电力系统分析孟祥萍分析PPTPPT学习教案

1、会计学1电力系统分析孟祥萍分析电力系统分析孟祥萍分析PPT本章提示本章提示第1页/共51页 当系统发生不对称故障时，在故障点处的三相阻当系统发生不对称故障时，在故障点处的三相阻抗将不对称；常用对称分量法分析此类电路。抗将不对称；常用对称分量法分析此类电路。 对称分量法：对称分量法： 就是将一组不对称就是将一组不对称的三相相量分解为三组的三相相量分解为三组对称的三相相量，对称的三相相量，或者或者将三组对称的三相相量将三组对称的三相相量合成为一组不对称的三合成为一组不对称的三相相量的方法。相相量的方法。第2页/共51页1201aF1bF1cF 图中相量图中相量 、 、 幅值和相位均相同，称幅值和相

2、位均相同，称为为零序分量零序分量。 0aF0bF0cF 图中相量图中相量 、 、 幅值相等，相位关系与幅值相等，相位关系与正序相反，称为正序相反，称为负序分量。负序分量。2aF2bF2cF第3页/共51页021021021ccccbbbbaaaaFFFFFFFFFFFF（10.1）aFbFcF 将三组对称的各将三组对称的各序相量进行合成，序相量进行合成，得到一组不对称的得到一组不对称的相量相量第4页/共51页23212402jeaj式中：式中：0212211111aaacbaFFFaaaaFFF （10.310.3） spT TF FF F简写为：简写为：psF FT TF F1简写为简写为：

3、其逆关系为其逆关系为 ：cbaaaaFFFaaaaFFF111113122021（10.410.4）2321120jeaj第5页/共51页对称分量法的实质是叠加原理对称分量法的实质是叠加原理在电力系统中的应用在电力系统中的应用只适用于线性系统的分析。只适用于线性系统的分析。当电力系统发生不对称短路时，可以应用对当电力系统发生不对称短路时，可以应用对称分量法，将出现不对称电流和电压的原称分量法，将出现不对称电流和电压的原网络分解为正、负、零序三个对称序网络。网络分解为正、负、零序三个对称序网络。第6页/共51页线路上流过三线路上流过三相不对称的电相不对称的电流，则三相电流，则三相电压降也是不对压

4、降也是不对称的。称的。第7页/共51页故障网络分解故障网络分解为三个独为三个独立的序网：立的序网：正序网正序网负序网负序网零序网零序网第8页/共51页正序网正序网：包含发电机的正序电源电势和故障点正序电压分量，：包含发电机的正序电源电势和故障点正序电压分量，网络中通过正序电流，对应的各元件阻抗皆为正序阻抗；网络中通过正序电流，对应的各元件阻抗皆为正序阻抗；负序网负序网：只有故障点电压的负序电势，网络中通过负序电流，：只有故障点电压的负序电势，网络中通过负序电流，对应的各元件阻抗为负序阻抗。对应的各元件阻抗为负序阻抗。零序网零序网：只有故障点电压的零序电势，网络中通过零序电流，：只有故障点电压的

5、零序电势，网络中通过零序电流，对应的各元件阻抗为零序阻抗。对应的各元件阻抗为零序阻抗。中性线电中性线电流为三倍流为三倍零序电流零序电流，故在单，故在单相零序网相零序网中接入中接入 的接的接地阻抗地阻抗nZ3第9页/共51页 列写电压平衡方程，并结合故障的性质，解得故列写电压平衡方程，并结合故障的性质，解得故障点处障点处a a相各电压和电流的序分量，再根据对称相各电压和电流的序分量，再根据对称分量法合成得到各相电压和电流。分量法合成得到各相电压和电流。第10页/共51页 当发电机发生对称三相短路时，其相应的正序电抗为次暂态电抗。当发电机发生对称三相短路时，其相应的正序电抗为次暂态电抗。 当发电机

