继电保护基础知识ppt课件

1、继电维护根底知识 根本概念 交流电的概念交流电的概念 假设电流或电压每经过一定时间假设电流或电压每经过一定时间 T T 就反复就反复 变化一次，那么此种电压变化一次，那么此种电压 、电流称为周期性交变、电流称为周期性交变 电压或电流。如正弦波、方波、三角波、锯齿波电压或电流。如正弦波、方波、三角波、锯齿波 等。等。 记做：记做： u(t) = u(t + u(t) = u(t + T ) T ) 一、一、 正弦交流电路的根本概念正弦交流电路的根本概念 、概述、概述 T u t 0 0 u T t 0 0 随时间按正弦规律变化的交变电压和电流，称为随时间按正弦规律变化的交变电压和电流，称为 正弦

2、电压和正弦电流，统称为正弦量或正弦交流。电正弦电压和正弦电流，统称为正弦量或正弦交流。电 流电压是按正弦规律变化的电路，称为正弦电流流电压是按正弦规律变化的电路，称为正弦电流 电路或交流电路。电路或交流电路。 正弦交流电的优越性：正弦交流电的优越性： 便于传输；便于传输； 有利于电器设备的运转；有利于电器设备的运转； . . . . . 正弦电流电路正弦电流电路 正弦量的三要素正弦量的三要素 tIi m sin ： 电流振幅最大值电流振幅最大值 ： 角频率弧度角频率弧度/ /秒秒 ： 初相角初相角 m I 三要素三要素: : t i t m I 0 0 tIi m sin ImIm表示正弦电流

3、表示正弦电流i i在整个变化过程中的最在整个变化过程中的最 大值，称为振幅大值，称为振幅 正弦量的三要素之一正弦量的三要素之一 振幅振幅 最大值最大值 电量称号必需大写电量称号必需大写,下标加下标加 m。如：。如：Um、Im 可得可得 有效有效 值值 2 m I I 当当 时，时， tIi m sin 引入有效值的概念后，正弦量瞬时值的数学表达式引入有效值的概念后，正弦量瞬时值的数学表达式 可写成：可写成： tIi sin2 在工程上凡是提到正弦电压或电流的数值时，都是在工程上凡是提到正弦电压或电流的数值时，都是 指它们的有效值，普通交流丈量仪表的读数以及电指它们的有效值，普通交流丈量仪表的读

4、数以及电 气设备铭牌上的额定值等都是指有效值。气设备铭牌上的额定值等都是指有效值。 2 相量法相量法 1 1复数的根本概念复数的根本概念 式中式中a1为复数为复数A的实部，的实部，a2为虚部，为虚部， j 称为虚单位。称为虚单位。1 121 )Re()Re(ajaaA取实部取实部 221 )Im()Im(ajaaA 取虚部取虚部 21 jaaA设复数设复数 代数方式代数方式 复数的三角函数方式：复数的三角函数方式： sincosjaaA 复数的指数方式：复数的指数方式： j eaA aA 复数的极坐标方式：复数的极坐标方式： j ee ee jj jj 2 sin 2 cos 欧欧 拉拉 公公

5、 式式 利用利用 a1 a2 j +1 A a o 复数在复平面上的表示复数在复平面上的表示 复数的几何方式：复数的几何方式： 有向线段有向线段OAOA代表复数代表复数 A A 1 2 1 a a tg 2 2 2 1 aaa 复数的模复数的模 a、|A| 复数的辐角复数的辐角 、argA 1 j A C B a1 a2 b1 O b2 c1 c2 有向线段有向线段OAOA、OBOB分别代表分别代表 复数复数A A和复数和复数B B，运用平面，运用平面 上向量相加的平行四边形上向量相加的平行四边形 求和法那么，可得有向线求和法那么，可得有向线 段段OCOC。 有向线段有向线段OC代表代表C，它

6、为复数，它为复数A和复数和复数B之和。之和。 即即 C=A+B=(a1+b1)+j(a2+b2)=c1+jc2 1 j A C B O B -B 有向线段有向线段OB OB 代表复数代表复数(-B)(-B) ， 有向线段有向线段OC OC 代表复数代表复数C C。 由于由于A-BA(-B) 复数复数C为复数为复数A与复数与复数B之差之差 。 2旋转因子旋转因子 j e 复数复数 称为旋转因子，它的模为称为旋转因子，它的模为1，辐角为，辐角为 。 j e 恣意复数乘以恣意复数乘以 等于把该复数在复平面上逆时针等于把该复数在复平面上逆时针 方向旋转一个角度方向旋转一个角度 ，而模坚持不变。，而模坚

