华北电力大学,电力系统分析基础第八章,PPT
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电力系统分析第8章课件
▪ 三相绕组中的直流分量合成为一个空间静止的磁场
▪ 与转子d轴重合时，气隙最小，则电感系数L大，需i小； ▪ 与转子q轴重合时，气隙最大，则电感系数L小，需i大； ▪ 磁阻的变化周期是180°，所以非周期分量包含2倍频分量
和直流分量： ia = iω + i2ω + iα
Exit 第25页
电力系统暂态分析
电力系统暂态分析
第8章 电力系统三相短路的暂态过程
8．1 短路的基本概念 8．2 无限大功率电源供电系统的三相短路分析 8．3 无阻尼绕组同步发电机突然三相短路的分析 8．4 计及阻尼绕组的同步电机突然三相短路分析
Exit
第1页
8．1 短路的基本概念
电力系统暂态分析
• 故障：一般指短路(横向故障)和断线(纵向故 障),分为简单故障和复杂故障
Ria
+ L dia dt
= U m sin(ωt + θ )
其解就是短路的全电流，由两部分组成：
稳态分量 i∞a (强制分量、交流分量或周期分量 ipa ）和暂态
分量（自由分量、直流分量或非周期分量）。
i∞a = ipa = Im sin(ωt + θ − ϕ )
Im =
Um
R 2 + (ωL)2
• 简单故障：电力系统中的单一故障 • 复杂故障：同时发生两个或两个以上故障 • 短路：一切不正常的相与相之间或相与地之
间（对中性点接地系统）发生连接的情况。
Exit
第2页
电力系统暂态分析
8.1.1 短路的类型
各种短路的示意图和代表符号
短路种类
示意图
代表符号
三相短路
f(3)
两相短路接地
▪ 与转子d轴重合时，气隙最小，则电感系数L大，需i小； ▪ 与转子q轴重合时，气隙最大，则电感系数L小，需i大； ▪ 磁阻的变化周期是180°，所以非周期分量包含2倍频分量
和直流分量： ia = iω + i2ω + iα
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电力系统暂态分析
电力系统暂态分析
第8章 电力系统三相短路的暂态过程
8．1 短路的基本概念 8．2 无限大功率电源供电系统的三相短路分析 8．3 无阻尼绕组同步发电机突然三相短路的分析 8．4 计及阻尼绕组的同步电机突然三相短路分析
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8．1 短路的基本概念
电力系统暂态分析
• 故障：一般指短路(横向故障)和断线(纵向故 障),分为简单故障和复杂故障
Ria
+ L dia dt
= U m sin(ωt + θ )
其解就是短路的全电流，由两部分组成：
稳态分量 i∞a (强制分量、交流分量或周期分量 ipa ）和暂态
分量（自由分量、直流分量或非周期分量）。
i∞a = ipa = Im sin(ωt + θ − ϕ )
Im =
Um
R 2 + (ωL)2
• 简单故障：电力系统中的单一故障 • 复杂故障：同时发生两个或两个以上故障 • 短路：一切不正常的相与相之间或相与地之
间（对中性点接地系统）发生连接的情况。
Exit
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电力系统暂态分析
8.1.1 短路的类型
各种短路的示意图和代表符号
短路种类
示意图
代表符号
三相短路
f(3)
两相短路接地
《电力系统分析》课件
频率调整的方法与策略
频率调整的方法
电力系统频率的调整可以通过改变发电机的出力、投切负荷、投切发电机组等方法实现。
频率调整的策略
频率调整的策略包括基于频率偏差的调整、基于负荷预测的调整、基于经济性的调整等。 这些策略各有优缺点，应根据电力系统的实际情况选择合适的策略。
频率调整的自动化
为了实现快速、准确的频率调整，需要建立自动化的频率调整系统。该系统可以根据实时 监测到的频率值，自动调整发电机的出力或投切负荷，以维持频率稳定。
电力系统的组成
电源
包括发电厂、小型发电装置等，负责将各种 一次能源转换为电能。
负荷
各种用电设备，消耗电能并转换为其他形式 的能量。
电网由各种电压等级的输电线路和电线路组成 的网络，负责传输和分配电能。
电力系统的运行和管理
通过调度中心等机构对电力系统的运行进行 管理和控制。
电力系统的基本参数
电压
事故状态
发生重大事故导致电力系 统严重受损，无法满足正 常需求。
电力系统的运行状态
01
02
03
正常运行状态
电力系统在正常条件下运 行，满足负荷需求，各项 参数在规定范围内。
异常运行状态
由于某些原因导致电力系 统部分设备异常运行，但 仍能满足基本需求。
事故状态
发生重大事故导致电力系 统严重受损，无法满足正 常需求。
04
电力系统无功功率平衡与 电压调整
04
电力系统无功功率平衡与 电压调整
电力系统无功功率平衡
无功功率平衡的概念
无功功率平衡是电力系统稳定运行的重要条件，它确保了系统中 的无功电源和无功负荷之间的平衡。
无功功率不平衡的影响
无功功率不平衡会导致电压波动、系统稳定性降低、设备过热等问 题，影响电力系统的正常运行。
电力系统分析基础教学ppt第八章第一二节
• 异步电机负序阻抗：X2=0.2； • 综合负荷负序阻抗：X2=0.35； • 异步电机和综合负荷的零序电抗：X0=∞。
三、变压器的零序电抗及其等值电路
（1）稳态运行时变压器的等值电抗（双绕组变压 器即为两个绕组漏抗之和）就是它的正序或负序 电抗。
