第七章电力系统序网参数与等值电路

1、第七章电力系统序网参数与等值电 路 第第7章章 对称分量法及电力系统序网对称分量法及电力系统序网 参数和等值电路参数和等值电路 第七章电力系统序网参数与等值电 路 结论结论： 与一相量相乘时相当于将该相量逆与一相量相乘时相当于将该相量逆 时针旋转时针旋转120。 乘子乘子a的定义的定义 120j ae F j FFe (120 )120 FF jjj aFeFeFe 定义定义 a 23 101aaa 性质性质 对称分量法对称分量法 第七章电力系统序网参数与等值电 路 012 012 012 aaaa bbbb cccc FFFF FFFF FFFF , abc F F F 不对称 分解 b F

2、 a F c F 第七章电力系统序网参数与等值电 路 000 , abc FFF 1a F 1c F 1b F 2 111abc FaFa F 2 222abc Fa FaF 2a F 2c F 2b F （正序分量） 000abc FFF （零序分量） （负序分量） 1 2 11 11 a ba ca F Fa F FaF 2 22 2 22 a ba ca F FaF Fa F 第七章电力系统序网参数与等值电 路 0a F b F 1c F 0b F a F 1a F 1b F 2a F 2c F 2b F 0c F c F 000 , abc FFF 1a F 1c F 1b F 2a

3、F 2c F 2b F + + 按相迭加 第七章电力系统序网参数与等值电 路 0 2 1 2 2 111 1 1 3 1 aa ab ac II IaaI aaII 则 )( 3 1 )0(cbaa IIII 零序电流必须以中性线为通路。 第七章电力系统序网参数与等值电 路 例： 请分解成对称相量。 010 Ia 18010 Ib 0 Ic 第七章电力系统序网参数与等值电 路 2 1 2 2 0 1 1 1 3 11 aa ab ac IaaI IaaI IaI 0018010010 3 1 3078. 5024018010010 3 1 3078. 5012018010010 3 1 0 2

4、 1 I I I a a a 解： 第七章电力系统序网参数与等值电 路 用对称分量法解决问题的基本思路：用对称分量法解决问题的基本思路： ABCABC三相线性系统的三相线性系统的 不对称问题不对称问题 系统系统A A相的相的012012分量分量 原原ABCABC三相系统的解三相系统的解 ABC FAF 1 012 012 FAF ABC 第七章电力系统序网参数与等值电 路 替代原理替代原理 ? ? ? ? Da U Db U Dc U a b c 对称分对称分 量分解量分解 对称分量法在电力对称分量法在电力 系统中的应用系统中的应用 单相接地短路单相接地短路 第七章电力系统序网参数与等值电 路

5、 零序零序 正序正序 负序负序 第七章电力系统序网参数与等值电 路 222aDa UIZ 1111aaDa UEIZ 三相对称三相对称 三相对称三相对称 因为三相电路对称，只需给出因为三相电路对称，只需给出各序各序单相单相电路或序网电路或序网 第七章电力系统序网参数与等值电 路 000aDa UIZ 三相对称三相对称 从而得到从而得到三个序网络基本方程三个序网络基本方程 1111aaDa UEIZ 222aDa UIZ 000aDa UIZ 注意注意：虽然该方程是从单相接地短路得到的，但：虽然该方程是从单相接地短路得到的，但 对任何方式的不对称短路都成立。对任何方式的不对称短路都成立。 第七章

6、电力系统序网参数与等值电 路 正序网正序网负序网负序网零序网零序网 1 Z 1a E 1a I 1a U 2 Z 2a I 2a U 0 Z 0a I 0a U v各序分量三相对称各序分量三相对称：大小、相位关系固定：大小、相位关系固定 v序网基本方程序网基本方程 1111aaa UEIZ 222aa UIZ 000aa UIZ v3个方程，个方程，6个变量，需补充个变量，需补充3个方程。个方程。 第七章电力系统序网参数与等值电 路 v边界条件：短路点处的电压、电流方程边界条件：短路点处的电压、电流方程 0,0,0 ,0, 0,0,0 abc bcabc bca UII UUIII UUI a

