【正文】 由于使用快速保護(hù)和高速斷路器后，斷路器開斷時(shí)間小于 ； – 若已知交流分量初始值，可近似決定直流分量以至沖擊電流； – 交流分量初始值的計(jì)算原理比較簡單。 39。 39。39。 39。 39。 039。 039。039。 39。??39。d a d d dx x x x x?? ? ? ?定子繞組的 磁平衡 方程： 39。39。??39。 其中， 為 直軸暫態(tài)電抗 39。 39。 ? 電樞反應(yīng)的性質(zhì)（增 /去 /交磁）取決于電樞磁動(dòng)勢和主磁場在空間的相對位置。//39。 第二章 同步發(fā)電機(jī)突然三相短路分析 ? 通過第一章的學(xué)習(xí)，我們知道： – 通過無窮大電源供電電路發(fā)生三相短路的情形，掌握了分析短路電流波形的一般方法。 ? 對某相而言， 直流分量值越大，短路電流瞬時(shí)值越大。0 39。 第二節(jié) 標(biāo)幺制 ? 1. 標(biāo)幺值 ? 2. 基準(zhǔn)值的選取 ? 3. 基準(zhǔn)值改變時(shí)標(biāo)幺值的換算 ? 4. 變壓器聯(lián)系的不同電壓等級(jí)電網(wǎng)中各元件參數(shù)標(biāo)幺值的計(jì)算 – 準(zhǔn)確計(jì)算法 – 近似計(jì)算法（重點(diǎn)，必考） 第三節(jié) 無限大功率電源供電的三相短路電流分析 ? 1. 無窮大交流電源的概念 ? 2. 短路暫態(tài)過程分析 ? 3. 短路電流交直流分量的特點(diǎn) ? 4. 沖擊電流及發(fā)生的條件 1. 無窮大交流電源 ? 指電壓大小、頻率在任何擾動(dòng)下，均 不發(fā)生變化、內(nèi)阻為零 的交流電源。 ? 引起電力系統(tǒng)事故的擾動(dòng)有多種，最常見的是 短路故障（ short circuit fault）。 第一章 電力系統(tǒng)故障分析的基本知識(shí) ? 故障概述 ? 標(biāo)幺制（自學(xué)） ? 無限大功率電源供電的三相短路分析 第一節(jié) 故障概述 ? 1. 電力系統(tǒng)的兩種運(yùn)行狀態(tài) ? 2. 暫態(tài)過程的分類 ? 3. 電力系統(tǒng)短路的類型、原因及后果 ? 4. 短路電流計(jì)算的意義 1. 電力系統(tǒng)的兩種運(yùn)行狀態(tài) ? 穩(wěn)態(tài) (steady state) ：電力系統(tǒng)正常的運(yùn)行狀態(tài)（相對靜止、三相對稱），分為正常安全和正常不安全狀態(tài)；穩(wěn)態(tài)分析（如潮流計(jì)算、有功最優(yōu)分配，等） ? 暫態(tài)過程 (transient process)：當(dāng)電力系統(tǒng)受到某種干擾，其由一種穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)過渡到另外一種穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)的過渡過程，分為電磁暫態(tài)和機(jī)電暫態(tài) ? 電力系統(tǒng)處于 穩(wěn)態(tài) ，可以用 相量 進(jìn)行分析 ? 滿足條件： – 節(jié)點(diǎn) 電壓 幅值、頻率、相位不隨時(shí)間變化 – 節(jié)點(diǎn) 電流 幅值、頻率、相位不隨時(shí)間變化 , , ,U I ? ?t02 電力系統(tǒng)暫態(tài)過程介紹 ? 暫態(tài)過程的分類 ? 暫態(tài)過程產(chǎn)生的原因 ? 影響暫態(tài)過程的元件 暫態(tài)過程的分類 ? 波過程 ：與運(yùn)行操作（如開關(guān)動(dòng)作）及雷擊時(shí)的過電壓有關(guān)，涉及電流、電壓波的傳播，過程最短（ 微妙 ~毫秒級(jí)） —— 高電壓工程 ? 電磁暫態(tài)過程 ：當(dāng)故障剛開始的那段時(shí)間，轉(zhuǎn)速來不及改變，參數(shù)主要由電磁參數(shù)決定；與短路（或斷線）故障有關(guān)，涉及工頻電流、電壓隨時(shí)間的變化，持續(xù)時(shí)間較波過程長（ 毫秒 ~秒 ） —— 故障分析！！ ? 機(jī)電暫態(tài) ：轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械的轉(zhuǎn)速改變，參數(shù)不僅與電磁參數(shù)有關(guān)，還與機(jī)械參數(shù)有關(guān)；與系統(tǒng)振蕩、穩(wěn)定性破壞、異步運(yùn)行等有關(guān)，涉及發(fā)電機(jī)組功角、轉(zhuǎn)速、原動(dòng)機(jī)功率、系統(tǒng)頻率、電壓隨時(shí)間的變化，過程持續(xù)時(shí)間較長（ 秒 ~分鐘 ） —— 穩(wěn)定性分析 暫態(tài)過程產(chǎn)生的原因 ? 