（2）变压器的零序电抗和正序、负序电抗不同。 当在变压器端点施加零序电压时，其绕组中有无 零序电流，以及零序电流的大小与变压器三绕组 的接线方式和变压器的结构密切相关。
二、各序分量
正序分 量
负序分 量
零序分 量
合成
• 正序分量：三相量大小相等，互差1200，且与系 统正常运行相序相同。
• 负序分量：三相量大小相等，互差1200，且与系 统正常运行相序相反。
• 零序分量：三相量大小相等，相位一致。
Fb1 Fb2
a 2 Fa1 , Fc1 aFa2 , Fc2
aFa1 a 2 Fa2
正序阻抗 负序阻抗 零序阻抗
Z1
Ua1/ Ia1
Z2 Ua2/ Ia2
Z0
U a 0 /
Ia0
8.2 电力系统元件的序参数和等值电路
• 静止元件：正序阻抗等于负序阻抗，不等于零序阻 抗。如：变压器、输电线路等。 • 旋转元件：各序阻抗均不相同。如：发电机、电动 机等元件。
一、同步发电机的负序和零序电抗
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ（2）在有中性线的星形接法中，则中性线中的电流为
In Ia Ib Ic 3Ia(0)
图8－2 零序电流以中性线作通路
三角形接线
五、三相对称元件序分量的独立性
• 该线路每相的自感阻抗为 Zs，相间的互感阻抗为 Zm
• 当元件参数完全对称时
• Zaa = Zbb= Zcc = Zs
三、变压器的零序电抗及其等值电路
（1）稳态运行时变压器的等值电抗（双绕组变压 器即为两个绕组漏抗之和）就是它的正序或负序 电抗。
（2）变压器的零序电抗和正序、负序电抗不同。 当在变压器端点施加零序电压时，其绕组中有无 零序电流，以及零序电流的大小与变压器三绕组 的接线方式和变压器的结构密切相关。
二、各序分量
正序分 量
负序分 量
零序分 量
合成
• 正序分量：三相量大小相等，互差1200，且与系 统正常运行相序相同。
• 负序分量：三相量大小相等，互差1200，且与系 统正常运行相序相反。
• 零序分量：三相量大小相等，相位一致。
Fb1 Fb2
a 2 Fa1 , Fc1 aFa2 , Fc2
aFa1 a 2 Fa2
正序阻抗 负序阻抗 零序阻抗
Z1
Ua1/ Ia1
Z2 Ua2/ Ia2
Z0
U a 0 /
Ia0
8.2 电力系统元件的序参数和等值电路
• 静止元件：正序阻抗等于负序阻抗，不等于零序阻 抗。如：变压器、输电线路等。 • 旋转元件：各序阻抗均不相同。如：发电机、电动 机等元件。
一、同步发电机的负序和零序电抗
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ（2）在有中性线的星形接法中，则中性线中的电流为
In Ia Ib Ic 3Ia(0)
图8－2 零序电流以中性线作通路
三角形接线
五、三相对称元件序分量的独立性
• 该线路每相的自感阻抗为 Zs，相间的互感阻抗为 Zm
• 当元件参数完全对称时
• Zaa = Zbb= Zcc = Zs
华北电力大学电力系统分析1-07
其次，该算法采用罚函数法处理不等式约束，因此 罚因子数值的选择是否适当，对算法的收敛速度影 响很大。过大的罚因子会使计算过程收敛性变坏。
（四）简化梯度最优潮流算法的分析
为此许多文献提出了改进算法，如在求无约束 极小点的搜索方向上，提出采用共轭梯度及拟 牛顿方向。 另外，该算法每次迭代用牛顿法计算潮流，耗 时很多，为此提出可用快速解耦法进行计算。
L(u, x) f (u, x) λT g(u, x)
（一）仅有等式约束条件时的算法
采用经典的函数求极值的方法，将L分别对变量 x, u及λ求导并令其等于零，即得到极值所满足 的必要条件为
L f g λ 0 x x x
T T
L f g λ 0 最优潮流的解必须同 u u u 时满足这三组方程。 L g(u, x )=0 联立求解这三个极值条件方程 λ 组，可以求得问题的最优解。
（一）仅有等式约束条件时的算法
(5) 将求得的x, u及λ代入式(1-195)，则有
L f g u u u
T
L 0 ，则说明这组解是待求的最优解，计算 u 结束。否则，转入下一步；
g x
T
f x
L f g λ 0 x x x T L f g λ 0 u u u L g(u, x )=0 λ
T
g λ x
T
f x
1
(1-197)
二、最优潮流计算的简化梯度算法
最优潮流计算的简化梯度算法在最优潮流领域 内具有重要的地位，是最优潮流问题被提出后 能够成功地求解较大规模的最优潮流问题并被 广泛采用的第一个算法，它直到现在，仍然还 被看成是一种成功的算法而加以引用。 最优潮流计算的简化梯度算法以极坐标形式的 牛顿潮流算法为基础。
（四）简化梯度最优潮流算法的分析
为此许多文献提出了改进算法，如在求无约束 极小点的搜索方向上，提出采用共轭梯度及拟 牛顿方向。 另外，该算法每次迭代用牛顿法计算潮流，耗 时很多，为此提出可用快速解耦法进行计算。
L(u, x) f (u, x) λT g(u, x)
（一）仅有等式约束条件时的算法
采用经典的函数求极值的方法，将L分别对变量 x, u及λ求导并令其等于零，即得到极值所满足 的必要条件为
L f g λ 0 x x x
T T
L f g λ 0 最优潮流的解必须同 u u u 时满足这三组方程。 L g(u, x )=0 联立求解这三个极值条件方程 λ 组，可以求得问题的最优解。
（一）仅有等式约束条件时的算法
(5) 将求得的x, u及λ代入式(1-195)，则有
L f g u u u
T
L 0 ，则说明这组解是待求的最优解，计算 u 结束。否则，转入下一步；
g x
T
f x
