(精选)电力系统分析课件于永源第八章
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电力系统分析课件
为了减少电能传输过程中的损失 ，电力系统通常采用高压输电方 式，将电能从发电环节传输至配 电环节，然后再配送给电力用户 。
实时性
电力系统的运行状态需要实时监 控和管理，以确保电能的安全、 稳定和可靠供应。
电力系统的分类
按电压等级分类
电力系统按电压等级可分为高压电力 系统（330kV及以上）、超高压电力 系统（220kV-330kV）、高压电力 系统（110kV-220kV）和低压电力 系统（10kV及以下）。不同电压等 级的电力系统适用于不同的输电和配 电需求。
04
电力系统优化方法
线性规划方法
总结词
一种常用的数学优化方法，用于解决线性问题。
详细描述
通过定义目标函数和约束条件，寻找满足所有约束条件下目标函数最优的解。在电力系统中的应用包 括调度和负荷分配等问题。
非线性规划方法
总结词
一种优化算法，用于解决非线性问题。
详细描述
非线性规划方法考虑了变量的非线性关系， 通过迭代寻找最优解。在电力系统中的应用 包括电压控制、潮流优化等问题。
生物质能发电技术
生物质能是一种可再生的能源。生物质能发电技术利用 生物质能的化学能进行发电。它包括直接燃烧发电和气 化发电两种方式。直接燃烧发电将生物质直接燃烧，驱 动锅炉内的水产生高温高压的蒸汽，驱动汽轮机转动， 从而将化学能转化为机械能，再驱动发电机转动，最终 将机械能转化为电能。气化发电将生物质进行气化处理 ，生成燃气后驱动燃气轮机转动，从而将化学能转化为 机械能，再驱动发电机转动，最终将机械能转化为电能 。
时间序列模型，对未来的负荷进行预测。
案例二：电力系统的故障诊断与预防
要点一
总结词
要点二
详细描述
电力系统分析 第8章
计算
U av I p IB UB
例8-1（P179）
2019/1/12
Sk I k S B
四、无穷大容量电源供电的三相短路电流周期分量
Ip 3X 1 3 X B X *
河北科技大学电气信息学院
I p I p I B
10
8.2 电力系统三相短路的实用计算
0.01 非周期分量 L X Ta ，e Ta e0 1 当电阻R=0时， K imp 2 R R 0.01 L X 当电抗Ｘ=0时， Ta 0, e Ta e 0 K imp 1 R R
因此
1≤Kimp ≤ 2
在近似计算中，取Kimp=1.8，则
iimp 1.8 2 I p 2.55I p
2019/1/12 河北科技大学电气信息学院 8
2. 短路电流的最大有效值
任一时刻t的短路电流的有效值由下式决定：
It I I
2 pt
2 apt
I i
2 pt
2 apt
当t=0.01s时，It就是短路冲击电流有效值Iimp。
2 2 2 I imp I p iap I ( t 0.01) p ( 2I pe 0.01 Ta 2
说明：无限大功率电源是一个相对概念，真正的无限大功 率电源是不存在的。
2019/1/12 河北科技大学电气信息学院 3
二、无限大容量电源供电的三相短路暂态过程分析
图8-1为一由无限大容量电源供电的三相短路的电路图。
图8-1 由无限大容量电源供电的三相短路
短路前，a相电压和电流分别为
ua U m sin( t 0 )
图8-3
2019/1/12
U av I p IB UB
例8-1（P179）
2019/1/12
Sk I k S B
四、无穷大容量电源供电的三相短路电流周期分量
Ip 3X 1 3 X B X *
河北科技大学电气信息学院
I p I p I B
10
8.2 电力系统三相短路的实用计算
0.01 非周期分量 L X Ta ，e Ta e0 1 当电阻R=0时， K imp 2 R R 0.01 L X 当电抗Ｘ=0时， Ta 0, e Ta e 0 K imp 1 R R
因此
1≤Kimp ≤ 2
在近似计算中，取Kimp=1.8，则
iimp 1.8 2 I p 2.55I p
2019/1/12 河北科技大学电气信息学院 8
2. 短路电流的最大有效值
任一时刻t的短路电流的有效值由下式决定：