7、相短路：相短路： b、c两相短路两相短路： b、c两相接地短路：两相接地短路： 用序分量表示用序分量表示 v序网基本方程序网基本方程 1111aaa UEIZ 222aa UIZ 000aa UIZ 第七章电力系统序网参数与等值电 路 三个序网络基本方程三个序网络基本方程确定后，可根据短路边界条确定后，可根据短路边界条 件确定另外三个方程（件确定另外三个方程（边界条件方程边界条件方程），从而可解），从而可解 出电压电流各序分量。出电压电流各序分量。 例例 a相接地短路相接地短路 0 0 0 Da Db Dc U I I 边界条件方程边界条件方程 第七章电力系统序网参数与等值电 路 0 0 0

8、Da Db Dc U I I 012 2 012 2 012 0 0 0 DaDaDaDa DbDaDaDa DcDaDaDa UUUU aaIIII IaaIII 对称分量分解对称分量分解 后两式相减后两式相减 12DaDa II 代入后两式代入后两式 中任一式中任一式 01DaDa II 01 12 012 0 DaDa DaDa DaDaDaDa II II UUUU 方程联立方程联立 方程等价方程等价 第七章电力系统序网参数与等值电 路 01 12 012 0 DaDa DaDa DaDaDaDa II II UUUU 与序网络基与序网络基 本方程联立本方程联立 电压、电流各序分量电压

9、、电流各序分量 各相电压、电流各相电压、电流 方法方法1 合成合成 方法方法2 序网络序网络 复合序网复合序网 第七章电力系统序网参数与等值电 路 例如：例如：a相接地短路相接地短路 1 120 120 a DaDaDa E III ZZZ 1120 () DaDa UIZZ 222DaDa UIZ 000DaDa UIZ 从而可求出各相电压电流从而可求出各相电压电流 01 12 012 0 DaDa DaDa DaDaDaDa II II UUUU 第七章电力系统序网参数与等值电 路 求解思路求解思路 （1）列出边界条件方程；）列出边界条件方程； （2）将边界条件方程转化为序网络方程；）将边

10、界条件方程转化为序网络方程； （3）形成复合序网；）形成复合序网； （4）解复合序网，得电压电流各序分量；）解复合序网，得电压电流各序分量； （5） 由对称分量法得到各相电压电流。由对称分量法得到各相电压电流。 注意注意 以特殊相作为基准进行分解最简单以特殊相作为基准进行分解最简单。单相接地短。单相接地短 路时，故障相为特殊相；两相（接地）短路时，非路时，故障相为特殊相；两相（接地）短路时，非 故障相为特殊相。故障相为特殊相。 第七章电力系统序网参数与等值电 路 电力系统元件的各序参数和等值电路电力系统元件的各序参数和等值电路 u 应用对称分量法进行电力系统的不对称分析，首应用对称分量法进行电

11、力系统的不对称分析，首 先必须确定系统中各元件的先必须确定系统中各元件的各序参数；各序参数； u元件的序阻抗元件的序阻抗指元件中流过某序电流时元件两端指元件中流过某序电流时元件两端 所产生的序电压降与该序电流的比值。所产生的序电压降与该序电流的比值。 静止元件静止元件无论流过正序电流还是负序电流，无论流过正序电流还是负序电流， 并不改变相与相之间的磁耦合关系，其并不改变相与相之间的磁耦合关系，其正序正序 阻抗与负序阻抗相等阻抗与负序阻抗相等；但；但零序电抗较为复杂零序电抗较为复杂； 旋转元件中旋转元件中，各序电流流过时引起不同的电，各序电流流过时引起不同的电 磁过程，磁过程，三序电抗不相同三序

