电力系统故障分析课件.pdf

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1、电力系统故障分析电力系统故障分析Power System Fault Analysis课课 程程 要要 求求 按时上课，认真听讲，完成作业；按时上课，认真听讲，完成作业；培养科研素养：问题建模方法结果结论 培养科研素养：问题建模方法结果结论 了解背景，掌握概念 加强能力：自学、分析、计算、综合 积极思考，融会贯通。了解背景，掌握概念 加强能力：自学、分析、计算、综合 积极思考，融会贯通。主主主主 要要要要 内内内内 容容容容 绪论绪论 故障分析的基本知识故障分析的基本知识(第一章）第一章）电力系统元件的各序参数和等值电路（第三章）电力系统元件的各序参数和等值电路（第三章）简单不对称故障的分析计

2、算（第四章）简单不对称故障的分析计算（第四章）不对称故障时电力系统中各电气量值的分布计算（第五章）不对称故障时电力系统中各电气量值的分布计算（第五章）用计算机计算电力系统故障的方法（第六章）用计算机计算电力系统故障的方法（第六章）绪绪绪绪论论论论本课程研究的内容本课程研究的内容:主要研究电力系统中由于故障所引起的主要研究电力系统中由于故障所引起的电磁暂态过程电磁暂态过程，搞清楚暂态发生的原因、发展过程及后果，从而为预防及消除电力系统的故障准备必要的理论知识。，搞清楚暂态发生的原因、发展过程及后果，从而为预防及消除电力系统的故障准备必要的理论知识。故障过程中各种电气量的变化特征、计算方法、结果分

3、析等等。故障过程中各种电气量的变化特征、计算方法、结果分析等等。涉及的基本概念：涉及的基本概念：1.电力系统运动状态2.电力系统暂态过程3.电力系统的故障类型5.研究电力系统暂态过程的方法6.电力系统故障计算的基本假设1.电力系统运动状态2.电力系统暂态过程3.电力系统的故障类型5.研究电力系统暂态过程的方法6.电力系统故障计算的基本假设绪绪绪绪论论论论1.电力系统的运动状态1.电力系统的运动状态新稳态新稳态电压、频率的偏差在允许范围内电压、频率的偏差在允许范围内事故状态事故状态运行参数大大偏离正常值电能质量严重变坏正常供电局部或全部遭到破坏运行参数大大偏离正常值电能质量严重变坏正常供电局部或

4、全部遭到破坏正常运行状态正常运行状态稳态稳态Steady stateSteady state故障故障Fault采取特别措施，使系统恢复正常运行采取特别措施，使系统恢复正常运行继电保护装置自动重合闸安全自动装置继电保护装置自动重合闸安全自动装置负荷增减原动机调整负荷增减原动机调整2.电力系统暂态过程电力系统暂态过程什么是暂态（transient)？什么是暂态（transient)？当系统受到某种扰动时，功率平衡被打破，系统的运动状态也随之发生了变化。由于系统中包含有惯性元件，运动状态的变化不可能瞬时完成，而必须经历一个过渡状态，这种过渡状态就称为暂态。当系统受到某种扰动时，功率平衡被打破，系统的

5、运动状态也随之发生了变化。由于系统中包含有惯性元件，运动状态的变化不可能瞬时完成，而必须经历一个过渡状态，这种过渡状态就称为暂态。2.电力系统暂态过程电力系统暂态过程什么是电磁暂态？(electromagnetic transient)什么是电磁暂态？(electromagnetic transient)在暂态过程刚开始的一段时间内，系统中的发电机以及其它转动机械的转速由于惯性作用还来不及变化，暂态过程主要的决定于各元件的电磁参数，这一阶段称为电磁暂态。在暂态过程刚开始的一段时间内，系统中的发电机以及其它转动机械的转速由于惯性作用还来不及变化，暂态过程主要的决定于各元件的电磁参数，这一阶段称为

6、电磁暂态。什么是机电暂态？什么是机电暂态？随着暂态过程的发展，导致发电机转速发生了变化，暂态过程的情况将不仅与电磁参数有关，而且还和转动机械的转速、角位移有关，这一阶段称为机电暂态过程。随着暂态过程的发展，导致发电机转速发生了变化，暂态过程的情况将不仅与电磁参数有关，而且还和转动机械的转速、角位移有关，这一阶段称为机电暂态过程。2.电力系统暂态过程电力系统暂态过程3.电力系统故障故障类型电力系统故障故障类型 短路故障（横向故障）短路故障（横向故障）shunt faults 断相故障（纵向故障）断相故障（纵向故障）series faults 复杂故障复杂故障 simultaneous fault

7、s短路故障短路故障 shunt faultsshort circuit faults 短路的概念：短路的概念：指电力系统正常运行情况以外的一切指电力系统正常运行情况以外的一切相与相相与相之间或之间或相与地相与地之间的之间的“短接短接”。产生的原因：产生的原因：各种形式的过电压、绝缘材料的自然老化、脏污、直接机械损伤等；运行人员带负荷拉刀闸或线路检修后未拆除地线就加电压等误操作；鸟兽跨接在裸露的载流部分以及自然灾害等。各种形式的过电压、绝缘材料的自然老化、脏污、直接机械损伤等；运行人员带负荷拉刀闸或线路检修后未拆除地线就加电压等误操作；鸟兽跨接在裸露的载流部分以及自然灾害等。短路的种类短路的种类