It I I
2 pt
2 apt
I i
2 pt
2 apt
当t=0.01s时，It就是短路冲击电流有效值Iimp。
2 2 2 I imp I p iap I ( t 0.01) p ( 2I pe 0.01 Ta 2
说明：无限大功率电源是一个相对概念，真正的无限大功 率电源是不存在的。
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二、无限大容量电源供电的三相短路暂态过程分析
图8-1为一由无限大容量电源供电的三相短路的电路图。
图8-1 由无限大容量电源供电的三相短路
短路前，a相电压和电流分别为
ua U m sin( t 0 )
图8-3
2019/1/12
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
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。
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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
《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。
电力系统分析课件(于永源)第八章
（8-18）
由式（8-17）可见，当 M点向左移动时，电压 U M 将 逐渐增大。当参数均匀分布时，根据三相系统的对称性，
可绘出三相电压沿系统各点的分布情况，如图8-3（c)所
示。
B
13
第八章 电力系统故障的分析与实用计算
Ua
M Ia
K (3)
Ub
Ib jX M
Uc
I c
Ua
(a)
k
Ua
I c
UMa I a
t
t
衰减 it i0 eT a [Im si0 n )( I m si0 n k) (e ] T a
系数
Ki0
(8-6)
a相电流的完整表达式：
iaI m sitn ( 0k)
t
[Im sin 0()Im sin 0(k)e]T a
(8-7)
用(0 120)和(0 120)代替上式中的 0 可分别得到i b 和i c 的表达式。
iim p 2K im .G Ip G 2K im .M IpM
（8-26）
同步发电机供出的短路电流的最大有效值为：
iim.G p 12(Kim.G p1)2IG
（8-27）
B
20
第八章 电力系统故障的分析与实用计算
异步电动机供出的短路电流的最大有效值为：
iimp .M
3 2
Kim
p.M
IM
向短路点供出总短路电流最大有效值为：
I k(ZE Zf)(ZU k(0Z) f)
若 Z f 0，则：
I k E Z U k(0) Z
若只计电抗，则：
I k E X U k(0 ) X
B
（8-19）
《电力系统分析》课件
成本分析
分析电力系统的成本包括发电成本、输电成本、 配电成本等，以确定电力系统的总成本和成本 分布情况。
结论
1 现状与发展
电力系统分析技术不断发展，各种新技术的应用，促进了电力系统的稳定性和高效性。
2 应用前景
随着我国对清洁能源的重视和新一代电力系统改造的推进，电力系统分析在应用范围和 深度上将会有更大发展。
应用
电力系统保护主要应用于保护 系统中各部分的设备、线路和 运行状态，例如对短路、过流、 瞬时停电等异常情况的保护。
电力系统经济性分析
概述
电力系统经济性分析主要是为了确定电力系统 的经济成本和收益，并据此根据电力市场供需 情况对电力系统进行调整。
负荷分析
负荷分析是指对各部分的输电能力、发电能力 等进行评估，以保证电力系统的稳定、安全和 高效运行。
3 重要性
电力系统分析是指导电力系统设计和运行的重要手段，其作用不可小视。
输效率、降低电力系统成本、实现电
力系统的可持续发展等。
3
方法
电力系统优化方法包括电源替代、设 备调节等多种手段，其中基于现代数 学理论的优化算法应用得越来越广泛。
电力系统保护
概述
电力系统保护是指为了维护电 力系统的安全可靠运行，通过 安装保护装置对电力系统中各 部分进行保护。
分类
