电力系统简单不对称故障分析ppt课件

1、 第八章第八章 简单不对称缺点分析简单不对称缺点分析8-2 8-2 各元件的序阻抗和序网络的构成各元件的序阻抗和序网络的构成8-1 8-1 对称分量法对称分量法8-3 8-3 各种不对称短路缺点处的短路电流和电压各种不对称短路缺点处的短路电流和电压8-4 8-4 非缺点处的短路电流和电压计算非缺点处的短路电流和电压计算8-5 8-5 非全相运转的分析计算非全相运转的分析计算8-18-1对称分量法对称分量法图8-1(a)、(b)、(c)表示三组对称的三相相量 ) 1 (aF)1(bF)1(cF)2(aF)2(bF)2(cF)0(aF)0(bF)0(cF幅值相等，但相序与正序相反，称为负序；幅值相

2、等，相序相差120度，称为正序；幅值和相位均一样,称零序;(a) (a) (d) (c)在图8-1(d)中三组对称的相量合成得三个不对称相量。 写成数学表达式为：)0()2()1()0()2()1()0()2()1(ccccbbbbaaaaFFFFFFFFFFFF81由于每一组是对称的，故有以下关系：)0()0()0()2(2)2(240)2()2()2(120)2()1()1(120)1()1(2)1(240)1(0000acbaajcaajbaajcaajbFFFFaFeFFaFeFFaFeFFaFeF23210120jeaj232102402jeaj82 将式82代入81可得：)0()2

3、()1(2211111aaacbaFFFaaaaFFFSPFTF1上式阐明三组对称相量合成得三个不对称相量。其逆关系为：cbaaaaFFFaaaaFFF111113122)0()2()1( 86或简写为： 正序分量、负序分量和零序分量。 PSFTF1上式阐明三个不对称的相量可以独一地分解成为三组对称的相量(即对称分量):或写为： 合成过程：合成过程：2aF2bF2cFcbaaaaIIIaaaaIII111113122)0()2()1(那么 )(31)0(cbaaIIII 48如下图。零序电流必需以中性线为通路。将式86的变换关系运用于基频电流或电压，那么有：例：请分解成对称相量。010Ia18

4、010Ib0IccbaaaaIIIaaaaIII111113122)0()2()1(0018010010313078. 5024018010010313078. 501201801001031021IIIaaa解： 015078. 515078. 50022121IIIIIIabababaa09078. 59078. 50022211IIIIIIacacacaa2 对称分量法在不对称缺点分析中的运用 首先要阐明，在一个三相对称的元件中例如线路、变压器和发电机， 假设流过三相正序电流,那么在元件上的三相电压降也是正序的;负序零序同理. 对于三相对称的元件,各序分量是独立的,即正序电压只与正序电流

5、有关,负序零序也是如此.证明略P245即：)0()0()0()2()2()2()1()1()1(aaaaaaIzUIzUIzU&式中 )1(z)2(z)0(z分别称为此线路的正序、负序、零序阻抗。 由此可知：1各序电压降与各序电流成线性关系；2当电路中流过某一序分量的电流时，只产生当电路中流过某一序分量的电流时，只产生同一分量的电压降。同一分量的电压降。3当电路中施加某一序分量的电压时，电路也只产生当电路中施加某一序分量的电压时，电路也只产生同一分量的电流。这样就可以对正序、负序、零序分量同一分量的电流。这样就可以对正序、负序、零序分量别计算别计算4正序、负序、零序电路本身就是对称的，

6、因此，正序、负序、零序电路本身就是对称的，因此，只需对于每一序分量来说，只需计算其中的一相只需对于每一序分量来说，只需计算其中的一相a相相以上情况可以推行以上情况可以推行 到普通情况，从而得出：三相元件各到普通情况，从而得出：三相元件各序的序阻抗，分别为元件两端同一序的电压降与电流的序的序阻抗，分别为元件两端同一序的电压降与电流的比值比值 下面结合以下图的简单系统中发生a相短路接地的情况, 引见用对称分量法 分析其短路电流及短路点电压的方法。缺点点f发生的不对称短路: f点的三相对地电压 和由f点流出的三相电流(即短路电流) 均为三相不对称. faUfbUfcUfaIfbIfcI0, 0, 0