6、发生不对称短路时，定子电流中包含有基频分量和直流当发电机发生不对称短路时，定子电流中包含有基频分量和直流分量。其中的基频交流分量不对称，可以分解为正序、负序和零序分分量。其中的基频交流分量不对称，可以分解为正序、负序和零序分量。量。 与正序分量电流相对应的电抗为与正序分量电流相对应的电抗为正序电抗正序电抗。 加在发电机端的负序电压基频分量与流入定子绕组的负序电流基加在发电机端的负序电压基频分量与流入定子绕组的负序电流基频分量的比值，作为计算短路时的发电机频分量的比值，作为计算短路时的发电机负序电抗负序电抗。 加在发电机端的零序电压基频分量与流入定子绕组的零序电流基加在发电机端的零序电压基频分量

7、与流入定子绕组的零序电流基频分量的比值，定义为发电机的频分量的比值，定义为发电机的零序电抗零序电抗。 第11页/共51页dxx ）6.015.0(0(10.5)(10.5)如果发电机中性点不接地，不能构成零序电流的通路，此如果发电机中性点不接地，不能构成零序电流的通路，此时其零序电抗为无限大。时其零序电抗为无限大。同步发电机的负序电抗一般由制造厂提供，也可按下式估算：同步发电机的负序电抗一般由制造厂提供，也可按下式估算：无阻尼绕组的水轮发电机：无阻尼绕组的水轮发电机：dqdxxxx45.12（10.710.7）dqdxxxx ） 22.11 (22（10.610.6）汽轮发电机及有阻尼绕组的水

8、轮发电机：汽轮发电机及有阻尼绕组的水轮发电机：第12页/共51页 负序阻抗：负序阻抗： （10.810.8） xx 2 零序电抗：零序电抗： 由于异步电动机的三相绕组通常接成三角形或不接由于异步电动机的三相绕组通常接成三角形或不接地的星形，无零序电流的通路，因而零序电抗数值为地的星形，无零序电流的通路，因而零序电抗数值为无限大。无限大。第13页/共51页第14页/共51页对于静止元对于静止元件，二者总件，二者总是相等的是相等的零序电抗：取决于变压器三相绕组的接线方零序电抗：取决于变压器三相绕组的接线方式和变压器的铁心结构。式和变压器的铁心结构。 变压器的正序、负序、零序等值电路具有变压器的正序

9、、负序、零序等值电路具有相同的形式。相同的形式。第15页/共51页10.5.1 10.5.1 双绕组变压器双绕组变压器 不计绕组电阻和铁芯损耗，双绕组变压器的零序等值电路不计绕组电阻和铁芯损耗，双绕组变压器的零序等值电路如图如图10.410.4。 其中其中 、 分别为两侧绕组漏抗，分别为两侧绕组漏抗， 为零序励磁电抗。为零序励磁电抗。IxIIx0mx 零序电压施加在变压器绕组的三角形侧或不接地星形侧，零序电压施加在变压器绕组的三角形侧或不接地星形侧，变压器中没有零序电流通路，零序电抗：变压器中没有零序电流通路，零序电抗： 0 x第16页/共51页10.5.1 10.5.1 双绕组变压器双绕组变

10、压器000IImIImx xxxxx 图图10.5 YN10.5 YN，d d接线变压器零序等值电路接线变压器零序等值电路 1. 接线变压器接线变压器,NY d变压器星形侧流过零序电流时，通过该侧接地的中性线构成变压器星形侧流过零序电流时，通过该侧接地的中性线构成通路，在三角形侧各绕组中感应出零序电动势，并在三通路，在三角形侧各绕组中感应出零序电动势，并在三角形联结的环路中形成大小相等、方向相同的环流，相角形联结的环路中形成大小相等、方向相同的环流，相当于该侧短接。故零序电抗为：当于该侧短接。故零序电抗为：第17页/共51页10.5.1 10.5.1 双绕组变压双绕组变压器器 图图10.6 Y

11、N10.6 YN，y y接线变压器零序等值电路接线变压器零序等值电路 2. 接线变压器接线变压器,NY y00mxxx变压器星形侧流过零序电流时，通过该侧接地的中性线构成变压器星形侧流过零序电流时，通过该侧接地的中性线构成通路，在另一侧感应出零序电动势，由于该侧中性点不通路，在另一侧感应出零序电动势，由于该侧中性点不接地，零序电流没有通路，变压器相当于空载。故相应接地，零序电流没有通路，变压器相当于空载。故相应的零序电抗为：的零序电抗为：第18页/共51页3. 3. ， 接线变压器接线变压器NYnyxxxxxxxxIImIImI000)(其中：其中：x为外电路接地电抗。为外电路接地电抗。10.

