第七章电力系统序网参数与等值电路

1、第第7章章 对称分量法及电力系统序网对称分量法及电力系统序网参数和等值电路参数和等值电路结论结论： 与一相量相乘时相当于将该相量逆与一相量相乘时相当于将该相量逆时针旋转时针旋转120。乘子乘子a的定义的定义120jaeFjFFe(120 )120FFjjjaFeFeFe定义定义a23101aaa性质性质对称分量法对称分量法012012012aaaabbbbccccFFFFFFFFFFFF,abcF F F不对称分解bFaFcF000,abcFFF1aF1cF1bF2111abcFaFa F2222abcFa FaF2aF2cF2bF（正序分量）000abcFFF（零序分量）（负序分量）1211

2、11abacaFFa FFaF222222abacaFFaFFa F0aFbF1cF0bFaF1aF1bF2aF2cF2bF0cFcF000,abcFFF1aF1cF1bF2aF2cF2bF+按相迭加abc012IAI 012012012aaaabbbbccccIIIIIIIIIIII 01220122012aaaabaaacaaaIIIIIIa IaIIIaIa I 0212211111aabacaIIIaaIaaII 22122111A111111A131aaaaaaaa abc1012IAI 021221111131aaabacIIIaaIaaII 021221111131aaabacI

3、IIaaIaaII 则 )(31)0(cbaaIIII零序电流必须以中性线为通路。例：请分解成对称相量。010Ia18010Ib0Ic21220111311aaabacIaaIIaaIIaI0018010010313078. 5024018010010313078. 501201801001031021IIIaaa解：015078. 515078. 50022121IIIIIIabababaa09078. 59078. 50022211IIIIIIacacacaa 用对称分量法解决问题的基本思路：用对称分量法解决问题的基本思路：ABCABC三相线性系统的三相线性系统的不对称问题不对称问题系统系

4、统A A相的相的012012分量分量原原ABCABC三相系统的解三相系统的解ABCFAF1012012FAFABC替代原理替代原理? ? ? ?DaUDbUDcUabc对称分对称分量分解量分解对称分量法在电力对称分量法在电力系统中的应用系统中的应用 单相接地短路单相接地短路零序零序正序正序负序负序222aDaUIZ 1111aaDaUEIZ三相对称三相对称三相对称三相对称因为三相电路对称，只需给出因为三相电路对称，只需给出各序各序单相单相电路或序网电路或序网000aDaUIZ 三相对称三相对称从而得到从而得到三个序网络基本方程三个序网络基本方程1111aaDaUEIZ222aDaUIZ 000

5、aDaUIZ 注意注意：虽然该方程是从单相接地短路得到的，但：虽然该方程是从单相接地短路得到的，但对任何方式的不对称短路都成立。对任何方式的不对称短路都成立。正序网正序网负序网负序网零序网零序网1Z 1aE 1aI 1aU 2Z 2aI 2aU 0Z 0aI 0aU v各序分量三相对称各序分量三相对称：大小、相位关系固定：大小、相位关系固定v序网基本方程序网基本方程1111aaaUEIZ 222aaUIZ 000aaUIZ v3个方程，个方程，6个变量，需补充个变量，需补充3个方程。个方程。v边界条件：短路点处的电压、电流方程边界条件：短路点处的电压、电流方程0,0,0,0,0,0,0abcb

6、cabcbcaUIIUUIIIUUI a相短路：相短路：b、c两相短路两相短路：b、c两相接地短路：两相接地短路：用序分量表示用序分量表示v序网基本方程序网基本方程1111aaaUEIZ 222aaUIZ 000aaUIZ 三个序网络基本方程三个序网络基本方程确定后，可根据短路边界条确定后，可根据短路边界条件确定另外三个方程（件确定另外三个方程（边界条件方程边界条件方程），从而可解），从而可解出电压电流各序分量。出电压电流各序分量。例例 a相接地短路相接地短路000DaDbDcUII边界条件方程边界条件方程000DaDbDcUII01220122012000DaDaDaDaDbDaDaDaDc

7、DaDaDaUUUUaaIIIIIaaIII对称分量分解对称分量分解后两式相减后两式相减12DaDaII代入后两式代入后两式中任一式中任一式01DaDaII01120120DaDaDaDaDaDaDaDaIIIIUUUU方程联立方程联立方程等价方程等价01120120DaDaDaDaDaDaDaDaIIIIUUUU与序网络基与序网络基本方程联立本方程联立电压、电流各序分量电压、电流各序分量各相电压、电流各相电压、电流方法方法1合成合成方法方法2序网络序网络复合序网复合序网例如：例如：a相接地短路相接地短路1120120aDaDaDaEIIIZZZ1120()DaDaUIZZ222DaDaUIZ

