第八章-不对称短路课件

第八章

电力系统简单不对称故障的分析计算对称分量法对称分量法在不对称故障分析计算中的应用电力系统元件序参数及系统的序网图简单不对称故障的分析计算1、什么是对称分量法？2、为什么要引入对称分量法？分析过程是什么？1、各元件的序参数是怎样的？2、如何绘制电力系统的序网图？如何利用对称分量法对简单不对称故障进行分析与计算？第八章

电力系统简单不对称故障的分析计算对称分量法1、什么是18.1对称分量法在不对称短路计算中的应用一、对称分量法正序分量零序分量负序分量合成在三相系统中，任意不对称的三相量可分为对称的三序分量8.1对称分量法在不对称短路计算中的应用一、对称分量法正序2一、对称分量法正序分量：三相量大小相等，互差1200，且与系统正常运行相序相同。负序分量：三相量大小相等，互差1200，且与系统正常运行相序相反。零序分量：三相量大小相等，相位一致。逆时针旋转1200一、对称分量法正序分量：三相量大小相等，互差1200，且与系3一、对称分量法三相量用三序量表示三序量用三相量表示一、对称分量法三相量用三序量表示4二、各序分量的独立性静止的三相电路元件称为序阻抗矩阵二、各序分量的独立性静止的三相电路元件称为序阻抗矩阵5当元件参数完全对称时二、各序分量的独立性结论：在三相参数对称的线性电路中，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。各序分量是对称的，只分析一相。当元件参数完全对称时二、各序分量的独立性结论：在三相参数对称6二、各序分量的独立性序阻抗：元件三相参数对称时，元件两端某一序的电压降与通过该元件的同一序电流的比值。正序阻抗负序阻抗零序阻抗二、各序分量的独立性序阻抗：元件三相参数对称时，元件两端某一7三、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Zn接地。a相发生单相接地三、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8三、对称分量法在不对称短路计算中的应用a相接地的模拟三、对称分量法在不对称短路计算中的应用a相接地的模拟9三、对称分量法在不对称短路计算中的应用将不对称部分用三序分量表示三、对称分量法在不对称短路计算中的应用将不对称部分用三序分量10应用叠加原理进行分解应用叠加原理进行分解11三、对称分量法在不对称短路计算中的应用正序网三、对称分量法在不对称短路计算中的应用正序网12三、对称分量法在不对称短路计算中的应用负序网三、对称分量法在不对称短路计算中的应用负序网13三、对称分量法在不对称短路计算中的应用零序网三、对称分量法在不对称短路计算中的应用零序网14第八章-不对称短路课件158.2电力系统各序网络静止元件：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。旋转元件：各序阻抗均不相同。如：发电机、电动机等元件。8.2电力系统各序网络静止元件：正序阻抗等于负序阻抗，不等16一、同步发电机的负序和零序电抗1同步发电机的负序电抗负序旋转磁场与转子旋转方向相反，因而在不同的位置会遇到不同的磁阻（因转子不是任意对称的），负序电抗会发生周期性变化。有阻尼绕组发电机无阻尼绕组发电机一、同步发电机的负序和零序电抗1同步发电机的负序电抗171同步发电机的负序电抗实用计算中发电机负序电抗计算有阻尼绕组无阻尼绕组发电机负序电抗近似估算值有阻尼绕组无阻尼绕组无确切数值，可取典型值

1同步发电机的负序电抗实用计算中发电机负序电抗计算182.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（绕组结构形式不同）：零序电抗典型值发电机中性点通常不接地2.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19二、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：Z1=0.8+j0.6或X1=1.2；异步电机负序阻抗：X2=0.2；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：X0=∞。（绕组通常接成三角形和不接地星形）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20三、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正序、负序和零序等值电路结构相同。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211.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，因此变压器的各序等值漏抗相等。励磁电抗取决于主磁通路径，正序与负序电流的主磁通路径相同，负序励磁电抗与正序励磁电抗相等。因此，变压器的正、负序等值电路参数完全相同。变压器的零序励磁电抗与变压器的铁心结构相关。1.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22零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电抗小得多：Xm0=0.3~1.0零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232.变压器的零序等值电路与外电路的连接基本原理a)变压器零序等值电路与外电路的联接取决于零序电流的流通路径，因此，与变压器三相绕组联结形式及中性点是否接地有关。b)不对称短路时，零序电压施加于相线与大地之间。2.变压器的零序等值电路与外电路的连接基本原理24考虑三个方面：（1）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；反之，则断开。根据这个原则：只有中性点接地的星形接法绕组才能与外电路接通。（2）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，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。（3）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，在等值电路中该侧绕组端点接零序等值中性点。考虑三个方面：25Y0/Δ接法三角形侧的零序环流Y0/Δ接法三角形侧的零序环流26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与外电路的联接273.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