电力系统保护通常分为高压、 低压、多层等不同的保护层次 和保护方式。
稳定性分类
电力系统的稳定性通常分为动态稳定性、静态稳定性和暂态稳定性。
评价方法
一般采用动态稳定分析和稳定裕度评价来进行电力系统稳定性评估。
电力系统优化
1
定义
优化是指针对电力系统状况、设备的
目标
2
电力系统分析——第八讲 2.4
U 2 U f − fN ) Q = QN [aq ( ) + bq ( ) + cq ](1 + K qf UN UN fN
直线逼近
U −UN f − fN P = PN (1 + K pU )(1 + K pf ) UN fN
U −UN f − fN )(1 + K qf ) Q = QN (1 + K qU UN fN
简化综合负荷静态模型 ③ 简化综合负荷静态模型 注意到系统运行时， 注意到系统运行时，频率非常接近额定频 率，各点电压非常接近额定电压，所以电力系 各点电压非常接近额定电压， 统稳态分析（潮流计算） 统稳态分析（潮流计算）时，就认为系统频率 和各用电设备电压为额定值。 和各用电设备电压为额定值。此时综合负荷静 态模型为： 态模型为：
0
4
8
12
16
20
24
时间（h)
电力系统日有功负荷曲 线
电力系统日无功负荷曲 线
特点： 特点：1）较有功负荷曲线平坦； 较有功负荷曲线平坦； 2）与有功负荷曲线类似，但不完全相同，特别是最 与有功负荷曲线类似，但不完全相同， 大无功负荷与最大有功和出现时间不同。 大无功负荷与最大有功和出现时间不同。
1 1 G = G′( 2 × 2 × L) k1 k 2 1 1 B = B′( 2 × 2 × L) k1 k 2
U = U ′(k1k 2 L) 1 ) I = I ′( k1k 2 L
三、电力系统标幺制等值电路
1、基准值选择
1）选择原则 ① 各电气量的基准值之间应遵守电路的基本规律； ② 基准值与有名值单位相同。 2）基准值选择 电路基本关系 电气量基准值之间的关系
电力系统分析课件于永源第八章
短路电流的形成
当发生短路时，电流会迅速增加 ，并在短路点形成巨大的电流和
电压降。
短路冲击电流
短路发生后，系统中的电流会形 成一个冲击电流，其大小远大于
正常工作电流。
短路电动力效应
短路电流在导体中产生磁场，进 而产生电动力，可能导致导体变
形或设备损坏。
短路故障的数学模型
电路定律
在电力系统中，电流、电压和功率之间的关系可以用基尔霍夫定 律和欧姆定律等电路定律来描述。
电力系统的重要性
保障国民经济发展和人民 生活用电需求，维护国家 能源安全和经济安全。
电力系统的特点
具有规模大、覆盖范围广 、运行方式复杂等特点。
电力系统的元件模型
发电机模型
描述发电机的工作原理和动态特性， 包括同步发电机、感应发电机等。
输电线路模型
描述输电线路的工作原理和动态特性 ，包括交流输电线路和直流输电线路 。
成本效益分析法
通过比较电力系统的不同方案或技术 的成本和效益，选择经济效益最优的 方案或技术。
价值工程法
以提高电力系统的价值为目标，通过 功能分析和评价，寻求最佳的功能成 本比。
全寿命周期费用分析法
对电力系统的整个寿命周期内的所有 费用进行预测和评估，以确定最优的 投资方案。
风险评估法
对电力系统中可能出现的风险进行识 别、评估和预防，以降低风险对电力 系统的影响。
电力系统、运营和维护 成本进行分析，制定出最优的电源规划方 案。
通过对电网的建设、运行和维护成本进行 分析，制定出最优的电网规划方案。
电力市场分析
节能减排
通过对电力市场的供需关系、价格波动、 竞争状况等因素进行分析，为电力市场的 运营和管理提供决策支持。
电力系统分析(完整版)PPT课件
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
南京理工大学
19
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
南京理工大学
17
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
2020/8/1
南京理工大学
18
1.2我国的电力系统（2）
2020/8/1
南京理工大学