L f g λ 0 x x x T L f g λ 0 u u u L g(u, x )=0 λ
T
g λ x
T
f x
1
(1-197)
二、最优潮流计算的简化梯度算法
最优潮流计算的简化梯度算法在最优潮流领域 内具有重要的地位，是最优潮流问题被提出后 能够成功地求解较大规模的最优潮流问题并被 广泛采用的第一个算法，它直到现在，仍然还 被看成是一种成功的算法而加以引用。 最优潮流计算的简化梯度算法以极坐标形式的 牛顿潮流算法为基础。
电力系统分析基础课件
§1.1 电力系统的基本概念
三、我国电力工业和电力系统的发展史
1、基本发展史 • 1882年，英国人成立上海光电公司，中国第一个发电厂，一台12kW直流发电机 • 1911年，杨树浦发电厂动工，1913年开始发电，到1924年，共有12台发电机， 装机121MW。 • 1954年，中国自行设计施工的第一条220kV输电线路（369km）建成，从丰满水 电站输送电能到虎石台变电所。这是中国输电线路建设史上的一个里程碑。
析
涉及功率、功角—导致系统振荡、稳定性破坏、异步运行
静稳
暂稳
如何学习这门课程
1、先修课程：电路，电机学 2、听课为主，自学为辅 3、看书2～3遍 4、及时、独立的完成作业 5、理解基本概念，不要死记硬背 6、多翻阅电网技术、电力系统自动化等期刊，
了解新概念，专业领域的成果和分析。
课程介绍
1.传统的课程划分
简单电力网稳态分析与计算—功率流动、
手工潮流计算
（8学时）
第一章 电力系统的基本概念
1、电力系统的概念和组成 2、对电力系统运行的基本要求 3、电力系统的电压等级 4、电力系统的接线方式和中性点接地 5、电力系统的负荷
课程介绍
电 力
电力系统的基本知识和等值网络
系
统 电力系统正常运行状况的分析和计算
稳
§1.1 电力系统的基本概念
• 1972年，第一条330kV超高压输电线路建成，从刘家峡水电站至汉中，全长534 公里。随后330kV线路延伸到陕甘宁青4个省区，形成西北跨省联合电网 。
•1981年，第一条500千伏超高压输电线路投入运行，从河南平顶山姚孟火电厂到 湖北武昌凤凰山变电所，使中国成为世界上第8个拥有500千伏超高压输电的国家。
电力系统分析完整PPT课件
330、500、750:超高压
>750:特高压
➢ 提高输电电压的利弊：减小载流截面和线路
电抗，利于提高线路功率极限和稳定性，增
加绝缘成本
2020/8/1
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1.2我国的电力系统（3）
电力系统的电压与输电容量和输电距离
线路电压(kv) 输送容量(MV) 输送距离(km)
6
0.1~0.2
4~15
2020/8/1
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1.2我国的电力系统（1）
• 4个发展阶段
195x：城市电网 196x：省网 1970~1990：区域电网 1990~：区域电网互联
• 电力系统的规模
2004 400GW
2010 535GW
2020 790GW
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18
1.2我国的电力系统（2）
2020/8/1
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6
教学进度
• 总学时数：56~64
➢ 课堂教学：48~52 ➢ 实践环节：8~12
• 学时分配
➢ 电力系统的基本概念：2~3 ➢ 电网等值：8~10 ➢ 电力系统潮流计算：10~12 ➢ 电力系统运行方式的调整和控制：10 ➢ 电力系统故障分析：10~12 ➢ 电力系统稳定性分析：8~10
• 电磁感应定律 法拉第，1831
• 世界上第一个完整的电力系统 1882，法国
• 三相变压器和三相异步电动机 1891
• 直流电力系统和交流电力系统 爱迪生和西屋
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1.1.2电力系统的组成
• 电力系统 发电厂、输电和配电网络、用户
• 电网、电力系统和动力系统 • 一次设备和二次设备
电力系统分析章课件文稿演示
➢ 对于旋转设备，各序电流会引起不同的电磁过程， 三序阻抗总是不相等的。
10.2对称分量法在不对称故障分析中的应用
• 应用对称分量法将故障处电压分解为正序、负序、零序三 组对称分量。
• 故障网络分 解为三个独 立的序网：
• 正序网 • 负序网 • 零序网
10.2对称分量法在不对称故障分析中的应用
无阻尼绕组的水轮发电机：
x2 xd xq 1.4x 5d
（10.6） （10.7）
10.4 异步电动机的负序电抗和零序电抗
• 负序阻抗：
x2 x
（10.8）
• 零序电抗：
由于异步电动机的三相绕组通常接成三角形 或不接地的星形，无零序电流的通路，因而零 序电抗数值为无限大。
10.5 变压器的零序电抗
图10.6 YN，y接线变压器零序等值电路
10.5.1 双绕组变压器
3. YN，yn接线变压器
➢ 如果二次侧除接地的中性点外，没有其它接地点，此时零
序电抗的计算与 Y N , y 相同。
➢ 如果二次侧另外有一个接地点
x0
xI
xm0(xIIx) xm0xIIx
其中：x——为外电路接地电抗。
10.5.1 双绕组变压器
➢ 零序电压施加在变压器绕组的三角形侧或不接地星形侧：
x0
1. YN , d 接线变压器
x0
x
xII xm0 xII xm0
10.5.1 双绕组变压器 （10.9）