3.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284.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4.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29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30四、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31四、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（1）回路中包含了大地电阻（2）自感磁通和互感磁通是助增的四、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32Ra为导线电阻，Rg为大地等值电阻约为0.05(1)、单根导线——大地回路的自阻抗r’为导线的等值半径，Dg为等值深度，一般取Dg＝1000m(2)、两个“导线——大地”回路间的互阻抗abgDabDagDbga’g’b’Ra为导线电阻，Rg为大地等值电阻约为0.05(1)、单根导33(3)、单回路架空线的零序阻抗三相不对称排列，互感为：经完全换位后，互感接近相等为：Dm为几何均距：每一相的零序阻抗为：Ds为组合导线的等值半径：(3)、单回路架空线的零序阻抗三相不对称排列，互感为：经完全34四、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35两回路间任意两相间的互阻抗为：经完全换位后，第二回对第一回某相的互阻抗接近相等为：两回路间的几何均距双回路等值电路：两回路间任意两相间的互阻抗为：经完全换位后，第二回对第一回某36四、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。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37架空地线的自阻抗为：三相导线与架空地线的互阻抗为：等值电路：地线去磁，零序阻抗减少架空地线的自阻抗为：三相导线与架空地线的互阻抗为：等值电路：38四、架空线路的零序阻抗及其等值电路实用计算中一相等值零序电抗无架空地线的单回线路有钢质架空地线的双回线路有钢质架空地线的单回线路有良导体架空地线的单回线路无架空地线的双回线路有良导体架空地线的双回线路四、架空线路的零序阻抗及其等值电路实用计算中一相等值零序电抗39五、电力系统各序网络等值电路的绘制原则根据电力系统的原始资料，在故障点分别施加各序电势，从故障点开始，查明各序电流的流通情况，凡是某序电流能流通的元件，必须包含在该序网络中，并用相应的序参数及等值电路表示。五、电力系统各序网络等值电路的绘制原则40正序网络正序网络41负序网络正序网络负序网络正序网络42零序网络：必须首先确定零序电流的流通路径。零序网络：必须首先确定零序电流的流通路径。43

零序网络例8-1零序网络例8-1448.3不对称短路时故障处的短路电流

和电压当网络元件只用电抗表示时，不对称短路的序网络方程该方程组有三个方程，但有六个未知数，必须根据边界条件列出另外三个方程才能求解。8.3不对称短路时故障处的短路电流

和电压当网络元件只用电45一、单相接地短路1、边界条件一、单相接地短路1、边界条件462、单相接地故障的复合序网2、单相接地故障的复合序网473、单相接地的短路电流和短路点非故障相电压故障相电流:结论:

不计电阻影响,设三相短路电流为,3、单相接地的短路电流和短路点非故障相电压故障相电流:结论:484、相量图4、相量图495、单相短路经阻抗接地5、单相短路经阻抗接地50二、两相短路1、边界条件二、两相短路1、边界条件512、两相短路的复合序网2、两相短路的复合序网523、两相短路的短路电流和电压结论:两相短路电流小于三相短路电流

结论:故障相电压是正常电压的二分之一。3、两相短路的短路电流和电压结论:两相短路电流小于三相短路534、相量图4、相量图545、两相经过阻抗短路5、两相经过阻抗短路55三、两相短路接地1、边界条件三、两相短路接地1、边界条件562、两相短路接地复合序网图2、两相短路接地复合序网图573、两相短路接地故障相电流3、两相短路接地故障相电流584、非故障相电压注意:两相短路接地故障相电流的变化规律同单相接地非故障相电压变化规律有相似之处注意:两相短路接地非故障相电压变化规律同单相接地故障相电流的变化规律有相似之处4、非故障相电压注意:两相短路接地故障相电流的变化规律同单相595、两相短路接地相量图5、两相短路接地相量图606、两相短路经过阻抗接地6、两相短路经过阻抗接地61

四、正序等效定则正序分量的计算四、正序等效定则正序分量的计算62

四、正序等效定则短路电流的计算四、正序等效定则短路电流的计算63附加电抗和比例系数选特殊相作基准相---故障处与另两相情况不同的一相附加电抗和比例系数选特殊相作基准相---故障处与另两相情况不648.4非故障处电流电压的计算电力系统设计运行中，除需要知道故障点的短路电流和电压外，有时还需要知道网络中某些支路电流和节点电压。基本思路：先求出电流电压的各序分量在网络中的分布，然后将相应的各序分量进行合成求得各相电流和相电压。8.4非故障处电流电压的计算电力系统设计运行中，除需要知道65一、网络中电流电压的分布计算1.电流分布计算常用电流分布系数法。2.电压分布的计算：例8-4一、网络中电流电压的分布计算1.电流分布计算例8-466二、对称分量经变压器后的相位变化1.Y／Y－12连接的变压器：不发生相位移动。二、对称分量经变压器后的相位变化1.Y／Y－12连接的变压器672.Y／△－11连接的变压器:移相3002.Y／△－11连接的变压器:移相300682.Y／△－11连接的变压器2.Y／△－11连接的变压器692.Y／△－11连接的变压器2.Y／△－11连接的变压器708.5非全相断线的分析计算非全相断线横向故障和纵向故障8.5非全相断线的分析计算非全相断线718.5非全相断线的分析计算8.5非全相断线的分析计算72一、单相断开一、单相断开73单相断开的复合序网单相断开的复合序网74非故障相电流和断口电压非故障相电流和断口电压75二、两相断开二、两相断开76两相断开时的复合序网两相断开时的复合序网77非故障相电流和断口电压例8-5非故障相电流和断口电压例8-578总复习第一章电力系统的基本概念1、电力系统的概念和组成—电力网、电力系统、动力系统及之间关系2、电力系统为什么要互联运行—经济、可靠、互补、备用3、电能变换和电源构成—水20%、火70%、核10%，了解新能源4、电力系统的负荷—了解负荷曲线、负荷率Kp、最大负荷利用小时Tmax5、电力系统运行的特点及要求—电能质量、运行特点、运行要求6、电力系统的电压等级用电设备允许偏差

