暫態(tài)過(guò)程簡(jiǎn)介

當(dāng)一個(gè)自感與電阻組成LR電路，在0突變到u或u突變到0的階躍電壓的作用下，由于自感的作用，電路中的電流不會(huì)瞬間突變；與此類(lèi)似，電容和電阻組成的RC電路在階躍電壓的作用下，電容上的電壓也不會(huì)瞬間變化。這些都是暫態(tài)過(guò)程。

暫態(tài)過(guò)程一般時(shí)間很短，但這一過(guò)程中出現(xiàn)的現(xiàn)象卻很重要。某些電氣設(shè)備由于開(kāi)關(guān)操作所引起的暫態(tài)過(guò)程，可能出現(xiàn)比穩(wěn)態(tài)時(shí)大數(shù)倍至數(shù)十倍的電壓或電流，從而威脅電氣設(shè)備和人身安全，因此在設(shè)計(jì)中要考慮到暫態(tài)過(guò)程的影響。另外，在電子電路中，暫態(tài)過(guò)程往往又有各種巧妙的應(yīng)用。

在含有電容或電感的電路兩端，電壓發(fā)生突變時(shí)，電路中的電流從初始值變化到趨于穩(wěn)定。電路具有暫態(tài)過(guò)程的特性叫做電磁慣性。暫態(tài)過(guò)程所經(jīng)歷的時(shí)間叫做電路的時(shí)間常數(shù)。時(shí)間常數(shù)可以表示電路電磁慣性的強(qiáng)弱。對(duì)于由電阻R和電感L串聯(lián)的電路，在通電時(shí)，電流強(qiáng)度從零增加到某一穩(wěn)定值，斷電時(shí)，電流強(qiáng)度從某值降為零，所用的時(shí)間常數(shù)均為τ=L/R對(duì)于電阻R和電容C串聯(lián)的電路，相應(yīng)的時(shí)間常數(shù)則為τ=RC利用電路暫態(tài)過(guò)程的特性，可以制成時(shí)間繼電器。

通常，根據(jù)引起機(jī)電暫態(tài)過(guò)程的干擾的大小程度和過(guò)程的進(jìn)行情況，可以把機(jī)電暫態(tài)過(guò)程概括地分為三種類(lèi)型：

第一種類(lèi)型，是指由于大的干擾（如短路和短路切除等）所引起的大幅度的功率、電流和電壓等的變化，而同時(shí)機(jī)組轉(zhuǎn)速卻變化不大（相對(duì)的說(shuō)）的過(guò)程。這種類(lèi)型，一般稱(chēng)為“動(dòng)態(tài)穩(wěn)定”。其實(shí)，準(zhǔn)確同步和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子圍繞同步轉(zhuǎn)速呈較大幅度的擺動(dòng)等過(guò)程，也屬于這類(lèi)范疇。

第二種類(lèi)型，是指系統(tǒng)中出現(xiàn)極其微小的擾動(dòng)、機(jī)組轉(zhuǎn)子對(duì)它的穩(wěn)定的運(yùn)行位置稍有偏移、功率、電流、電壓特別是機(jī)組轉(zhuǎn)速僅有非常微小變化的情況而說(shuō)的。所謂“靜態(tài)穩(wěn)定”問(wèn)題，就是這種類(lèi)型。系統(tǒng)中機(jī)組的微小振蕩或擺動(dòng)、自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置在正常情況下工作性能的研究和它在系統(tǒng)中穩(wěn)定工作條件的確立，也屬于這類(lèi)范疇。

第三種類(lèi)型，是指功率變化大、轉(zhuǎn)速變化也大的情況而說(shuō)的，像機(jī)組的起動(dòng)和制動(dòng)，系統(tǒng)中同步機(jī)的異步運(yùn)行、再同步、自同步以及非同步重合閘等，都屬于這類(lèi)過(guò)程。

波過(guò)程

與運(yùn)行操作（如開(kāi)關(guān)動(dòng)作）及雷擊時(shí)的過(guò)電壓有關(guān)，涉及電流、電壓波的傳播。其過(guò)程最為短暫，數(shù)量級(jí)屬微秒~毫秒級(jí)別。而高電壓工程將這一過(guò)程作為研究對(duì)象。

電磁暫態(tài)過(guò)程

與短路（斷線）等故障有關(guān)，涉及工頻電流、工頻電壓幅值隨著時(shí)間的變化。維持時(shí)間較波過(guò)程略長(zhǎng)，數(shù)量級(jí)屬毫秒~秒級(jí)別。而故障分析將這一過(guò)程作為研究對(duì)象。

機(jī)電暫態(tài)過(guò)程

與系統(tǒng)震蕩、穩(wěn)定性破壞、異步運(yùn)行等有關(guān)，涉及發(fā)電機(jī)組功率角、轉(zhuǎn)速、原動(dòng)機(jī)功率、系統(tǒng)頻率、電壓等隨著時(shí)間變化。其過(guò)程持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，數(shù)量級(jí)屬秒~分鐘級(jí)別。而穩(wěn)態(tài)分析將這一過(guò)程作為研究對(duì)象。