8、 000DaDaUIZ 从而可求出各相电压电流从而可求出各相电压电流01120120DaDaDaDaDaDaDaDaIIIIUUUU求解思路求解思路（1）列出边界条件方程；）列出边界条件方程；（2）将边界条件方程转化为序网络方程；）将边界条件方程转化为序网络方程；（3）形成复合序网；）形成复合序网；（4）解复合序网，得电压电流各序分量；）解复合序网，得电压电流各序分量；（5） 由对称分量法得到各相电压电流。由对称分量法得到各相电压电流。注意注意 以特殊相作为基准进行分解最简单以特殊相作为基准进行分解最简单。单相接地短。单相接地短路时，故障相为特殊相；两相（接地）短路时，非路时，故障相为特殊相；

9、两相（接地）短路时，非故障相为特殊相。故障相为特殊相。电力系统元件的各序参数和等值电路电力系统元件的各序参数和等值电路u 应用对称分量法进行电力系统的不对称分析，首应用对称分量法进行电力系统的不对称分析，首先必须确定系统中各元件的先必须确定系统中各元件的各序参数；各序参数；u元件的序阻抗元件的序阻抗指元件中流过某序电流时元件两端指元件中流过某序电流时元件两端所产生的序电压降与该序电流的比值。所产生的序电压降与该序电流的比值。 静止元件静止元件无论流过正序电流还是负序电流，无论流过正序电流还是负序电流，并不改变相与相之间的磁耦合关系，其并不改变相与相之间的磁耦合关系，其正序正序阻抗与负序阻抗相等

10、阻抗与负序阻抗相等；但；但零序电抗较为复杂零序电抗较为复杂； 旋转元件中旋转元件中，各序电流流过时引起不同的电，各序电流流过时引起不同的电磁过程，磁过程，三序电抗不相同三序电抗不相同。v同步发电机各序参数同步发电机各序参数 同步发电机定子绕组中流过同步频率的同步发电机定子绕组中流过同步频率的负序电负序电流流时，产生的旋转磁场与转子转向相反，相对转子时，产生的旋转磁场与转子转向相反，相对转子的速度是同步转速的的速度是同步转速的2 2倍。由电磁感应定律，倍。由电磁感应定律，转子转子的励磁绕组和阻尼绕组中将感应出的励磁绕组和阻尼绕组中将感应出2 2倍额定频率的倍额定频率的感应电流感应电流。 正常运行

11、情况下，同步发电机定子绕组的空载正常运行情况下，同步发电机定子绕组的空载电势三相对称，产生的交流电流是正序电流，电势三相对称，产生的交流电流是正序电流，电枢电枢反应产生的旋转磁场与转子主磁通同速同方向反应产生的旋转磁场与转子主磁通同速同方向。同步发电机同步发电机正序电抗正序电抗1dXX 同步发电机同步发电机负序电抗负序电抗 212dqXXX 同步发电机定子绕组中流过零序电流时，合成同步发电机定子绕组中流过零序电流时，合成磁场为零，磁场为零，只存在定子绕组的漏磁通只存在定子绕组的漏磁通。零序漏磁比。零序漏磁比正序漏磁小，减小的程度视绕组型式而定。正序漏磁小，减小的程度视绕组型式而定。同步电同步电

12、机零序电抗的标幺值差别较大机零序电抗的标幺值差别较大。零序电阻和正序电。零序电阻和正序电阻相等。阻相等。同步发电机同步发电机零序电抗零序电抗0(0.15 0.6)dXX 汽轮发电机汽轮发电机水轮发电机水轮发电机同步调相机和同步调相机和大型同步电动机大型同步电动机x20.1340.180.150.350.24x00.0360.080.040.1250.08设该线路每相的自感阻抗为 Lz相间的互感阻抗为 mz三相电压降与三相电流有如下关系：aLmmabmLmbcmmLcUzzzIUzzzIUzzzI可简写为： abcabcabcUZIv输电线路的序阻抗输电线路的序阻抗则： 012012abcA U

13、ZAI即 1012012012012abcUT ZTIZI式中： 10120000002LmabcLmLmzzZTZTzzzz012Z即为电压降的对称分量和电流的对称分量之间的阻抗矩阵。 即：111122220000()()(2)aLmaaaLmaaaLmaaUzzIz IUzzIz IUzzIz I负序正序零序（34）倍正序电抗12zz变压器是静止的磁耦合元件，变压器是静止的磁耦合元件，正、负序正、负序参数和参数和等值电路完全相同；等值电路完全相同；变压器通入变压器通入零序零序电流时，不同变压器结构的零电流时，不同变压器结构的零序磁通磁路不同，不同绕组接线的零序电流回序磁通磁路不同，不同绕组

