电力系统暂态分析

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行情况下的等值电路就是其正序等值电路，因为电力系统正常稳态运行时，只有正序分量，所以正常稳态运行时，变压器所呈现的电抗就是其正序电抗。 说明：说明： 1）不管变压器中性点采用什么样的运行方式，其正序等值电路都是一样的。因为正序情况下，中性点对地电压都为零，即中性点的阻抗对正序不起作用，可以用短路来代替。 2）不管变压器铁心采用什么方式，三相正序主磁通都是通过铁心形成回路，所以与其对应变压器的励磁电抗很大，可以用开路来代替。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

2、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相同（事实上，只要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相同。三、变压器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，零序电流不能通过，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，零序电流不能通过，所以其零序阻抗无限大。)/(,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K合上。负

3、荷中性点不接地时，二次侧零序电流不能通过，开关断开。 )/(,00YYyYnn 变压器中性点经阻抗接地时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通过的磁路的磁阻的大小，当磁通通过铁心形成通道时，由于磁路的磁阻很小，所以 很大，可以用开路来代替。当磁通不能通过铁心形成通道时，由于磁路的磁阻很大，所以 数值较小很大，就不能用开路来代替。 对于三相三柱式变压器由于零序磁通不能通过铁心形成回路，而只能通过铁心与外壳之间的间隙、外壳形成通道，零序主磁通所经回路的磁阻较大， 不能看作无穷大，即不能视为开路。但在变压器有三角形接线绕组时，由于其为短路绕组，其

4、漏抗与励磁电抗并联，注意到 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通通过铁心形成回路，所以其零序励磁电抗 可视为无穷大，不管变压器有无三角形接线绕组都可用开路表示。)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）结构特点）结构特点 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

5、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系外，还有电的直接联系，这是自耦变压器的主要特点。这一特点决定了自耦变压器一般用于联系两个中性点接地的系统，并且它本身的中性点一般是接地的。 此外当自耦变压器有第三绕组时，其第三绕组一般接成三角形，以抑制三次或 次谐波。 （2）中性点直接接地的）中性点直接接地的 接线的自耦接线的自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相同。只是由于两个直接接地绕组之间存在电的直接联系，所

6、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。 零序等值电路零序等值电路 接线变压器零序等值电路 )/(,)/(,0000YYdaYNYYaYN和)/(,00YYaYN 接线自耦变压器零序等值电路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

7、、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、负序电流时每相的等值阻抗。 正序、负序电流的特点是：三相电路互为回路。 正序阻抗： 负序阻抗： 因为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所以负序阻抗和负序等值电路完全于正序相同。)/(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 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相同的，所以不能象正、负序电流那样三相互为回路，必须另有回路。 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

8、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，当线路经全换位时，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方程： 由此可见，架空输电线路的

9、零序电抗几乎为正序电抗的3倍，这是由于零序电流的相位相同，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抗各不相同。 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都相同。 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相同时：当两个回路零序阻抗相同时：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

10、的零序阻抗 实际工作中避雷线对输电线路零序阻抗的影响很难精确计算，下面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相反，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，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 事实上，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通过实测来确定，对于一般输电线路，当线路情况不明时，通常采用下表数值进行估算。 架空线路零序电抗与正序电

11、抗比值架空线路零序电抗与正序电抗比值 原因解释： 输电线路零序阻抗大于正序阻抗的原因：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，对电流的阻碍作用减小，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，对电流的阻碍作用增大，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原因同样是，一回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

12、零序阻抗较没有架空地线时小，是因为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，是因为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。顺便说明架空电线对正序电抗、负序电抗无影响，因为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通过大地和包护层返回，护层相当于架空地线。但通过包护层返回的电流大小却与护层本身的阻抗和它的接地阻抗有关，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。一般通

13、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、电抗的结构一、电抗的结构 电抗器通常做成单相式，为增大电抗值，一般为铁芯式。 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，所以其正序、负序、零序阻抗相同。电力系统各序等值电路的绘制电力系统各序等值电路的绘制 以下面的电力系统说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、注意事项、注意事项 发电机无零序电动势，短路点分

14、解出的零序电压是电力网中产生零序电流的唯一原因； 零序网络应根据零序电流的路径，从短路点开始绘制，在零序电流不能流过的地方，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数； 中性点所接阻抗将出现在零序等值电路中。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故障处的短路电流和电压各种不对称短路时故障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 采用有名制计算时，所有电抗应归算到同一电压等级；采用标幺值计算时所有参数应归算到统一的基准值之下。2、对三序网络进行化简，计算三序

15、等值网络的的阻抗 。3、选择基本相，建立以基本相的各序分量电压和各序分量电流表示的边界条件方程。4、计算故障处基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。5、计算故障处各相电压、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、单相金属性接地短路的分析（以（以A相短路为例）相短路为例） （1）基本相选择）基本相选择 选择特殊相A相作为分析计算的基本相。 （2）建立边界条件方程）建立边界条件方程 （3）构建复合序网）构建复合序网0)0()2() 1 (fafafaUUU)2() 1 (fafaII)0(faI （4）计算故障处