图10.5 YN，d接线变压器零序等值电路
2. YN , y接线变压器
x0x xm0
10.5.1 双绕组变压器 （10.10）
图10.7 YN，yn接线变压器零序等值电路
10.5.1 双绕组变压器
10.2对称分量法在不对称故障分析中的应用
• 应用对称分量法将故障处电压分解为正序、负序、零序三 组对称分量。
• 故障网络分 解为三个独 立的序网：
• 正序网 • 负序网 • 零序网
10.2对称分量法在不对称故障分析中的应用
无阻尼绕组的水轮发电机：
x2 xd xq 1.4x 5d
（10.6） （10.7）
10.4 异步电动机的负序电抗和零序电抗
• 负序阻抗：
x2 x
（10.8）
• 零序电抗：
由于异步电动机的三相绕组通常接成三角形 或不接地的星形，无零序电流的通路，因而零 序电抗数值为无限大。
10.5 变压器的零序电抗
图10.6 YN，y接线变压器零序等值电路
10.5.1 双绕组变压器
3. YN，yn接线变压器
➢ 如果二次侧除接地的中性点外，没有其它接地点，此时零
序电抗的计算与 Y N , y 相同。
➢ 如果二次侧另外有一个接地点
x0
xI
xm0(xIIx) xm0xIIx
其中：x——为外电路接地电抗。
10.5.1 双绕组变压器
➢ 零序电压施加在变压器绕组的三角形侧或不接地星形侧：
x0
1. YN , d 接线变压器
x0
x
xII xm0 xII xm0
10.5.1 双绕组变压器 （10.9）
图10.5 YN，d接线变压器零序等值电路
2. YN , y接线变压器
x0x xm0
10.5.1 双绕组变压器 （10.10）
图10.7 YN，yn接线变压器零序等值电路
10.5.1 双绕组变压器
华电《电力系统分析基础》 PPT
电网监视与控制
SCADA－数据采集与监视控制系统 （Supervisory Control And Data Acquisition ）
电气设备在线监测与故障诊断（计划检修→状态检修） 负荷分级（一级、二级、三级），故障时，按负荷等级
限电。
➢负荷（一级 二级 三级）
一级负荷：对这一级负荷中断供电，将造成人 身事故，经济严重损失，人民生活发生混乱。
一、电力系统的形成与发展 二、电力系统的基本概念 三、电力系统的基本参量和接线图
电的产生
1831年 法拉第发现 电磁感应定律
交流发电机 直流发电机 直流电动机
= 直流发电机
100~400V
电弧灯
M 直流电动机
特点：输电电压低，输送距离短，输送功率小。
高压输电
1882年，法国人M ·德波列茨将位于弥斯巴赫煤矿的蒸汽 机发出的电能输送到 57km外的慕巴黑，并用以驱动水泵。
二级负荷：对这一级负荷中断供电，将造成大 量减产，人民生活受影响。
三级负荷：所有不属于一、二级的负荷。
2.保证良好的电能质量
衡量电能质量的基本指标：
电压质量 35kV及以上：±5% 10kV及以上：±7% 频率质量 ±0.2 ~ 0.5Hz
主要指标：
电压偏差、频率偏差、谐波畸变率、三相不平衡度、 电压波动和闪变。
电气接线图：主要显示系统中某发电厂（变电所） 内的发电机、变压器、母线、断路器、电力线路等主 微观
要电机、电器、线路之间的电气接线。
1.2 电力系统运行的特点和要求
1. 可以很方便地转换成其他形式的能，如光能、热 能、机械能、化学能等。
2. 便于生产、输送、分配、使用，易于控制。
3. 可以方便地将自然界的一次能源转化为电能，如 煤、石油、天然气、水能、核能、风能和太阳能 等。
SCADA－数据采集与监视控制系统 （Supervisory Control And Data Acquisition ）
电气设备在线监测与故障诊断（计划检修→状态检修） 负荷分级（一级、二级、三级），故障时，按负荷等级
限电。
➢负荷（一级 二级 三级）
一级负荷：对这一级负荷中断供电，将造成人 身事故，经济严重损失，人民生活发生混乱。
一、电力系统的形成与发展 二、电力系统的基本概念 三、电力系统的基本参量和接线图
电的产生
1831年 法拉第发现 电磁感应定律
交流发电机 直流发电机 直流电动机
= 直流发电机
100~400V
电弧灯
M 直流电动机
特点：输电电压低，输送距离短，输送功率小。
高压输电
1882年，法国人M ·德波列茨将位于弥斯巴赫煤矿的蒸汽 机发出的电能输送到 57km外的慕巴黑，并用以驱动水泵。
二级负荷：对这一级负荷中断供电，将造成大 量减产，人民生活受影响。
三级负荷：所有不属于一、二级的负荷。
2.保证良好的电能质量
衡量电能质量的基本指标：
电压质量 35kV及以上：±5% 10kV及以上：±7% 频率质量 ±0.2 ~ 0.5Hz
主要指标：
电压偏差、频率偏差、谐波畸变率、三相不平衡度、 电压波动和闪变。
电气接线图：主要显示系统中某发电厂（变电所） 内的发电机、变压器、母线、断路器、电力线路等主 微观
要电机、电器、线路之间的电气接线。
1.2 电力系统运行的特点和要求
1. 可以很方便地转换成其他形式的能，如光能、热 能、机械能、化学能等。
2. 便于生产、输送、分配、使用，易于控制。
3. 可以方便地将自然界的一次能源转化为电能，如 煤、石油、天然气、水能、核能、风能和太阳能 等。
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(2)电压大幅度下降，对用户影响很大。 (3)当短路发生地点离电源不远而持续时间又较长时，并
列运行的发电机可能失去同步，破坏系统运行的稳定 性，造成大面积停电，这是短路最严重的后果。 (4)发生不对称短路时,三相不平衡电流会在相邻的通讯 线路感应出电动势,影响通讯.