7、0, 0, 0cbacbaIIIUUU例如:.c1U.c2U.c0U.b1U.b2U.b0U.a1U.a2U.a0Uabc( )a.c1U.b1U.a1Uabc( )b.c2U.b2U.a2Uabc( ) c.c0U.b0U.a0Uabc( ) d各序网络的等值电路图.a1U.1E1Z.a1I( )a.a2U.2E2Z.a2I( )b( )c.a0U.0E0Z.a0I.20E.00E1111222000aaaaaaEI ZUI ZUI ZU正序:负序:零序:同步电机的正序电抗 qddqdXXXXX 、定义：发电机端点的负序电压的基频分量与流入定子绕组的负序电流基频分量的比值称为负序电抗。 同步

8、电机的负序电抗同步电机的负序电抗8-2 各元件的序阻抗近似估算时汽轮发电机及有阻尼绕组的水轮发电机 2d1.22XX无阻尼绕组的发电机 2d1.45XX在要求不高的场所，对汽轮发电机和有阻尼绕组的水轮发电机2dXX 同步机的中性点不接地时，零序电抗为无穷大；同步机的中性点不接地时，零序电抗为无穷大； 同步机的中性点接地时，零序电抗为定子绕组对零同步机的中性点接地时，零序电抗为定子绕组对零序电流所呈现的漏电抗。序电流所呈现的漏电抗。同步电机的零序电抗零序漏电抗总是小于正序漏电抗且具有很大的变动范围，通常0d(0.15 0.6)XX适用计算中，如无电机确实定参数，可取表中给出的平均值。 2 输电线

9、路在各序电压作用下的序阻抗及等值电路 l单回路三相架空输电线的正序、负序和零序阻抗单回路三相架空输电线的正序、负序和零序阻抗零序阻抗正序阻抗正序阻抗负序阻抗缘由：零序电流三一样相位，互感磁通相互加强缘由：零序电流三一样相位，互感磁通相互加强 每回线路的正序阻抗与单回线路的正序阻抗完全相等。经过正序或负序电流时，两回线路之间无互感磁链作用。每回线路的零序阻抗将增大。经过零序电流时，两回线路之间将存在着零序互感磁链。 l双回架空输电线的零序阻抗及其等值电路双回架空输电线的零序阻抗及其等值电路l有架空地线的单回架空输电线的零序阻抗及有架空地线的单回架空输电线的零序阻抗及其等值电路其等值电路 由于架空

10、地线的影响，线路的零序阻抗将减小。由于架空地线相当于导线的一个二次短道路圈，它对导线磁场起去磁作用。架空地线距导线愈近，愈大，这种去磁作用愈大。 在短路适用计算中，常可忽略电阻，近似地采用下表的值作为输电线路每一回路每单位长度的一相等值零序电抗。电缆线路的零序阻抗电缆线路的零序阻抗电缆芯线间间隔较小，故电缆线路的正序或负序电抗比架空线路要小得多。 电缆零序阻抗普通应经过实测确定； 近似估算中，对于三芯电缆可以采用下面的数值 。010110(3.5 4.6)RRXX阐明：阐明：适用计算中，可采用表中的电抗平均值 单回线缺点发生在线路端部：缺点发生在线路内部恣意一点：Zl10Zl20等效电路图2同

11、杆双回线路:)0()0()0()0()0()0()0()0(IzIzIzIzIzIzUmmmm)()()0()0()0()0(IIzIzzmm)0()0()0()0()0()0()0()0(IzIzIzIzIzIzUmmmm)()()0()0()0()0(IIzIzzmm等效电路如下：对如下电路 那么有1.双绕组变压器2三绕组变压器x1x2x31x2x3xnZ31x3x序网络的构成引例：作出如下系统的序网正序网：正序网：负序网：负序网：零序网：零序网：1Tx0Lx2Tx)0(fu画出以下图的零序网络：1px2px)1 , 1(k零序网如下：作图规那么总结： 1电源只在正序网络中。电源只在正序网

12、络中。 2中性点接地阻抗只在零序网络中作用。中性点接地阻抗只在零序网络中作用。 3零序网络从缺点点开场作。零序网络从缺点点开场作。系统各序等值电路一、单相接地短路A相 一缺点边境条件：8-38-3各种不对称短路时缺点处的短路电流和电压各种不对称短路时缺点处的短路电流和电压0, 0kckbkaIIU221021200210kakakakckakakakbkakakakaIaIaIIIaIaIIUUUU1202212)(0)()(kakakakaIaaIIaaIaa031021021kakakakakakakaUUUIIII(二)复合序网11102102121222010000202111)()(

13、ZIEZZIUUUZIZIUZIZIUIIZZZEIkaakakakakakakakakakakakakaaka短路处各相电压电流为：0221022102221021201021110033ZaZaaIUUaUaUZaZaaIUUaUaUUIIIIIIIIkakakakakckakakakakbkakckbkakakakakaka五根本特点：1短路点各序电流大小相等，方向一样。2短路点正序电流大小与短路点原正序网络上添加一个附加阻抗 而发生三相短路时的电流相等:3短路点缺点相电压等于零。02)1(ZZZ)1(1102111ZZEZZZEIaaka为分析简便，电阻忽略不计，只思索各元件的电抗。x

