长江大学电力系统分析PPT电力系统分析第7章

1、1第七章 电力系统各元件的序阻抗和等值电路 7-1 对称分量法在不对称短路计算中的应用7-2 各元件的负序和零序电抗7-3 电力系统各序网络的制定21 1、什么是对称分量法？、什么是对称分量法？2 2、为什么要引入对称分量法？、为什么要引入对称分量法？分析过程是什么？分析过程是什么？1 1、各元件的序参数是怎样的？、各元件的序参数是怎样的？2 2、如何绘制电力系统的序网图？、如何绘制电力系统的序网图？如何利用对称分量法对如何利用对称分量法对简单不对称故障进行分简单不对称故障进行分析与计算？析与计算？3正序分量正序分量零序分量零序分量负序分量负序分量合成合成7-1 对称分量法在不对称短路计算中的

2、应用4一、对称分量法一、对称分量法 正序分量正序分量：三相量大小相等，互差：三相量大小相等，互差1200，且与系，且与系统正常运行相序相同。统正常运行相序相同。 负序分量负序分量：三相量大小相等，互差：三相量大小相等，互差1200，且与系，且与系统正常运行相序相反。统正常运行相序相反。 零序分量零序分量：三相量大小相等，相位一致。：三相量大小相等，相位一致。5 三序量用三相量表示三序量用三相量表示2(1)2(2)(0)1113111aaabcaIIaaIaaIII120abcIIS11111221aaaaS1120abcIIS62(1)(1)(1)(1)2(2)(2)(2)(2)(0)(0)(

3、0),bacabacabcaIa IIaIIaIIa IIII120jea 逆时针旋转逆时针旋转1201200 0(1)(2)(0)2(1)(2)(0)(1)(2)(0)2(1)(2)(0)(1)(2)(0)aaaabaaabbbcaaacccIIIIIa IaIIIIIIaIa IIIII三相量用三序量表示三相量用三序量表示7二、序阻抗的概念二、序阻抗的概念 静止的三相电路元件序阻抗静止的三相电路元件序阻抗cbaccbcacbcbbabacabaacbaIII ZZZZZZZZZVVVabcabcZIV1201201120IZISZSVsc1 SZSZsc称为序阻抗矩阵称为序阻抗矩阵8 当元

4、件参数完全对称时当元件参数完全对称时mcabcabsccbbaazzzzzzzz 0210000002000000ZZZZZZZZZZmsmsmssc120120IZVsc(1)(1)(1)(2)(2)(2)(0)(0)(0)aaaaaaVZ IVZIVZI结论：在结论：在三相参数三相参数对称对称的线性电路的线性电路中，各序对称分量具有独中，各序对称分量具有独立性，因此，可以对正序、负序、零序分量分别进行计算。立性，因此，可以对正序、负序、零序分量分别进行计算。9二、序阻抗的概念二、序阻抗的概念 序阻抗：元件三相参数对称时，元件两端某一序的电压降序阻抗：元件三相参数对称时，元件两端某一序的电压

5、降与通过该元件的同一序电流的比值。与通过该元件的同一序电流的比值。(1)(1)(1)(2)(2)(2)(0)(0)(0)/aaaaaaZVIZVIZVI 正序阻抗正序阻抗负序阻抗负序阻抗零序阻抗零序阻抗10三、对称分量法在不对称短路计算中的应用三、对称分量法在不对称短路计算中的应用 一台发电机接于空载线路，发电机中性点经阻抗一台发电机接于空载线路，发电机中性点经阻抗Z Zn n接地。接地。 a a相发生单相接地相发生单相接地0 00000fafafbfbfcfcVIVIVI11三、对称分量法在不对称短路计算中的应用三、对称分量法在不对称短路计算中的应用 a a相接地的模拟相接地的模拟0 000

6、00fafafbfbfcfcVIVIVI127-1 对称分量法在不对称短路计算中的应用图图7-4 对称分量法的应用对称分量法的应用13以a相位参考相位，在正序网中，有()()1()1()1(nfaLGazIzzE)1()1()1()1()fafcfbfaVIII因为正序电流不流经中性线，zn在正序网络中不起作用，则上式可写成)1 ()1 ()1 ()(faLGaIzzE)1(faV14负序电流也不流经中性线，且发电机的负序电势为零，负序网络的电压方程为)2()2()2()(0faLGIzz)2(faV157-1 对称分量法在不对称短路计算中的应用对于零序网，在zn中将流过三倍的零序电流，计及发

