電力系統(tǒng)暫態(tài)過(guò)程

前言

　　本書的主旨是在《電力系統(tǒng)分析基礎(chǔ)》教材的基礎(chǔ)上，向從事電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化專業(yè)方向?qū)W習(xí)的高等學(xué)校學(xué)生提供電力系統(tǒng)暫態(tài)過(guò)程分析方面進(jìn)一步的知識(shí)。　　同步發(fā)電機(jī)突然短路后的暫態(tài)行為是決定電力系統(tǒng)暫態(tài)過(guò)程的重要因素，本書首先在電機(jī)學(xué)等學(xué)科知識(shí)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步闡述了同步發(fā)電機(jī)突然短路后的物理過(guò)程及短路電流的近似分析，建立了基于派克變換的同步發(fā)電機(jī)基本方程，并以此分析了同步發(fā)電機(jī)的短路過(guò)程和參數(shù)。然后，本書介紹了同步發(fā)電機(jī)基本方程的拉普拉斯運(yùn)算形式以及如何應(yīng)用基本方程的拉普拉斯運(yùn)算形式分析突然三相短路電流?！　¤b于計(jì)算機(jī)使用的日益普及，本書專列了一章，介紹了應(yīng)用計(jì)算機(jī)計(jì)算電力系統(tǒng)故障的內(nèi)容，并介紹了基本計(jì)算原理和計(jì)算機(jī)流程框圖?！　〉靡嬗陔娏I(yè)的高速發(fā)展，我國(guó)電力系統(tǒng)已具有特高壓、大電網(wǎng)的規(guī)模。為使從事電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化專業(yè)方向?qū)W習(xí)的學(xué)生了解特高壓電網(wǎng)所特有的一些短路暫態(tài)分量及其分析和計(jì)算的方法，本書編寫了第三章的內(nèi)容。為使學(xué)生了解特高壓交流電網(wǎng)遠(yuǎn)距離功率輸送的知識(shí)，本書編寫了第七章的內(nèi)容。　　電力系統(tǒng)機(jī)電暫態(tài)過(guò)程是電力系統(tǒng)暫態(tài)過(guò)程的重要組成內(nèi)容，本書第四～六章介紹了電力系統(tǒng)機(jī)電暫態(tài)過(guò)程的基本概念和各元件機(jī)電特性，以及電力系統(tǒng)機(jī)電穩(wěn)定性的基本分析與計(jì)算方法。另外，還介紹了在這一領(lǐng)域的一些新的研究成果和分析、計(jì)算方法?！　‰娏ο到y(tǒng)電壓穩(wěn)定性是近年頗受關(guān)注的問(wèn)題，為使學(xué)生增加對(duì)電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性的了解，本書第八章介紹了電壓穩(wěn)定性的基本概念和基本的分析、計(jì)算方法以及提高電壓穩(wěn)定性的基本措施。書中帶*的為選修內(nèi)容?！　”緯鴷褰?jīng)華北電力大學(xué)的李庚銀教授主審，華北電力大學(xué)的栗然教授和河北農(nóng)業(yè)大學(xué)的霍利民教授、黃麗華教授也參加了本書的審稿工作。各位教授提出的寶貴意見對(duì)本書提供了巨大的幫助，在此表示衷心的感謝。　　本書的第一一三、六～八章由常鮮戎編寫，第四五章由趙書強(qiáng)編寫。由于編者水平有限，書中的錯(cuò)誤和不足之處敬請(qǐng)讀者批評(píng)指正。

內(nèi)容概要

本書是高等學(xué)校電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化方向的專業(yè)課教材。　　本書包括傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)電磁暫態(tài)過(guò)程分析和機(jī)電暫態(tài)過(guò)程分析的基本知識(shí)，同時(shí)為服務(wù)于已具有特高壓、大電網(wǎng)的我國(guó)電力系統(tǒng)，添加了對(duì)特高壓交流遠(yuǎn)距離輸電所特有的短路暫態(tài)分量的分析和功率輸送的分析，以及近年頗受關(guān)注的電壓穩(wěn)定性分析的相關(guān)知識(shí)?！　”緯瓤晒└叩葘W(xué)校電力類有關(guān)專業(yè)師生使用，也可供從事電力系統(tǒng)工作的工程技術(shù)人員參考。

