第八章不對稱短路PPT課件

.,1,電力系統(tǒng)分析基礎(chǔ)PowerSystemAnalysisBasis（八）,主講人：朱曉榮,.,2,第八章電力系統(tǒng)簡單不對稱故障的分析計(jì)算,對稱分量法對稱分量法在不對稱故障分析計(jì)算中的應(yīng)用電力系統(tǒng)元件序參數(shù)及系統(tǒng)的序網(wǎng)圖簡單不對稱故障的分析計(jì)算,1、什么是對稱分量法？2、為什么要引入對稱分量法？,分析過程是什么？,1、各元件的序參數(shù)是怎樣的？2、如何繪制電力系統(tǒng)的序網(wǎng)圖？,如何利用對稱分量法對簡單不對稱故障進(jìn)行分析與計(jì)算？,.,3,8.1對稱分量法在不對稱短路計(jì)算中的應(yīng)用,一、對稱分量法,在三相系統(tǒng)中，任意不對稱的三相量可分為對稱的三序分量,.,4,一、對稱分量法,正序分量：三相量大小相等，互差1200，且與系統(tǒng)正常運(yùn)行相序相同。負(fù)序分量：三相量大小相等，互差1200，且與系統(tǒng)正常運(yùn)行相序相反。零序分量：三相量大小相等，相位一致。,逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)1200,.,5,一、對稱分量法,三相量用三序量表示三序量用三相量表示,.,6,二、各序分量的獨(dú)立性,靜止的三相電路元件,稱為序阻抗矩陣,.,7,當(dāng)元件參數(shù)完全對稱時(shí),二、各序分量的獨(dú)立性,結(jié)論：在三相參數(shù)對稱的線性電路中，各序?qū)ΨQ分量具有獨(dú)立性，因此，可以對正序、負(fù)序、零序分量分別進(jìn)行計(jì)算。各序分量是對稱的，只分析一相。,.,8,二、各序分量的獨(dú)立性,序阻抗：元件三相參數(shù)對稱時(shí)，元件兩端某一序的電壓降與通過該元件的同一序電流的比值。,正序阻抗,負(fù)序阻抗,零序阻抗,.,9,三、對稱分量法在不對稱短路計(jì)算中的應(yīng)用,一臺發(fā)電機(jī)接于空載線路，發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)經(jīng)阻抗Zn接地。a相發(fā)生單相接地,.,10,三、對稱分量法在不對稱短路計(jì)算中的應(yīng)用,a相接地的模擬,.,11,三、對稱分量法在不對稱短路計(jì)算中的應(yīng)用,將不對稱部分用三序分量表示,.,12,應(yīng)用疊加原理進(jìn)行分解,.,13,三、對稱分量法在不對稱短路計(jì)算中的應(yīng)用,正序網(wǎng),.,14,三、對稱分量法在不對稱短路計(jì)算中的應(yīng)用,負(fù)序網(wǎng),.,15,三、對稱分量法在不對稱短路計(jì)算中的應(yīng)用,零序網(wǎng),.,16,.,17,8.2電力系統(tǒng)各序網(wǎng)絡(luò),靜止元件：正序阻抗等于負(fù)序阻抗，不等于零序阻抗。如：變壓器、輸電線路等。旋轉(zhuǎn)元件：各序阻抗均不相同。如：發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)等元件。,.,18,一、同步發(fā)電機(jī)的負(fù)序和零序電抗,1同步發(fā)電機(jī)的負(fù)序電抗負(fù)序旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向相反，因而在不同的位置會(huì)遇到不同的磁阻（因轉(zhuǎn)子不是任意對稱的），負(fù)序電抗會(huì)發(fā)生周期性變化。