7、电机的零序电势为零，零序网络的电压方程为)0()0()0()3(0fanLGIzzz)0(faV16通过网络化简，如图75，各序电压方程为图图7-5 7-5 正序正序(A),(A),负序负序(B),(B),和零序和零序(C)(C)等值网络等值网络 ) 1 () 1 () 1 (fafaffeqVIzE)2()2(0faffIz)2(faV)2()0(0faffIz)0(faV177-2 各元件的负序和零序电抗 静止元件静止元件：正序阻抗等于负序阻抗，不等于零序：正序阻抗等于负序阻抗，不等于零序阻抗。如：变压器、输电线路等。阻抗。如：变压器、输电线路等。 旋转元件旋转元件：各序阻抗均不相同。如：

8、发电机、电：各序阻抗均不相同。如：发电机、电动机等元件。动机等元件。18一、同步发电机的负序和零序电抗一、同步发电机的负序和零序电抗1 同步发电机的负序电抗同步发电机的负序电抗 负序旋转磁场与转子旋转负序旋转磁场与转子旋转方向相反，因而在不同的方向相反，因而在不同的位置会遇到不同的磁阻位置会遇到不同的磁阻（因转子不是任意对称（因转子不是任意对称的），负序电抗会发生周的），负序电抗会发生周期性变化。期性变化。 有阻尼绕组发电机有阻尼绕组发电机 无阻尼绕组发电机无阻尼绕组发电机qdXX qdXX 19同步发电机 同一台发电机，在不同类型的短路时，负序电抗也不同：单相短路 2)2)(2()0()0(

9、)0()1()2(xxxxxxqd两相短路 )2()2(qdxxx两相接地短路 )0()0()0()1()2(2)2)(2(qdqdqdqdxxxxxxxxxxxx也可近似取为 )(21)2(qdxxx对于无阻尼绕组的凸极机，可近似为 qdxxx)2(20作为近似估计，对汽轮发电机及有阻尼的水轮发电机，可采用)2(22. 1dxx ；对于无阻尼绕组的发电机，可采用)2(45. 1dxx如无电机的确切参数，也可按下表取值：电机类型 x(2) x(2) 电机类型 x(2) x(2) 汽轮发电机 0.16 0.06 有阻尼的水轮发电机 0.45 0.07有阻尼的水轮发电机 0.25 0.07 同步调

10、相机和大型同步电动机 0.24 0.08211 1 同步发电机的负序电抗同步发电机的负序电抗 实用计算中发电机负序电抗计算实用计算中发电机负序电抗计算 有阻尼绕组有阻尼绕组 无阻尼绕组无阻尼绕组 发电机负序电抗近似估算值发电机负序电抗近似估算值有阻尼绕组有阻尼绕组 无阻尼绕组无阻尼绕组 无确切数值，可取典型值无确切数值，可取典型值 )(212qdXXX qdXXX2dXX 22. 12dXX 45. 12电机类型电抗水轮发电机汽轮发电机调相机和大型同步电动机有阻尼绕组无阻尼绕组0.150.350.320.550.1340.180.240.040.1250.040.1250.0360.080.0

11、80X2X222.2.同步发电机的零序电抗同步发电机的零序电抗 三相零序电流在气隙中产生的合成磁势为零，因三相零序电流在气隙中产生的合成磁势为零，因此其零序电抗仅由定子线圈的漏磁通确定。此其零序电抗仅由定子线圈的漏磁通确定。 同步发电机零序电抗在数值上相差很大（绕组结同步发电机零序电抗在数值上相差很大（绕组结构形式不同）：构形式不同）： 零序电抗零序电抗典型值典型值dXX )6 . 015. 0(023二、异步电动机和综合负荷的序阻抗二、异步电动机和综合负荷的序阻抗 异步电机和综合负荷的正序阻抗：异步电机和综合负荷的正序阻抗： Z1=0.8+j0.6或或X1=1.2； 异步电机负序阻抗：异步电

12、机负序阻抗：X2=0.2； 综合负荷负序阻抗：综合负荷负序阻抗：X2=0.35； 异步电机和综合负荷的零序电抗：异步电机和综合负荷的零序电抗：X0=。24三、变压器的零序电抗及其等值电路三、变压器的零序电抗及其等值电路普通变压器的零序阻抗及其等值电路普通变压器的零序阻抗及其等值电路正序、负序和零序等值电路结构相同。正序、负序和零序等值电路结构相同。251 .1 .普通变压器的零序阻抗及其等值电路普通变压器的零序阻抗及其等值电路漏磁通的路径与所通电流的序别无关，因此变压漏磁通的路径与所通电流的序别无关，因此变压器的器的各序等值漏抗相等各序等值漏抗相等。励磁电抗取决于主磁通路径，正序与负序电流的励