12、电抗不相同。 第七章电力系统序网参数与等值电 路 v同步发电机各序参数同步发电机各序参数 同步发电机定子绕组中流过同步频率的同步发电机定子绕组中流过同步频率的负序电负序电 流流时，产生的旋转磁场与转子转向相反，相对转子时，产生的旋转磁场与转子转向相反，相对转子 的速度是同步转速的的速度是同步转速的2 2倍。由电磁感应定律，倍。由电磁感应定律，转子转子 的励磁绕组和阻尼绕组中将感应出的励磁绕组和阻尼绕组中将感应出2 2倍额定频率的倍额定频率的 感应电流感应电流。 正常运行情况下，同步发电机定子绕组的空载正常运行情况下，同步发电机定子绕组的空载 电势三相对称，产生的交流电流是正序电流，电势三相对称

13、，产生的交流电流是正序电流，电枢电枢 反应产生的旋转磁场与转子主磁通同速同方向反应产生的旋转磁场与转子主磁通同速同方向。 同步发电机同步发电机正序电抗正序电抗 1d X X 同步发电机同步发电机负序电抗负序电抗 2 1 2 dq XXX 第七章电力系统序网参数与等值电 路 同步发电机定子绕组中流过零序电流时，合成同步发电机定子绕组中流过零序电流时，合成 磁场为零，磁场为零，只存在定子绕组的漏磁通只存在定子绕组的漏磁通。零序漏磁比。零序漏磁比 正序漏磁小，减小的程度视绕组型式而定。正序漏磁小，减小的程度视绕组型式而定。同步电同步电 机零序电抗的标幺值差别较大机零序电抗的标幺值差别较大。零序电阻和

14、正序电。零序电阻和正序电 阻相等。阻相等。 同步发电机同步发电机零序电抗零序电抗 0 (0.15 0.6) d X X 汽轮发电机汽轮发电机水轮发电机水轮发电机 同步调相机和同步调相机和 大型同步电动机大型同步电动机 x20.1340.180.150.350.24 x00.0360.080.040.1250.08 第七章电力系统序网参数与等值电 路 设该线路每相的自感阻抗为 L z 相间的互感阻抗为 m z 三相电压降与三相电流有如下关系： aLmma bmLmb cmmLc UzzzI UzzzI UzzzI 可简写为： abcabcabc UZI v输电线路的序阻抗输电线路的序阻抗 第七章

15、电力系统序网参数与等值电 路 则： 012012abc A UZAI 即 1 012012012012abc UTZTIZI 式中： 1 012 00 00 002 Lm abcLm Lm zz ZTZTzz zz 012 Z即为电压降的对称分量和电流的对称分量之间的阻 抗矩阵。 第七章电力系统序网参数与等值电 路 即： 1111 2222 0000 () () (2) aLmaa aLmaa aLmaa UzzIz I UzzIz I UzzIz I 负序正序 零序（34）倍正序电抗 12 zz 第七章电力系统序网参数与等值电 路 变压器是静止的磁耦合元件，变压器是静止的磁耦合元件，正、负序

16、正、负序参数和参数和 等值电路完全相同；等值电路完全相同； 变压器通入变压器通入零序零序电流时，不同变压器结构的零电流时，不同变压器结构的零 序磁通磁路不同，不同绕组接线的零序电流回序磁通磁路不同，不同绕组接线的零序电流回 路也不相同，所以零序参数和等值电路路也不相同，所以零序参数和等值电路不同于不同于 正、负序正、负序参数和等值电路。参数和等值电路。 v三相变压器各序参数和等值电路三相变压器各序参数和等值电路 第七章电力系统序网参数与等值电 路 一定，一定， 也一定，磁路磁阻小，所需磁势也也一定，磁路磁阻小，所需磁势也 小，从而所需励磁电流也小，等效为小，从而所需励磁电流也小，等效为 大大

17、。 对于三相五柱式变压器或由三个单相变压对于三相五柱式变压器或由三个单相变压 器组成的三相变压器组器组成的三相变压器组 0m x 由三个单相变压器组成的由三个单相变压器组成的 三相变压器组零序磁路三相变压器组零序磁路 0m x u FR 磁路磁势、磁通和磁阻的关系为磁路磁势、磁通和磁阻的关系为 变压器结构对零序励磁电抗的影响变压器结构对零序励磁电抗的影响 第七章电力系统序网参数与等值电 路 对于三相三柱式变压器，对于三相三柱式变压器， 为有限值。为有限值。 0m x 磁路磁阻大，需励磁电流大，等效为磁路磁阻大，需励磁电流大，等效为Xm0较较 小，但仍比绕组零序漏抗大得多小，但仍比绕组零序漏抗大

