一、基本要求
掌握電力系統故障的型別和電力系統故障的危害性；掌握電力系統各元件引數標么值的計算和電力系統故障分析的標么值等值電路；了解無限大電源系統三相短路電流分析；掌握無限大電源系統三相短路電流的週期分量、短路衝擊電流、最大有效值電流和短路容量的計算。
二、重點內容
1、 電力系統故障型別
電力系統的故障分為：短路故障和斷線故障。電力系統的短路故障一般稱為橫向故障，它是相對相或者相對地發生的故障；斷線故障稱為縱向故障，包括一相斷線、兩相斷線和三相斷線故障。
電力系統的故障大多數是短路故障。我們著重分析短路故障。
2、 短路故障的型別
短路故障的型別分為三相短路、單相短路接地、兩相短路和兩相短路接地。其中三相短路時三相迴路依舊是對稱的，因此稱為對稱短路；其它三種短路都使得三相迴路不對稱，故稱為不對稱短路。斷線故障中，一相斷線或者兩相斷線會使系統出現非全相運**況，也屬於不對稱故障。
在電力系統實際執行中，單相短路接地故障發生的機率較高，其次是兩相短路接地和兩相短路，出現三相短路的機率很少。
需要注意的是：中性點不接地系統發生單相接地故障時，接地電流很小，允許執行1~2小時。
3、 電力系統各元件引數標么值的計算（近似計算）
（1） 發電機7-1）
式中 —— 發電機額定值為基準值的電抗標么值；—— 基準容量；
—— 發電機額定容量。
（2） 變壓器7-2）
式中 ——變壓器短路電壓百分數。
（3） 電力線路
架空線路7-3）
電纜線路7-4）
式中 l—— 電力線路長度；—— 基準電壓。
（4） 電抗器7-5）
式中 —— 電抗器電抗百分數；、—— 基準電流、電壓；
、—— 電抗器額定電流、電壓。
4、 無限大功率電源系統三相短路分析
（1）系統電源功率為無限大時，外電路發生故障引起的功率變化遠遠小於電源功率，因而電源的電壓和頻率均為恆定的系統，稱為無限大功率電源系統。
（2）無限大功率電源系統發生三相短路時，短路電流包含兩個分量：乙個是幅值恆定的交流分量（週期分量）；乙個是衰減的直流分量（非週期分量）。短路的全電流為：
7-6）
式中 —— 短路電流週期分量的幅值； c —— 積分常數；
—— 短路電流非週期分量衰減時間常數。
（3）短路衝擊電流、最大有效值電流、短路容量
衝擊電流7-7）
最大有效值電流7-8）
短路容量7-9）
式中 —— 短路電流週期分量的有效值。
三、例題分析
例7-1： 電力網路接線如圖所示，計算網路各元件引數標么值，並畫出網路等值電路。
解：採用近似計算。
選取，選取各段的平均電壓，則各元件的電抗標么值為：
1．發電機
2．變壓器t-1
3．架空線路l-1
4．變壓器t-2
5．電抗器
6．電纜線路l-2
畫出等值電路為：
例7-2： 電力網路接線如圖所示，計算網路各元件引數標么值，並畫出網路等值電路。
解：採用近似計算。
選取，選取各段的平均電壓，則各元件的電抗標么值為：
1．發電機
2．變壓器t-1
3．架空線路l
4．變壓器t-2
5．電抗器
等值電路為：
一、基本要求
了解同步發電機突然三相短路的物理過程及短路電流的近似分析；掌握發電機的暫態和次暫態引數；了解其等值電路以及同步發電機穩態執行方程。
二、重點內容
1、同步發電機突然三相短路時，短路電流的分析
定子迴路電流：穩定的交流、衰減的交流、衰減的直流、衰減的二倍頻率交流。
轉子迴路電流：穩定的直流、衰減的直流、衰減的交流。
2、同步發電機突然三相短路時，短路電流週期分量初始值計算
（1）不計阻尼繞組
短路前定子的電壓方程8-1）
式中 ——發電機交軸暫態電勢；—— 短路前端電壓的交軸分量；
—— 短路前電流的直軸分量；—— 發電機直軸暫態電抗。
暫態電勢在短路前後瞬間是不變的，因此可以由短路前執行方式求得的來計算短路電流週期分量的起始值，即暫態電流：
8-2）
工程計算中為了簡便計算，虛構暫態電勢代替：
8-3）
則暫態電流近似計算公式為：
8-4）
（2）計及阻尼繞組
短路前定子的電壓方程8-5）
8-6）
式中 、——發電機交軸、直軸次暫態電勢；、——短路前端電壓的交軸、直軸分量；、——短路前電流的直軸、交軸分量；、——發電機直軸、交軸次暫態電抗。