12、5.1 10.5.1 双绕组变压器双绕组变压器 如果二次侧另外有一个接地点，则存在零序电流的通路，如果二次侧另外有一个接地点，则存在零序电流的通路，此时零序电抗为：此时零序电抗为：,NYy 变压器一次侧流过零序电流时，通过该侧接地的中性线变压器一次侧流过零序电流时，通过该侧接地的中性线构成通路，在另一侧感应出零序电动势。如果二次侧除接构成通路，在另一侧感应出零序电动势。如果二次侧除接地的中性点外，没有其它接地点，则不会有零序电流的通地的中性点外，没有其它接地点，则不会有零序电流的通路，此时零序电抗的计算与路，此时零序电抗的计算与 相同。相同。第19页/共51页10.5.1 10.5.1 双绕组

13、变压双绕组变压器器第20页/共51页 的数值主要决定于变压器的铁芯结构。的数值主要决定于变压器的铁芯结构。零序电抗与零序励磁电抗有很大关系。零序电抗与零序励磁电抗有很大关系。0mx 三个单相变压器组成的三相变压器，三相四柱三个单相变压器组成的三相变压器，三相四柱式或（五柱式）变压器以及铁壳式变压器式或（五柱式）变压器以及铁壳式变压器, ,可以近可以近似认为：似认为： ，励磁支路可以近似看做开，励磁支路可以近似看做开路。路。0mx10.5.1 10.5.1 双绕组变压双绕组变压器器 对于三相三柱式变压器，磁通路径磁阻大，零序对于三相三柱式变压器，磁通路径磁阻大，零序电抗较小，一般需经试验方法求零

14、序励磁电抗。电抗较小，一般需经试验方法求零序励磁电抗。第21页/共51页, ,NnYd y, ,NYd y1. 1. 接线变压器接线变压器, ,NY d yxxxxIII0 （10.1210.12） 每一种接线形式都包含三每一种接线形式都包含三角形连接绕组，可以角形连接绕组，可以忽略其零序励磁电抗忽略其零序励磁电抗0mx常见的接线形式有常见的接线形式有 、 、 。, ,NYd D侧三角形连接，相当于绕组侧三角形连接，相当于绕组短接。短接。侧星形连接，相当于空载。侧星形连接，相当于空载。第22页/共51页2. 2. 接线变压器接线变压器, ,NnYd y, ,NYd y 如果如果侧没有另一接地点

15、，变压器的零序电抗与侧没有另一接地点，变压器的零序电抗与 相相同。同。xxxxxxxxIIIIIIIIIII)(0 （10.1310.13） 如果如果侧另有一对地侧另有一对地电抗为电抗为x x的接地点，如的接地点，如图图10.810.8（b b）所示）所示, ,零序零序电抗为：电抗为：第23页/共51页3. 3. 接线变压器接线变压器, ,NY d dIIIIIIIIIIIxxxxxx0 （10.1410.14）、 侧三角形连接，相当于绕侧三角形连接，相当于绕 组短接。组短接。第24页/共51页第25页/共51页,NYa, ,NYa d零序电抗的求解与普通的变压器相同。零序电抗的求解与普通的变

16、压器相同。第26页/共51页 (2) (2) 中性点经电抗接地的中性点经电抗接地的 和和 接线自耦变压器接线自耦变压器aYN,daYN,当自耦变压器的中性点经电抗接地时，两个绕组的零序电流当自耦变压器的中性点经电抗接地时，两个绕组的零序电流要影响中性点电位，其值为要影响中性点电位，其值为)(30oIIInnIIxU第27页/共51页 接线的自耦变压器接线的自耦变压器aYN,IIININIInInIIIIUUUUx0)(折算到一次侧的等值零序电抗折算到一次侧的等值零序电抗如果中性点经电抗接地，折算到一次侧的零序等值电抗为如果中性点经电抗接地，折算到一次侧的零序等值电抗为：2)1 (3IININn