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
2020/8/1
南京理工大学
13
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
优质课件精选电力系统分析
*
2）长线路的等值电路 长线路：长度超过300km的架空线和超过100km的电缆。 精确型 根据双端口网络理论可得：
*
四．电力系统中性点的运行方式
1. 中性点经消弧线圈接地（电抗线圈） 中性点不接地方式 2. 中性点经非线性电阻接地 过补偿（总电流为感性） 欠补偿（总电流为容性）
*
电力线路的阻抗
有色金属导线架空线路的电阻 有色金属导线指铝线、钢芯铝线和铜线 每相单位长度的电阻： 其中： 铝的电阻率为31.5 铜的电阻率为18.8 考虑温度的影响则：
*
一．基本概念
年发电量——指该系统中所有发电机组全年实际发出电能的总和，以千瓦时（KWh）、兆瓦时（MWh）、吉瓦时（GWh）为单位计。 最大负荷——指规定时间内，电力系统总有功功率负荷的最大值，以千瓦（KW）、兆瓦（MW）、吉瓦（GW）为单位计。
*
一．基本概念
额定频率——按国家标准规定，我国所有交流电力系统的额定功率为50Hz。 最高电压等级——是指该系统中最高的电压等级电力线路的额定电压。
*
按对供电可靠性的要求将负荷分为三级
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。 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。
*
二．电力系统的结线方式
包括单回路放射式、干线式和链式网络 优点：简单、经济、运行方便 无备用结线 缺点：供电可靠性差 适用范围：二级负荷 包括双回路放射式、干线式和链式网络 优点：供电可靠性和电压质量高 有备用结线 缺点：不经济 适用范围：电压等级较高或重要的负荷
*
为增加架空线路的性能而采取的措施 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。
2）长线路的等值电路 长线路：长度超过300km的架空线和超过100km的电缆。 精确型 根据双端口网络理论可得：
*
四．电力系统中性点的运行方式
1. 中性点经消弧线圈接地（电抗线圈） 中性点不接地方式 2. 中性点经非线性电阻接地 过补偿（总电流为感性） 欠补偿（总电流为容性）
*
电力线路的阻抗
有色金属导线架空线路的电阻 有色金属导线指铝线、钢芯铝线和铜线 每相单位长度的电阻： 其中： 铝的电阻率为31.5 铜的电阻率为18.8 考虑温度的影响则：
*
一．基本概念
年发电量——指该系统中所有发电机组全年实际发出电能的总和，以千瓦时（KWh）、兆瓦时（MWh）、吉瓦时（GWh）为单位计。 最大负荷——指规定时间内，电力系统总有功功率负荷的最大值，以千瓦（KW）、兆瓦（MW）、吉瓦（GW）为单位计。
*
一．基本概念
额定频率——按国家标准规定，我国所有交流电力系统的额定功率为50Hz。 最高电压等级——是指该系统中最高的电压等级电力线路的额定电压。
*
按对供电可靠性的要求将负荷分为三级
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。 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。
*
二．电力系统的结线方式
包括单回路放射式、干线式和链式网络 优点：简单、经济、运行方便 无备用结线 缺点：供电可靠性差 适用范围：二级负荷 包括双回路放射式、干线式和链式网络 优点：供电可靠性和电压质量高 有备用结线 缺点：不经济 适用范围：电压等级较高或重要的负荷
*
为增加架空线路的性能而采取的措施 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
电力系统暂态分析讲义
电力系统暂态分析讲义第八章电力系统暂态稳定第一节暂态稳定概述暂态稳定分析：不宜作线性化的干扰分析，例如短路、断线、机组切除（负荷突增）、甩负荷（负荷突减）等。