電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)處于穩(wěn)定狀態(tài)（ steady state）。 ? 人為原因：操作人員的誤操作（未拆地線合閘、帶負(fù)荷拉隔離刀閘等）、人為破壞、無意人為事故 短路的后果 ? 系統(tǒng)阻抗減小，產(chǎn)生大電流（上萬甚至十幾萬安培） 發(fā)熱（ I2R），高溫?fù)p害設(shè)備，電弧將許多東西短時(shí)融化 電動(dòng)力（ F=BLI），損壞設(shè)備 ? 造成低電壓：金屬性短路點(diǎn)電壓為零，導(dǎo)致電器設(shè)備無法正常工作，如醫(yī)院、礦山等引起危險(xiǎn) 電磁轉(zhuǎn)矩 Te∝ U2 ? 干擾以至于破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行 如大電廠母線故障導(dǎo)致發(fā)電機(jī)退出運(yùn)行，負(fù)荷中心故障導(dǎo)致失去大量負(fù)荷 ? 系統(tǒng)總出力與總負(fù)荷不平衡，導(dǎo)致 發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)加速和減速 ，造成系統(tǒng)振蕩、頻率變化、發(fā)電機(jī)失步、電壓崩潰而造成局部以至于電力系統(tǒng)大面積停電，損失將極為嚴(yán)重。 39。[ s in ( ) s in ( ) ] s in ( )atTm m maU U Ui e tZZZ ? ? ? ? ? ? ??? ? ? ? ? ? ?在 t≥4Ta 后，直流分量衰減完畢，即 可以看出：短路電流的瞬時(shí)值的大小 與 電源電壓、電路阻抗 大小有關(guān) 與短路時(shí)刻 電壓相位角、電路阻抗角 有關(guān) 穩(wěn)態(tài)短路電流的相量形式 sin( ) ( 4 )sin( )mami I t t TUtZ? ? ?? ? ?? ? ? ?? ? ?jjj( )j( sin( ) )( sin( ) )mmUI e U e tZUUI e tZUZUUUe???????? ? ???? ? ? ?? ? ? ? ? ?穩(wěn)態(tài)短路電流相量 =電源的電壓相量 /電路的阻抗 短路電流各分量的波形 /039。 //39。mmII??39。 ? 此時(shí)的氣隙磁場，由主極磁動(dòng)勢和電樞磁動(dòng)勢二者的合成磁動(dòng)勢建立。??ff??????f??短路前 ：勵(lì)磁電壓 ，勵(lì)磁電流 主磁通 ，勵(lì)磁漏磁通 短路后 ：為抵消定子基頻電流 電樞反應(yīng)勵(lì)磁回路感應(yīng)自由直流分量 ， 對應(yīng)的主磁通和漏磁通為 0Rf ?? ? ?? ? ? ?由于勵(lì)磁回路 磁通守恒 ，有： fU 0fi0Φ fΦ?39。 0RRf ?????? ? ???39。0 j j 0adqE I x I x ?? ? ?定子繞組的 電壓平衡 方程： 短路電流基頻分量： f???fu基頻交流初始值 (空載 , Ra=0, 有 D繞組時(shí) ) 0 fafii?0?039。 39。 39。39。0039。39。39。 ? 短路前，交軸電樞反應(yīng)走交軸主磁路，而短路后增加的部分磁勢（與 對應(yīng)）的磁通在穿過氣隙后只能走交軸Q阻尼回路的漏磁路徑。39。39。 39。 39。 ? 這些閉合回路在暫態(tài)過程中改變著定子電樞反應(yīng)磁通的路徑，從而使定子繞組的等值電抗發(fā)生變化。 39。 序阻抗 ? 元件的序阻抗，是指元件三相對稱時(shí)，元件兩端某一序的電壓降與通過該元件同一序電流的比值，即： ( 1 ) ( 1 ) ( 1 )( 2 ) ( 2 ) ( 2 )( 0 ) ( 0 ) ( 0 )aaaaaaz V Iz V Iz V I? ????????????靜止三相電路元件 正序阻抗 負(fù)序阻抗 零序阻抗 序網(wǎng)絡(luò) ? 正序網(wǎng)絡(luò) ? 負(fù)序網(wǎng)絡(luò) ? 零序網(wǎng)絡(luò) 正序網(wǎng)絡(luò) ZNZ1Z1Z11aI 1bI1cI1aU 1bU 1cUU N? 正序網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)： – 只有正序電勢作用（包括電源電勢和短路點(diǎn)的一組正序電勢）； – 因?yàn)? ，故中性線中無電流， UN=0，故中性線中接地阻抗不起作用，相當(dāng)于 ZN 短接； – 正序網(wǎng)三相對稱，故計(jì)算時(shí)只畫一相。 