2023年电力系统暂态分析要点总结.docx
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1、2023年电力系统暂态分析要点总结 第一篇:电力系统暂态分析要点总结 第一章 概念:指一切不正常的相与相与地对于中性点接地的系统之间发生通路或同一绕组之间的匝间非正常连通的状况。类型:三相短路、两相短路、两相接地短路、单相接地短路。 2.电力系统发生短路故障会对系统本身造成什么危害? 1短路故障是短路点旁边的支路中出现比正常值大许多倍的电流,由于短路电流的电动力效应,导体 间将产生巨大的机械应力,可能破坏导体和它们的支架。 2比设备额定电流大许多倍的短路电流通过设备,会使设备发热增加,可能烧毁设备。 3短路电流在短路点可能产生电弧,引发火灾。 4短路时系统电压大幅度下降,对用户造成很大影响。严
2、峻时会导致系统电压崩溃,造成电网大面积 停电。 5短路故障可能造成并列运行的发电机失去同步,破坏系统稳定,造成大面积停电。这是短路故障的最严峻后果。 6发生不对称短路时,不平衡电流可能产生较大的磁通在邻近的电路内感应出很大的电动势,干扰附 近的通信线路和信号系统,危及设备和人身平安。 7不对称短路产生的负序电流和电压会对发电机造成损坏,破坏发电机的平安,缩短发电机的运用寿命。 目的是将同步发电机的变系数微分方程式转化为常系数微分方程式,从而为探讨同步发电机的运行问题供应了一种简捷、精确的方法。 4.同步发电机磁链方程的电感系数矩阵中为什么会有变数、常数或零? 变数:因为定子绕组的自感系数、互感
3、系数以及定子绕组和转子绕组间的互感系数与定子绕组和转子绕组的相对位置角有关,转变周期前两者为,后者为2。根本缘由是在静止的定子空间有旋转的转子。常数:转子绕组随转子旋转,对于其电流产生的磁通,其此路的磁阻总不便,因此转子各绕组自感系数为常数,同理转子各绕组间的互感系数也为常数,两个直轴绕组互感系数也为常数。 零:因为无论转子的位置如何,转子的直轴绕组和交轴绕组恒久互相垂直,因此它们之间的互感系数为零。 5.同步发电机三相短路后,短路电流包含哪些重量?各按什么时间常数衰减? 1定子短路电流包含二倍频重量、直流重量和沟通重量;励磁绕组的包含沟通重量和直流重量;D轴阻尼绕组的包含沟通重量和直流重量;
4、Q轴阻尼包含沟通重量。 2定子绕组基频沟通重量、励磁绕组直流重量和阻尼绕组直流重量在次暂态时按Td和Tq衰减,在暂态状况下按Td衰减;定子绕组的直流重量、二倍频重量和励磁绕组沟通重量按Ta衰减。 6.用物理过程分析同步发电机三相短路后各绕组短路电流包含哪些重量? 短路前,定子电流为iwo,转子电流为ifo;三相短路时,定子由于外接阻抗减小,引起一个强制沟通重量iw,定子绕组电流增大,相应电枢反应磁链增大。励磁绕组为保持磁链守恒,将增加一个直流重量if,其切割定子使定子产生沟通重量iw。 定子绕组中iwo,iw,iw不能守恒,所以必产生一个脉动直流,可将其分解为恒定直流重量和二倍频沟通重量。由于
5、励磁绕组切割定子绕组磁场,因此励磁绕组与定子中脉动直流感应出一个交变电流ifw。又因为D轴阻尼与励磁回路平行,所以同样含有沟通重量和直流重量。 由于假设定子回路电阻为零,定子基频沟通只有直轴方向电枢反应因此Q轴绕组中只有基频沟通重量而没有直流重量。 第四章 1.额定转速同为3000转/分的汽轮发电机和水轮发电机,哪一个启动比较快? 水轮发电机启动较快。 水轮机极对数多于汽轮机的极对数,由n=60f/p得水轮机的额定转速小于汽轮机的转速,又因为惯性时间常数为Tj=2.74GDn/1000SB,所以T正比于n,所以水轮机的Tj比汽轮机小。 1电力系统稳定性:指当电力系统在某一运行状态下突然受到某种