能保持暂态稳定：扰动后，系统能达到稳态运行。
分析暂态稳定的时间段：起始：0~1，保护、自动装置动作，但调节系统作用不明显，发电机采用、PT恒定模型；中间：1~5，AVR、PT的变化明显，须计及励磁、调速系统各环节；后期：5~min，各种设备的影响显著，描述系统的方程多。
本书中重点讨论起始阶段。
基本假定：⑴网络中，ω=ω0（网络等值电路同稳态分析）⑵只计及正序基波分量，短路故障用正序增广网络表示一．物理过程分析~发电机采用E’模型。
故障前：电源电势节点到系统的直接电抗故障中，j某Δ故障切除后：PPIPⅢfeaPT=P0kdacbPⅡ功角特性曲线为：δhδmδ0δcδ●故障发生后的过程为：运行点变化原因结果a→b短路发生PT>PE,加速，ω上升，δ增大b→cω上升，δ增大ω>ω0,动能增加c→e故障切除PT<PE,开始减速，但ω>ω0，δ继续增大e→f动能释放减速，当ωf=ω0，动能释放完毕，δm角达最大f→kPT<PE,减速δ，减小经振荡后稳定于平衡点k结论：①若最大摇摆角，系统可经衰减的振荡后停止于稳定平衡点ｋ，系统保持暂态稳定，反之，系统不能保持暂态稳定。
②暂态稳定分析与初始运行方式、故障点条件、故障切除时间、故障后状态有关。
③电力系统暂态稳定分析是计算电力系统故障及恢复期间内各发电机组的功率角的变化情况（即δ–ｔ曲线），然后根据角有无趋向恒定（稳定）数值，来判断系统能否保持稳定，求解方法是非线性微分方程的数值求解。
P二．等面积定则ｄaPT=P0PI●故障中，机组输入的机械功率>发电机输出的电磁功率，发电机加速，cbPⅡδδ0δcP积分得：左侧＝转子在相对运动中动能的增量；右侧＝过剩转矩对相对位移所做的功――线下方的阴影面积――称为加速面积；●故障切除后PⅢfdaPT=P0PⅡδcδcδm∵时，，∴右侧＝制动转矩对相对角位移所做的功＝线上方的阴影面积（称为减速面积）●因减速过程中，转速恢复同步转速（即加速过程中的动能释放完毕）时δ角达最大，所以加速面积＝减速面积――等面积定则。
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Ii m p I 2 [K ( i m 1 ) p2 I ] 2 I 1 2 (K i m 1 ) p 2（8-10）
当 Kimp1.9 时，Iimp1.62I；当 Kimp1.8 时，Iimp1.52I 。 3.短路功率（短路容量）
表达式： 用标幺值表示为： 在有名值计算中：
Skt 3UNIkt Skt I*ktSB
（8-18）
由式（8-17）可见，当 M点向左移动时，电压 U M 将 逐渐增大。当参数均匀分布时，根据三相系统的对称性，
可绘出三相电压沿系统各点的分布情况，如图8-3（c)所
示。
13
第八章 电力系统故障的分析与实用计算
U a
M Ia
K (3)
U b
Ib jX M
U c
Ic
Ic
U a
k
U Ma
I a
ua
R ia
L
ub
R
L
R ic
L
uc
K (3)
R
L
R
L
R
L
图8-1 由无限大容量电源供电的三相短路电路
4
第八章 电力系统故障的分析与实用计算
短路发生前，a相的电压和电流的表达式如下：
uaU msi n t (0)
（8-1）
其中
iaIm si n t ( 0 )
Im
Um
(RR)22(LL)2
（8-2）
Skt 3UavIt
（8-11） （8-12） （8-13）
作用：用来校 电力系统故障的分析与实用计算
四、无限大容量电源供电的三相短路的电流周期分 量有效值的计算
短路电流周期分量有效值：
标幺值：
I
U av,k 3X
U av,k
I*
I IB
3X 1
UB
X *
3X B
一、无限大容量电源
概念
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。
重要 特性
电源的端电压及频率在短路后的暂态过程中 保持不变
3
第八章 电力系统故障的分析与实用计算
二、无限大容量电源供电的三相短路暂态过程的 分析
(a)
U a
U Ma
M
U Mc
k
U c
I b
(b)
U b
U c
U b
U Mb
(c)