13、磁电抗取决于主磁通路径，正序与负序电流的主磁通路径相同，主磁通路径相同，负序励磁电抗与正序励磁电抗负序励磁电抗与正序励磁电抗相等相等。因此，。因此，变压器的正、负序等值电路参数完变压器的正、负序等值电路参数完全相同。全相同。 变压器的零序励磁电抗与变压器的铁心结构相关。变压器的零序励磁电抗与变压器的铁心结构相关。26零序励磁电抗等于正序励磁电抗零序励磁电抗等于正序励磁电抗零序励磁电抗等于正序励磁电抗零序励磁电抗等于正序励磁电抗零序励磁电抗比正序励磁零序励磁电抗比正序励磁电抗小得多：电抗小得多：X Xm0m0=0.3=0.3 1.01.0272.2.变压器的零序等值电路与外电路的连接变压器的零序

14、等值电路与外电路的连接基本原理基本原理 a) a) 变压器零序等值电路与外电路的联接取决变压器零序等值电路与外电路的联接取决于于零序电流的流通路径零序电流的流通路径，因此，与变压器三相绕，因此，与变压器三相绕组联结形式及中性点是否接地有关。组联结形式及中性点是否接地有关。 b)b)不对称短路时，零序电压施加于不对称短路时，零序电压施加于相线与大地相线与大地之间。之间。28考虑三个方面：考虑三个方面：（1 1）当外电路向变压器某侧施加零序电压时，如果能在该侧）当外电路向变压器某侧施加零序电压时，如果能在该侧产生零序电流，则等值电路中该侧绕组端点与外电路接通；产生零序电流，则等值电路中该侧绕组端点

15、与外电路接通；反之，则断开。根据这个原则：反之，则断开。根据这个原则：只有中性点接地的星形接法只有中性点接地的星形接法绕组才能与外电路接通。绕组才能与外电路接通。（2 2）当变压器绕组具有零序电势（由另一侧感应过来）时，）当变压器绕组具有零序电势（由另一侧感应过来）时，如果它能将零序电势施加到外电路并能提供零序电流的通路，如果它能将零序电势施加到外电路并能提供零序电流的通路，则等值电路中该侧绕组端点与外电路接通，否则断开。据此：则等值电路中该侧绕组端点与外电路接通，否则断开。据此：只有中性点接地星形接法绕组才能与外电路接通。只有中性点接地星形接法绕组才能与外电路接通。（3 3）三角形接法的绕组

16、中，绕组的零序电势虽然不能作用到）三角形接法的绕组中，绕组的零序电势虽然不能作用到外电路中，但能在三相绕组中形成环流。因此，外电路中，但能在三相绕组中形成环流。因此，在等值电路在等值电路中该侧绕组端点接零序等值中性点。中该侧绕组端点接零序等值中性点。29Y Y0 0/接法三角形侧的零序环流接法三角形侧的零序环流 30变压器绕组接法变压器绕组接法开关位置开关位置绕组端点与外电路的连接绕组端点与外电路的连接Y Y1 1与外电路断开与外电路断开Y Y0 02 2与外电路接通与外电路接通3 3与外电路断开，但与励磁支路并联与外电路断开，但与励磁支路并联变压器零序等值电路与外电路的联接变压器零序等值电路

17、与外电路的联接 313.3.中性点有接地电阻时变压器的零序等值电路中性点有接地电阻时变压器的零序等值电路变压器中性点经电抗接地时的零序等值电路变压器中性点经电抗接地时的零序等值电路 324.4.自耦变压器的零序阻抗及其等值电路自耦变压器的零序阻抗及其等值电路 中性点直接接地的自耦变压器中性点直接接地的自耦变压器33中性点经电抗接地的自耦变压器中性点经电抗接地的自耦变压器12IIIIII1212IIII12II3) 1(3)1 (3kXXXkkXXXkXXXnnn34四、架空线路的零序阻抗及其等值电路四、架空线路的零序阻抗及其等值电路 零序电流必须借助大地及架空地线构成通路零序电流必须借助大地及

18、架空地线构成通路35四、架空线路的零序阻抗及其等值电路四、架空线路的零序阻抗及其等值电路 零序阻抗比正序阻抗大零序阻抗比正序阻抗大（1）回路中包含了大地电阻）回路中包含了大地电阻（2）自感磁通和互感磁通是助增的）自感磁通和互感磁通是助增的36四、架空线路的零序阻抗及其等值电路四、架空线路的零序阻抗及其等值电路 平行架设双回线零序等值电路平行架设双回线零序等值电路37四、架空线路的零序阻抗及其等值电路四、架空线路的零序阻抗及其等值电路 有架空地线的情况：零序阻抗有所减小。有架空地线的情况：零序阻抗有所减小。38实用计算中一相等值零序电抗实用计算中一相等值零序电抗架空输电线路的零序阻抗在短路的实用计算中，近似地采用下列公式计算输电线路每一回路每单位长度的一相等值零序阻抗：无架空地线的单回线路 x(0)=3.5x(1)有钢质架空地线的单回线路 x(0)=3x(1)有良导体架空地线的单回线路 x(0)=2x(1)无架空地线的双回线路 x(0)=5.5x(1)有钢质架空地线的双回线路