1. 电力系统基本功能是为社会可靠提供质优价廉的电力。
2. 电力系统质量指标包括电压幅值、频率、波形和可靠性。
3. 发电机以额定转速需满足转子动力矩与阻力矩相等。
4. 电力系统的发电、输电、配电和用电四个环节同时进行，是人类有历以来所建造的最大物理系统，是典型的大规模、非线性、事变动态系统。

             同步发电机突然三相短路分析

同步发电机的基本方程

（一）发电机回路电压方程和磁链方程

设三相绕组电阻相等

ra=rb=rc=r

系数矩阵是对称矩阵，对角元素为绕组的自感系数，非对角元素为绕组间的互感系数。

派克变换及d.q.0坐标系统的发电机基本方程

其中的系数矩阵称为Park矩阵

它将定子a .b. c绕组中的电流变换为转子上d和q绕组中流过的电流id和iq及一个零轴孤立绕组中的电流

p为系数矩阵，称派克变换矩阵

派克变换矩阵p是可逆矩阵

磁链方程的坐标变换

电力系统基本功能是为社会可靠提供质优价廉的电力。

电力系统质量指标包括电压幅值.频率.波形和可靠性。

发电机以额定转速旋转需满足转子动力矩与阻力矩相等。

电力系统的发电.输电.配电和用电四个环节同时进行，是人类有史以来所建造的最大物理系统，是典型的大规模非线性，时变动态系统。

电流以接近光速（29.76万公里、每秒）且大量存储很不经济。因此，电力生产和消费需同时完成。

电力系统运行状态分为两种：稳态和暂态

1.稳态过程：运行参量持续地在运成，变化量较小

暂态

2.暂态变化：电力系统遭受扰动，如关键设备或输电线路故障，使发电机转子的动力矩和阻力矩失去平衡，系统中的电压.频率.电流等随时间大幅度变化。

暂态过程：电力系统各种暂态过程的过度时间差异非常大，如雷击过电压的过度过程是几十微妙.操作过电压的过度过程从几百微妙到100毫秒之间，而发电机转速和转子位置变化的暂态过程则可持续数十秒。

电力系统三相短路电流的实用计算

第二章 同步发电机突然三相短路分析

                     第二节

同步发电机稳态运行情况及暂态参数

理想发电机基本假设：

1.电子转子在结构上直轴和交轴完全对称；定子三相绕组完全对称。

2.定子电流在气隙中产生正弦分布的磁动势；转子绕组和定子绕组间的互感磁通也在气隙中按正弦规律分布。

3. 电机的定子及转子具有光滑的表面。

4. 在暂态过程期间同步发电机转子保持同步转速

5. 电机铁芯部分的导磁系数为常数

6. 发生短路后励磁电压始终保持不变

7. 短路发生在发电机定子出现端口

一、  定子、转子各绕组磁轴、电流的正方向

定子各相绕组轴线的正方向作为各相绕组磁链的正方向。

励磁绕组和直轴阻尼绕组磁链的正方向与d轴正方向相同；

交轴阻尼绕组磁链的正方向与q轴正方向相同。

二、 磁链守恒原理及同步电机双反应原理

   磁链守恒定理：

若回路由理想超导体构成，闭合回路中，其自感L原有磁链为在没有外电源时电路方程

根据磁链守恒定律，任何一个闭合的线圈，它的磁链在同一瞬间不能从一个数值跳变到另外一个数值，如果外界因素迫使线圈的磁链放生突变，该线圈将感应出一个自由电流分量

双反应原理;

   同步发电机空载时，定子电流为零，空气隙中仅存在励磁电流建立的磁场，在发电机带负荷后，空气隙中除了转子磁场外，还存在着由定子三相电流产生的同步旋转电枢磁势，因此，空气隙中的磁势变成合成磁势，使空气下中原有的磁势的大小及位置均发生变化。

当电枢磁动势Fa作用于交直轴间的任意位置时，可以将其分解成直轴电枢反应分量Fad和交轴电枢反应分量Faq,分别求出交直电枢反应分量，然后把他们进行叠加，即双反应理论。

第二章  同步发电机突然三相短路分析

第一节 同步发电机空载情况下定子突然三相短路后的电流波形及分析

理想同步发电机

1. 电机导磁部分的导磁系数不变。即把同步发电机简化为一线性元件。

2. 电机转子在结构上对纵轴及横轴分别对称。

3.定子a、 b.   c、三相绕组在空间互差120度，是完全对称而又相同的三个绕组。

4. 定子绕组沿定子作均匀分布。这样可使定子电流在空气隙中产生正弦分布的磁势，定子绕组与转子绕组间的互感磁通在空气隙中也按正弦分布。

同步发电机主要由定子和转子两个不减组成

励磁绕组通入if，转子周围建立磁场，定子绕组切割磁力线感应出三相电势

同步发电机突然三相短路，电枢绕组中的电流对转子绕组产生影响，定转子之间的电磁耦合使得暂态过程变得较为复杂

    同步发电机在转子励磁绕组有励磁电流、定子回路开路即空载运行情况下，定子端口突然三相短路后实测的电流波形。

a、为短路电流中的直流分量，三相量大小不等，均按相同的指数规律衰减至零。

b。为交流分量，其峰峰值三相相等。幅值逐渐衰减至稳态值

定子三相短路励磁绕组电流出现、交流分量、新增直流分量

突然短路瞬间，定子短路电流及励磁回路的电流均不变

定子侧短路后三相绕组存在基频交流分享和直流分量

转子中存在直流分量和基频交流分量

短路电流：1.直流分量：三相不相等，衰减规律相同

                  交流分量：幅值衰减，2个时间常数，最终衰减至短路电流。

励磁电流1.直流电流：交流电流的对称轴线，最后衰减至if(o),衰减时间与定子交流分量相同

  交流分量：最终衰减至零，衰减时间常数与定子直流分量衰减时间相同。

短路瞬间：  1.三相定子电流-0

                   2.励磁回路电流=if(o)