書籍目錄

前言 第一章　同步發(fā)電機(jī)突然三相短路的分析 　第一節(jié)　短路的一般概念 　第二節(jié)　同步發(fā)電機(jī)突然三相短路后的物理過(guò)程及短路電流的近似分析 　第三節(jié)　同步發(fā)電機(jī)的基本方程 　第四節(jié)　同步發(fā)電機(jī)的暫態(tài)參數(shù)和等效電路 　第五節(jié)　同步發(fā)電機(jī)的次暫態(tài)參數(shù)和等效電路 　第六節(jié)　同步發(fā)電機(jī)的三相短路電流 　第七節(jié)　基本方程的拉普拉斯運(yùn)算形式 　第八節(jié)　自動(dòng)調(diào)節(jié)　勵(lì)磁裝置對(duì)短路電流的影響 　思考題與習(xí)題 第二章　電力系統(tǒng)故障的計(jì)算機(jī)算法 　第一節(jié)　概述 　第二節(jié)　電力系統(tǒng)故障計(jì)算的等效網(wǎng)絡(luò) 　第三節(jié)　對(duì)稱短路計(jì)算 　第四節(jié)　簡(jiǎn)單不對(duì)稱故障計(jì)算 　第五節(jié)　復(fù)雜故障的計(jì)算方法 　思考題與習(xí)題 第三章　特高壓交流遠(yuǎn)距離輸電線路的短路暫態(tài)過(guò)程 　第一節(jié)　概述 　第二節(jié)　各種暫態(tài)分量的基本分析 　第三節(jié)　用拉普拉斯運(yùn)算法計(jì)算三相短路暫態(tài)過(guò)程 　第四節(jié)　用拉普拉斯運(yùn)算法計(jì)算不對(duì)稱短路暫態(tài)過(guò)程 　思考題與習(xí)題 第四章　電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的基本概念和各元件的機(jī)電特性 　第一節(jié)　電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的基本概念 　第二節(jié)　同步發(fā)電機(jī)組的機(jī)電特性 　第三節(jié)　發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)與原動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型 　第四節(jié)　負(fù)荷特性 　思考題與習(xí)題 第五章　電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性 　第一節(jié)　簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性 　第二節(jié)　簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性分析的小干擾法 　第三節(jié)　自動(dòng)調(diào)節(jié)　勵(lì)磁系統(tǒng)對(duì)靜態(tài)穩(wěn)定性的影響 　第四節(jié)　實(shí)際電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性分析 　第五節(jié)　提高系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性的措施 　思考題與習(xí)題 第六章　電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性 　第一節(jié)　電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性概述 　第二節(jié)　簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性分析 　第三節(jié)　發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程的數(shù)值解法 　第四節(jié)　發(fā)電機(jī)組自動(dòng)調(diào)節(jié)　系統(tǒng)對(duì)暫態(tài)穩(wěn)定性的影響 　第五節(jié)　復(fù)雜電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性分析 　第六節(jié)　電力系統(tǒng)異步運(yùn)行的概念 　第七節(jié)　提高系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性的措施 　思考題與習(xí)題 第七章　特高壓交流遠(yuǎn)距離功率輸送 　第一節(jié)　概述 　第二節(jié)　長(zhǎng)線的穩(wěn)態(tài)方程 　第三節(jié)　沿長(zhǎng)線的功率傳送 　第四節(jié)　提高遠(yuǎn)距離輸電線路的功率極限和改善運(yùn)行特性的措施 　思考題與習(xí)題 第八章　電力系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性 　第一節(jié)　概述 　第二節(jié)　簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性分析 　第三節(jié)　電壓穩(wěn)定性分析方法 　第四節(jié)　提高電壓穩(wěn)定性的措施 　思考題與習(xí)題 參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　隨著短路類型、發(fā)生地點(diǎn)和持續(xù)時(shí)間的不同，短路的后果可能只破壞局部地區(qū)的正常供電，也可能威脅整個(gè)系統(tǒng)的安全運(yùn)行。