次暫態電勢和在短路前後瞬間是不變的，因此可以由短路前執行方式求得的次暫態電勢來計算次暫態電流：
8-7）
式中 、——直軸、交軸次暫態電流。
工程計算中為了簡便計算，虛構次暫態電勢：
8-8）
則次暫態電流計算公式為：
8-9）
3、發電機的同步電抗、暫態電抗、次暫態電抗
發電機直軸同步電抗8-10）
式中 ——發電機定子漏抗；——發電機直軸主磁路電抗。
發電機直軸暫態電抗8-11）
式中 ——發電機勵磁繞組漏抗。
發電機直軸次暫態電抗8-12）
式中 ——發電機直軸阻尼繞組漏抗。
發電機交軸次暫態電抗8-13）
式中 ——發電機交軸阻尼繞組漏抗。
由以上分析可見： 。
4．同步發電機穩態執行方程
同步發電機正常執行時電壓方程式：
8-14）
式中 —— 發電機端電壓相量；—— 電流相量。
三、例題分析
例8-1：一台凸極發電機，其分別為0.7和0.4 。如果發電機執行在額定電壓和
滿負荷情況（），試計算失掉負荷前後發電機端電壓公升高多少？計算中忽略定子電阻和磁路飽和。
解：同步發電機正常執行相量圖如右所示。
因為同步發電機執行在額定狀況、滿載執行，取， 則
即。 所以有
發電機失去負荷後端電壓公升高。
例8-2： 一台100發電機，其有關引數如下：
發電機原來作空載執行，其端電壓等於額定電壓。如果在時突然在發電機端部發生三相短路。試計算：
1． 短路瞬間電流週期分量的有效值。
2． 短路三個週期時a相的直流分量大小（忽略二倍頻率分量）。
解：1．在時突然三相短路 , 。
短路前為空載執行，因此短路瞬間電流週期分量有效值為：
2．忽略二倍頻率分量，則直流分量的起始值等於週期分量的起始值，
直流分量的衰減時間常數為，因此短路三個週期（）時
一、基本要求
掌握電力系統三相短路電流週期分量初始值的計算；掌握運用運算曲線求任意時刻的短路電流週期分量；了解複雜電力系統三相短路的計算。
二、重點內容
1、電力系統三相短路電流週期分量初始值的計算
在短路計算中，近似的認為在突然短路前後瞬間不突變，這樣就可以用短路前的正常執行狀態計算出，設正常時發電機的端電壓為，電流為，則：
9-1）
其模值為：
…………………（9-2）
短路電流週期分量初始值為：
9-3）
式中為電源點到短路點的等值電抗。
如果在計算中忽略負荷，則短路前為空載狀態，電源的次暫態電勢取為額定電壓，其標么值為1.0 。
2、運用運算曲線求任意時刻的短路電流週期分量
（1） 轉移電抗
各電源電動勢節點到短路點之間的電抗稱為該電源對電路點間的轉移電抗。
各電源點之間的轉移電抗只影響電源之間的不平衡電流。
（2） 計算電抗
將各電源與短路點間的轉移電抗分別歸算到各電源的額定容量下的標么值，得到各電源的計算電抗。
（3） 查運算曲線求任意時刻的短路電流週期分量
根據各電源的計算電抗，查運算曲線得到各電源至短路點的某時刻的短路電流標么值（是以發電機額定功率為基準的標么值）。
短路點的總電流為各電源至短路點的短路電流標么值換算得到的有名值之和。
三、例題分析
例9-1： 電力網路接線如圖所示，計算f點發生三相短路時的。
解：1．選取，選取各段的平均電壓，則各元件的電抗標么值為：
發電機變壓器t1
線路l1
變壓器t2
發電機2．畫出等值電路：
3． 化簡為：
4．計算電流
（1）三相短路點的起始次暫態電流（近似計算）
（2）三相短路電流週期分量有效值（查運算曲線法）
方法一：同一計算法（將兩個電源併聯）：
， 查運算曲線得到
方法二：個別計算法（兩個電源分別處理）：
查運算曲線得到
查運算曲線得到
這裡採用同一計算法和個別計算法分別計算，計算結果相差很小。這是由於兩個電
源同為水輪發電機組，而且兩個電源距離故障點的遠近也相差不大，因此將兩個電源併聯處理，計算誤差不大。
例9-2： 某系統接線如圖。取，計算各發電機對短路點f的轉移阻抗。
《電力系統暫態分析》課程試卷 5 答案
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2019電力系統暫態分析和自動裝置實驗
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