电力系统分析基础主要涵盖电力设备绝缘损坏原因、短路故障类型、暂态分量、短路电流计算及其对电气设备的影响。以下是对这些知识点的详细解释:
1. 短路故障是电力系统中常见的问题,主要由绝缘损坏引起,如过电压、绝缘材料老化、恶劣环境或操作失误。短路分为对称短路(如三相短路、两相相短路)、不对称短路(如单相接地短路、两相接地短路)以及断线故障。
2. 单相接地短路是最常见的短路类型,约占65%,而短路故障通常发生在输电线路中。多重短路指的是在不同位置同时发生短路。
3. 标幺制在电力系统分析中广泛应用,它简化了计算,使得线电压、相电压的标幺值相等,三相和单相功率的标幺值也相等,便于比较系统元件特性。
4. 暂态分量是指故障后的非周期电流,它按照指数规律衰减,直到系统进入新的稳定状态。短路电流分为周期分量(对称正弦波)和非周期分量(自由分量),非周期分量最终趋于零。
5. 短路冲击电流是短路瞬间的最大电流,出现在空载电路、感抗远大于电阻的情况下,大约在故障后半个周期达到峰值。冲击系数KM表示冲击电流与周期电流的关系,通常在1.8到1.9之间。
6. 短路全电流有效值用于评估设备的热稳定性,而短路功率则用于判断开关的切断能力。
7. 派克变换是将三相电流、电压和磁链转换为d、q、0轴分量,便于分析发电机的状态。这使得复杂的周期性变化转换为常系数微分方程,简化了解析。
8. 同步发电机的基本方程包括电压和磁链方程,经过派克变换后,可以解决变系数问题,形成常系数微分方程组,方便计算。
9. 短路电流基频交流分量(次暂态电流)用于继电保护设定,交流电流有效值用于热稳定校验,冲击电流用于动稳定校验。
10. 在电动机短路分析中,次暂态电抗、电势和电流初始值是关键参数,根据电动机距离短路点的远近,可能需要考虑其对短路电流的反馈。
11. 计算电抗是发电机纵轴次暂态电抗和外接电抗归算到发电机额定容量的标幺值之和,用于计算短路电流。
12. 运算曲线描绘了短路电流周期分量与计算电抗之间的关系,对于远离发电机的短路点,可以假设发电机为无限大功率电源。
以上知识点构成了电力系统分析的基础,对于理解和处理电力系统的故障分析、设备选型和保护设置至关重要。