6、干扰后,能否经过确定时间后又 复原到原来的运行状态或者过渡到一个新的稳定运行状态的实力。2静态稳定:指电力系统收到小干扰后,不发生非周期性失步或自发振荡,自动复原到初始运行状态的实力。3暂态稳定:指电力系统收到小的或大的干扰后,在自动调整和限制装置的作用下,保持长过程运行稳定性的实力。4区分:静态稳定中,受到的干扰很小,可以用平衡状态量上叠加一个小偏移量来表示,转子运动方程可以线性化,能用小干扰法和特征值等线性方法分析问题;暂态稳定中,由于受到大干扰,系统结构发生转变,不能将转子运动方程线性化,只能运用数值方法分析问题。 第五章 D0时,当0,即转子转速高于同步速,阻尼功率PD为正,阻挡转速上
7、升。当PE,加速,上升,增大 bc 上升,增大 0,动能增加 ce 故障切除 PT 起先减速,但0,接着增大 ef 动能释放 减速,当f =0,动能释放完毕,m角达最大 fk PT 减速,减小 经振荡后稳定于平衡点k 结论: 若最大摇摆角,系统可经衰减的振荡后停止于稳定平衡点,系统保持暂态稳定,反之,系统不能保持暂态稳定。 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。 电力系统暂态稳定分析是计算电力系统故障及复原期间内各发电机组的功率角的转变状况即曲线,然后根据角有无趋向恒定稳定数值,来推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 a
8、PT=P0 PI 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,c b P 0 c P 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 P f da PT=P0 P c c m 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,转速复原同步转速即加速过程中的动能释放完毕时角达最大,所以加速面积减速面积等面积定则。 等面积定则的应用 PI P 在三状态暂态稳定分析中确定极限切除角 P 角摇摆越过h,则PTPE,将使角 P PT=P0 接着扩大,系统失去暂态稳定。 hh 0 cm
9、c h是最大允许摇摆角。 当加速面积与允许的减速面积相等时, 暂态稳定判据1:,系统能保持暂态稳定,否则不能保持暂态稳定。 加速面积、减速面积的应用例单相重合闸的作用分析 A B c A B c (2).单相接地 (1).正常运行 A B c A B c (4).重合胜利 (3).选相跳闸 (1).重合胜利 A B c A B c (6).非全相运行 (5).重合失败 重合闸动作分析: P P PI 允许减速面积 PI 允许减速面积 P P PT=P0 PT=P0 P 加速面积 P 加速面积 R hc 0 c 0 c R (1).重合胜利 (2).重合失败 暂态稳定判据2:实际加速面积180,
10、系统不能保持暂态稳定。 -t曲线的计算方法微分方程数值解法 二改良欧拉法 四 提高暂态稳定的措施 缩短电气距离即提高静态稳定的措施 削减功率差额: 1爱惜装置 快速切除故障,可减小加速面积; 接受自动重合闸,重合胜利可增大减速面积; 2提高发电机输出的电磁功率 强励,提高端电压,增大有功输出; 电气制动,消耗发电机有功功率; 3.快速关闭汽门 4.系统失去稳定后的措施 适当设置解列点; 异步运行再同步。 考核要求: 1、电力系统暂态稳定的物理过程。 2、等面积定则分析电力系统暂态稳定。 3、提高暂态稳定的措施。 例题: 习题 一、简答题 1.写出五条提高电力系统暂态稳定运行的主要措施。 1接受