原因：感性回路磁链不突变，锻炼瞬间电流不突变。

第二节 无限大功率电源供电的三相短路电流分析

无限大容量电源

无限大功率 电源：电源的频率和电压在故障中保持恒定电源的内阻抗为零

重要特性：电源的端电压及频率在短路后的暂态过程中保持不变     

电流暂态过程：1.周期分量     a、强制电流

                                              b、稳态短路电流 

                        2.非周期分量    a、自由电流

                                                b、最后衰减为零

按平均额定电压之比计算（近似计算法）

选取SB  UB

Ub=UAV---- 网络平均额定电压，比实际网络电压高5%。

UAV3.15 6.3  10.5 37  115  230 345   525   787

UN   3    6   10   35 110   220  330   500     750

           第一章电力系统故障分析的基础知识

                            第一节   故障概述

电力系统的

 故障：

1.简单故障---电力系统中某一处发生短路和断相故障的情况

2.复合故障---两个以上简单故障的组合

 电力系统短路故障又称横向故障：

1. 三相对称短路

2.单相接地短路

3.两相短路

4、两相接地短路  属于不对称故障

电力系统断相故障又称纵向故障：

1、断一相故障

2、断两相故障

一、 短路故障类型

短路类型   示意图        符号           发生概率  

三相 短路                   f(3)                       5%

li两相短路                 f（2）                 10%

单相短路接地              f  (1)                    65%

li两相短路接地              f(1.1)                20%

二、  短路的主要原因

    根本原因：电气设备载流部分绝缘损坏

   主要原因：

绝缘老化或受污染（油小桥、橡胶等自然老化、绝缘子受污）

自然资源（风、雨、雪、雷、电、鸟、兽、虫害）

人为原因（误操作（带负荷拉刀闸、未拆地线合刀闸）、放风筝、撞倒电杆、偷电线、故意短路、人为破坏、战争使用炸弹等）

例如：南方08年雪灾、南方电网2000多个变电所停运，36000多条输电线路损坏，铁路供电网停电（内燃机牵引缓解问题）；

印尼2004年地震海啸，电力系统彻底摧毁：污染严重 工业城市发生大面积污闪。

三、端履的危害（电流增加、电压降低、阻抗减小）

a短路电流产生的电动力虽坏导体和电气设备

b、短路电流发热烧毁设备

c、短路电流产生电弧，引发火灾

d、短路引起电压下降，影响用户供电，严重时发生电压崩溃

e、短路会破坏电力系统稳定运行，造成大面积停电

f、不对称短路产生零序电流，干扰通讯线路

g、不对称短路产生的负序电流损坏电机

四、计算短路电流的目的

a、电力系统规划、设计、控制。保护配置

b、继电保护整定计算

c、发电厂、变电站设备选择

五、限制短路故障危害的措施

a、计算短路电流，检验设备的动、热稳定度

b、增加设备，减少短路电流

c、快速切除故障

d、缩小停电范围

e、采用自动重合闸

f、投入无功补偿装置

                                        绪论

1.电力系统基本功能是为社会可靠提供质优价廉的电力。

2.电力系统质量指标包括电压幅值、频率、波形和可靠性。

3.发电机以额定转速旋转需满足转子动力矩与阻力矩相等、

4.电力系统的发电、输电、配电和用电四个环节同时进行，是人类有史以来所建造的最大物理系统，是典型的大规模、非线性、时变动态系统。

具有以下特点：

1.电流以接近光速流动（29.76万公里、每秒），且大量存储很不经济。因此，电力生产和消费需同时完成。

2.电力系统中没有安装控制交流电力传输功率的控制装置。每条输电线路的传输功率，按照发电机与负荷之间的租客分配。而不能像水、油、气传输系统一样，通过控制阀门来调节流量大小。

电力系统运行状态分为两种：稳态和暂态

稳态过程：运行参量持续地在某一平均值附近变化，变化量较小。

暂态过程：电力系统遭受扰动，如关键设备或输电线路故障，使发电机转子的动力矩和阻力矩失去平衡，系统中的电压、频率、电流等随时间大幅度变化。

电力系统各种暂态过程的过度时间差异非常大，如雷击过电压的过度过程是几十微秒、操作过电压的过度过程从几百微秒到100毫秒之间，而发电机转速和转子位置变化的暂态过程则可持续数十秒。

暂态过程分类

波过程：与运行操作（如开关动作）及雷击时的过电压有关，涉及电流、电压波的传播，过程最短暂（us--ms级)----高电压工程（绝缘子设计、放电研究）

电磁暂态过程：与短路断线等故障有关，涉及工频电流、电压幅值随时间的变化，持续时间较波过程长（ms--s）----故障分析

机电暂态过程：与系统振荡、稳定性破坏、异步运行等有关，涉及发电机组功率角、转速、系统频率、电压等随时间的变化，过程持续时间较长（s--m)----稳定分析

本课程主要介绍的内容：

           电磁暂态过程、机电暂态过程

学习意义：电力系统规划设计、电力系统运行调度、系统的控制。继电保护装置等。