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6
四、减少短路危害的措施
于中性点接地的系统）发生通路的情况。
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3
一、短路的类型
表1-1
短路种类
各种短路的示意图和代表符号
示意图
代表符号
三相短路 两相短路接地 两相短路 单相短路
f(3) 5％ f(1,1) 20％ f(2) 10％ f(1) 65％
南京理工大学
4
二、短路的主要原因
①绝缘材料的自然老化，设计、安装及维护不良所带 来的设备缺陷发展成短路。
4 3
B 2
x5
B 2
4
3
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11
第三节 无限大功率电源供电的三相短路过渡过程分析
• 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
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12
•短路前电路处于稳态：
e Em sin(t ) i Im 0 sin(t )
一般电力系统中，短路回路的感抗比电阻大得多，
即 L R ，故可近似认为 90。因此，非周期电 流有最大值的条件为：短路前电路空载（Im0=0),并 且短路发生时，电源电势过零（α＝0）。
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。
列运行的发电机可能失去同步，破坏系统运行的稳定 性，造成大面积停电，这是短路最严重的后果。 (4)发生不对称短路时,三相不平衡电流会在相邻的通讯 线路感应出电动势,影响通讯.
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四、减少短路危害的措施
于中性点接地的系统）发生通路的情况。
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一、短路的类型
表1-1
短路种类
各种短路的示意图和代表符号
示意图
代表符号
三相短路 两相短路接地 两相短路 单相短路
f(3) 5％ f(1,1) 20％ f(2) 10％ f(1) 65％
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二、短路的主要原因
①绝缘材料的自然老化，设计、安装及维护不良所带 来的设备缺陷发展成短路。
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B 2
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第三节 无限大功率电源供电的三相短路过渡过程分析
• 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
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•短路前电路处于稳态：
e Em sin(t ) i Im 0 sin(t )
一般电力系统中，短路回路的感抗比电阻大得多，
即 L R ，故可近似认为 90。因此，非周期电 流有最大值的条件为：短路前电路空载（Im0=0),并 且短路发生时，电源电势过零（α＝0）。
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。
电力系统分析基础(第八章).pptx
U XT2
.
XL
3) 解释
加速面积abcdk 大与
减速面积dgfe 时
是暂态稳定的
最大故障切除角 δc<δmax<δh 是暂态稳定的
2、等面积定则
C
0
(P0
PI Im ax
sin
)d
P(h
0 C
PII Im ax
sin
)d
0
P PP P P cos clim
0( C
0)
cos IIImax
第一章 电力系统的基本概念
1、电力系统的概念和组成—电力网、电力系统、动力系统及之间关 系2、电力系统为什么要互联运行—经济、可靠、互补、备用
5、提高静态稳定的措施
1) 采用自动励磁调节装置
采用分裂导线
2) 减少元件的电抗
采用串联电容器 提高线路的额定电压等级 增加回路数
3) 改善电网结构和采用中间补偿设备
四、简单电力系统的暂态稳定 1、分析
1) 假设
a) PT不变（因为1秒左右原动机调速器还不能有明显变 化）
b) 对不对称短路，不计零序及负序电流对转子的影响
)
P*
P0
Pmax sin (
0
)
TJ
d2 d t2
P0
Pmax sin (
0)
d PE
d
1 2!
