《电力系统暂态分析》ppt课件

1、变压器的序阻抗和等值电路变压器的序阻抗和等值电路一、变压器的正序等值电路一、变压器的正序等值电路 变压器的正常稳态运转情况下的等值电路就是其正变压器的正常稳态运转情况下的等值电路就是其正序等值电路，由于电力系统正常稳态运转时，只需正序序等值电路，由于电力系统正常稳态运转时，只需正序分量，所以正常稳态运转时，变压器所呈现的电抗就是分量，所以正常稳态运转时，变压器所呈现的电抗就是其正序电抗。其正序电抗。 阐明：阐明： 1不论变压器中性点采用什么样的运转方式，其正序不论变压器中性点采用什么样的运转方式，其正序等值电路都是一样的。由于正序情况下，中性点对地电等值电路都是一样的。由于正序情况下，中性点对

2、地电压都为零，即中性点的阻抗对正序不起作用，可以用短压都为零，即中性点的阻抗对正序不起作用，可以用短路来替代。路来替代。 2不论变压器铁心采用什么方式，三相正序主磁通都不论变压器铁心采用什么方式，三相正序主磁通都是经过铁心构成回路，所以与其对应变压器的励磁电抗是经过铁心构成回路，所以与其对应变压器的励磁电抗很大，可以用开路来替代。很大，可以用开路来替代。变压器的正序等值电路变压器的正序等值电路二、变压器的负序等值电路及参数二、变压器的负序等值电路及参数 变压器接入负序电流时的磁通分布与正序一样现实上，只需将接入变压器的三相中的两相交换即为负序，所以其等值电路与电抗大小完全与正序一样。三、变压器

3、的零序等值电路与零序电抗三、变压器的零序等值电路与零序电抗 1、双绕组变压器的零序等值电路 YN，d(Y0/)接线的双绕组变压器 零序电压接于三角形侧时，零序电流不能经过，所以其零序阻抗无限 大。 接线变压器接线变压器 零序电压接于星形不接地侧时，零序电流不能经过，所以其零零序电压接于星形不接地侧时，零序电流不能经过，所以其零序阻序阻抗无限大。抗无限大。)/(,0YYyYn 接线变压器接线变压器 当负荷中性点接地时，二次侧有电流流过，等值电路中开关当负荷中性点接地时，二次侧有电流流过，等值电路中开关K合合上。上。负荷中性点不接地时，二次侧零序电流不能经过，开关断开。负荷中性点不接地时，二次侧零

4、序电流不能经过，开关断开。 )/(,00YYyYnn 变压器中性点经阻抗接地时 2、 与铁心型式的关系与铁心型式的关系 的大小取决于零序主磁通所经过的磁路的磁阻的大小取决于零序主磁通所经过的磁路的磁阻的大小，当磁通的大小，当磁通 经过铁心构成通道时，由于磁路的磁阻很小，所以经过铁心构成通道时，由于磁路的磁阻很小，所以 很很大，可以用开大，可以用开 路来替代。当磁通不能经过铁心构成通道时，由于磁路的路来替代。当磁通不能经过铁心构成通道时，由于磁路的磁阻很大，所磁阻很大，所 以以 数值较小很大，就不能用开路来替代。数值较小很大，就不能用开路来替代。 对于三相三柱式变压器由于零序磁通不能经过铁心构成

5、对于三相三柱式变压器由于零序磁通不能经过铁心构成回路，而只回路，而只 能经过铁心与外壳之间的间隙、外壳构成通道，零序主磁能经过铁心与外壳之间的间隙、外壳构成通道，零序主磁通所经回路的通所经回路的 磁阻较大，磁阻较大， 不能看作无穷大，即不能视为开路。但在不能看作无穷大，即不能视为开路。但在变压器有三角形变压器有三角形 接线绕组时，由于其为短路绕组，其漏抗与励磁电抗并联，接线绕组时，由于其为短路绕组，其漏抗与励磁电抗并联，留意到留意到 远远大于漏抗，所以也可以用开路表示。远远大于漏抗，所以也可以用开路表示。 对于三相变压器组或壳式变压器由于零序磁统统过铁心对于三相变压器组或壳式变压器由于零序磁统