14、接线的零序电流回路也不相同，所以零序参数和等值电路路也不相同，所以零序参数和等值电路不同于不同于正、负序正、负序参数和等值电路。参数和等值电路。v三相变压器各序参数和等值电路三相变压器各序参数和等值电路 一定，一定， 也一定，磁路磁阻小，所需磁势也也一定，磁路磁阻小，所需磁势也小，从而所需励磁电流也小，等效为小，从而所需励磁电流也小，等效为 大大 。 对于三相五柱式变压器或由三个单相变压对于三相五柱式变压器或由三个单相变压器组成的三相变压器组器组成的三相变压器组0mx 由三个单相变压器组成的由三个单相变压器组成的三相变压器组零序磁路三相变压器组零序磁路0mxuFR磁路磁势、磁通和磁阻的关系为磁

15、路磁势、磁通和磁阻的关系为变压器结构对零序励磁电抗的影响变压器结构对零序励磁电抗的影响对于三相三柱式变压器，对于三相三柱式变压器， 为有限值。为有限值。0mx 磁路磁阻大，需励磁电流大，等效为磁路磁阻大，需励磁电流大，等效为Xm0较较小，但仍比绕组零序漏抗大得多小，但仍比绕组零序漏抗大得多。所以，。所以，当当Xm0与变压器漏抗并联时可将与变压器漏抗并联时可将Xm0忽略。忽略。三相三柱式变压器组零序磁路三相三柱式变压器组零序磁路FR三个单相变压器接成的三相变压器组和三相五三个单相变压器接成的三相变压器组和三相五柱式，柱式，各相铁芯独立，磁通分布情况与所加电各相铁芯独立，磁通分布情况与所加电压相序

16、无关，压相序无关，零序励磁电流很小，可认为零序励磁电流很小，可认为激磁激磁电抗无穷大电抗无穷大。三相三柱式变压器三相三柱式变压器，通入正序或负序电流时，通入正序或负序电流时，各相主磁通均在铁芯内形成回路，所以励磁电各相主磁通均在铁芯内形成回路，所以励磁电流很小，励磁电抗很大；当通入零序电流时，流很小，励磁电抗很大；当通入零序电流时，三相零序主磁通大小相等相位相同，不能在铁三相零序主磁通大小相等相位相同，不能在铁芯中形成回路，只能通过绝缘介质和外壳形成芯中形成回路，只能通过绝缘介质和外壳形成回路，所以零序励磁电流相当大，回路，所以零序励磁电流相当大，零序励磁电零序励磁电抗为有限值抗为有限值。)0

17、(mx(0)mmxx各种接线方式双绕组变压器的零序等值电路各种接线方式双绕组变压器的零序等值电路1x2x0mx1210I 20I 110I 103I 220I 203I 1210I 103I 1x2x0mx1210I 110I 103I 220I 1x2x0mx1210I 20I 3110I 103I 220I 1x3x0mx1310I 20I 22x110I 103I 220I 330I 303I 1x3x0mx1310I 20I 22x30I 110I 103I 220I 330I 1x3x0mx1310I 20I 22x30I 各种接线方式三绕组变压器的零序等值电路（续）各种接线方式三绕

18、组变压器的零序等值电路（续）各相加零序电压时，每一相与地各相加零序电压时，每一相与地之间的零序电压为之间的零序电压为1 01010101033GNNNNUUIZUIZ 因此，中性点阻抗可乘因此，中性点阻抗可乘以以3然后放到相上来，然然后放到相上来，然后将其作为中性点直接接后将其作为中性点直接接地处理。地处理。1103I10I3NZ3NZ3NZ变压器中性点经阻抗接地的零序等值电路变压器中性点经阻抗接地的零序等值电路110I 103I 330I 220I 203I 1nZ2nZ110I 103I 330I 220I 203I 13nZ13nZ13nZ23nZ23nZ23nZ1x0mx1310I 20I 22x30I 3x13nZ23nZ正序网络与计算三相短路时的等值网络正序网络与计算三相短路时的等值网络完全相同。完全相同。除除中性点接地阻抗中性点接地阻抗和和空载线路空载线路外，电力外，电力系统各元件均应包括在正序网络中。系统各元件均应包括在正序网络中。v正序网络正序网络 发电机不产生负序电势发电机不产生负序电势，故，故所有电源的所有电源的负序电势为零负序电势为零。 负序网络的组成元件与正