有阻尼繞組發(fā)電機(jī)無阻尼繞組發(fā)電機(jī),.,19,1同步發(fā)電機(jī)的負(fù)序電抗,實(shí)用計(jì)算中發(fā)電機(jī)負(fù)序電抗計(jì)算有阻尼繞組無阻尼繞組發(fā)電機(jī)負(fù)序電抗近似估算值有阻尼繞組無阻尼繞組無確切數(shù)值，可取典型值,.,20,2.同步發(fā)電機(jī)的零序電抗,三相零序電流在氣隙中產(chǎn)生的合成磁勢為零，因此其零序電抗僅由定子線圈的漏磁通確定。同步發(fā)電機(jī)零序電抗在數(shù)值上相差很大（繞組結(jié)構(gòu)形式不同）：零序電抗典型值發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)通常不接地,.,21,二、異步電動(dòng)機(jī)和綜合負(fù)荷的序阻抗,異步電機(jī)和綜合負(fù)荷的正序阻抗：Z1=0.8+j0.6或X1=1.2；異步電機(jī)負(fù)序阻抗：X2=0.2；綜合負(fù)荷負(fù)序阻抗：X2=0.35；異步電機(jī)和綜合負(fù)荷的零序電抗：X0=。（繞組通常接成三角形和不接地星形）,.,22,三、變壓器的零序電抗及其等值電路,普通變壓器的零序阻抗及其等值電路正序、負(fù)序和零序等值電路結(jié)構(gòu)相同。,.,23,1.普通變壓器的零序阻抗及其等值電路,漏磁通的路徑與所通電流的序別無關(guān)，因此變壓器的各序等值漏抗相等。勵(lì)磁電抗取決于主磁通路徑，正序與負(fù)序電流的主磁通路徑相同，負(fù)序勵(lì)磁電抗與正序勵(lì)磁電抗相等。因此，變壓器的正、負(fù)序等值電路參數(shù)完全相同。變壓器的零序勵(lì)磁電抗與變壓器的鐵心結(jié)構(gòu)相關(guān)。,.,24,零序勵(lì)磁電抗等于正序勵(lì)磁電抗,零序勵(lì)磁電抗等于正序勵(lì)磁電抗,零序勵(lì)磁電抗比正序勵(lì)磁電抗小得多：Xm0=0.31.0,.,25,2.變壓器的零序等值電路與外電路的連接,基本原理a)變壓器零序等值電路與外電路的聯(lián)接取決于零序電流的流通路徑，因此，與變壓器三相繞組聯(lián)結(jié)形式及中性點(diǎn)是否接地有關(guān)。b)不對稱短路時(shí)，零序電壓施加于相線與大地之間。,.,26,考慮三個(gè)方面：（1）當(dāng)外電路向變壓器某側(cè)施加零序電壓時(shí)，如果能在該側(cè)產(chǎn)生零序電流，則等值電路中該側(cè)繞組端點(diǎn)與外電路接通；反之，則斷開。根據(jù)這個(gè)原則：只有中性點(diǎn)接地的星形接法繞組才能與外電路接通。（2）當(dāng)變壓器繞組具有零序電勢（由另一側(cè)感應(yīng)過來）時(shí)，如果它能將零序電勢施加到外電路并能提供零序電流的通路，則等值電路中該側(cè)繞組端點(diǎn)與外電路接通，否則斷開。據(jù)此：只有中性點(diǎn)接地星形接法繞組才能與外電路接通。（3）三角形接法的繞組中，繞組的零序電勢雖然不能作用到外電路中，但能在三相繞組中形成環(huán)流。因此，在等值電路中該側(cè)繞組端點(diǎn)接零序等值中性點(diǎn)。,.,27,Y0/接法三角形側(cè)的零序環(huán)流,.,28,變壓器零序等值電路與外電路的聯(lián)接,.,29,3.中性點(diǎn)有接地電阻時(shí)變壓器的零序等值電路,變壓器中性點(diǎn)經(jīng)電抗接地時(shí)的零序等值電路,.,30,4.