5%、首末端10%发电机额定电压高于电网5%变压器升压变：=发电机额定电压一次侧：用电设备降压变：=电网额定电压UN二次侧：发电设备额定电压为空载电压内部损耗约5%二次电压高出10%标称电压等级总复习第一章电力系统的基本概念1、电力系统的概念和组成—电797、了解电力网接线8、掌握中性点的接地方式有哪几种无备用—从一条线获得电源不接地中性点直接接地适应范围有备用—从两条及以上线获得电源中性点不直接接地经消弧线圈接地经电阻接地中性点不接地系统的优缺点7、了解电力网接线8、掌握中性点的接地方式有哪几种无备用—从80第二章电力系统元件的电气参数及等值电路1、了解电力线路的结构－型号的表示3、掌握变压器的电气参数及等值电路多级电压网的归算问题——确定基准级，按变压器变比归算计算RT时归算短路试验归算问题——三绕组容量不同时标幺值电路的制定2、熟悉电力线路的电气参数及等值电路-扩径、分裂、换位空载试验计算XT时不归算4、熟练制作电力系统的等值电路归算有名值归算基准值端部完全等值的变压器模型的作用及推导第二章电力系统元件的电气参数及等值电路1、了解电力线路的结815、了解电力设备运行的基本知识正常运行发电机结构变压器并列运行的条件正常过负荷迟相—发P、Q变压器自然方式—30%运行极限图组别一致变比相同非正常运行进相—发P、收Q调相—发、收Q短时过负荷异步运行—失磁，吸收无功、发异步有功不对称运行强迫方式—20%事故过负荷—牺牲寿命，不超过2倍升压：铁-中-低-高降压：铁-低-中-高变压器接线形式短路电压百分比值相等断路器——有灭弧能力，分合负荷及故障电流5、了解电力设备运行的基本知识正常运行发电机结构变压器并列运82第三章简单电力系统的潮流计算1、掌握基本概念与计算同一电压等级如何求电压降落3、熟悉双端供电网的潮流计算方法电压降落不同电压等级时，归算问题2、掌握开式网的潮流计算方法已知：末端功率与电压，一步完成力矩原理电压损耗电压偏移如何求功率损耗已知：末端功率，首端电压，二步完成功率分点4、熟悉环型网的潮流计算方法单电压级——按两端供电，强迫=0多电压级——有强迫功率5、熟悉电力网潮流的调整与控制手段第三章简单电力系统的潮流计算1、掌握基本概念与计算同一电压83第四章复杂电力系统潮流的计算机算法1、掌握节点导纳矩阵的形成与修改PQ节点3、了解高斯—塞德尔迭代法的原理与步骤2、掌握潮流计算中节点的分类方法PV节点平衡节点4、了解牛顿—拉夫逊法的原理与步骤——局部线性化第四章复杂电力系统潮流的计算机算法1、掌握节点导纳矩阵的形84第五章电力系统有功功率的最优分配与频率调整1、掌握各类负荷的特点及调整方法一次调频—调速器调节2、了解有功功率的最优分配原理——等耗量微增率准则频率与有功功率密切相关3、掌握负荷及电源的频率静态特性及频率调节方法二次调频—调频器调节三次调频—经济分配耗量特性及等微增率准则—如果 应如何调整机组出力水、火电厂不计网损时：水、火电厂计及网损时：f*p*负荷f*p*电源f*p*有二次调频为什么说只有一次调频是有差调节，二次调频可以做到无差调节，负荷变化时的频率计算PL0-PG0=-ksf4、了解互联系统的频率调整方法第五章电力系统有功功率的最优分配与频率调整1、掌握各类负荷85第六章电力系统的无功功率与电压调整1、掌握无功电源的种类发电机2、了解无功功率的经济分布原理电压与无功功率密切相关3、掌握电压调节方法及概念调相器静止电容器无功电源的最优分布—