11、自动重合闸装置。2发电机装设强行励磁装置。3电气制动。4变压器中性点经小电阻接地。5快速切除故障。 12.什么是电力系统暂态稳定? 电力系统的瞬态稳定性,是指电力系统在某一运行状态下受到较大的干扰后,能够过渡到一个新的运行状态或复原到原来的运行状态的实力。 13.试述等面积定则的基本含义。 在加速期间积蓄的动能增量全部耗尽,即加速面积和减速面积大小相等,这就是等面积定则。 14.说明接受削减原动机输出功率的方法能够改善系统的暂态稳定性。 削减了加速面积,增大了减速面积。 15试用等面积定则分析当自动重合闸胜利时为什么可以提高电力系统暂态稳定性? 增大了减速面积。 二、计算题 1.设已知系统短路
12、前、短路时、短路切除后三种状况的以标幺值表示的功角特性曲线:=2、=0.5、=1.5及输入发电机的机械功率=1。求极限切除角。 (6分)设已知系统短路前、短路时、短路切除后三种状况的以标幺值表示的功角特性曲线:、及输入发电机的机械功率。求极限切除角。 由得: 由得: 由 所以,G E=1.2 T1 j0.4 P0=0.8 T2 j0.4 Xd=j0.2 j0.15 j0.15 K(3) 3.简洁系统及参数标么值如图,若在K点发生三相短路,故障后经一段时间切除故障线路,求使得系统保持暂态稳定的极限切除角。 第三篇:电力系统暂态分析教学实施方案 电力系统暂态分析教学实施方案 一、课程名称、属性、学
13、时及考核方式 1、课程名称:电力系统稳态分析 2、课程属性及类别:专业课,必修 3、先修及后续课程: 先修课程:“电路、“线性代数、“电磁场、“电机学“电力系统稳态分析。后续专业课程: “电力系统继电爱惜原理、“电力系统自动装置原理、“高电压技术。同期开设课程:“发电厂电气主系统。 4、学时数:64,其中理论课时58学时,试验6学时。 5、考核方式:考试 二、教学目标 本课程在“电力系统稳态分析内容的基础上基本学问的基础上,主要探讨电力系统故障的分析计算和电力系统的稳定性问题。具体教学目标如下: 1、驾驭电力系统故障的基本学问;驾驭无限大功率电源三相短路的特点及其分析计算方法。 2、驾驭同步发
14、电机三相短路的特点和短路电流的近似分析计算;驾驭同步发电机的基本方程、参数及等值电路。 3、驾驭电力系统三相短路好用计算短路电流周期重量初始值计算;用运算曲线求随便时刻短路电流周期重量;转移阻抗及其求法;计算机计算困难系统短路电流沟通初值原理。 4、驾驭对称重量法及其在不对称故障分析中的应用;驾驭电力系统各元件的序阻抗及等值电路;驾驭电力系统零序网络的绘制方法。 5、驾驭各种不对称故障的分析计算不对称短路时故障处的短路电流和电压分析计算;不对称短路时非故障处的电流和电压的分析计算;非全相运行分析。 6、驾驭电力系统稳定性的概念和各元件机电特性 7、建立电力系统静态稳定性的概念;驾驭简洁电力系统
15、静态稳定性的好用判据;驾驭利用小干扰法分析简洁电力系统静态稳定性的方法步骤;了解提高系统静态稳定性的方法措施。 8、建立电力系统暂态稳定性的概念;驾驭简洁电力系统暂态稳定性的分析计算方法等面积定则及其应用;了解电力系统提高暂态稳性的方法措施。 三、授课对象及其基本状况 本课程授课对象为电气工程及其自动化2023级3、4、6班学生组成的教学班。 理论上讲,电力05级学生入学高考成果绝大部分在第一批本科录用限制分数线之上,基础应当普遍较好,但根据上学期“电力系统稳态分析课程的教学与考试状况来看,由于来源地录用分数线的巨大差异如来自北京地区和偏远地区的学生和学生进校后前两年学习看法的差异,学生中存在