6、统过铁心构成回路，构成回路， 所以其零序励磁电抗所以其零序励磁电抗 可视为无穷大，不论变压器有无可视为无穷大，不论变压器有无三角形接线绕三角形接线绕 组都可用开路表示。组都可用开路表示。)0(mX)0(mX)0(mX)0(mX)0(mX)0(mX)0(mX 3、三绕组变压器的零序等值电路、三绕组变压器的零序等值电路 1构造特点构造特点 为了抑制三次及谐波，三绕组变压器至少设置有一个为了抑制三次及谐波，三绕组变压器至少设置有一个三角形接线的绕三角形接线的绕 组，所以变压器的零序励磁电抗都可用开路表示。组，所以变压器的零序励磁电抗都可用开路表示。 2各种接线方式三绕组变压器的零序等值电路各种接线方

7、式三绕组变压器的零序等值电路 3、三绕组变压器的零序等值电路、三绕组变压器的零序等值电路1自耦变压器的特点自耦变压器的特点 自耦变压器绕组之间除磁的联络外，还有电的直接联络，这是自耦自耦变压器绕组之间除磁的联络外，还有电的直接联络，这是自耦变压器的主要特点。这一特点决议了自耦变压器普通用于联络两个中变压器的主要特点。这一特点决议了自耦变压器普通用于联络两个中性性点接地的系统，并且它本身的中性点普通是接地的。点接地的系统，并且它本身的中性点普通是接地的。 此外当自耦变压器有第三绕组时，其第三绕组普通接成三角形，此外当自耦变压器有第三绕组时，其第三绕组普通接成三角形，以以抑制三次或抑制三次或 次谐

8、波。次谐波。 2中性点直接接地的中性点直接接地的 接线的自接线的自耦耦变压器零序等值电路变压器零序等值电路)/(,)/(,0000YYdaYNYYaYN和n3 对于中性点直接接地的上述变压器其零序等值电路与普通双绕组变压器和普通三绕组变压器的零序等值电路一样。只是由于两个直接接地绕组之间存在电的直接联络，所以无法从等值电路求取流过接地线的电流，只能在求得电流的有名值后，再求取接地线的电流。2中性点经消弧线圈接地的 接线自耦变压器零序等值电路 正序、负序等值电路 中性点消弧线圈对正序分量和负序分量不起作用，所以其正序和负序等值电路同中性点直接接地的情况一样。 零序等值电路 接线变压器零序等值电路

9、 )/(,)/(,0000YYdaYNYYaYN和)/(,00YYaYN 接线自耦变压器零序等值电路 )/(,00YYdaYN输电线路的序参数与等值电路输电线路的序参数与等值电路 一、输电线路序阻抗概述一、输电线路序阻抗概述 1、正序阻抗、负序阻抗、正序阻抗、负序阻抗 输电线路的正序、负序阻抗是三相输电线路流过正序、输电线路的正序、负序阻抗是三相输电线路流过正序、负序电流时负序电流时 每相的等值阻抗。每相的等值阻抗。 正序、负序电流的特点是：三相电路互为回路。正序、负序电流的特点是：三相电路互为回路。 正序阻抗：正序阻抗： 负序阻抗：负序阻抗： 由于三相输电线路流过负序电流时的磁场分布完全等由

10、于三相输电线路流过负序电流时的磁场分布完全等同于正序情况同于正序情况 所以负序阻抗和负序等值电路完全于正序一样。所以负序阻抗和负序等值电路完全于正序一样。)/(lg1445. 0)/(11111kmrDxrKmjxrzm电阻，为输电导线单位长度的 2、输电线路的零序阻抗 输电线路的零序阻抗是三相输电线路流过零序电流时每相的等值阻抗。 三相零序电流是完全一样的，所以不能象正、负序电流那样三相互为回路，必需另有回路。 三相输电线路流过零序电流时的磁场分布不同于正序和负序，所以输电线路的零序阻抗与正序、负序阻抗不同。二、架空输电线路的零序阻抗二、架空输电线路的零序阻抗1、单根导线、单根导线大地回路的