自耦變壓器的零序阻抗及其等值電路,中性點(diǎn)直接接地的自耦變壓器,.,31,中性點(diǎn)經(jīng)電抗接地的自耦變壓器,.,32,四、架空線路的零序阻抗及其等值電路,零序電流必須借助大地及架空地線構(gòu)成通路,.,33,四、架空線路的零序阻抗及其等值電路,零序阻抗比正序阻抗大（1）回路中包含了大地電阻（2）自感磁通和互感磁通是助增的,.,34,Ra為導(dǎo)線電阻，Rg為大地等值電阻約為0.05,(1)、單根導(dǎo)線大地回路的自阻抗,r為導(dǎo)線的等值半徑，Dg為等值深度，一般取Dg1000m,(2)、兩個(gè)“導(dǎo)線大地”回路間的互阻抗,.,35,(3)、單回路架空線的零序阻抗,三相不對稱排列，互感為：,經(jīng)完全換位后，互感接近相等為：,Dm為幾何均距：,每一相的零序阻抗為：,Ds為組合導(dǎo)線的等值半徑：,.,36,四、架空線路的零序阻抗及其等值電路,平行架設(shè)雙回線零序等值電路,.,37,兩回路間任意兩相間的互阻抗為：,經(jīng)完全換位后，第二回對第一回某相的互阻抗接近相等為：,兩回路間的幾何均距,雙回路等值電路：,.,38,四、架空線路的零序阻抗及其等值電路,有架空地線的情況：零序阻抗有所減小。,.,39,架空地線的自阻抗為：,三相導(dǎo)線與架空地線的互阻抗為：,等值電路：,地線去磁，零序阻抗減少,.,40,四、架空線路的零序阻抗及其等值電路,實(shí)用計(jì)算中一相等值零序電抗,無架空地線的單回線路,有鋼質(zhì)架空地線的雙回線路,有鋼質(zhì)架空地線的單回線路,有良導(dǎo)體架空地線的單回線路,無架空地線的雙回線路,有良導(dǎo)體架空地線的雙回線路,.,41,五、電力系統(tǒng)各序網(wǎng)絡(luò),等值電路的繪制原則根據(jù)電力系統(tǒng)的原始資料，在故障點(diǎn)分別施加各序電勢，從故障點(diǎn)開始，查明各序電流的流通情況，凡是某序電流能流通的元件，必須包含在該序網(wǎng)絡(luò)中，并用相應(yīng)的序參數(shù)及等值電路表示。,.,42,正序網(wǎng)絡(luò),.,43,負(fù)序網(wǎng)絡(luò),正序網(wǎng)絡(luò),.,44,零序網(wǎng)絡(luò)：必須首先確定零序電流的流通路徑。,.,45,零序網(wǎng)絡(luò),例8-1,.,46,8.3不對稱短路時(shí)故障處的短路電流和電壓,當(dāng)網(wǎng)絡(luò)元件只用電抗表示時(shí)，不對稱短路的序網(wǎng)絡(luò)方程,該方程組有三個(gè)方程，但有六個(gè)未知數(shù)，必須根據(jù)邊界條件列出另外三個(gè)方程才能求解。,.,47,一、單相接地短路,1、邊界條件,.,48,2、單相接地故障的復(fù)合序網(wǎng),.,49,3、單相接地的短路電流和短路點(diǎn)非故障相電壓,故障相電流:,結(jié)論:,不計(jì)電阻影響,設(shè)三相短路電流為,.,50,4、相量圖,.,51,5、單相短路經(jīng)阻抗接地,.,52,二、兩相短路,1、邊界條件,.,53,2、兩相短路的復(fù)合序網(wǎng),.,54,3、兩相短路的短路電流和電壓,結(jié)論:兩相短路電流小于三相短路電流,結(jié)論:故障相電壓是正常電壓的二分之一。,.,55,4、相量圖,.,56,5、兩相經(jīng)過阻抗短路,.,57,三、兩相短路接地,1、邊界條件,.,58,2、兩相短路接地復(fù)合序網(wǎng)圖,.,59,3、兩相短路接地故障相電流,.,60,4、非故障相電壓,注意:兩相短路接地故障相電流的變化規(guī)律同單相接地非故障相電壓變化規(guī)律有相似之處,注意:兩相短路接地非故障相電壓變化規(guī)律同單相接地故障相電流的變化規(guī)律有相似之處,.,61,5、兩相短路接地相量圖,.,62,6、兩相短路經(jīng)過阻抗接地,.,63,四、正序等效定則,正序分量的計(jì)算,.,64,四、正序等效定則,短路電流的計(jì)算,.,65,附加電抗和比例系數(shù),選特殊相作基準(zhǔn)相-故障處與另兩相情況不同的一相,.,66,8.4非故障處電流電壓的計(jì)算,電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)運(yùn)行中，除需要知道故障點(diǎn)的短路電流和電壓外，有時(shí)還需要知道網(wǎng)絡(luò)中某些支路電流和節(jié)點(diǎn)電壓?