第二部分 电力系统暂态分析
第一章 电力系统故障分析的基本知识
一、基本要求
掌握电力系统故障的类型和电力系统故障的危害性；掌握电力系统各元件参数标幺值的计算和电力系统故障分析的标幺值等值电路；了解无限大电源系统三相短路电流分析；掌握无限大电源系统三相短路电流的周期分量、短路冲击电流、最大有效值电流和短路容量的计算。 二、重点内容
1、电力系统故障类型
电力系统的故障分为：短路故障和断线故障。电力系统的短路故障一般称为横向故障，它是相对相或者相对地发生的故障；断线故障称为纵向故障，包括一相断线、两相断线和三相断线故障。
电力系统的故障大多数是短路故障。我们着重分析短路故障。 2、短路故障的类型
短路故障的类型分为三相短路、单相短路接地、两相短路和两相短路接地。其中三相短路时三相回路依旧是对称的，因此称为对称短路；其它三种短路都使得三相回路不对称，故称为不对称短路。断线故障中，一相断线或者两相断线会使系统出现非全相运行情况，也属于不对称故障。
在电力系统实际运行中，单相短路接地故障发生的几率较高，其次是两相短路接地和两相短路，出现三相短路的几率很少。
需要注意的是：中性点不接地系统发生单相接地故障时，接地电流很小，允许运行1~2小时。 3、电力系统各元件参数标幺值的计算（近似计算） （1） 发电机 X*(B)?X*(N)?SB ………………………………（7-1） SN式中 X*(N)—— 发电机额定值为基准值的电抗标幺值；SB—— 基准容量；
SN —— 发电机额定容量。
（2） 变压器 X*(B)?UK%SB? ………………………………（7-2） 100SN式中 UK%——变压器短路电压百分数。 （3） 电力线路
架空线路 X*(B)?0.4?L? 电缆线路
SB ………………………（7-3） 2UBSB ……………………… （7-4） 2UB
X*(B)?0.08?L?式中 L—— 电力线路长度； UB—— 基准电压。 （4） 电抗器 X*(B)?XR%UNS??B ………………………（7-5） 21003INUB式中 XR%—— 电抗器电抗百分数； IB、UB—— 基准电流、电压；
IN、UN—— 电抗器额定电流、电压。
4、无限大功率电源系统三相短路分析
（1）系统电源功率为无限大时，外电路发生故障引起的功率变化远远小于电源功率，因而电源的电压和频率均为恒定的系统，称为无限大功率电源系统。
（2）无限大功率电源系统发生三相短路时，短路电流包含两个分量：一个是幅值恒定
的交流分量（周期分量）；一个是衰减的直流分量（非周期分量）。短路的全电流为：
ia?Imsin(?t????)?Ce?tTa………………………（7-6）
式中 Im—— 短路电流周期分量的幅值； C —— 积分常数；
Ta—— 短路电流非周期分量衰减时间常数。
（3）短路冲击电流、最大有效值电流、短路容量 冲击电流： iM?2.55I????KMIm?2KMI??????2.69I??Im21?2(KM?1.52I????1)????1.62I??2KM?1.8 ……………（7-7）
KM?1.9KM?1.8 ……………（7-8）
最大有效值电流：IM?KM?1.9短路容量： Sd?3?U?Id ……………（7-9）
式中 Id—— 短路电流周期分量的有效值。 三、例题分析
例7-1： 电力网络接线如图所示，计算网络各元件参数标幺值，并画出网络等值电路。
GT-1L-1AT-2DKL-2?30MVA10.5kVx=0.2631.5MVA10.5/12110.580km0.4?/km15MVA110/6.610.56kV0.3kAx(%)=52.5km0.08?/kmf?3?
解：采用近似计算。
选取SB?100MVA，UB选取各段的平均电压，则各元件的电抗标幺值为：
UBI?10.5kVIB1?UBII?115kV SB100IB2???0.5kA3UB23?115UBIII?6.3kVIB2?SB100??9.2kA3UB33?6.3SB100??5.5kA3UB13?10.5
1．发电机
XG?X*N?SB100?0.26??0.87 SN302．变压器T-1 XT1?UK%SB100??0.105??0.33 100SN31.53．架空线路L-1 XL1?0.4L?4．变压器T-2 XT2?SB100?0.4?80??0.24 22UB115UK%SB100??0.105??0.7 100SN155．电抗器 XDK?100X%UNSB6??2?0.05??2?1.46 1003INUB3?0.36.3SB100?0.08?2.5??0.504 22UB6.36．电缆线路L-2 XL2?0.08L? 画出等值电路为：
AE10.8720.3330.2440.751.4660.504f?3??I?''?11??0.24 X?4.1f?3?X??4.1
I''?I?''?IB3?0.24?9.2?2.2kA IM?2.55I''?2.55?2.2?5.2kA IM?1.52I''?1.52?2.2?3.38kA
UA??I?''(X4?X5?X6)?0.24(0.7?1.46?0.504)?0.62
UA?UA??UB2?0.62?115?73.6kV
例7-2： 电力网络接线如图所示，计算网络各元件参数标幺值，并画出网络等值电路。
?20MVA10.5kVx=0.220MVA10.5/121Uk%= 10.5100km0.4?/km2*15MVA110/6.6Uk%=10.56kV1.5kAx = 8
解：采用近似计算。
选取SB?100MVA，UB选取各段的平均电压，则各元件的电抗标幺值为： 1．发电机
XG?X*N?SB100?0.2??1.0 SN202．变压器T-1 XT1?3．架空线路L XL?4．变压器T-2 XT2?UK%SB100??0.105??0.525 100SN20S1001?0.4?L?B?0.5?0.4?100??0.151 222UB115UK%SB100??0.105??0.7 100SN155．电抗器 XDK? 等值电路为：
100X%UNSB6??2?0.08??2?0.465 1003INUB3?1.56.30.7123460.465E1.00.5250.1550.7
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