方程和场方程，求解相应的电磁场参数，如电压、电流、电场、磁场等。
2.数值模拟法：该方法主要是通过建立电磁场数值模型，利用数值计算手段求解电磁场参数。
3.试验分析法：该方法主要是利用实验手段对电力设备或系统进行测试和分析，以获得电磁暂态的详细信息。
三、电磁暂态仿真为了更好地模拟和分析电磁暂态现象，电气工程师经常使用电磁暂态仿真软件。
这种软件可以生成复杂的电路模型，并对电路中的电压、电流等参数进行仿真计算，以模拟电磁暂态的影响。
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电力压和电流下
xd 0.3, xq 0.6, xd 0.21, xq 0.31, r 0, cos 0.85
求发电机电势 Eq , Eq, Ed, E
解：设 I 10
arccos 0.85 31.79
U 131.79
EQ U jIxq 131.79 j0.61 1.41252.97 Iq 1cos52.97 0.6022 Id 1 sin 52.97 0.7983 Uq 1cos21.18 0.9324 Ud 1 sin 21.18 0.3613
1 )e 0.6
t 0.254
c
os(200t
0
)
t
t
ia (2.33e1.5 1) cos(100t 0 ) 2.5e0.254 cos0
t
0.83e0.254 cos(200t 0 )
（3）发电机端口发生三相短路，短路前为额定负 载，功率因数为0.85。
解：
ia
10.1.37
1.73 e1.5t 1
Eq U q Id xd 0.9324 0.7983 0.3 1.1719
电力系统电磁暂态过程
▪ 例4 已知发电机运行在额定电压和电流下
xd 0.3, xq 0.6, xd 0.21, xq 0.31, r 0, cos 0.85
求发电机电势 Eq , Eq, Ed, E 解： Eq Uq Id xd 0.9324 0.7983 0.21 1.1005
xq
0.21,Td
1 8
Td
试计算发电机空载，端电压为额定电压，突然
发生机端三相短路，且θ 0=0情况下，t=0.01s时
a相短路电流瞬时值，并与不计阻尼时比较。
解：
ia
1 0.21
1
e
t 0.19
0.3
1 0.3
1e1.5t 1
1 cos(100t)
1
t
e 0.134
0.21
t
t
t
ia (1.43e0.19 2.33e1.5 1) cos(100t) 4.76e 0.134
▪ 例5 不计阻尼绕组时，定子直流电流分量、励磁 绕组基频交流分量按照什么时间常数衰减？励磁 绕组直流分量、定子基频交流分量按照什么时间 常数衰减？
电力系统电磁暂态过程
▪ 例6 派克变换的作用是什么？派克变换矩阵中的 θ角是什么含义？
电力系统电磁暂态过程
▪ 例7 什么是强行励磁？它对短路短路电流带来什 么影响？
短路前运行方式同（1） （3）发电机端口发生三相短路，短路前为额定负
载，功率因数为0.85。
▪ 例1 已知一台同步发电机不计阻尼绕组的参数为
xd 1.0, xq 0.6, xd 0.3, r 0.005,Tf 5s
（1）发电机空载，发生机端三相短路，短路前机 端电压为额定电压；
解：Eq 0 1
求发电机 EQ , Iq , Eq
解：设 I 10
arccos 0.85 31.79
U 131.79
EQ U jIxq 131.78 j0.51 1.33350.38 Iq 1cos50.38 0.6377 Id 1 sin 50.38 0.7703
Eq EQ Id (xd xq ) 1.333 0.7703 (0.8 0.3) 1.5641
解： Td Tf xd / xd 5 0.3 1.5 (s)
Td
1 8
Td
1 8
1.5
0.19
( s)
Ta
2 xd xq
2fr(xd
xq)
0.134
( s)
电力系统电磁暂态过程
▪ 例2 已知一台同步发电机的参数为
xd
1.0, xq
0.6, xd
0.3, r 0.005,Tf
5s, xd
电力系统电磁暂态过程
▪ 例2 已知一台同步发电机的参数为
xd
1.0, xq
0.6, xd
0.3, r 0.005,Tf
5s, xd
xq
0.21,Td
1 8
Td
试计算发电机空载，端电压为额定电压，突然
发生机端三相短路，且θ 0=0情况下，t=0.01s时
a相短路电流瞬时值，并与不计阻尼时比较。
电力系统电磁暂态过程
▪ 例2 已知一台同步发电机的参数为
xd
1.0, xq
0.6, xd
0.3, r 0.005,Tf
5s, xd
xq
0.21,Td
1 8
Td
试计算发电机空载，端电压为额定电压，突然
发生机端三相短路，且θ 0=0情况下，t=0.01s时
a相短路电流瞬时值，并与不计阻尼时比较。
解：t=0.01s时
ia (0.1357 2.315 1) 4.416 9.09
不计阻尼时
t
t
ia (2.33e1.5 1) cos(100t) 2.5e0.254
3.315 2.413 5.73
电力系统电磁暂态过程
▪ 例3 已知发电机运行在额定电压和电流下
xd 0.8, xq 0.5, r 0, cos 0.85
电力系统暂态分析
电力系统电磁暂态过程
▪ 例1 已知一台同步发电机不计阻尼绕组的参数为
xd 1.0, xq 0.6, xd 0.3, r 0.005,Tf 5s
试计算下列情况的短路电流表达式 （1）发电机空载，发生机端三相短路，短路前机
端电压为额定电压； （2）距离发电机端x=0.9,r=0.085处发生三相短路，
Td Tf xd / xd 5 0.3 1.5 (s)
Ta
2xd xq
2fr(xd
xq )
100
2 0.3 0.6 0.005 (0.3 0.6)
0.254
( s)
ia
1 0.3
1e1.5t 1
1 cos(100t
0 )
1 2
(1 0.3
1
t
)e 0.254
0.6
cos0
1 2
(
1 0.3
Ed Ud Iq xq 0.3613 0.6022 0.31 0.1746 E U jId xd 131.79 j1 0.21 1.1249 40.92
Ed2 Eq2 0.17462 1.10052 1.1143
E Ed2 Eq2
电力系统电磁暂态过程
电力系统电磁暂态过程
1.73 cos(100t
0)
1 2
(1 0.3
1
t
)e 0.254
0.6
c os (21
0 )
1 2
(
1 0.3
1 0.6
)e
t 0.254
c
os(200t
21
0
)
t
t
ia (2.17e1.5 1.73) cos(100t 0 ) 2.5e0.254 cos(21 0 )
t
0.83e0.254 cos(200t 21 0 )
电力系统电磁暂态过程
▪ 例8 同步发电机三相短路与无限大电源三相短路 有何异同？
电力系统电磁暂态过程
▪ 例9 发电机直轴同步电抗、暂态电抗、次暂态电 抗的大小关系是什么？为什么？
电力系统电磁暂态过程
▪ 例10 不计阻尼绕组，励磁绕组在定子开路下的 时间常数和励磁绕组在定子短路下的时间常数如 何计算？定子绕组时间常数如何计算？