；舅悸罚合惹蟪鲭娏麟妷旱母餍蚍至吭诰W(wǎng)絡(luò)中的分布，然后將相應(yīng)的各序分量進(jìn)行合成求得各相電流和相電壓。,.,67,一、網(wǎng)絡(luò)中電流電壓的分布計(jì)算,1.電流分布計(jì)算常用電流分布系數(shù)法。2.電壓分布的計(jì)算：,例8-4,.,68,二、對稱分量經(jīng)變壓器后的相位變化,1.YY12連接的變壓器：不發(fā)生相位移動(dòng)。,.,69,2.Y11連接的變壓器:移相300,.,70,2.Y11連接的變壓器,.,71,2.Y11連接的變壓器,.,72,8.5非全相斷線的分析計(jì)算,非全相斷線橫向故障和縱向故障,.,73,8.5非全相斷線的分析計(jì)算,.,74,一、單相斷開,.,75,單相斷開的復(fù)合序網(wǎng),.,76,非故障相電流和斷口電壓,.,77,二、兩相斷開,.,78,兩相斷開時(shí)的復(fù)合序網(wǎng),.,79,非故障相電流和斷口電壓,例8-5,.,80,總復(fù)習(xí),第一章電力系統(tǒng)的基本概念,1、電力系統(tǒng)的概念和組成電力網(wǎng)、電力系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)及之間關(guān)系,2、電力系統(tǒng)為什么要互聯(lián)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)、可靠、互補(bǔ)、備用,3、電能變換和電源構(gòu)成水20%、火70%、核10%，了解新能源,4、電力系統(tǒng)的負(fù)荷了解負(fù)荷曲線、負(fù)荷率Kp、最大負(fù)荷利用小時(shí)Tmax,5、電力系統(tǒng)運(yùn)行的特點(diǎn)及要求電能質(zhì)量、運(yùn)行特點(diǎn)、運(yùn)行要求,6、電力系統(tǒng)的電壓等級,用電設(shè)備允許偏差5%、首末端10%,發(fā)電機(jī)額定電壓高于電網(wǎng)5%,變壓器,升壓變：=發(fā)電機(jī)額定電壓,一次側(cè)：用電設(shè)備,降壓變：=電網(wǎng)額定電壓UN,二次側(cè)：發(fā)電設(shè)備,額定電壓為空載電壓,內(nèi)部損耗約5%,二次電壓高出10%,標(biāo)稱電壓等級,.,81,7、了解電力網(wǎng)接線,8、掌握中性點(diǎn)的接地方式,有哪幾種,無備用從一條線獲得電源,不接地,中性點(diǎn)直接接地,適應(yīng)范圍,有備用從兩條及以上線獲得電源,中性點(diǎn)不直接接地,經(jīng)消弧線圈接地,經(jīng)電阻接地,中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn),.,82,第二章電力系統(tǒng)元件的電氣參數(shù)及等值電路,1、了解電力線路的結(jié)構(gòu)型號的表示,3、掌握變壓器的電氣參數(shù)及等值電路,多級電壓網(wǎng)的歸算問題確定基準(zhǔn)級，按變壓器變比歸算,計(jì)算RT時(shí)歸算,短路試驗(yàn),歸算問題三繞組容量不同時(shí),標(biāo)幺值電路的制定,2、熟悉電力線路的電氣參數(shù)及等值電路-擴(kuò)徑、分裂、換位,空載試驗(yàn),計(jì)算XT時(shí)不歸算,4