d2 PE d 2
2
d PE
d
TJ
d2 d t2
d PE
d
0
TJ (P2 Seq) 0
P1
S eq TJ
两个根：
P2
Seq TJ
C ep1t 1
电力系统分析全套课程课件
2.1 概述
• 本章计算电力线路和变压器的等值电路 • 假定系统的三相结构和三相负荷都完全对
称，即讨论三相电流和电压的正序分量。
2.2 输电线路的等值电路
• 2.2.1 输电线路的种类 ➢ 架空线路
由导线、避雷线、杆塔、绝缘子、金具组成 ➢ 电力电缆
包括三部分：导体、绝缘层、保护层 • 2.2.2 架空线路的等值电路
G
T1
110kv
T2
35kv
T3 6kv
M
10kv
•G:10.5kv
T4 X
10kv
380v
•T1:10.5/121kv T2:110/38.5/11kv T3:35/6.3kv T4:10kv/400章小结
• 电力系统由发电机、电网和用户组成，是动 力系统的一部分。由于电能不能大量储存、 暂态过程迅速，为保证可靠性、安全性和经 济性要求，需要合理地对电力系统进行规划、 设计、运行调度和故障恢复。
非铁磁材料单股线Ds=0.779r
非铁磁材料多股线Ds=0.724~0.771r
钢芯铝线Ds=0.77~0.9r,计算中常取0.81r
❖导线电抗与r成对数关系。对不同截面的
导线，当Deq为常数时，电抗变化不大，
工程上常取x0=0.4Ω /km。
单回线路的等值电路（5）
• 电纳
➢ 由导线间的电容和导线与大地间的电容决定。
•
无损线路的自然功率
Pe
U
2 2
Zc
自然功率用来衡量线路的输电能力，一般 20kv以上线路的输电能力大致接近自然功率
• 行波波长
2 2L 1C 1f
1 6000km L 1C 1
¼波长时（1500km），两端相位差90°
电力系统分析PPT
27
确定由于电晕产生的电导，其步骤如下： 1.确定导线表面的电场强度
U Q Er Dm 2r r ln r 其中： 空气介电常数
2.电晕起始电场强度
0.002996 b Ecr 21 .4m1m2 ， 273 t 其中：m1 粗糙系数 m2 气象系数
空气的相对密度
Dm x1 2f 4.6 lg 0.5 r 10 4 r
其中：
x1 导线单位长度的电抗（ / k m） r 导线的半径（mm或cm）
r 导线材料的相对导磁系数，对铜、铝， r 1
f 交流电频率（Hz） Dm 几何均距（mm或cm），Dm 3 Dab Dbc Dca
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变压器的电压等级
升压变压器（例如35/121，10.5/242）
•
•
一次侧（低压侧）接电源，相当于用电设备， 一次侧额定电压等于用电设备的额定电压； 直接和发电机相联的变压器一次侧额定电压 等于发电机的额定电压； 二次侧（高压侧）接线路始端，向负荷供电， 相当于发电机，应比线路的额定电压高5%， 加上变压器内耗5%，所以二次侧额定电压 等于用电设备的额定电压110%。
•
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四．电力系统中性点的运行方式
特点：供电可靠性低，比较经济；
直接接地 故障时：如发生接地故障，则构成 短路回路，接地相电流很大； 适用范围：110KV以上系统。
特点：供电可靠性高，绝缘费用高； 故障时：如发生接地故障，不必切 不接地 除接地相，但非接地相对 地电压为 相电压 适用范围：60KV以下系统 3
目的：减少电晕损耗或线路电抗。 多股线 其安排的规律为：中心一股芯线，由内到外，第一 层为6股，第二层为12股，第三层为18股，以此类推 扩径导线 人为扩大导线直径，但不增加载流部分截面积。不 同之处在于支撑层仅有6股，起支撑作用。 分裂导线 又称复导线，其将每相导线分成若干根，相互间保 持一定的距离。但会增加线路电容。
确定由于电晕产生的电导，其步骤如下： 1.确定导线表面的电场强度
U Q Er Dm 2r r ln r 其中： 空气介电常数
2.电晕起始电场强度
0.002996 b Ecr 21 .4m1m2 ， 273 t 其中：m1 粗糙系数 m2 气象系数
空气的相对密度
Dm x1 2f 4.6 lg 0.5 r 10 4 r
其中：
x1 导线单位长度的电抗（ / k m） r 导线的半径（mm或cm）
r 导线材料的相对导磁系数，对铜、铝， r 1
f 交流电频率（Hz） Dm 几何均距（mm或cm），Dm 3 Dab Dbc Dca
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变压器的电压等级
升压变压器（例如35/121，10.5/242）
•
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一次侧（低压侧）接电源，相当于用电设备， 一次侧额定电压等于用电设备的额定电压； 直接和发电机相联的变压器一次侧额定电压 等于发电机的额定电压； 二次侧（高压侧）接线路始端，向负荷供电， 相当于发电机，应比线路的额定电压高5%， 加上变压器内耗5%，所以二次侧额定电压 等于用电设备的额定电压110%。
•
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四．电力系统中性点的运行方式
特点：供电可靠性低，比较经济；