11、自阻抗大地回路的自阻抗 2、两个导线大地回路的互阻抗、两个导线大地回路的互阻抗 3、单回架空输电线路的零序阻抗、单回架空输电线路的零序阻抗两相导线之间的互阻抗两相导线之间的互阻抗 将单回架空输电线路看成三个导线大地回路，当线路经全换位将单回架空输电线路看成三个导线大地回路，当线路经全换位时，时，其每两相之间的互阻抗其每两相之间的互阻抗 。mgmDDjZlg1445. 005. 0证明：证明：单回三相输电线路每相的零序阻抗：单回三相输电线路每相的零序阻抗： 流过零序电流的单回架空输电线路的每相导线可以列出其电压流过零序电流的单回架空输电线路的每相导线可以列出其电压方程：方程： 由此可见，架空输电

12、线路的零序电抗几乎为正序电抗的由此可见，架空输电线路的零序电抗几乎为正序电抗的3倍，这倍，这是是由于零序电流的相位一样，互感使每相的等值电抗增大的缘故。由于零序电流的相位一样，互感使每相的等值电抗增大的缘故。)2(2)0()0()0()0(mSmSZZIZIZIU4、双回架空线路的零序阻抗、双回架空线路的零序阻抗 双回架空线路之间的零序互阻抗：双回架空线路之间的零序互阻抗： 未经全换位时，第二回路的三相对第一回路的各相之间的互阻未经全换位时，第二回路的三相对第一回路的各相之间的互阻抗各抗各不一样。不一样。 经全换位后一回线路的全换位次数为另一回的三倍，第二回路的三相对第一回路的每相之间的互阻抗

13、都一样。 双回架空输电线路的零序等值电路：双回架空输电线路的零序等值电路：当两个回路零序阻抗一样时：当两个回路零序阻抗一样时：5、有架空地线的输电线路的零序阻抗、有架空地线的输电线路的零序阻抗 实践任务中避雷线对输电线路零序阻抗的影响很难准确计算，下实践任务中避雷线对输电线路零序阻抗的影响很难准确计算，下面面仅定性分析避雷线对输电线路零序电抗的影响。仅定性分析避雷线对输电线路零序电抗的影响。 由图所示，由于避雷线中的电流方向与输电线路中的电流方向由图所示，由于避雷线中的电流方向与输电线路中的电流方向相相反，它在每相线路反，它在每相线路大地回路中产生的互感磁通对该回路的磁通起去大地回路中产生的互

14、感磁通对该回路的磁通起去磁磁作用，从而使其零序电抗减小。避雷线的导电性能越强，其电流越大，作用，从而使其零序电抗减小。避雷线的导电性能越强，其电流越大，去磁作用越强，输电线路的零序电抗越小。去磁作用越强，输电线路的零序电抗越小。6、输电线路零序电流的估算、输电线路零序电流的估算 现实上，不仅避雷线对输电线路零序阻抗的影响很难准确计算，现实上，不仅避雷线对输电线路零序阻抗的影响很难准确计算，双双回路的零序阻抗也难准确计算，工程上对于已建成的输电线路均经过回路的零序阻抗也难准确计算，工程上对于已建成的输电线路均经过实实测来确定，对于普通输电线路，当线路情况不明时，通常采用下表数测来确定，对于普通输

15、电线路，当线路情况不明时，通常采用下表数值值进展估算。进展估算。 架空线路零序电抗与正序电抗比值架空线路零序电抗与正序电抗比值 缘由解释： 输电线路零序阻抗大于正序阻抗的缘由：正序电流流过情况下，其他两相电流在另一相导线大地回路中产生的互感磁通对其自感磁通起去磁作用，使回路总的磁通减小，感应电动势减小，对电流的妨碍作用减小，所以正序电抗较小。在输电线路流过零序电流时，其他两相电流在另一相导线大地回路中产生的互感磁通对其自感磁通起助磁作用，使回路总的磁通增大，感应电动势增大，对电流的妨碍作用增大，所以零序电抗要大于正序电抗。 双回输电线路每回每相零序电抗大于单回输电线路零序电抗的缘由同样是，一回