、熟練制作電力系統(tǒng)的等值電路,歸算有名值,歸算基準(zhǔn)值,端部完全等值的變壓器模型的作用及推導(dǎo),.,83,5、了解電力設(shè)備運(yùn)行的基本知識,正常運(yùn)行,發(fā)電機(jī),結(jié)構(gòu),變壓器并列運(yùn)行的條件,正常過負(fù)荷,遲相發(fā)P、Q,變壓器,自然方式30%,運(yùn)行極限圖,組別一致,變比相同,非正常運(yùn)行,進(jìn)相發(fā)P、收Q,調(diào)相發(fā)、收Q,短時(shí)過負(fù)荷,異步運(yùn)行失磁，吸收無功、發(fā)異步有功,不對稱運(yùn)行,強(qiáng)迫方式20%,事故過負(fù)荷犧牲壽命，不超過2倍,升壓：鐵-中-低-高,降壓：鐵-低-中-高,變壓器接線形式,短路電壓百分比值相等,斷路器有滅弧能力，分合負(fù)荷及故障電流,.,84,第三章簡單電力系統(tǒng)的潮流計(jì)算,1、掌握基本概念與計(jì)算,同一電壓等級,如何求電壓降落,3、熟悉雙端供電網(wǎng)的潮流計(jì)算方法,電壓降落,不同電壓等級時(shí)，歸算問題,2、掌握開式網(wǎng)的潮流計(jì)算方法,已知：末端功率與電壓，一步完成,力矩原理,電壓損耗,電壓偏移,如何求功率損耗,已知：末端功率，首端電壓，二步完成,功率分點(diǎn),4、熟悉環(huán)型網(wǎng)的潮流計(jì)算方法,單電壓級按兩端供電，強(qiáng)迫=0,多電壓級有強(qiáng)迫功率,5、熟悉電力網(wǎng)潮流的調(diào)整與控制手段,.,85,第四章復(fù)雜電力系統(tǒng)潮流的計(jì)算機(jī)算法,1、掌握節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣的形成與修改,PQ節(jié)點(diǎn),3、了解高斯塞德爾迭代法的原理與步驟,2、掌握潮流計(jì)算中節(jié)點(diǎn)的分類方法,PV節(jié)點(diǎn),平衡節(jié)點(diǎn),4、了解牛頓拉夫遜法的原理與步驟局部線性化,.,86,第五章電力系統(tǒng)有功功率的最優(yōu)分配與頻率調(diào)整,1、掌握各類負(fù)荷的特點(diǎn)及調(diào)整方法,一次調(diào)頻調(diào)速器調(diào)節(jié),2、了解有功功率的最優(yōu)分配原理等耗量微增率準(zhǔn)則,頻率與有功功率密切相關(guān),3、掌握負(fù)荷及電源的頻率靜態(tài)特性及頻率調(diào)節(jié)方法,二次調(diào)頻調(diào)頻器調(diào)節(jié),三次調(diào)頻經(jīng)濟(jì)分配,耗量特性及等微增率準(zhǔn)則如果應(yīng)如何調(diào)整機(jī)組出力,水、火電廠不計(jì)網(wǎng)損時(shí)：,水、火電廠計(jì)及網(wǎng)損時(shí)：,負(fù)荷,電源,有二次調(diào)頻,為什么說只有一次調(diào)頻是有差調(diào)節(jié)，二次調(diào)頻可以做到無差調(diào)節(jié)，負(fù)荷變化時(shí)的頻率計(jì)算PL0-PG0=-ksf,4、了解互聯(lián)系統(tǒng)的頻率調(diào)整方法,.,87,第六章電力系統(tǒng)的無功功率與電壓調(diào)整,1、掌握無功電源的種類,發(fā)電機(jī),2、了解無功功率的經(jīng)濟(jì)分布原理,電壓與無功功率密切相關(guān),3、掌握電壓調(diào)節(jié)方法及概念,調(diào)相器,靜止電容器,無功電源的最優(yōu)分布等網(wǎng)損微增率,無功負(fù)荷的最優(yōu)補(bǔ)償最有網(wǎng)損微增率（容量確定、設(shè)