直接接地 故障时：如发生接地故障，则构成 短路回路，接地相电流很大； 适用范围：110KV以上系统。
特点：供电可靠性高，绝缘费用高； 故障时：如发生接地故障，不必切 不接地 除接地相，但非接地相对 地电压为 相电压 适用范围：60KV以下系统 3
目的：减少电晕损耗或线路电抗。 多股线 其安排的规律为：中心一股芯线，由内到外，第一 层为6股，第二层为12股，第三层为18股，以此类推 扩径导线 人为扩大导线直径，但不增加载流部分截面积。不 同之处在于支撑层仅有6股，起支撑作用。 分裂导线 又称复导线，其将每相导线分成若干根，相互间保 持一定的距离。但会增加线路电容。
电力系统分析第8章
Fem
K
I
2 K
N
2 K
Rm2
当电磁力Fem大于弹簧的反 作用力Fsp和摩擦力Ffr时，继电 器便产生动作。
2020/9/28
图6-3 电磁式电流继电器结构图
1－线圈 2－电磁铁 3－钢舌片 4－静触点 5－动触点 6－起动电流调节转杆 7－标度盘（铭牌） 8－轴承 9－反作用弹簧 10－转轴
电气工程基础2010
电气工程基础
第八章 电力系统继电保护基础
南京理工大学动力工程学院
电气工程基础2010
第八章 电力系统继电保护
8.1 继电保护的基本知识 8.2 单侧电源线路相间短路的电流电压保
护 8.3 电网的方向电流保护 8.4 距离保护简介 8.5 输电线路的接地保护 8.6 电力变压器的保护 8.7 电动机保护 8.8 备用电源自投装置和自动重合闸装置 8.9 数字式继电保护简介
图6-18 瞬时电流速断保护 的单相原理接线图
电气工程基础2010
二、电流电压联锁速断保护
当系统运行方式变化很大时， 电流速断保护的灵敏度有可 能不满足要求，这时可采用 低电压保护与电流速断保护 相配合的电流电压连锁速断 保护。它兼用短路时电流增 大和电压下降两种特征，以 取得本线路故障时有较高的 灵敏度，同时还可防止下一 级线路故障时保护的误动作。
Kre表示，即
Kre
I re.K I op.K
✓ 对于过电流继电器，Kre＜1，一般要求 Kre =0.8～0.9； ✓ 对于欠电流继电器，Kre ＞1，一般要求 Kre =1.06～1.2。
2020/9/28
电气工程基础2010
四.常用保护继电器及操作电源
（2）电磁型电压继电器 其结构和原理与电磁型电流继电器相似，在供配电系统
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8.2 电力系统元件的序参数和等值电路
• 静止元件：正序阻抗等于负序阻抗，不等于零序 阻抗。如：变压器、输电线路等。 • 旋转元件：各序阻抗均不相同。如：发电机、电 动机等元件。
一、同步发电机的负序和零序电抗
1 同步发电机的负序电抗
• 负序旋转磁场与转子旋转 方向相反，因而在不同的 位置会遇到不同的磁阻 （因转子不是任意对称 的），负序电抗会发生周 期性变化。 • 有阻尼绕组发电机 X d ~ X q • 无阻尼绕组发电机 X d ~ X q
• 有架空地线的情况：零序阻抗有所减小。
四、架空线路的零序阻抗及其等值电路
实用计算中一相等值零序电抗
无架空地线的单回线路 有钢质架空地线的单回线路
x0 3 .5 x1 x0 3 x1 x0 2 x1 x0 5 .5 x1 x0 4 .7 x1 x0 3 x1
有良导体架空地线的单回线路 无架空地线的双回线路 有钢质架空地线的双回线路 有良导体架空地线的双回线路
Vb a 2Va1 aVa 2 Va 0
3 [( 2 X 2 X 0 ) j 3 X 0 ] I a1 2 aV a 2V V Vc a1 a2 a0 3 [ ( 2 X 2 X 0 ) j 3 X 0 ] I a1 2
I a1
E j ( X 1 X 2 X 0 )
I a1 jX 1 I a1 j ( X 2 I X 0 ) I a1
I a2 I a0 V a1 E V jX
I a 2 I a1 Ia0 0 V a 1 V a 2 jX 2 I a 2 jX 2 I a 1 Va 0 0
两相短路的复合序网
I a0 0 I 0 I a1 a2 V a1 V a 2
1)
四、架空线路的零序阻抗及其等值电路
• 零序电流必须借助大地及架空地线构成通路
四、架空线路的零序阻抗及其等值电路
• 零序阻抗比正序阻抗大 （1）回路中包含了大地电阻 （2）自感磁通和互感磁通是助增的
四、架空线路的零序阻抗及其等值电路 • 平行架设双回线零序等值电路
四、架空线路的零序阻抗及其等值电路
E j( X 1 X 2 X 0 ) Va 1 E jX 1 I a 1 j ( X 2 X 0 ) I a 1 Va 2 jX 2 I a 1 Va 0 jX 0 I a 1 I a 2 I a 0 I a1
电机类型 电抗 水轮发电机
有阻尼绕组 0.15~0.35 0.04~0.125 无阻尼绕组 0.32~0.55 0.04~0.125 0.134~0.18 0.036~0.08
汽轮发电机
调相机和 大型同步电动机
0.24 0.08
X2 X0
2.同步发电机的零序电抗
• 三相零序电流在气隙中产生的合成磁势为零，因 此其零序电抗仅由定子线圈的漏磁通确定。 • 同步发电机零序电抗在数值上相差很大（绕组结 构形式不同）： X 0 ( 0.15 ~ 0.6) X d • 零序电抗典型值
I a1
二、两相短路
Ia 0 I 0 Ib c Vb Vc