16、路的的三相零序电流对另一回路的一相大地回路的互感磁通起助磁作用。 有架空电线时，输电线路的零序阻抗较没有架空地线时小，是由于架空电线中电流在输电线路大地回路中产生的互感磁通起去磁作用。 有良导体架空地线时零序电抗小于有铁磁导体架空地线时的零序电抗，是由于此时架空地线中的电流较铁磁导体架空地线时大，去磁作用更强的缘故。顺便阐明架空电线对正序电抗、负序电抗无影响，由于此时架空地线中无电流流过。三、电缆线路的零序阻抗三、电缆线路的零序阻抗电缆线路的包护层在两端和中间的一些点是接地的，电缆线路的零序电流可以同时经过大地和包护层前往，护层相当于架空地线。但经过包护层前往的电流大小却与护层本身的阻抗和它的

17、接地阻抗有关，而接地阻抗又因敷设方式等而异，所以准确计算电缆线路的零序阻抗更为困难。普统统过实测，近似估算时可取：)1()0()1()0()6 . 45 . 3(10 xxrr，电抗器的零序电抗电抗器的零序电抗 一、电抗的构造一、电抗的构造 电抗器通常做成单相式，为增大电抗值，普通为铁芯式。电抗器通常做成单相式，为增大电抗值，普通为铁芯式。 二、电抗器的正序、负序、零序阻抗二、电抗器的正序、负序、零序阻抗 由于铁芯的存在，电抗器相互间的互感很小，所以其由于铁芯的存在，电抗器相互间的互感很小，所以其正序、负序、零正序、负序、零 序阻抗一样。序阻抗一样。电力系统各序等值电路的绘制电力系统各序等值电

18、路的绘制 以下面的电力系统阐明电力系统各序等值电路的绘制方法。一、正序、负序等值电路的绘制二、零序等值电路的绘制二、零序等值电路的绘制1、本卷须知、本卷须知 发电机无零序电动势，短路点分解出的零序电压是电力网中产发电机无零序电动势，短路点分解出的零序电压是电力网中产生生零序电流的独一缘由；零序电流的独一缘由； 零序网络应根据零序电流的途径，从短路点开场绘制，在零序零序网络应根据零序电流的途径，从短路点开场绘制，在零序电电流不能流过的地方，零序网络应断开；流不能流过的地方，零序网络应断开； 画零序网络时，各电力元件应采用其零序等值电路和零序参画零序网络时，各电力元件应采用其零序等值电路和零序参数

19、；数； 中性点所接阻抗将出如今零序等值电路中。中性点所接阻抗将出如今零序等值电路中。2、零序等值电路绘制、零序等值电路绘制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 一、对称分量法分析计算不对称短路的方法步骤一、对称分量法分析计算不对称短路的方法步骤 1、绘制三序网络并计算电抗值、绘制三序网络并计算电抗值 采用有名制计算时，一切电抗应归算到同一电压等级；采用有名制计算时，一切电抗应归算到同一电压等级；采用标幺值计算时一切参数应归算到一致的基准值之下。采用标幺值计算时一切参数应归算到一致的基准值之下。 2、对三序网络进展化简，计算三序等值网络的的阻、对三序网络进

20、展化简，计算三序等值网络的的阻抗抗 。 3、选择根本相，建立以根本相的各序分量电压和各序分、选择根本相，建立以根本相的各序分量电压和各序分量电流表示的边境条件方程。量电流表示的边境条件方程。 4、计算缺点处根本相各序分量电压和各序分量电流。、计算缺点处根本相各序分量电压和各序分量电流。 计算可以采用解析法或复合序网法。计算可以采用解析法或复合序网法。 5、计算缺点处各相电压、电流。、计算缺点处各相电压、电流。021ZZZ、二、单相接地短路的分析二、单相接地短路的分析 1、单相金属性接地短路的分析以、单相金属性接地短路的分析以A相短路为例相短路为例 1根本相选择根本相选择 选择特殊相选择特殊相A

