电子课件 电子教案 电力系统故障分析故障分析第一章教案

➢并联电抗器
• 并联电抗器的作用： （1）削弱线路的电容效应，降低工频暂态过电压，并
进而限制操作过电压的幅值； （2）改善沿线电压分布，提高负载线路中的母线电压，
增加了系统的稳定性及输电能力； （3）改善轻负载线路中的无功分布，降低有功损耗
➢ 限流电抗器：主要限制电力系统中的短路电流，以 便于采用轻型电气设备和截面较小的载流体。 限流电抗器是电阻很小的电感线圈，无铁芯，使用时 串接于电路中。
注意： UN Uav UB
对于输电线只要以统一的基准值对其有名值阻抗进行标么 值计算即可。
Z1*(B)
Zll
SB
U
2 av
网络的等效变换
• 1.三角形和星形的等效变换 • 2. 等效电源法 • 3.利用网络的对称性简化网络 • 4.分裂电动势和分裂短路点
三角形和星形的等效变换
1
I&21
Z12 Z13 I&13
第一章 标么制
教学目的：
➢掌握电力系统中各元件标么值的计算方法 ➢掌握电力系统网络化简的方法 ➢掌握常用的网络化简方法
➢掌握电流分布系数和转移电抗的定义及其求取方法，以及它们 之间的关系
标么制的基准值选取
➢ 基本概念 标幺值：在电力系统计算时，采用没有单位的阻抗、
导纳、电压、电流和功率等进行计算。 有名值：在电力系统计算时，采用有单位的阻
L1
T2
（a）
X L1*
X T 2*
L2 X L2*
（b）
K I II K II-III
U BI U avI U BII U avII
U BII U avII
U U BIII
avIII
X X
*L1 *L 2
X
L1
SB
U
2 BII
X
L2
SB U2
BIII
三相系统电气量标么值计算中的注意点
2
I&32 Z23
三角形接线
1 I&1 Z1
32
I&2 Z2
I&3 Z3
3
星形接线
当三角形变换为星形时
Z1
Z12
Z12 Z13 Z23 Z13
Z2
Z12
Z12 Z23 Z23 Z13
Z3
Z12
Z 23 Z13 Z23
Z13
I&21
I&2 Z 2 I&1Z1 Z12
I&32
抗、导纳、电压、电流和功率等进行计算。
基准值：对于相对值的相对基准。
三者之间的关系： 标么值＝ 有名值（任意单位）
基准值（与有名值同单位）
标么值的优点
➢ 可简化计算； ➢ 易于比较电力系统各元件的特性及参数 ；
➢ 便于判断电气设备的特性和参数好坏 。
三相系统同一电压级中的基准值
• 在单相电路中有以下关系
电力变压器常见的联接组别有三种 ：
Y0 / 11; Y / 11; Y0 / Y 12
1．双绕组变压器参数计算
• 电抗计算
在短路试验中，短路电压等于变压器阻抗在额定 电流下产生的压降，即
Us%
3IN ZTN UN
3IN XTN 100 UN
X TN
Us % 100
UN 3I N
Us %
U
2 N
电抗器的参数有额定电压UN、额定电流 IN ，和百分电抗 XL% 而百分电抗间接反应电抗值的大小，实用中该值不可过大 （否则会影响用户的电能质量），但也不可过小（否则会 减弱限制短路电流的效果）。
电抗器标么值的换算
X L*B
XL% IB 100 IN
UN UB
XL% 100
UN SB
3IN
U
2 av
1 314
mB
1 tB
B
磁链的基准值
B LB IB EB B EB tB
多电压等级
➢可假设系统中所有变压器的变比等于两侧平均额定电 压之比,然后对各自的基准值计算标么值
➢不同电压等级各段的基准值功率相同，而基准电压满足 为各段平均额定电压。
KI II
KII III
G
T1
X G* XT1*
在标么制中 S3* U*I*
P3* U*I* cos
➢标么值电气量经过变压器后数值不发生变化
• • • •
电 力 系 统 各
电输变发 抗电压电 器线器机
路