I a1 I a 2 I a 0 0 a 2 I a1 a I a 2 I a 0 a I a1 a 2 I a 2 I a 0 0 a 2V a 1 a V a 2 V a 0 a V a 1 a 2V a 2 V a 0
二、异步电动机和综合负荷的序阻抗
• 异步电机和综合负荷的正序阻抗： Z1=0.8+j0.6或X1=1.2； • 异步电机负序阻抗：X2=0.2； • 综合负荷负序阻抗：X2=0.35；
• 异步电机和综合负荷的零序电抗：X0=∞。
三、变压器的零序电抗及其等值电路
稳态运行时变压器的等值电抗（双绕组变压器即 为两个绕组漏抗之和）就是它的正序或负序电抗。 变压器的零序电抗和正序、负序电抗不同。当在
1 同步发电机的负序电抗
• 实用计算中发电机负序电抗计算 有阻尼绕组 X 2 1 ( X d X q) 无阻尼绕组
2
X2
Xd Xq
• 发电机负序电抗近似估算值 有阻尼绕组 X 2 1.22 X d 无阻尼绕组 X 2 1.45 X d • 无确切数值，可取典型值
序阻抗的概念
• 序阻抗：元件三相参数对称时，元件两端某一序的电压降 与通过该元件的同一序电流的比值。
正序阻抗 负序阻抗 零序阻抗
Z 1 V a1 / I a1 Z V / I 2 a2 a2 Z 0 V a 0 / I a 0
Va 0
零序网络
例8-1
8.3 简单不对称短路的分析计算
• 当网络元件只用电抗表示时，不对称短路的序网络方程
E I a1 Z 1 V a1 0 I a 2 Z 2 V a 2 Z V 0 I a 0 0 a0
0 Z2 0
0 0 Z0
V120 Z sc I120
V a 1 Z 1 I a1 Z I V a 2 2 a2 V a 0 Z 0 I a 0
结论：在三相参数对称的线性电路中，各序对称分量具有独 立性，因此，可以对正序、负序、零序分量分别进行计算。
电力系统分析基础 Power System Analysis Basis （八）
栗然
第八章 电力系统简单不对称故障的分析计算
1、什么是对称分量法？ 2、为什么要引入对称分量法？
•对称分量法
分析过程是什么？ 1、各元件的序参数是怎样的？ •对称分量法在不对称故障分析计算中的应用 如何利用对称分量法对 2、如何绘制电力系统的序网图？ 简单不对称故障进行分 析与计算？ •电力系统元件序参数及系统的序网图
V a1 V a 2 V a 0 0 2 I 0 a I a1 a I a 2 a0 a I a1 a 2 I a 2 I a 0 0
V a1 V a 2 V a 0 0 I I I a1 a2 a0
单相变压器组
图8－7三相三柱式变压器
零序励磁电抗比正序励磁电抗小得多： Xm0=0.3~1.0
图8－8 中性点经阻抗接地的变压器及其等值电路
图8－9三绕组变压器零序等值电路
变压器绕组接法 Y Y0 Δ
开关位置 1 2 3
绕组端点与外电路的连接 与外电路断开 与外电路接通 与外电路断开，但与励磁支路并联
a2
2 a1
V a 0 jX 0 I a1
E jX 1 I a1 V a1 V jX 2 I a 2 a2 jX 0 I a 0 V a 0
单相接地故障的复合序网
V a1 V a 2 V a 0 0 I a1 I a 2 I a 0
E jX 1 I a1 V a1 V jX 2 I a 2 a2 jX 0 I a 0 V a 0
该方程组有三个方程，但有六个 未知数，必须根据边界条件列出 另外三个方程才能求解。
一、单相接地短路
Va 0 0 Ib Ic 0
I a2 I a0 V a1 E V jX
a2
2 a1
V a 0 jX 0 I a1
单相接地的短路电流和短路点非故障相电压
(1) I f I a I a1 I a 2 I a 0 3 I a1
三角形接线
三、三相对称元件序分量的独立性
• 该线路每相的自感阻抗为 Zs，相间的互感阻抗为 Zm
• 当元件参数完全对称时 • Zaa = Zbb= Zcc = Zs Zab = Zbc= Zac = Zm
Zs Zm Z sc 0 0
0 Zs Zm 0
Z1 0 0 Zs 2Zm 0 0
E jX 1 I a 1 V a 1 V jX 2 I a 2 a2 jX 0 I a 0 V a 0
I a1 E j ( X 1 X 2 X 0 )
I a1 jX 1 I a1 j ( X 2 I X 0 ) I a1
变压器端点施加零序电压时，其绕组中有无零序
电流，以及零序电流的大小与变压器三绕组的接 线方式和变压器的结构密切相关。
• 正序的激磁电抗都很大。这是由于正序激磁磁通 均在铁芯内部，磁阻较小。零序的激磁电抗与变 压器的结构有很大关系。 (1)由三个单相变压器组成的三相变压器，各相磁路 独立，正序和零序磁通都按相在本身的铁芯中形 成回路，因而各序激磁电抗相等，而且数值很大， 近似认为激磁电抗为无限大。 (2)对于三相五柱式和壳式变压器，零序磁通可以通 过没有绕组的铁芯部分形成回路，零序激磁电抗 也相当大，也可近似认为无限大。 (3)三相三柱式变压器的零序激磁电抗较小，其值可 用试验方法求得，它的标幺值一般很少超过1.0。
变压器零序等值电路与外电路的联接
4.自耦变压器的零序阻抗及其等值电路
• 中性点直接接地的自耦变压器
中性点经电抗接地的自耦变压器
X I X I 3 X n (1 k 12 ) X II X II 3 X n k 12 ( k 12 X III X III 3 X n k 12