電力系統(tǒng)正常運(yùn)行的時(shí)候處于穩(wěn)定狀態(tài)。各種擾動(dòng)造成了電力系統(tǒng)進(jìn)入暫態(tài)。如停電等就是電力系統(tǒng)事故。引起電力系統(tǒng)中事故的擾動(dòng)有多種，最常見(jiàn)的是短路故障。如系統(tǒng)內(nèi)的元件（發(fā)電機(jī)、變壓器、線路、電動(dòng)機(jī)）上發(fā)生的不同相之間的或者相與地之間短路故障。

電力系統(tǒng)的電磁暫態(tài)過(guò)程取決于電力系統(tǒng)中的各元件——發(fā)電機(jī)、變壓器、線路、電動(dòng)機(jī)等電磁暫態(tài)過(guò)程。我們可以認(rèn)為發(fā)電機(jī)的電磁暫態(tài)過(guò)程左右了電力系統(tǒng)的電磁暫態(tài)過(guò)程，由有源元件決定。2100433B

《電力系統(tǒng)暫態(tài)過(guò)程》是高等學(xué)校電氣工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化方向的專(zhuān)業(yè)課教材。《電力系統(tǒng)暫態(tài)過(guò)程》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)?！峨娏ο到y(tǒng)暫態(tài)過(guò)程》既可供高等學(xué)校電力類(lèi)有關(guān)專(zhuān)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。

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(chēng)短路計(jì)算

第四節(jié) 簡(jiǎn)單不對(duì)稱(chēng)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(chēng)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)

……2100433B

前言

緒論

第一部分 電磁暫態(tài)分析的理論基礎(chǔ)

第一章　集中參數(shù)電路中的暫態(tài)過(guò)程

第一節(jié)　電感性電路中的暫態(tài)過(guò)程

第二節(jié)　電容性電路中的暫態(tài)過(guò)程

第三節(jié)　振蕩電路中的暫態(tài)過(guò)程

小結(jié)

習(xí)題

第二章　長(zhǎng)線路中的暫態(tài)過(guò)程

第一節(jié)　波沿均勻無(wú)損耗單導(dǎo)線線路的傳播

第二節(jié)　行波的折射與反射

第三節(jié)　波通過(guò)串聯(lián)電感和并聯(lián)電容

第四節(jié)　行波的多次折射與反射（網(wǎng)格法）

第五節(jié)　波沿平行多導(dǎo)線系統(tǒng)的傳播

第六節(jié)　長(zhǎng)線路中波的衰減和變形

小結(jié)

習(xí)題

第三章　變壓器和電機(jī)繞組內(nèi)的暫態(tài)過(guò)程

第一節(jié)　 直角波電壓作用于變壓器繞組的暫態(tài)過(guò)程

第二節(jié)　沿輸電線路侵入的電壓波作用于變壓器繞組的暫態(tài)過(guò)程

第三節(jié)　變壓器繞組的內(nèi)部保護(hù)

第四節(jié)　沖擊電壓在變壓器繞組間的傳遞

第五節(jié)　旋轉(zhuǎn)電機(jī)繞組內(nèi)的暫態(tài)過(guò)程

小結(jié)

習(xí)題

第二部分　雷電過(guò)電壓

第四章　雷電參數(shù)及防雷設(shè)施

第一節(jié)　雷電及其危害

第二節(jié)　雷電參數(shù)

第三節(jié)　避雷針和避雷線的保護(hù)范圍

第四節(jié)　避雷器與電子設(shè)備防雷保護(hù)器件

第五節(jié)　接地裝置

小結(jié)

習(xí)題

第五章　輸電線路的防雷保護(hù)

第一節(jié)　輸電線路的感應(yīng)雷過(guò)電壓

第二節(jié)　輸電線路的直擊雷過(guò)電壓

第三節(jié)　輸電線路的耐雷水平與雷擊跳閘率

第四節(jié)　高桿塔輸電線路的雷電過(guò)電壓

第五節(jié)　輸電線路的防雷措施

小結(jié)

習(xí)題

第六章　發(fā)電廠和變電站的防雷保護(hù)

第一節(jié)　發(fā)電廠和變電站的直擊雷保護(hù)

第二節(jié)　變電站的侵入波防護(hù)

第三節(jié)　變電站的進(jìn)線段保護(hù)

第四節(jié)　變壓器的中性點(diǎn)和配電變壓器的防雷保護(hù)

第五節(jié)　GIS變電站的防雷保護(hù)

第六節(jié)　旋轉(zhuǎn)電機(jī)的防雷保護(hù)

第七節(jié)　微電子設(shè)備的防雷保護(hù)

小結(jié)

習(xí)題

第三部分　內(nèi)部過(guò)電壓

第七章　 電力系統(tǒng)中的工頻過(guò)電壓

第一節(jié)　空載長(zhǎng)線路的電容效應(yīng)

第二節(jié)　不對(duì)稱(chēng)接地引起的工頻過(guò)電壓

第三節(jié)　甩負(fù)荷引起的工頻過(guò)電壓

小結(jié)

……

第四部分　電力系統(tǒng)絕緣配合 2100433B