第8章电力系统不对称故障的分析01

1、1第第8 8章章 电力系统不对称电力系统不对称 故障的分析故障的分析2横向故障单相接地短路两相短路 两相接地短路 不对称故障纵向故障两相断线 单相断线不对称故障的类型不对称故障的类型3计算短路点各序电流、电压分量；计算各序电流、电压在网络中的分布，遇有变压器之路，还需注意相位变化； 将各序分量合成得出网络各支路中的各相电流以及各节点各相电压。 不对称短路计算的基本思路不对称短路计算的基本思路48.1 8.1 简单不对称短路的分析简单不对称短路的分析 一、单相接地短路二、两相短路三、两相接地短路四、正序等效定则五、接地系数5一、单相接地短路acaIbIcIfjXbUaUcU由于a相为特殊相，且选

2、定其为基准相，则故障点的边界条件为 j,0,0aafbcUI XII应用对称分量法可得aaaaIIII312106整理可得序量边界条件为01201210121j()j3aaaaaafafaaaaUUUIIIXI XIIII序网络的三个基本方程 1111222000aaaaaaEjI XUjIXUjIXU正序:负序:零序:7解析法： 联立求解三个基本方程和三个序量边界条件方程，从而可求出短路点各序电流和各序电压共六个未知参数的方法。 不对称短路的计算方法8复合序网络法： 按序量边界条件，将正序、负序和零序网络按一定规律连接，从而求出短路点各序电流和各序电压共六个未知参数的方法。 这种方法简单直观

3、，使用方便。91E1aU1jXo1f11aI2jXf2o22aI2aU0jXf0o00aI0aU3fj X121012103aaaafaaaaIIIIXIjUUU按照本题的序量边界条件，可绘制相应的序网如左图所示。10 应用解析法或复合序网法计算不对称故障，两种方法均可； 两种方法的共同关键点是：计算短路点的计算短路点的正序电流分量。正序电流分量。 以复合序网法为例的求解步骤和计算公式如下：计算短路点正序电流11120/ j(3)afIEXXXX11计算短路点负序、零序电流120aaaIII计算短路点各序电压1111201jj(3)aafaUEX IXXX I221jaaUXI 001jaaU

4、XI 120)1 (0)1 (31212201212201120aaaacaaaabaaaaaIaaI aIaIIIaaIaI aIIIIIII计算短路点各相电流 13故障相或单相接地短路电流的有效值 (1)111203| 33faaafEIIIIXXXX140211j3aaaaafUUUUI X202120121201222201jjj(3)j()(1)3baaaaafafaUUaUaUX IaX Ia XXX Iaa XaXa X I2021201212012201jjj (3)j()(1)3caaaaafafaUUa UaUX Ia X Ia XXXIa a XaXaXI计算短路点的各相

5、电压150210aaaaUUUU1201120/j()aaaIIIEXXX1021221001j()jjaaaaaaUXXIUXIUXI 如果a相金属性接地短路，即Xf0，则有16221202001j()(1)3(2)j32baaUIaa XaXXXXI21202001j()(1)3 (2)j 32caaUIaaXaXXXXI短路点的非故障相电压计算17绘制短路点的电流、电压相量图021aaaIIIaIbUcU1aU2aU0aU电压向量图电流向量图18单相短路电流单相短路电流电源电势一定的情况下，单相短路电流和各序输入电抗之和有关； X1和X2的大小与短路点至电源点之间的电气距离有关；X0则与

6、中性点接地方式有关； 当X1X2， X0正序阻抗正序阻抗负序阻抗原因：原因：零序电流三相同相位，互感磁通相互加强零序电流三相同相位，互感磁通相互加强 54每回线路的正序阻抗与单回线路的正序阻抗完全相等。（通过正序（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。（通过零序电流时，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55双回路系统的单相零序电路图双回路系统的单相零序电路图56双回线总的一相零序阻抗为 (2)I0I-II0II0I-II00I-II0I0I-II0II0I-II0()()ZZZZZZZZZZ(2)00I0I-II0I-

7、II0I011()()22ZZZZZZ如果两回路结构完全相同 57(1)00I-II0ZZZ每一回路的单相零序阻抗为 58l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 59由于架空地线的影响，线路的零序阻抗将减小。（因为架空地线相当于导线的一个二次短路线圈，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。） 60l有架空地线的双回架空输电线的零序等值电路有架空地线的双回架空输电线的零序等值电路61在短路实用计算中，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。62电缆线路的零序阻抗电缆

8、线路的零序阻抗电缆芯线间距离较小，故电缆线路的正序（或负序）电抗比架空线路要小得多。 63电缆零序阻抗一般应通过实测确定； 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说明：64实用计算中，可采用表中的电抗平均值 657.4 7.4 架空输电线路的各序电纳架空输电线路的各序电纳 输电线路的正序和负序电纳kmSrDbegeg/10lg58. 76066零序电纳正序电纳677.5 7.5 同步电机的序阻抗同步电机的序阻抗同步电机的同步电机的正序电抗 qddqdXXXXX 、定义：发电机端点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。

9、 同步电机的同步电机的负序电抗682dq1()2XXX实用计算中，隐极机和有阻尼绕组的凸极机的负序电抗可取为 无阻尼绕组的凸极机的负序阻抗取为 2dqXX X69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在要求不高的场合，对汽轮发电机和有阻尼绕组的水轮发电机2dXX70定义：定义：施加在发电机端点的零序电压的基频分量与流入定子绕组的零序电流的基频分量的比值。 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序电流所呈现的漏电抗。同步电机的零序电抗同步电机的零序电抗71零序漏电抗总是小于正序漏电抗且具

10、有很大的变动范围，通常0d(0.15 0.6)XX72实用计算中，如无电机的确定参数，可取表中给出的平均值。 737.6 负荷的序阻抗 2LDLDLDLDLD(cosjsin)UZSl负荷的正序阻抗负荷的正序阻抗 大容量异步电动机MM0.2,0.9XE综合负荷LDLD0.35,0.8XE74l负荷的负序阻抗负荷的负序阻抗忽略绕组电阻和激磁电抗可得异步电动机的负序阻抗近似等于次暂态电抗。异步电动机没有接地的中性点，因而零序电流不能流通，故零序阻抗为无限大 。负荷一般不需要建立零序等值电路。 l负荷的零序阻抗负荷的零序阻抗757.7 电力系统各序网络的制订 各序网络是三相对称的，故在制订各序网络的

11、等值电路时，只需画出一相的等值网络 基本方法：在故障点与地间加上序电压； 从故障点开始，逐步查明各序电流流通的路径； 将某一序电流能流通的元件以其序参数加入该序网络中。 76正序网络就是第6章中计算三相短路时的网络； 故障点的电压不为零而为正序电压； 中性点接地阻抗、空载线路（不计导纳）以及空载变压器（不计激磁电流）中不会有正序电流通过，所以这些元件在正序网络中是不出现的。 一、正序网络的制订一、正序网络的制订77组成负序网络的元件与组成正序网络的元件完全相同； 负序网络中发电机的电势为零； 各元件的负序电抗值，除发电机等旋转元件外，其他均与正序网络的相同。 二、负序网络的制定二、负序网络的制定78组成零序网络的元件和组成正序、负序网络的元件是不同的； 制订零序网络时首先要查明，在故障点加零序电压后，零序电流可能通过的路径； 将零序电流能通过的元件以其相应的零序电抗代替，即可组成零序网络。 三、零序网络的制订三、零序网络的制订79正序、负序、零序网络的绘制80正序