17、IIIUUxxIIIx第28页/共51页中性点经电抗接地的中性点经电抗接地的 自耦变压器自耦变压器daYN ,星形零序等值电路中折算至一次侧的各电抗为：星形零序等值电路中折算至一次侧的各电抗为：)1 (3)(21IININnIIIIIIIIIIIIIIUUxxxxxx)(3)(212IININIININnIIIIIIIIIIIIIIIIUUUUxxxxxx1()3()2INIIIIIIIIIIIIIIIIIInIINUxxxxxxU（10.1610.16）第29页/共51页xxxxxxxxIIIIIIIIIII)(0从变压器从变压器I I侧观察到的零序等值电抗的有名值为：侧观察到的零序等值电抗

18、的有名值为： （10.1710.17）图图10.10 10.10 中性点经电抗接地的自耦变压器零序等值电路中性点经电抗接地的自耦变压器零序等值电路第30页/共51页第31页/共51页第32页/共51页1. 1. “单导线大地单导线大地”回路回路0.050.1445lg()gsaDZRjkmr单导线大地回路单位长度的自阻抗为：单导线大地回路单位长度的自阻抗为： 图图10.11 10.11 “单导线单导线大地大地”回路回路 第33页/共51页2. 2. “双导线大地双导线大地”回路回路 图图10.12 10.12 “双导线双导线大地大地”回路回路 abggmDDjRZlg1445.0（10.191

19、0.19） 双回路间单位长度的互阻抗为：双回路间单位长度的互阻抗为：第34页/共51页02330.4335lg()gagmDZRRjkmD r零序电抗为：第35页/共51页两平行回路间的互阻抗：两平行回路间的互阻抗： 经过完全换位后，第二回路对第一回路经过完全换位后，第二回路对第一回路a a相的互阻抗为：相的互阻抗为：00.150.4335lg()()gZjD Dkm两回路间的距两回路间的距离愈小，回路离愈小，回路间的互感抗愈间的互感抗愈大，使每回输大，使每回输电线的零序等电线的零序等值电抗愈大。值电抗愈大。D式中，式中， 称为两个回路之间的几何均距。称为两个回路之间的几何均距。第36页/共5

20、1页图图10.15 10.15 有架空地线的单回线路有架空地线的单回线路第37页/共51页电缆线路的零序阻抗可能介于以下两种情况之间：电缆线路的零序阻抗可能介于以下两种情况之间：（1 1）铅（铝）包护层各处都有良好的接地，大地和护）铅（铝）包护层各处都有良好的接地，大地和护层中都有零序电流流通。在这种情况下，地中电流达层中都有零序电流流通。在这种情况下，地中电流达到最大值，而护层中电流达到最小值。护层中电流的到最大值，而护层中电流达到最小值。护层中电流的去磁作用最小，零序电抗达到最大值。去磁作用最小，零序电抗达到最大值。 （2 2）铅（铝）包护层在各处都经相当大的阻抗接地，）铅（铝）包护层在各

21、处都经相当大的阻抗接地，从而可以认为零序电流只通过护层返回，零序电抗达从而可以认为零序电流只通过护层返回，零序电抗达到最小值。流过大地的电流到最小值。流过大地的电流 。0gI第38页/共51页电缆线路的零序阻抗一般也是通过实测确定。电缆线路的零序阻抗一般也是通过实测确定。在近似计算中可取在近似计算中可取表表10.1给出了工程计算中常用元件的各序电抗，给出了工程计算中常用元件的各序电抗，可以在计算中选取。可以在计算中选取。10106 . 45 . 3(10 xxrr），第39页/共51页第40页/共51页第41页/共51页第42页/共51页首先在短路点首先在短路点f f加入短路点电压的正序分量加入短路点电压的正序分量1aU中性点阻抗不计入正