電力系統(tǒng)電磁暫態(tài)概述

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1、實用標(biāo)準(zhǔn)第1章電力系統(tǒng)電磁暫態(tài)概述1.1電力系統(tǒng)電磁暫態(tài)現(xiàn)象1.2電力系統(tǒng)電磁暫態(tài)分析的目的1.3電力系統(tǒng)電磁暫態(tài)研究的方法1.4電力系統(tǒng)電磁暫態(tài)仿真的特點1.5電力系統(tǒng)數(shù)字仿真思考與練習(xí)題1.1電力系統(tǒng)電磁暫態(tài)現(xiàn)象21.2電力系統(tǒng)電磁暫態(tài)分析的目的41.3電力系統(tǒng)電磁暫態(tài)研究的方法51.4電力系統(tǒng)電磁暫態(tài)的特點71.4.1頻率范圍廣71.4.2元件模型因計算目的而異81.4.3行波現(xiàn)象和分布參數(shù)101.4.4非線性元件和開關(guān)操作161.4.5元件參數(shù)的頻率特性171.4.6時間跨度的要求181.5電力系統(tǒng)數(shù)字仿真181.5.1電力系統(tǒng)數(shù)字仿真的分類181.5.2電力

2、系統(tǒng)數(shù)字仿真的優(yōu)點201.5.3電力系統(tǒng)數(shù)字仿真軟件21文案大全實用標(biāo)準(zhǔn)第1章電力系統(tǒng)電磁暫態(tài)概述1.1電力系統(tǒng)電磁暫態(tài)現(xiàn)象電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運行時，發(fā)電廠發(fā)出的功率與用戶所需要的功率及電網(wǎng)中損耗的功率相平衡，系統(tǒng)的電壓和頻率都是穩(wěn)定的。但電力系統(tǒng)在運行過程中常常會發(fā)生故障或需要進行操作，常見的電力系統(tǒng)故障有：雷擊電力設(shè)備等雷害故障，短路、接地故障和諧振等電氣故障，斷線等機械故障。常見的電力系統(tǒng)操作有：（1）斷路器的投切操作，如合空載線路、合空載變壓器、切空載線路、重合閘、甩負(fù)荷等。（2）隔離開關(guān)的投切操作，如母線投切等。電力系統(tǒng)發(fā)生故障或進行操作時，系統(tǒng)的運行參數(shù)發(fā)生急劇

3、變化，系統(tǒng)的運行狀態(tài)有可能急促地從一種運行狀態(tài)過渡到另一種運行狀態(tài)，也有可能使正常運行的電力系統(tǒng)局部甚至全部遭到破壞，其運行參數(shù)大大偏離正常值，如不采取特別措施，系統(tǒng)很難恢復(fù)正常運行，這將給國民經(jīng)濟生產(chǎn)和人民生活帶來嚴(yán)重的后果。文案大全實用標(biāo)準(zhǔn)電力系統(tǒng)運行狀態(tài)的改變，不是瞬時完成的，而要經(jīng)歷一個過渡狀態(tài)，這種過渡狀態(tài)稱為暫態(tài)過程。電力系統(tǒng)的暫態(tài)過程通?？梢苑譃殡姶艜簯B(tài)過程和機電暫態(tài)過程。電磁暫態(tài)過程指電力系統(tǒng)各元件中電場和磁場以及相應(yīng)的電壓和電流的變化過程，機電暫態(tài)過程指由于發(fā)動機和電動機電磁轉(zhuǎn)矩的變化所引起的電機轉(zhuǎn)子機械運動的變化過程。雖然電磁暫態(tài)過程和機電暫態(tài)過程