21、相作为分析计算的根本相。相作为分析计算的根本相。 2建立边境条件方程建立边境条件方程 3构建复合序网构建复合序网0)0()2() 1 (fafafaUUU)2() 1 (fafaII)0(faI 4计算缺点处各序分量电流、电压计算缺点处各序分量电流、电压5绘制缺点处电流相量图、计算缺点处各相电流绘制缺点处电流相量图、计算缺点处各相电流 相量图：相量图：6计算缺点处电压计算缺点处电压2、单相经过渡电阻接地短路的分析以、单相经过渡电阻接地短路的分析以A相短路为例相短路为例1三序网络三序网络2边境条件方程选特殊相边境条件方程选特殊相A相做根本相相做根本相3复合序网复合序网4缺点处各序分量电流、电压缺

22、点处各序分量电流、电压5缺点处各相电流、电压自行分析缺点处各相电流、电压自行分析三、两相短路的分析三、两相短路的分析1、金属性短路以、金属性短路以B、C两相短路为例两相短路为例1边境条件方程选特殊相边境条件方程选特殊相A相作根本相相作根本相2复合序网复合序网3缺点处电流、序分量电压缺点处电流、序分量电压不计电阻时：3缺点处电流、电压相量图 及各相电流、电压缺点处各相电流：2、经过渡阻抗短路以、经过渡阻抗短路以B、C两相短路为例两相短路为例四、两相短路接地的分析以四、两相短路接地的分析以BC两相短路接地为例两相短路接地为例 1、金属性短路、金属性短路1边境条件方程选边境条件方程选A相作为根本相相

23、作为根本相2复合序网复合序网3缺点处各序电流、电压分量缺点处各序电流、电压分量4缺点处电流电压相量图及各相电流电压缺点处电流电压相量图及各相电流电压不计电阻，并以为不计电阻，并以为)(01012) 1 (XXaXXaIIfafb)(01021) 1 (XXXaXaIIfafc010| 0 |23XXXUUfafa各相电流和电压有效值为：各相电流和电压有效值为： 讨论讨论1、两相短路经过渡阻抗接地、两相短路经过渡阻抗接地1边境条件方程选边境条件方程选A相作为根本相相作为根本相阐明：阐明： 2复合序网复合序网3缺点处各序电流、电压分量缺点处各序电流、电压分量4缺点处各相电流、电压缺点处各相电流、电

24、压五、正序等效法那么五、正序等效法那么1、各种短路情况下缺点相短路电流大小与正序分量之间的关系、各种短路情况下缺点相短路电流大小与正序分量之间的关系 假设只需求计算某种短路情况下缺点处缺点相短路电流的大小，假设只需求计算某种短路情况下缺点处缺点相短路电流的大小，只只要求出该种短路情况下正序分量电流的大小，然后根据短路类型乘以要求出该种短路情况下正序分量电流的大小，然后根据短路类型乘以适适当的系数即可。当的系数即可。2、正序增广网络、正序增广网络 各种短路情况下，计算缺点处短路电流正序分量的网络都可以各种短路情况下，计算缺点处短路电流正序分量的网络都可以表表示为：示为： 由于它是在正序网络的短路

25、点处接入一个附加阻抗由于它是在正序网络的短路点处接入一个附加阻抗 组成，所组成，所以以称为正序增广网络。称为正序增广网络。 附加阻抗附加阻抗 与短路类型有关，由各种短路情况下的复合序网可与短路类型有关，由各种短路情况下的复合序网可知：知：ZZ六、恣意时辰缺点处短路电流的计算六、恣意时辰缺点处短路电流的计算 1、计算方法、计算方法 运算曲线法运算曲线法 2、计算步骤、计算步骤 1建立正序增广网络，即在正序等值电路的短路点串入附加阻建立正序增广网络，即在正序等值电路的短路点串入附加阻抗；抗； 2利用运算曲线法求恣意时辰缺点处短路电流的正序分量；利用运算曲线法求恣意时辰缺点处短路电流的正序分量； 3