短路的危險(xiǎn)后果一般有以下幾個(gè)方面：　　1）短路故障使短路點(diǎn)附近的支路中出現(xiàn)比正常值大許多倍的電流，由于短路電流的電動(dòng)力效應(yīng)，導(dǎo)體間將產(chǎn)生巨大的機(jī)械應(yīng)力，可能破壞導(dǎo)體和它們的支架?！　?）比設(shè)備額定電流大許多倍的短路電流通過(guò)設(shè)備，會(huì)使設(shè)備發(fā)熱增加，可能燒毀設(shè)備。　　3）短路電流在短路點(diǎn)可能產(chǎn)生電弧，引發(fā)火災(zāi)?！　?）短路時(shí)系統(tǒng)電壓大幅度下降，對(duì)用戶造成很大影響。嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)電壓崩潰，造成電網(wǎng)大面積停電。　　5）短路故障可能造成并列運(yùn)行的發(fā)電機(jī)失去同步，破壞系統(tǒng)穩(wěn)定，造成大面積停電。這是短路故障的最嚴(yán)重后果。　　6）發(fā)生不對(duì)稱短路時(shí)，不平衡電流可能產(chǎn)生較大的磁通在鄰近的電路內(nèi)感應(yīng)出很大的電動(dòng)勢(shì)，干擾附近的通信線路和信號(hào)系統(tǒng)，危及設(shè)備和人身安全?！　?）不對(duì)稱短路產(chǎn)生的負(fù)序電流和電壓會(huì)對(duì)發(fā)電機(jī)造成損壞，破壞發(fā)電機(jī)的安全，縮短發(fā)電機(jī)的使用壽命?！　《?、短路計(jì)算的任務(wù)和若干簡(jiǎn)化假設(shè)　在電力系統(tǒng)和電氣設(shè)備的設(shè)計(jì)和運(yùn)行中，短路計(jì)算是解決一系列技術(shù)問(wèn)題所不可缺少的基本計(jì)算。短路計(jì)算主要應(yīng)用在以下幾個(gè)方面：　　1）選擇有足夠機(jī)械穩(wěn)定度和熱穩(wěn)定度的電氣設(shè)備，如斷路器、互感器、絕緣子、母線、電纜等，必須以短路計(jì)算作為依據(jù)。這包括：計(jì)算沖擊電流以校驗(yàn)設(shè)備的電動(dòng)力穩(wěn)定度，計(jì)算若干時(shí)刻的短路電流周期分量以校驗(yàn)設(shè)備的熱穩(wěn)定度，以及計(jì)算指定時(shí)刻的短路電流有效值以校驗(yàn)斷路器的斷流能力等。　　2）為了合理地配置各種繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置并正確整定其參數(shù)，必須對(duì)電力網(wǎng)中發(fā)生的各種短路進(jìn)行計(jì)算和分析。在這些計(jì)算中不但要知道故障支路的電流值，還必須知道故障時(shí)電流在網(wǎng)絡(luò)中的分布情況及節(jié)點(diǎn)的電壓值。　　3）在設(shè)計(jì)和選擇發(fā)電廠和電力系統(tǒng)電氣主接線時(shí)，為了比較不同方案的接線圖、確定是否需要采取限制短路電流的措施等，都要進(jìn)行必要的短路電流計(jì)算?！　?）進(jìn)行電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定計(jì)算、研究短路對(duì)用戶工作的影響等，也包含一部分短路計(jì)算的內(nèi)容。　　此外，確定輸電線路對(duì)通信的干擾，對(duì)已發(fā)生故障進(jìn)行分析，都必須進(jìn)行短路計(jì)算?！　≡趯?shí)際工作中，根據(jù)一定的任務(wù)進(jìn)行短路計(jì)算時(shí)，必須首先確定計(jì)算條件。這包括：短路發(fā)生時(shí)系統(tǒng)的運(yùn)行方式，短路的類型和發(fā)生地點(diǎn)，以及短路發(fā)生后所采取的措施等。從短路計(jì)算的角度來(lái)看，系統(tǒng)運(yùn)行方式指的是系統(tǒng)中投入運(yùn)行的發(fā)電、變電、輸電和用電設(shè)備以及它們之間相互連接的狀況；計(jì)算不對(duì)稱短路時(shí)，還應(yīng)包括中性點(diǎn)的運(yùn)行狀態(tài)。對(duì)于不同的計(jì)算目的，所采用的計(jì)算條件是不同的?！　∮捎谕桨l(fā)電機(jī)是電力系統(tǒng)最重要的元件，它的運(yùn)行特性對(duì)電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)有決定性的影響。　　……

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