18、得多。所以，。所以，当当Xm0 与变压器漏抗并联时可将与变压器漏抗并联时可将Xm0忽略。忽略。 三相三柱式变压器组零序磁路三相三柱式变压器组零序磁路 FR 第七章电力系统序网参数与等值电 路 三个单相变压器接成的三相变压器组和三相五三个单相变压器接成的三相变压器组和三相五 柱式，柱式，各相铁芯独立，磁通分布情况与所加电各相铁芯独立，磁通分布情况与所加电 压相序无关，压相序无关，零序励磁电流很小，可认为零序励磁电流很小，可认为激磁激磁 电抗无穷大电抗无穷大。 三相三柱式变压器三相三柱式变压器，通入正序或负序电流时，通入正序或负序电流时， 各相主磁通均在铁芯内形成回路，所以励磁电各相主磁通均在铁芯

19、内形成回路，所以励磁电 流很小，励磁电抗很大；当通入零序电流时，流很小，励磁电抗很大；当通入零序电流时， 三相零序主磁通大小相等相位相同，不能在铁三相零序主磁通大小相等相位相同，不能在铁 芯中形成回路，只能通过绝缘介质和外壳形成芯中形成回路，只能通过绝缘介质和外壳形成 回路，所以零序励磁电流相当大，回路，所以零序励磁电流相当大，零序励磁电零序励磁电 抗为有限值抗为有限值。 )0(m x (0)mm xx 第七章电力系统序网参数与等值电 路 各种接线方式双绕组变压器的零序等值电路各种接线方式双绕组变压器的零序等值电路 1 x 2 x 0m x 12 10 I 20 I 1 10 I 10 3I

20、2 20 I 20 3I 12 10 I 10 3I 1 x 2 x 0m x 12 10 I 1 10 I 10 3I 2 20 I 1 x 2 x 0m x 12 10 I 20 I 第七章电力系统序网参数与等值电 路 31 10 I 10 3I 2 20 I 1 x 3 x 0m x 13 10 I 20 I 2 2 x 1 10 I 10 3I 2 20 I 3 30 I 30 3I 1 x 3 x 0m x 13 10 I 20 I 2 2 x 30 I 1 10 I 10 3I 2 20 I 3 30 I 1 x 3 x 0m x 13 10 I 20 I 2 2 x 30 I 各

21、种接线方式三绕组变压器的零序等值电路（续）各种接线方式三绕组变压器的零序等值电路（续） 第七章电力系统序网参数与等值电 路 各相加零序电压时，每一相与地各相加零序电压时，每一相与地 之间的零序电压为之间的零序电压为 1 01010 1010 3 3 GNN NN UUIZ UIZ 因此，中性点阻抗可乘因此，中性点阻抗可乘 以以3然后放到相上来，然然后放到相上来，然 后将其作为中性点直接接后将其作为中性点直接接 地处理。地处理。 1 10 3I 10 I 3 N Z 3 N Z 3 N Z 变压器中性点经阻抗接地的零序等值电路变压器中性点经阻抗接地的零序等值电路 第七章电力系统序网参数与等值电 路 正序网络与计算三相短路时的等值网络正序网络与计算三相短路时的等值网络 完全相同。完全相同。 除除中性点接地阻抗中性点接地阻抗和和空载线路空载线路外，电力外，电力 系统各元件均应包括在正序网络中。系统各元件均应包括在正序网络中。 v正序网络正序网络 第七章电力系统序网参数与等值电 路 发电机不产生负序电势发电机不产生负序电势，故，故所有电源的所有电源的 负序电势为零负序电势为零。 负序网络的组成元件与正序网络完全相负序网络的组成元件与正序网络