电力工程第四五章.ppt

P,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,电力工程第四五章,第一节 短路故障概述,本节内容,短路的概念,短路的类型,短路的原因,短路的危害,第一节 短路故障概述,短路的概念：,单相载流导体与地、三相载流导体与地或三相载流导体之间的不正常的相互连接或被阻抗（或电阻）非常小的导体接通时的情况。,短路的类型：,对称短路：三相短路,k,(3),不对称短路：,单相接地短路，单相接中性点短路,k,(1),两相短路，,k,(2),两相短路接地，两相接地短路,k,(1.1),第一节 短路故障概述,第一节 短路故障概述,短路的原因：,电气设备载流部分绝缘损坏；,自然原因（大风、覆冰等）造成杆塔倒塌引起；,误操作及误接；,飞禽跨接裸导体；,其它原因。,第一节 短路故障概述,短路的危害：,短路电流非常大，会产生很大热量、很高的温度，使故障元件和其它元件损坏；,产生很大的电动力，该力使导体扭曲、变形、损坏；,造成电压骤降，异步电动机转矩下降减速甚至停转；,短路可造成停电，严重的短路要影响电力系统运行的稳定性，造成系统瘫痪；,不对称短路时产生很强的不平衡交变磁场，对附近通信线路、电子设备、自动控制系统产生干扰。,第二节 短路电流,本节内容,计算短路电流的目的,三相短路实用计算的基本假设,无限大功率电源三相短路,第二节 短路电流,计算短路电流的目的：,短路电流计算结果,是选择电气设备（断路器、互感器、瓷瓶、母线、电缆等）的依据；,是电力系统继电保护设计和整定的基础；,是比较和选择发电厂和电力系统电气主接线图的依据，根据它可以确定限制短路电流的措施。,第二节 短路电流,三相短路实用计算的基本假设：,（,1,）电势都同相位：短路过程中各发电机之间不发生摇摆，并认为所有发电机的电势都同相位。,（,2,）负荷近似估计：或当作恒定电抗，或当作某种临时附加电源，视具体情况而定。,（,3,）不计磁路饱和：系统各元件的参数都是恒定的，可以应用叠加原理。,第二节 短路电流,（,4,）对称三相系统：除不对称故障处出现局部的不对称以外，实际的电力系统通常都当做是对称的。,（,5,）纯电抗表示,:,忽略高压输电线的电阻和电容，忽略变压器的电阻和励磁电流（三相三柱式变压器的零序等值电路除外），加上所有发电机电势都同相位的条件，这就避免了复数运算。,（,6,）金属性短路,:,短路处相与相（或地）的接触往往经过一定的电阻（如外物电阻、电弧电阻、接触电阻等），这种电阻通常称为“过渡电阻”。所谓金属性短路，就是不计过渡电阻的影响，即认为过渡电阻等于零的短路情况。,第二节 短路电流,无限大功率电源是指端电压幅值和频率都保持恒定的电源，其内阻抗为零，其三相短路如下图所示：,短路的全电流=周期分量+非周期分量,（3）不计磁路饱和：系统各元件的参数都是恒定的，可以应用叠加原理。,按决定稳定的物理因素分类,提高暂态稳定的主要措施,发电机采用快速强行励磁装置；,1977年纽约大停电事故,长期稳定，指几十秒至几十分钟范围的系统稳定性。,我国电力系统稳定破坏事故：,1965年美国东部大停电事故,长期稳定，指几十秒至几十分钟范围的系统稳定性。,提高线路的额定电压等级；,1983年瑞典电力系统停电事故,短路的全电流=周期分量+非周期分量,自然原因（大风、覆冰等）造成杆塔倒塌引起；,单相接地短路，单相接中性点短路k(1),1983年华东电网解列事故,所谓金属性短路，就是不计过渡电阻的影响，即认为过渡电阻等于零的短路情况。,第二节 短路电流,短路前电路处于稳态,第二节 短路电流,假定,t,0,时刻发生短路，,A,相的微分方程式如下：,其解就是短路的全电流，由两部分组成：周期分量和非周期分量，即：,短路的全电流,=,周期分量,+,非周期分量,第二节 短路电流,短路电流的周期,/,强制,/,交流分量,（非齐次方程的特解）,交流、稳定、幅值大小取决于电路参数,第二节 短路电流,短路电流的非周期,/,自由,/,直流分量（齐次方程的通解）,直流、衰减、衰减速度取决于电路参数,第二节 短路电流,第二节 短路电流,第二节 短路电流,旋转相量在时间轴,t,上的投影等于在,t=0,时的值,E,m,-,电源电压,I,m,-,短路前电流,I,pm,-,短路电流周期分量,第五章,电力系统稳定问题,第五章 电力系统稳定,第一节 电力系统稳定问题概述,第二节 改善和提高稳定性的措施,主要内容：稳定的概念与分类,稳定的概念：,电力系统能够运行于正常运行条件下的平衡状态，在受到干扰后能够恢复到允许的平衡状态。,传统的稳定问题：在受到干扰情况下发电机之间维持同步运行的能力（角度稳定问题），分为静态、暂态稳定两个类型。,第一节 电力系统稳定问题概述,电力系统稳定,系统维持在平衡点运行的能力,功角稳定,保持同步运行的能力同步机转矩平衡,电压稳定,保证电压在可接受范围无功平衡,暂态稳定,大干扰第一摇摆周期时段：,10,秒,中期稳定,严重故障，电压和频率大幅波动快速和慢速动态过程,几分钟,长期稳定,统一系统频率慢速过程,几十分钟,大干扰电压稳定,大干扰开关动作,ULTC,、负荷动态过程保护和控制协调动作,小扰动稳定,无振荡失稳,同步转矩不足,振荡失稳,阻尼转矩不足控制措施失稳,小扰动电压稳定,稳定状态：,P-V,、,Q-V,稳定裕度：无功储备,厂站模式,区域模式,控制模式,扭振模式,电力系统稳定问题分类,短期稳定，指在几秒钟内系统的稳定性；,中期稳定，指几秒至几十秒内系统的稳定性；,长期稳定，指几十秒至几十分钟范围的系统稳定性。