7、持不变。 ajj eaeA 90旋转因子。旋转因子。+j逆时针逆时针 转转90，-j顺时针转顺时针转90设：任一相量设：任一相量 A 那么：那么： 90 eA j A)( j 阐明：阐明： IIUU mm 2 2. 3、 1. 描画正弦量的有向线段称为相量描画正弦量的有向线段称为相量 (phasor )。假设正。假设正 弦量的辐值用最大值表示弦量的辐值用最大值表示 ，那么用符号：，那么用符号： mm IU 、 相量的书写方式相量的书写方式 2. 在实践运用中辐值更多采用有效值在实践运用中辐值更多采用有效值,那么用符号：那么用符号：IU 、 IU 、 4. 相量符号相量符号 包含正弦量辐值与初相

8、角的信息。包含正弦量辐值与初相角的信息。 有效值有效值 m U U 最大值最大值 +1+1 0 0 +j+j 相量的复数表示相量的复数表示 将复数将复数 U 放到复平面上，可如下表示：放到复平面上，可如下表示： a b tg baU 1 22 a b U U j +1 0 sincosjUUjbaU U eU jU jbaU j )sin(cos 代数式代数式 指数式指数式 极坐标方式极坐标方式 三角函数式三角函数式 a b U U 1 1 0 0 j j j eUjbaU 在第一象限在第一象限 设设a、b为正实数为正实数 j eUjbaU 在第二象限在第二象限 j eUjbaU 在第三象限在

9、第三象限 在第四象限在第四象限 j eUjbaU 相量图相量图 U I 复数复数 符号法符号法 UeUjbaU j 小结：正弦波的四种表示法小结：正弦波的四种表示法 瞬时值瞬时值tUu m sin 波形图波形图 T m I t i 0 0 单一参数正弦交流电路的分析计算小结单一参数正弦交流电路的分析计算小结 电路电路 参数参数 电路图电路图 正方向正方向 复数复数 阻抗阻抗 电压、电流关系电压、电流关系 瞬时值瞬时值有效值有效值相量图相量图相量式相量式 功率功率 有功功率有功功率 无功功率无功功率 R i u iRu R 设设 那么那么 tUusin2 tIisin2 IRU RIU U I

10、u、 i 同相同相 UI 0 L i u dt di Lu C i u dt du Ci Lj jXL cj C j jXC 1 1 设设 那么那么 tIisin2 )90sin( 2 t LIu 设设 那么那么 tUusin2 )90sin( 1 2 t C U i LX IXU L L C X IXU C C 1 U I u领先领先 i 90 U I u落后落后i 90 L jXIU C jXIU 0 0 L XI UI 2 C XI UI 2 根本根本 关系关系 A X Y C B Z S N 定子定子 转子转子 定子中放三个线圈：定子中放三个线圈： A X B Y C Z 首端首端末端

11、末端 三线圈空间位置三线圈空间位置 各差各差120o 转子装有磁极并以转子装有磁极并以 的速度旋转。三个的速度旋转。三个 线圈中都会感应出正弦电压。线圈中都会感应出正弦电压。 对称三相电源对称三相电源 三、三、 三相电路三相电路 特征：特征： 大小相等，频率一样，相位互差大小相等，频率一样，相位互差120。 240sin 120sin sin tUu tUu tUu mC mB mA )120sin(tU m 对称三相正弦电压：以对称三相正弦电压：以uA为参考正弦量为参考正弦量 0 CBA UUU 120 120 0 UU UU UU C B A Um B u A u C u 0 t u 2

12、正序：正序： 相序相序A-B-C (BCA,CAB) 负序：负序： 相序相序A-C-B (CBA,BAC) A U B U C U 120 120 120 1. 电源的电源的Y形联接形联接 对称三相电源和负载的对称三相电源和负载的Y Y形和形联接形和形联接 A X Y C B Z N + - A U + + - - B U C U AN U CN U BN U 三相四线三相四线 制供电制供电 火线相线火线相线: A B C 中线零线：中线零线：N C e 中线中线 火线火线 火线火线 火线火线 A X Y C B ZN + + + - - - A U B U C U CCN BBN AAN u

13、u uu uu 相电压：火线对零线间的电压。相电压：火线对零线间的电压。 240 120 0 PCN PBN PAN UU UU UU 120 120 120 AN U BN U CN U AN u BN u CN u C e A C B N + - A u - + +C u B u 线电压：火线间的电压。线电压：火线间的电压。 303 303 303 CNANCNCA BNCNBNBC ANBNANAB UUUU UUUU UUUU CA BC AB u u u AB u BC u CA u C A B N A u C u B u + + + - - - 留意规定留意规定 的正方向的正方向