8、：)3(K)2(K)1(K)1,1(KThree-phase(3)faultLine-to line(LL)faultSingle-line-to-ground(SLG)fault Double-line-to-ground(2LG)fault 短路的基本现象：短路的基本现象：电流剧烈增加，电压大幅度下降。电流剧烈增加，电压大幅度下降。短路的后果：短路的后果：（1）长时间的短路电流会使设备过热而损坏；）长时间的短路电流会使设备过热而损坏；（2）电压大幅度下降会造成产品报废及设备损坏；）电压大幅度下降会造成产品报废及设备损坏；（3）产生的不平衡电流会对邻近的通信线路等产生干扰，并危机设备和人身的

9、安全；）产生的不平衡电流会对邻近的通信线路等产生干扰，并危机设备和人身的安全；（4）有可能使并列运行的发电厂失去同步，破坏系统稳定，造成大面积停电。）有可能使并列运行的发电厂失去同步，破坏系统稳定，造成大面积停电。莫斯科大停电莫斯科大停电 时间：时间：05年5月25日05年5月25日 起因：起因：500/220/110千伏千伏卡希诺变电站110千伏电流互感器爆炸着火，爆炸碎片击中了220千伏的悬挂型绝缘子、母联开关和站内所有开关的压缩空气管道，造成继电保护动作将500千伏和220千伏的母线切除。卡希诺变电站110千伏电流互感器爆炸着火，爆炸碎片击中了220千伏的悬挂型绝缘子、母联开关和站内所有

10、开关的压缩空气管道，造成继电保护动作将500千伏和220千伏的母线切除。停电造成的影响：停电造成的影响：影响人口150万至200万人;影响人口150万至200万人;停电损失至少10亿美元;停电损失至少10亿美元;损失负荷超过200万千瓦;损失负荷超过200万千瓦;断电导致了街头出现极大的混乱，共造成莫斯科地区断电导致了街头出现极大的混乱，共造成莫斯科地区5条地铁线停运，受困的地铁有条地铁线停运，受困的地铁有43列，受困人群达两万，整个疏散工作耗时列，受困人群达两万，整个疏散工作耗时2小时；小时；31个医院的供电受到不同程度的影响，部分心脏病人的启博器无法工作；个医院的供电受到不同程度的影响，部

11、分心脏病人的启博器无法工作；银行系统也受到波及，由于担心银行系统出现问题，市民争相提取现金；银行系统也受到波及，由于担心银行系统出现问题，市民争相提取现金；由于失电，引起所有的报警装置鸣叫；由于失电，引起所有的报警装置鸣叫；百货商场和商业中心的电梯瘫痪，近百货商场和商业中心的电梯瘫痪，近1万部电梯停运；万部电梯停运；移动通信系统和互联网瘫痪。移动通信系统和互联网瘫痪。断相故障断相故障 Series Faultsopen conductor faults 断相故障：指电力系统一相断开或两相断开的情况。属于不对称性故障。断相故障：指电力系统一相断开或两相断开的情况。属于不对称性故障。断相种类：断相

12、种类：一相断开：一相断开：one line open(1LO)二相断开：二相断开：two lines open(2LO)复杂故障复杂故障simultaneous faults复杂故障：指在电力系统中的不同地点（两处或两处以上）复杂故障：指在电力系统中的不同地点（两处或两处以上）同时同时发生不对称故障的情况。又称复故障。发生不对称故障的情况。又称复故障。ABC 物理模拟法物理模拟法动态模拟实验室动态模拟实验室 数学模拟法：（数学模拟法：（1)建立建立数学模型数学模型：要求：要求:简单简单、合理合理（2）求解数学模型：工具：计算器，计算机（）求解数学模型：工具：计算器，计算机（3）结果分析：从物理

13、上加以讨论和解释，是否符合工程实际情况。）结果分析：从物理上加以讨论和解释，是否符合工程实际情况。5.研究电力系统暂态过程的方法5.研究电力系统暂态过程的方法：表示电力系统暂态过程的数学方程式表示电力系统暂态过程的数学方程式方便解算方便解算符合工程计算的实际要求符合工程计算的实际要求6.6.电力系统故障计算的基本假设：电力系统故障计算的基本假设：在满足工程要求的前提下，采取一些合理的假设，可简化分析计算。在满足工程要求的前提下，采取一些合理的假设，可简化分析计算。（1）磁 路 的 饱 和、磁 滞 忽 略 不 计，系 统中各元件的参数都是恒定的。（2）各元件的电阻略去不计。（3）系统中除不对称故障处以外都可当作是对称的。（4）短路为（1）磁 路 的 饱 和、磁 滞 忽 略 不 计，系 统中各元件的参数都是恒定的。（2）各元件的电阻略去不计。（3）系统中除不对称故障处以外都可当作是对称的。（4）短路为金属性短路金属性短路，断相为，断相为完全断开完全断开。过渡电阻等于零过渡电阻等于零断口导纳等于零断口导纳等于零叠加原理叠加原理可用单相等值电路进行分析可用单相等值电路进行分析