14、xk1021XX令 UUUUUkakbkakakbkkkka000022121021kakakaIII假设：kkUUUkakckc21000212kakakakbUUaUaU00003023,3023kckckbkbUUUU0k300003jkbkakbkbeUUUU当kUUUkakbkb0021300003jkckakckceUUUU非缺点相电压变化情况：非缺点相电压变化情况：20ZZ20ZZu200ZZ18060u假设假设 两非缺点相电压的幅值总相两非缺点相电压的幅值总相等，相位差等，相位差 的大小决议于的大小决议于假设假设 有有UkbUkb0Ukc0Uka0 xxk10中，由于 定， 可

15、变。时 时 中性点不直接接地 00X0X1X0X0kk中性点不直接接地,3非缺点相电压为倍七单相经阻抗接地短路缺点边境条件：缺点边境条件：gkakakckbZIUII、001方法一：gkakakakakakakaZIUUUIII10210213,复合序网如下：复合序网如下：)3()(02110212122201000gkakakakakakakakakakaZZZZIUUUZIZIUZIZIU2.方法二K点缺点边境条件为：转换为对称分量：00akkckbUII00021021akakakkakakaUUUIII二二. . 两相短路两相短路一缺点边境条件：20122012221212()()kb

16、kakakakckakakakakakakaUUa Ua UUUa Ua Uaa Uaa UUUNoImageNoImage转换为对称分量(a为基准相：0,kakbkckbkcIIIUU 022211201()0311()3311()330kakakbkckakakbkckbkakakbkckbkakakaIIIIIIaIa IjIIIa IaIjIIII ，012120kakakakakaIIIUU 2复合序网法根据缺点边境条件，将根本序网在缺点端口处衔接所构成的网络称为复合序网。由复合序网，可直接求出缺点点电压电流的序分量。NoImage11212akakaEIIZZ 1121222kak

17、akakakaUUUUIZ2121212112221211111(3)12112120()3333322kbkakakakakckakakakakakakakbkakakakakckakbaakbkckaUa UaUUUUaUa UUUIIIIa Ia Iaa IjIIjIIEEIIjjjIZZZ 三缺点点电流电压向量关系(向量图：先确定参考相量：假定阻抗为纯电抗可以直观的了解三相电流、电压的相对大小和它们之间的相位关系。1kaU112kakaUIZ四两相经阻抗短路1方法一：0,kakbkckbkbkcfIIIUUIZ 转换为对称分量：0121120,kakakakakakafIIIUUIZ

18、112122122211122()akakafkakakakakakakaffEIIZZZUIZIZUUIZIZZ 2. 方法二：在K点发生的两相短路可等值的看成是在K点发生的两相金属性短路。K缺点边境条件为：0,kakbkck ck bIIIUI 012210,kakakak ak aIIIUI (五) 两相短路的根本特点：1短路电压电流中不存在零序分量；2两缺点相中的短路电流的绝对值相等，方向相反，数值上为正序电流的 倍；3111(2)121aakaEEIZZZZ3当在远离发电机的地方发生两相短路时，可经过对序网进展三相短路计算来近似求两相短路的电流；4两相短路时的正序电流在数值上与在短路

19、点加一个附加阻抗 构成一个增广正序网而发生三相短路时的电流相等。即5短路点两缺点相电压总是相等，数值上为非缺点相电压的一半，相位上总是与非缺点相电压方向相反。(2)Z三、两相接地短路bc相接地0,0kakbkcIUU一缺点边境条件：转换为对称分量(a为基准相120120013kakakakakakakaIIIUUUU1120120021202012020112020( )( )( )()akakakakakakakakakak sk sk sEIZZZZZZIIZZZIIZZZZUUUIZZSUI 二复合序网(三)短路点电气量120222012012022201201200()()kakaka

20、kakbkakakakakckakakakaIIIIZaZIaIa IIIaZZZa ZIa IaIIIaZZ220120220120()()k bk ak ck aXa XIIaXXXaXIIaXX缺点点各相电气量为：当 为纯电抗时，两缺点相电流为：120,ZZZ1201203330kakakakakakakakbkcUUUUUUUUU21313,2222ajaj (1,1)2012203 1()kbkckakXXIIIIXX将代入上式，并取绝对值，整理后可得：两相接地短路时，流入地中的电流为缺点处各相电压为2012033gkbkckakaZIIIIIZZxxk200 30020021111