图8-3 三相短路时电流、电压相量图 (a)电路图；(b)电流相量图；(c)电压相量图
14
第八章 电力系统故障的分析与实用计算
15
第八章 电力系统故障的分析与实用计算
第二节 电力系统三相短路的实用计算
三实 相用 短计 路算
0.0
iim pImIm eTa
1
0.01
(1eTa)Im
KimpIm
冲击系数，一般 取1.8~1.9
（8-9）
9
第八章 电力系统故障的分析与实用计算
iT
2
i 0
i iimp
i
i
t Im
图8-2 非周期分量最大时的短路电流波形图
10
第八章 电力系统故障的分析与实用计算
2.短路电流的最大有效值 最大有效值电流也发生在短路后半个周期时，其值为：
8
第八章 电力系统故障的分析与实用计算
三、短路的冲击电流、短路电流的最大有效值和短 路功率
1.短路的冲击电流 概念：短路电流的可能最大瞬时值
作用：检验电气设备和载流导体的动稳定度
此时的 a相全电流的表达式为：
ia I m cot sI m e tT a
（8-8）
短路冲击电流发生在短路后半个周期时，其值为：
第八章 电力系统故障的分析与实用计算
第八章 电力系统故障的分析与实用计算
❖ 第一节
❖ 第二节 ❖ 第三节 ❖ 第四节
由无限大容量电源供电的三相短路的分 析与计算 电力系统三相短路的实用计算 电力系统不对称短路的分析与计算 电力系统非全相运行的分析
1
第八章 电力系统故障的分析与实用计算
简单故障 电力系统 的故障 复合故障
短路瞬间的电流为
ia 0 I m si0 n k () i0
式中 Im
Um Z
为短路电流周期分量的幅值。
（8-5）
7
第八章 电力系统故障的分析与实用计算
C是非周期分量电流的最大值i a 0 ，其值为：
C i 0 I m si0 n ) ( I m si0 n k )(
非周期分量电流的表达式：
t
t
衰减 it i0 eT a [Im si0 n )( I m si0 n k) (e ] T a
系数
Ki0
(8-6)
a相电流的完整表达式：
iaI m sitn ( 0k)
t
[Im sin 0()Im sin 0(k)e]T a
(8-7)
用(0 120)和(0 120)代替上式中的 0 可分别得到i b 和i c 的表达式。
当计及电阻影响时，则可改用下式计算：
（8-14） （8-15）
I*
1 Z*
1 Z*
ejk
（8-16）
12
第八章 电力系统故障的分析与实用计算
图8-3（a）所示系统中任意一点M的残余电压U*M 为
U * M I * (R * M jX * M )
（8-17）
它超前于电流的相位角为
M
tg1
X* R*
电力系统中某一处发生短路 和断相故障的情况
两个以上简单故障的组合
又称横 向故障
又称纵 向故障
电力系统 短路故障
电力系统 断相故障
1.三相对称短路 2.单相接地短路 3.两相短路 4.两相接地短路
1.断一相故障 2.断两相故障
属不对称 故障
2
第八章 电力系统故障的分析与实用计算
第一节 由无限大容量电源供电的三相短路 的分析与计算
tg1(LL)
RR
式中，RR和 LL分别为短路前每相的电阻和电感。
5
第八章 电力系统故障的分析与实用计算
假定短路是在t=0时发生，则a相的微分方程式为：
其解为
Umsin t (0)RaiLddait iaU Zmsi nt (0k)CT eta
（8-3） （8-4）
式中， U m 为电源电压的幅值； Z为短路回路的阻抗，Z=
R2 (L)2 ； 0 为短路瞬间电压 u a 的相位角； k 为短路
回路的阻抗角，k
tg1
L；C为由起始条件确定的积分常
R
数；T a 为由短路回路阻抗确定的时间常数，T a
L R
。
6
第八章 电力系统故障的分析与实用计算
电
强制电流
流 暂
周期分量
稳态短路电流
态 过
自由电流 非周期分量
程
最后衰减为零
1.计算起始次暂态电流 I，用于校验断路 器的断开容量和继电保护整定计算中
2.运算曲线法，用于电气设备稳定校验
一、起始次暂态电流 I的计算
含义：在电力系统三相短路后第一个周期内认为短路电 流周期分量是不衰减的，而求得的短路电流周期 分量的有效值即为起始次暂态电流 I。