14、BN U AB U 线电压和相电压的关系：线电压和相电压的关系： BN U AN U CN U 30 BNAN BNANAB UU UUU 303 ANAB UU 30 3 30 3 CNANCNCA BNCNBNBC UUUU UUUU 同理：同理： 303 ANBNANAB UUUU BN U AN U CN U AB U BC U CA U CZCA BYBC AXAB UU UU UU pl UU 特点：线电压特点：线电压=相电压相电压 2. 电源的形联接电源的形联接 A CA U A X Y C B Z AB U BC U B C + - - -+ + A U B U C U 星形接

15、法星形接法 A C B N Z Z Z 三角形接法三角形接法 A C B Z Z Z 三相负载的联接：三相负载的联接： A C B N Z Z Z AN u BN u CN u A i C i B i AN i CN i BN i 相电流相电流(负载上的电流负载上的电流)： CNBNAN III 、 负载星形接法及计算负载星形接法及计算 线电流线电流(火线上的电流火线上的电流)： CBA III 、 lp II CNC BNB ANA II II II A C B N Z Z Z N i A i C i B i AN i CN i BN i 负载星形接法特点负载星形接法特点 相电流相电流=线电

16、流线电流 * CNBNANN IIII N I : 零线电流零线电流 * 线电压线电压=相电压相电压3, 线电压领先于相电压线电压领先于相电压30。 BN U AN U CN U AB U BC U CA U A C B N Z Z Z AN U AB U CN U BN U CA U BC U 30 3 30 3 CNCA BNBC UU UU 303 ANAB UU 对称三相电路对称三相电路cos3 phph IUP CphCphCBphBphBAphAphA CBA IUIUIU PPPP coscoscos 三相总有功功率：三相总有功功率： 平均功率、无功功率和视在功率平均功率、无功功

17、率和视在功率 1.平均功率平均功率 负载负载 的的 阻抗阻抗 角角 3 phlphl IIUU星形接法时：星形接法时： 3 phlphl IIUU 三角形接法时：三角形接法时： cos3 ll IUP cos3 phph IUP 在对称三相电路中，不论负载何种联接，平在对称三相电路中，不论负载何种联接，平 均功率总是为线电压、线电流和功率因数均功率总是为线电压、线电流和功率因数 三三 者乘积的者乘积的 倍。倍。 cos 3 3.视在功率视在功率:表观功率表观功率 2.无功功率无功功率 CphCphCBphBphBAphAphA CBA IUIUIU QQQQ sinsinsin 对称三相电路对

18、称三相电路 sin3 sin3 ll phph IU IUQ 22 QPS llphph IUIUS33对称三相电路对称三相电路 互感景象互感景象 三、三、 互感电路互感电路 11111 N 线圈线圈1的自感磁通链：的自感磁通链： 线圈线圈2的互感磁通链：的互感磁通链： 1212121 iMN 由于临近线圈中的变动电流，在其它线圈中产由于临近线圈中的变动电流，在其它线圈中产 生互感磁通，从而引起互感电压，这种景象称为生互感磁通，从而引起互感电压，这种景象称为 互感景象。互感景象。 N1 i1 N2 11 21 同名端同名端 同名端的方法：同名端的方法： 在电路研讨中采用在线圈在电路研讨中采用在

19、线圈 端钮处标志符号端钮处标志符号“*或或“. 等方法来表示两线圈的绕向等方法来表示两线圈的绕向 方向，这一方法称为同名端方向，这一方法称为同名端 方法。方法。 同名端标志原那么：同名端标志原那么： 当两个线圈的电流都从同名端流进或流出当两个线圈的电流都从同名端流进或流出 线圈时，两个电流所产生的磁通相互加强。线圈时，两个电流所产生的磁通相互加强。 1和和4，2和和3为同名端；为同名端；1和和3，2和和4为异名端。为异名端。 1 43 2 i1 L1 * L2 M u21 互感电压参考方向的规那么为：互感电压参考方向的规那么为： 当电流自一个线圈的同名端流入，那么另一当电流自一个线圈的同名端流