16、两极分化状况,个别学生基础特殊差,为保证这部分学生能够驾驭本课程的基本内容,到达本课程的教学目标,同时又保证基础好的学生有东西可学,教学中拟实行以下措施,一是合理组织教学内容,教学中坚持深化浅出的原则,首先讲清有关的基本概念和基本的分析计算方法,确保基础较差的学生听的懂,然后在此基础上作进一步分析和引导以满意基础较好的学生的学习需求。二是在加强对基础较差学生的辅导;三是对基础较好的学生适当布置阅读一些相关文献,以扩大他她们的学问面和驾驭学问的深度。 四、授课内容及课时支配及重点难点处理 1、总体支配:理论讲授58学时、试验6学时 理论课支配8个单元,各单元学时支配如表1: 2、各章节主要内容及
17、重点难点分析 绪论 主要内容:电力系统运行状态;确定电力系统运行状态的因素;运行状态分类及各种运行状态的特点、不同运行状态的分析计算原则。教学重点:不同运行状态的分析计算原则。 第一章 电力系统故障分析的基本学问 主要内容:电力系统的故障类型及其危害;无限大功率电源的概念及其特点;无限大功率电源三相短路时的短路电流及其重量;短路电流周期重量取得最大值的条件;短路冲击电流及其计算;短路电流最大有效值及其计算。 教学重点:无限大功率电源供电状况下三相短路电流表达式;短路冲击电流及其计算;短路电流最大有效值及其计算。 教学难点:三相短路电流表达式。 其次章 同步发电机突然三相短路分析 主要内容:同步
18、发电机三相短路时的内部电磁过程;同步发电机机端三相短路时定子电流和转子电流中的各种重量;同步发电机的次暂态参数、暂态参数和稳态参数及等值电路;同步发电机的原始方程、派克变换及同步发电机的基本方程、利用同步发电机基本方程分析同步发电机故障的方法步骤。 教学重点:同步发电机三相短路时的内部电磁过程;同步发电机机端三相短路时定子电流和转子电流中的各种重量;同步发电机的次暂态参数、暂态参数和稳态参数及等值电路;派克变换、同步发电机的基本方程及利用基本方程分析同步发电机故障的方法步骤。 教学难点:同步发电机机端三相短路时的短路电流的定性分析;机端三相短路时定子绕组、转子绕组中的电流重量及其对应关系;同步
19、发电机的电抗、电动势及其相量图和等值电路;paik变换及同步发电机的基本方程。 第三章 电力系统三相短路的好用计算 主要内容:电力系统三相短路好用计算的内容及目的;短路电流周期重量起始有效值好用计算;运算曲线法计算短路电流周期重量有效值;三相短路周期重量有效值的计算机计算的原理。 教学重点:短路电流周期重量起始有效值好用计算;运算曲线法计算短路电流周期重量有效值。 教学难点:运算曲线。 第四章 对称重量法及电力系统元件的各序参数和等值电路 主要内容:对称重量法;三序等值网络;序阻抗的概念;电力系统各元件的各序阻抗和各序等值电路;电力系统三序网络的构成及绘制。教学重点:对称重量法、变压器和输电线
20、路的序阻抗、零序网络的绘制。教学难点:变压器和输电线路的零序参数和零序等值电路;电力系统的零序网络的绘制。 第五章 不对称故障的分析计算 主要内容:不对称短路的分析计算方法解析法、复合序网法;各种不对称短路时故障处电流和电压的分析计算;不对称短路时非故障处电流电压的计算;正序增广网络及其应用;非全相运行的分析计算。 教学重点:不对称短路的分析计算方法、各种不对称短路状况下的边界条件方程和复合序网、各序重量经变压器后的相位转变、正序增广网络的应用。 教学难点:利用叠加原理分析电力系统的非全相运行。 第六章 电力系统稳定性概述和各元件的机电特性 主要内容:电力系统稳定性的概念;分析电力系统稳定性的
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