,按时间跨度分类,系统受扰动后在较长时间内，出现的持续功率不平衡问题。其中包括：热力机组的锅炉动态、水利机组的引水管动态、自动发电控制、电厂和输电线保护,/,控制、变压器饱和、负荷和网络的非正常频率效应等。,中期和长期稳定,同步（功角）稳定性,电压稳定性,机械与电气联合系统的稳定性,按决定稳定的物理因素分类,概念：电力系统在额定运行条件下，遭受扰动之后系统中所有母线都持续地保持可接受的电压的能力。,判断电压稳定的准则：对系统中的每一母线，在给定的运行条件下，当注入母线的无功功率增加时其母线电压幅值也同时增加。,如果系统中至少有一个母线的电压幅值（,V,）随注入该母线的无功（,Q,）的增加而减小，则该系统是电压不稳定的。（对每个节点）,dV/dQ0,电压稳定，,dV/dQ0,电压稳定,电压不稳定和电压崩溃,主要内容：,大停电事故,改善和提高稳定性的措施,第二节 改善和提高稳定性的措施,1974年陕西电网振荡事故,1983年瑞典电力系统停电事故,阻尼转矩不足控制措施失稳,1965年美国东部大停电事故,交流、稳定、幅值大小取决于电路参数,短期稳定，指在几秒钟内系统的稳定性；,2003年8月14日下午3时06分，美国俄亥俄州克里夫兰市郊外一条过热的电线下垂到一棵树上，引发一系列激烈的连锁反应，导致了北美有史以来最大规模的停电。,无限大功率电源三相短路,假定t0时刻发生短路，A相的微分方程式如下：,直流、衰减、衰减速度取决于电路参数,1974年陕西电网振荡事故,阻尼转矩不足控制措施失稳,我国电力系统稳定破坏事故：,1972,年湖北电网大面积停电事故,1972,年浙江电网瓦解事故,1974,年陕西电网振荡事故,1979,年水丰厂静稳破坏事故,1980,年安徽电网大面积停电事故,1982,年华中电网稳定破坏事故,1983,年华东电网解列事故,1990,年广东电网大停电事故,1996,年北京部分电网稳定事故,大停电事故,国外电力系统稳定破坏事故：,1965年美国东部大停电事故,1977年纽约大停电事故,1978年法国大停电事故,1982年加拿大魁北克系统大停电事故,1983年瑞典电力系统停电事故,1987年东京电力系统大停电事故,1989年加拿大魁北克系统大停电事故,2003,年,8,月,14,日美加大停电,事故,大停电事故,2003,年,8,月,14,日,下午,3,时,06,分，美国俄亥俄州克里夫兰市郊外一条过热的电线下垂到一棵树上，引发一系列激烈的连锁反应，导致了北美有史以来最大规模的停电。,由于这条输电线路失灵，使俄亥俄州其它电路承受极大的压力，过量电流传给俄亥俄州南部的一家电力公司，造成这家公司自动切断电路，在该州南部和北部之间形成了一道“电路墙”，阻隔了南北电流的互通。,北边的克里夫兰因为电力不足，于是先从密歇根继而从加拿大的安大略省把大量的电吸过来，使更多的电线和发电厂超重负荷，供电系统瘫痪的危机延伸到纽约州的西北部，很快造成整个纽约州大停电。,此次停电持续了,29,个小时，影响了美加东部,9300,平方公里的区域，使北美地区,5000,多万人口受到停电影响。,100,多个发电厂，包括,22,个核电厂，几十条高压输电线停运。系统失去了,负荷。成为有史以来对美加东部影响最大的停电。,814大停电,负责美加大面积停电事故调查的北美电力可靠性委员会披露了大停电的一些情况：这次事故的原因可能是电压变化、输电线故障和发电厂停电等问题共同造成的。,814大停电,全美国卫星图片,8,14,大停电前的卫星图片,8,14,大停电后的卫星图片,惨痛的教训可以化为珍贵无比的经验。美加州电力危机，从某种程度上使人们对电力改革的长期性和复杂性有了新的认识，改革举措的出台也因此变得比较谨慎了。可以预计近年来美、英的大停电事故对整个电力系统今后的发展将会产生深刻的影响。,大停电事故的影响,应对和改进措施,控制适当的电网规模,对陈旧的电网的改善,1.,加强日常维护,2.,保证足够的备用容量,3.,发展分散配置电网,4.,开发分散式电源,研发新的自动控制技术,提高运行人员的素质,加强管制，采用统一分层管理，促进信息协调,加强经济、政策的引导作用,建立紧急事故防御体系,防止系统失稳的措施,前期规划（几十年，几年）,电源，线路，配电，负荷,运行规划（年度，季度，周，天）,检修安排，紧急检修，负荷,在线,/,实时运行,安全监视，预防控制，校正控制,提高静态稳定的主要措施,采用自动励磁调节装置；,采用分裂导线减小电抗；,采用串联补偿设备；,采用并联补偿设备；,提高线路的额定电压等级；,改善系统结构、减小电气距离。,提高暂态稳定的主要措施,继电保护快速切除故障；,自动重合闸装置的应用；,发电机采用快速强行励磁装置；,采用电气制动吸收过剩功率抑制发电机加速；,通过快关和切机减小原动机出力；,高压直流（,HVDC,）输电联络线的控制。,谢谢观看,谢谢观看,