21、3IkkkkIIkkckb00k10kk0 33IIIkkckb 3IIIkkckb 323IIIkkckb令xxxxxxxxUIxUUkakakakaj0201210201101UUUkakaka021kkUUUfafafa0001213300k10kk00UkaUUkaka0UUkaka023非缺点相电压升高 23，比单相接地小。(四)向量图(假定阻抗为纯电抗):参考相量：1k aU000222kakakakaUIZUIZ 02ZZ0()kakbkckbkcgIUUIIZ1201200103kakakakakakakakagIIIUUUUIZ六两相短路又经阻抗接地1.方法一：缺点边境条件：

22、转化为对称分量：1120120(3)3akaggEIZZZZZZZ0212033gkakagZZIIZZZ201203kakagZIIZZZ1111akakaUEIZ222kakaUIZ000kakaUIZ2.方法二：方法二：因Zg中只流过零序电流，所以可将Zg移到中性点的位置上。在K点对N0点发生的bc短接后又经Zg的接地短路可看成是在K和N0之间发生的两相金属性接地短路，所对应的复合序网不变。四、几点结论(a为基准相短路电流的绝对值与它的正序分量的绝对值成正比，即1. 正序等效定那么正序等效定那么)(11)(1nankaZZEI不对称短路缺点时缺点支路的正序分量电流，等于缺点点阻抗加上一个

23、附加阻抗后发生三相短路的电流。2)2(0202)1 , 1(02)1()3(; 0ZZZZZZZZZZZ)( nX)( nm0202kkkkXXXX20202)(13kkkkXXXXj2kX3 02kkXX式中)(nm为比例系数，其值视短路类型而定。 短路类型f(n)三相短路f(3)两相短路接地f(1,1)两相短路f(2)单相短路f(1)()1()()(nkannfImI0132. 关于基准相的选择8-4 8-4 非缺点相的电压电流计算非缺点相的电压电流计算留意：非缺点相的电压电流普通不满足边境条件留意：非缺点相的电压电流普通不满足边境条件 各序网络是将三相等效为星形衔接的一相等值电路各序网络

24、是将三相等效为星形衔接的一相等值电路系统的序网正序网：DCdx 1Tx1Lx2Tx)1(fu负序网：零序网：非缺点相非缺点相U,I U,I 等于各序分量叠加，普通不满足边等于各序分量叠加，普通不满足边境条件境条件电压规律：电压规律：1 1、正序：正序网中电源出电压最高，缺点点最低；、正序：正序网中电源出电压最高，缺点点最低；2 2、负序、零序：负序零序网中，缺点点出电压最、负序、零序：负序零序网中，缺点点出电压最高。高。021021021mcmcmcmcmbmbmbmbmamamamaUUUUUUUUUUUU不对称短路时网络中电流和电压的计算步骤不对称短路时网络中电流和电压的计算步骤 经过复合

25、序网求得从缺点点流出的 、 、 后，可以进而计算各序网中任一处的各序电流、电压。1kI0kI2kI1kI a. 对于正序网络，将其分解为正常情况和缺点分量两部分。在近似计算中，正常运转情况作为空载运转。缺点分量计算较简单，由 可求得网络各节点电压及电流分布。 b.对于负序和零序网络，也可经过缺点点节点电流求得网络中任一节点电压和任一支路电流。 c.用对称分量法将某一支路各序电流合成该支路三相电流，将某一节点各序电压合成该节点三相电压。 以下图画出了某一简单网络在发生各种不对称短路时各序电压的分布情况。Gh)(nK1E1E1E2U1U1U2U0U1U2U0U)2(K)1(K)1 , 1(K21k

26、kUU2kU0kU1kU021kkkUUU 不对称短路时各序电压分布)0(ffZZ二、各序相量经变压器后的相位变化二、各序相量经变压器后的相位变化1、Y/Y-12 相位不变1aU1bU1cU1AU1BU1CU1301301113301301AjkAjAjAjaUeUeUeUeU2、Y/-11 (时钟法时钟法) 1正序：顺时针正序：顺时针1aU1AU1bU1cU1BU1CU302302301123302302AjkAjAjAjaUeUeUeUeU1aU1bU1cU1AU1BU1CU30第三节第三节 电力系统非全相运转的分析电力系统非全相运转的分析 电力系统非全相运转包括单相断线和两相断线，如以下图所示。非全相运转时，系统的构造只在断口处出现了纵向三相不对称，其他部分的构造依然是对称的，故也称为纵向不对称缺点。aIbIcIddaU