16、各序分量电流、电压）计算故障处各序分量电流、电压（5）绘制故障处电流相量图、计算故障处各相电流）绘制故障处电流相量图、计算故障处各相电流 相量图：相量图：（6）计算故障处电压）计算故障处电压2、单相经过渡电阻接地短路的分析、单相经过渡电阻接地短路的分析（以（以A相短路为例）相短路为例）（1）三序网络）三序网络（2）边界条件方程（选特殊相）边界条件方程（选特殊相A相做基本相）相做基本相）（3）复合序网）复合序网（4）故障处各序分量电流、电压）故障处各序分量电流、电压（5）故障处各相电流、电压）故障处各相电流、电压（自行分析）（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、金属性短

17、路（以（以B、C两相短路为例）两相短路为例）（1）边界条件方程）边界条件方程（选特殊相A相作基本相）（2）复合序网）复合序网（3）故障处电流、序分量电压）故障处电流、序分量电压不计电阻时：（3）故障处电流、电压相量图）故障处电流、电压相量图 及各相电流、电压及各相电流、电压故障处各相电流：故障处各相电流：2、经过渡阻抗短路、经过渡阻抗短路（以（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四、两相短路接地的分析（以BC两相短路接地为例） 1、金属性短路、金属性短路（1）边界条件方程）边界条件方程（选（选A相作为基本相）相作为基本相）（2）复合序网）复合序网（3）故障处各序电流、电压

18、分量）故障处各序电流、电压分量（4）故障处电流电压相量图及各相电流电压）故障处电流电压相量图及各相电流电压不计电阻，并认为不计电阻，并认为)(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）边界条件方程）边界条件方程（选（选A相作为基本相）相作为基本相）说明：说明： （2）复合序网）复合序网（3）故障处各序电流、电压分量）故障处各序电流、电压分量（4）故障处各相电流、电压）故障处各相电流、电压五、正序

19、等效法则五、正序等效法则1、各种短路情况下故障相短路电流大小与正序分量之间的关系、各种短路情况下故障相短路电流大小与正序分量之间的关系 如果只需要计算某种短路情况下故障处故障相短路电流的大小，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适当的系数即可。2、正序增广网络、正序增广网络 各种短路情况下，计算故障处短路电流正序分量的网络都可以表示为： 由于它是在正序网络的短路点处接入一个附加阻抗 组成，所以称为正序增广网络。 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知：ZZ六、任意时刻故障处短路电流的计算六、任意时刻故障处短路电流的计算 1、计算方法、计算方法 运算曲

20、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抗； （2）利用运算曲线法求任意时刻故障处短路电流的正序分量； （3）利用各种故障情况下故障处短路电流与正序分量电流的关系求故障处任意时刻的短路电流。不对称短路时非故障处电流电压的计算不对称短路时非故障处电流电压的计算 一、任意处各序分量电流电压的计算一、任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、注意事项、注意事项 （1）越靠近电源处正序分量电压越高，越靠近短路点电压越低，短路点的正序电压与短路类型有关，三相短路时

21、为零；其他各种不对称短路时，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列顺序为：单相短路、两相短路、两相短路接地。 （2）故障处分解出的负序电压是网络中出现负序电流的原因，所以短路点的负序电压最高。离短路点越远，负序电压越低，在发电机的中性点负序电压为零。 （3）故障处分解出的零序电压是网络中出现零序的电流原因，所以短路点的零序电压最高。离短路点越远，零序电压越低，在变压器或发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有、计算处与短路点之间只有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

22、变大小（变比为1时，大小也不变）不改变相位。零序分量能否变换到二次侧（以靠近短路点的一侧为一次侧）与变压器中性点的接线方式有关，只有一次侧中性点接地时，零序电压才能变换到二次侧，变换同样只改变大小不改变相位。 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 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 注意：注意： 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况，如需将三角形侧各序分量电流、电压变换到星形侧，则有： 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、非故障处电流、电压计算三、非故障处电流、电压计算 求得非故障处各序分量的实际值后，将各序分量叠加即可得该处的电压和电流的实际值。四、例题四、例题 非全相运行的分析计算非全相运行的分析计算 一、非全相运行及其危害和造成非全相运行的原因一、非全相运行及其危害和造成非全相运行的原因 1、非全相运行的概念、非全相运行的概念 非全相运行指一相或两相断开的运行状态。 2、造成非全相运行的原因、造成非全相运行的原因 （1）分相控制断路器在不对称短路时跳闸 （2）导线一相或两相断线3、非全相运行的危害、非全相运行的危害 （1）负序电流对旋转电机的危害； （2）零序电流对通讯的干扰。二、非全相运行的分析方法二、非全相运行的