發(fā)電機(jī)負(fù)序和零序電抗 ? 正序阻抗 : ? 負(fù)序阻抗 ： 有阻尼繞組： 無阻尼繞組： 實(shí)用計(jì)算中，對汽輪機(jī)和有阻尼繞組的水輪機(jī)，取 ；對無阻尼繞組的水輪機(jī)，取 ；但通常取 。2 2dqxxx ?? 39。 ? 零序阻抗 ： 無架空地線單回線： 無架空地線雙回線： 有架空地線： （架空地線中電流方向與三相中零序電流的方向相反） 0 I I I 02smx x x x? ? ?002s m m gx x x x? ? ?0 2smx x x??? 在短路的實(shí)用計(jì)算中，近似地采用下列公式計(jì)算輸電線路每一回路每單位長度的一相等值零序阻抗： – 無架空地線的單回線路： x 0= x1 – 有鋼質(zhì)架空地線的單回線路： x 0=3x1 – 有良導(dǎo)體架空地線的單回線路： x0=2x1 – 無架空地線的雙回線路： x0= – 有鋼質(zhì)架空地線的雙回線路： x0= – 有良導(dǎo)體架空地線的雙回線路： x0=3x1 ? 其中， x1為單位長度的正序電抗 負(fù)荷的各序參數(shù) ? 負(fù)荷包括：電動(dòng)機(jī)、綜合負(fù)荷（如電解、電焊等） ? 正序阻抗 ： 電動(dòng)機(jī)在短路前有額定端電壓，其內(nèi)部線圈中儲(chǔ)存的有磁能量，在短路時(shí)，端電壓要下降，儲(chǔ)存的能量就要釋放出來，具有電源的性質(zhì)。 0x ??2 ?變壓器的零序參數(shù) ? 雙繞組變壓器 – Δ/Δ， Y/Δ – Y0/Δ – Y0/Y – Y0/Y0 ? 三繞組變壓器 – Y0/Δ/Y – Y0/Δ/Y0 – Y0/Δ/Δ – Y0/Y/Y Δ/Δ， Y/Δ ? 零序電壓施加在變壓器繞組的三角形側(cè)或不接地星形側(cè)時(shí)，無論另一側(cè)繞組的接線方式如何，變壓器中都沒有零序電流流通。 jx?E? ( 3 )KN 1jx ?1E ?1kU 1K1N負(fù)序網(wǎng)絡(luò) ? 畫負(fù)序網(wǎng)絡(luò)時(shí)，與正序網(wǎng)絡(luò)對比，負(fù)序電流與正序網(wǎng)絡(luò)中電流的路徑相同，但電源電勢為零，短路點(diǎn)的電壓時(shí)一組負(fù)序電壓。 故障相短路電流絕對值與正序電流的關(guān)系 ? 三相短路： ? 兩相短路： ? 單相接地： ? 兩相接地： ? 一般規(guī)律 ： ? 對各種不對稱短路，短路點(diǎn)故障相電流的絕對值與正序電流的大小 成正比 。假若中性電阻接地，要按3倍畫。 Ijx IIjxmjx jx外Δ/Δ接線變壓器 Y/Δ接線變壓器 零序等值電路 Y0/Δ ? ?0 I I I 0 0 I II I I 1// mmx x x x x xx x x??? ? ?Ijx IIjxmjx jx外Y0/Δ接線變壓器 零序等值電路 只表示零序電流的回路，并不表示有接地點(diǎn)??！ 零序阻抗為： Y0/Y Ijx IIjxmjx jx外? 二次側(cè)有感應(yīng)零序電勢，但沒有二次側(cè)沒有零序電流，因?yàn)榱阈螂娏鞅仨毻ㄟ^架空地線和大地相聯(lián) ? 零序阻抗為： ? 對于 xm0，其與變壓器的結(jié)構(gòu)有關(guān) ?三相四柱： xm0 = ∞ ?三相三柱： xm0 1 0 I 0mx x x??Y0/Y接線變壓器 零序等值電路 Y0/Y0 ? 若外電路無接地點(diǎn)，相當(dāng)于 Y0/Y ? 外電路有接地點(diǎn)： Ijx IIjxmjx jx外? ?0 I 0 I I//mx x x x x? ? ? 外Y0/Y0接線變壓器 零序等值電路 零序阻抗為： 雙繞組變壓器的序等值電路 ? 變壓器的零序等值電路與外電路的連接，可用下圖的電 路來表示： Ij x IIj xI I I123123 mj x外 電 路 外 電 路變壓器繞組接法 開關(guān)位置 繞組端點(diǎn)與外電路的聯(lián)接 Y 1 與外電路斷開 YN 2 與外電路接通 d 3 與外電路斷開，但與勵(lì)磁支路并聯(lián) 三繞組變壓器的零序參數(shù) ? Y0/Δ/Y：高壓側(cè)有零序電流 ? Y0/Δ/Y0：高壓和低壓側(cè)有零序電流 ? Y0/Δ/Δ：高壓側(cè)有零序電流 ? Y0/Y/Y：高壓側(cè)有零序電流 第一章 電力系統(tǒng)故障分析 ? 主要內(nèi)容 – 電力系統(tǒng)故障分析緒論 – 無窮大交流電源經(jīng)阻抗三相短路的過程分析 – 同步發(fā)電機(jī)突然三相短路分析 – 對稱分量法及各元件的序參