元
件
阻
抗
标
么
值
计
算
➢统一基准值的选定和标么值换算
• 电力系统中各元件阻抗的基准值互不相同， 必须把不同基准值的标么值换算成统一基准 值的标么值。
发电机的标么电抗的换算
X
(N)
=X*(N)
U
2 N
SN
X *(B)
X (N)
SB
U
2 B
X
(N)
SB
U
2 av
X
*(N)
U
2 N
SN
/(U
2 av
)
SB
X *(N)
U
2 N
U
2 av
SB SN
取 则
U N Uav
X *(B)
X *(N)
SB SN
变压器是一种交流电能的变 换装置，能将某一数值的交 流电压、电流转变为同频率 的另一数值交流电压、电流， 使电能传输、分配和使用， 做到安全经济。
各电压级的平均额定电压为
（kV）
0.38
3
6
10
35
110
2.40
3.15
6.6
10.5
37
115
230
345
525
• 其他物理量的基准值
频率基准值 f B 50 角频率基准值
B 2f B
电感与电容的基准值
LB
ZB
B
1
CB
BZB
时间和衰减因数的基准值
tB
1 B
1
2f B
I1
X1 I2 b
X2 I3
X3
I4
X4
EF
a IF
（a）
I1 X1
I2
a
X2
I4
b
X4
E
F
c
I3
IF
X3
（b）
如图（a）所示，可得：
X1F
E&F jI&1
X 4 (1
X1 X2
)
X1
X
2F
X3F
E&F jI&2 E&F jI&3
X 4 (1 X3
X2 X1
)
X2
取网络中的各个发电机的电动势为零，并仅在网络中的某一 支路（如短路支路）施加电动势 E&，如图(b）所示，在这种情 况下，各支路电流与其电动势所在支路电流之比值即为各支路 电流的分布系数，并以 C 表示。如果E& 的大小刚好使电动势所 在支路的电流为1，则各支路的电流数即为各支路的电流分布系 数.
➢ 线电压和相电压的标幺值数值相等，三相功率和单相 功率的标幺值数值相等。
SB 3U B I B UB 3IBZB ZB 1/ YB
ZB
U
2 B
/
SB
YB
SB
/
U
2 B
I B SB / 3U B
➢功率的基准值=100MVA
➢三相系统有名制中
S3 3UI
P3 3UI cos
U 为线电压、 I 为线电流
E&
-
-
F(3) VI III
+ E&-
F(3)
jXT3 / 3 IV
jXT1 / 3 I
jXG / 3
+
E&
-
分裂电动势
E1
X1
X3
X5
F(3)
X2
X6 X4
X1 E1
E2
X3 X5
F(3)
E1
X2
X6 X4
E3
E2
E5
X7
F(3)
X9
E2
X8
F(3) E4
转移电抗和分布系数
在某些情况下 ，需要保留若干个等值电源 ，来计算该电源与 故障点之间的短路电流，这时就需要计算电源分别与短路点之 间直接相连的电抗 ，称为某电源和短路点之间的转移电抗 。
在标么值中：
ULL* Z* I * U LN* S3* ULL*I * U LN*I * S1*
习惯上只选定SB和UB，
可得：
IB
SB
3U
B
ZB
U
2 B
SB
Z
Z
SB
U
2 B
YB
1 ZB
SB
U
2 B
I I* IB
3UB I SB
可见在电气量中可先选定两个基准值，通常先选定基准功 率SB和基准电压UB，在SB和UB选定后，基准电流IB和基准阻抗ZB 也就随之而定。对于可以选取该电压级的额定电压，但在故障 分析中，通常选取的是该电压级的平均额定电压。
I&3Z3 I&2 Z 2 Z 23
I&13
I&1Z1 I&3Z3 Z13
当星形变换为三角形时，有
Z12
Z1 Z 2
Z1Z 2 Z3
Z 23
Z2
Z3
Z2Z3 Z1
Z13
Z1
Z3
Z1 Z 3 Z2
I& 1 I& 2
I& 13 I& 21 I& 21 I& 32