26、利用各种缺点情况下缺点处短路电流与正序分量电流的关系利用各种缺点情况下缺点处短路电流与正序分量电流的关系求缺点处恣意时辰的短路电流。求缺点处恣意时辰的短路电流。不对称短路时非缺点处电流电压的计算不对称短路时非缺点处电流电压的计算 一、恣意处各序分量电流电压的计算一、恣意处各序分量电流电压的计算 1、正序分量的计算、正序分量的计算2、负序分量的计算、负序分量的计算3、零序分量的计算、零序分量的计算4、本卷须知、本卷须知 1越接近电源处正序分量电压越高，越接近短路点电压越低，越接近电源处正序分量电压越高，越接近短路点电压越低，短路点的正序电压与短路类型有关，三相短路时为零；其他各种不对短路点的正序

27、电压与短路类型有关，三相短路时为零；其他各种不对称称短路时，短路点的正序电压的情况按正序电压降低的程度从小到大排短路时，短路点的正序电压的情况按正序电压降低的程度从小到大排列顺序为：单相短路、两相短路、两相短路接地。列顺序为：单相短路、两相短路、两相短路接地。 2缺点处分解出的负序电压是网络中出现负序电流的缘由，所缺点处分解出的负序电压是网络中出现负序电流的缘由，所以短路点的负序电压最高。离短路点越远，负序电压越低，在发电机以短路点的负序电压最高。离短路点越远，负序电压越低，在发电机的的中性点负序电压为零。中性点负序电压为零。 3缺点处分解出的零序电压是网络中出现零序的电流缘由，所缺点处分解出

28、的零序电压是网络中出现零序的电流缘由，所以以短路点的零序电压最高。离短路点越远，零序电压越低，在变压器或短路点的零序电压最高。离短路点越远，零序电压越低，在变压器或发发电机的接地中性点处零序电压为零。电机的接地中性点处零序电压为零。 二、对称分量经变压器后的相位变化二、对称分量经变压器后的相位变化 1、计算处与短路点之间只需、计算处与短路点之间只需Y/Y-12接线变压器时接线变压器时 正序分量和负序分量只改动大小变比为正序分量和负序分量只改动大小变比为1时，大小也不变不时，大小也不变不改动改动相位。零序分量能否变换到二次侧以接近短路点的一侧为一次侧相位。零序分量能否变换到二次侧以接近短路点的一

29、侧为一次侧与与变压器中性点的接线方式有关，只需一次侧中性点接地时，零序电压变压器中性点的接线方式有关，只需一次侧中性点接地时，零序电压才才能变换到二次侧，变换同样只改动大小不改动相位。能变换到二次侧，变换同样只改动大小不改动相位。 2、计算处与短路点之间有、计算处与短路点之间有 Y/ -11接线变压器时接线变压器时 1正序分量的变换正序分量的变换 2负序分量的变换 3零序分量的变换 二次侧线路无零序分量电压和电流 留意：留意： 以上讨论的是将星形侧各序分量电流、电压变换到三角形侧的情以上讨论的是将星形侧各序分量电流、电压变换到三角形侧的情况，如需将三角形侧各序分量电流、电压变换到星形侧，那么有：况，如需将三角形侧各序分量电流、电压变换到星形侧，那么有： 三角形侧不存在无零序分量电压和电流，所以也无变换问题. 三、非缺点处电流、电压计算三、非缺点处电流、电压计算 求得非缺点处各序分量的实践值后，将各序分量叠加即可得该处的电压和电流的实践值。四、例题 非全相运转的分析计算非全相运转的分析计算 一、非全相运转及其危害和呵斥非全相运转的缘由一、非全相运转及其危害和呵斥非全相运转的缘由 1、非全相运转的概念、非全相运转的概念 非全相运转指一相或两相断开的运转形状。非全相运转指一相或两相断开的运转形状。 2、呵斥非全相