20、入，那么另一 线圈中所产生的互感电压其参考方向自同名端指线圈中所产生的互感电压其参考方向自同名端指 向异名端；反之，假设电流自线圈的异名端流入向异名端；反之，假设电流自线圈的异名端流入 即同名端流出，那么互感电压参考方向也自即同名端流出，那么互感电压参考方向也自 异名端指向同名端。异名端指向同名端。 在正弦交流的情况下，互感电压可用相量表示：在正弦交流的情况下，互感电压可用相量表示： 1121 IjXIMjU M 互感互感 电抗电抗 L1 L2 M + _ 1 4 3 2 异名端的断定异名端的断定 开关接通后的极短时间开关接通后的极短时间 内，线圈内，线圈1中电流中电流i1自原来的自原来的 零

21、变到某定值零变到某定值 0, 1 1 dt di R U i s 即 线圈线圈2中引起互感电流。中引起互感电流。 假设电流表指针正偏，那么与电流表假设电流表指针正偏，那么与电流表“端相端相 连的端钮和电流流入的端钮为异名端；假设电连的端钮和电流流入的端钮为异名端；假设电 流表指针反偏，那么端钮流表指针反偏，那么端钮1和端钮和端钮3为异名端。为异名端。 四、对称分量法根本概念 、电力系统不对称运转形状的主要缘由： 外施电压不对称。三相电流也不对称。 各相负载阻抗不对称。当初级外施电压对 称，三相电流不对称。不对称的三相电流 流经变压器，导致各相阻抗压降不相等， 从而次级电压也不对称。 外施电压和

22、负载阻抗均不对称。 对称的三相系统：三相中的电压Ua、Ub、Uc对 称，只需一个独立变量。如三相相序为a、b、 c，由Ua得出其他两相电压 Ub=2 Ua, Uc=Ua (41) 复数算子ej120e-j240 = cos120+j sin120 2ej240e-j120 3ej360ej01 A B C 三相不对称系统：三相中的电压三相不对称系统：三相中的电压UaUa、UbUb、 UcUc互不相关互不相关大小不一定相等，相位大小不一定相等，相位 关系不固定关系不固定 UaUa、UbUb、UcUc为三个独立变量为三个独立变量 把不对称的三相系把不对称的三相系 统分解为三个独立统分解为三个独立

23、的对称系统，即正的对称系统，即正 序系统、负序系统序系统、负序系统 和零序系统和零序系统 Ua、Ub、Uc为不对称三相电压 下标“+、“-、“0分别表示正序、负 序和零序 0 0 0 cbcc bbbb aaaa UUUU UUUU UUUU 零序负序正序不对称电压 0 0 0 cbcc bbbb aaaa UUUU UUUU UUUU 零序负序正序不对称电压 正序电压Ua+、Ub+、Uc+组成正 序系统 约束条件 Ub+=2 Ua+, Uc+=Ua+ 性质：每相大小相等，彼此相位差120，相 序为a-b-c。 A+ B+ C+ 各相负序电压Ua-、Ub-、Uc-组 成负序系统 约束条件 Ub

24、-=Ua-, Uc-=2Ua- 性质：每相大小相等，彼此相位差120， 相序为a-c-b。 A- C- B- 逆时针 各相零序电压Ua0、Ub0、Uc0组 成零序系统 约束条件 Ub0=Ua0, Uc0=Ua0 性质：每相大小相等且同相位。 共同性质：三相大小相等，彼此之间相位差相 等 A0B0C0 序阻抗 三相参数对称时，各序对称分量具有独立 性 元件的序阻抗，指元件的三相参数对称时， 元件两端某一序的电压降与经过该元件同 一序电流的比值。 三相参数不对称时，序阻抗矩阵不是对角 矩阵：正序电流产生的电压降中，不是只 含正序分量，还能够含负序和零序分量。 对称分量法将缺点点的不对称表示为电压/

25、 电流的不对称。 例：单相短路空载 aI bI cI aE bE cE n Z c Z b Z a Z abc ZZZZ 例：单相短路 aI 0bI 0cI aE bE cE n Z 0 aV bV cV 例：单相短路 aI bI cI aE bE cE n Z aV bV cV 例： 单相短路 aI bI cI aE bE cE n Z 1 2 3 a a a V V V 1 2 0 b b b V V V 1 2 0 c c c V V V 例： 单相短路(正序网络) aE 2 aa E aaE n Z 1aV 2 1aa V 1aaV 1aI 2 1aa I 1aaI 11 1 aaaEIZV 1 Z 1 Z 1 Z 例： 单相短路(负序网络) n Z 2aV 2 2aa V 2aaV 2aI 2 2aa I 2aaI 22 2 0a aIZV 2 Z 2 Z 2 Z 例： 单相短路(零序网络) n Z 0aV 0aI 00 0 0(3)a a n IZZV 0aV 0aV 0aI 0aI 0 Z 0 Z 0 Z 例：单相短路 00 0 0(3)a