4、同時發(fā)生并且相互影響，但由于現(xiàn)代電力系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴大，結(jié)構(gòu)愈益復(fù)雜，需要考慮的因素繁多，再加上這兩個暫態(tài)過程的變化速度相差很大，要對它們統(tǒng)一分析是十分復(fù)雜的工作，因此在工程上通常近似地對它們分別進行分析。例如，在電磁暫態(tài)過程分析中，由于在剛開始的一段時間內(nèi)，系統(tǒng)中的發(fā)電機和電動機等轉(zhuǎn)動機械的轉(zhuǎn)速由于慣性作用還來不及變化，暫態(tài)過程主要決定于系統(tǒng)各元件的電磁參數(shù)，故常不計發(fā)動機和電動機的轉(zhuǎn)速變化，即忽略機電暫態(tài)過程。而在靜態(tài)穩(wěn)定性和暫態(tài)穩(wěn)定性等機電暫態(tài)過程分析中，轉(zhuǎn)動機械的轉(zhuǎn)速已有了變化，暫態(tài)過程不僅與電磁參數(shù)有關(guān)，而且還與轉(zhuǎn)動機械的機械參數(shù)（轉(zhuǎn)速、角位移）有關(guān)，分析時

5、往往近似考慮或甚至忽略電磁暫態(tài)過程。只在分析由發(fā)動機軸系引起的次同步諧振現(xiàn)象、計算大擾動后軸系的暫態(tài)扭矩等問題中，才不得不同時考慮電磁暫態(tài)過程和機電暫態(tài)過程。下面以一個簡單開關(guān)接通RL電路的例子，以便獲得對在電力系統(tǒng)暫態(tài)時起關(guān)鍵作用的物理過程的充分了解。一個正弦波電壓接通到一個電感與電阻串聯(lián)的電路上，如圖1-1所示。這實際上是一個高壓斷路器閉合到短路的輸電線路或短路的電纜的最簡單單相表示法。電壓源代表連接的同步發(fā)電機的電動勢。電感L包括發(fā)電機的同步電感、電力變壓器的漏電感與母線、電纜與輸電線的電感，電阻R表示供電電路的電阻損耗。文案大全實用標(biāo)準(zhǔn)圖1-1正弦波電壓源接通

6、到RL串聯(lián)電路假設(shè)時合閘，應(yīng)用基爾霍夫電壓定律，得到電路方程（1-1）該方程為一階常系數(shù)、線性、非齊次常微分方程，其解就是合閘電路的全電流，它由兩部分組成：穩(wěn)態(tài)分量和暫態(tài)分量，即其中穩(wěn)態(tài)分量為（1-2）暫態(tài)分量，也就是合閘電流的自由分量,記為（1-3）式中，，為特征方程的根；，為暫態(tài)分量電流衰減的時間常數(shù)；C為由初始條件決定的積分常數(shù)。在開關(guān)閉合之前，電感L中的磁通為0，根據(jù)磁通守恒定律，在閉合的瞬間，即由此得到（1-4）從而得到合閘的全電流表達式為文案大全實用標(biāo)準(zhǔn)（1-5）式（1-5）中的暫態(tài)分量含有衰減項，也稱為直流分量，其系數(shù)為常數(shù)，數(shù)值大小取決于電流合閘瞬間，

7、在為（其中）時，直流分量為0，電流立即進入穩(wěn)態(tài)，換言之，不存在暫態(tài)振蕩過程。但當(dāng)開關(guān)閉合電路不在為（其中）時，合閘過程將引起電磁暫態(tài)過程，在為時，暫態(tài)過程將達到最大電流，如圖1-2所示。圖1-2開關(guān)合閘的暫態(tài)過程電流波形1.2電力系統(tǒng)電磁暫態(tài)分析的目的文案大全實用標(biāo)準(zhǔn)電磁暫態(tài)過程分析的主要目的在于分析和計算故障或進行操作后可能出現(xiàn)的暫態(tài)過電壓和過電流，以便對電力設(shè)備進行合理設(shè)計。通常情況下，電力系統(tǒng)電磁暫態(tài)產(chǎn)生的過電壓在確定設(shè)備絕緣水平中起決定作用，據(jù)此制定高電壓試驗電壓標(biāo)準(zhǔn)，確定已有設(shè)備能否安全運行，并研究相應(yīng)的限制和保護措施。此外，對于研究電力系