第七章電力系統(tǒng)序網(wǎng)參數(shù)與等值電路

1、第第7章章 對(duì)稱(chēng)分量法及電力系統(tǒng)序網(wǎng)對(duì)稱(chēng)分量法及電力系統(tǒng)序網(wǎng)參數(shù)和等值電路參數(shù)和等值電路結(jié)論結(jié)論： 與一相量相乘時(shí)相當(dāng)于將該相量逆與一相量相乘時(shí)相當(dāng)于將該相量逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)針旋轉(zhuǎn)120。乘子乘子a的定義的定義120jaeFjFFe(120 )120FFjjjaFeFeFe定義定義a23101aaa性質(zhì)性質(zhì)對(duì)稱(chēng)分量法對(duì)稱(chēng)分量法012012012aaaabbbbccccFFFFFFFFFFFF,abcF F F不對(duì)稱(chēng)分解bFaFcF000,abcFFF1aF1cF1bF2111abcFaFa F2222abcFa FaF2aF2cF2bF（正序分量）000abcFFF（零序分量）（負(fù)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 則 )(31)0(cbaaIIII零序電流必須以中性線為通路。例：請(qǐng)分解成對(duì)稱(chēng)相量。010Ia18010Ib0Ic21220111311aaabacIaaIIaaIIaI0018010010313078. 5024018010010313078. 501201801001031021IIIaaa解：015078. 515078. 50022121IIIIIIabababaa09078. 59078. 50022211IIIIIIacacacaa 用對(duì)稱(chēng)分量法解決問(wèn)題的基本思路：用對(duì)稱(chēng)分量法解決問(wèn)題的基本思路：ABCABC三相線性系統(tǒng)的三相線性系統(tǒng)的不對(duì)稱(chēng)問(wèn)題不對(duì)稱(chēng)問(wèn)題系統(tǒng)系

4、統(tǒng)A A相的相的012012分量分量原原ABCABC三相系統(tǒng)的解三相系統(tǒng)的解ABCFAF1012012FAFABC替代原理替代原理? ? ? ?DaUDbUDcUabc對(duì)稱(chēng)分對(duì)稱(chēng)分量分解量分解對(duì)稱(chēng)分量法在電力對(duì)稱(chēng)分量法在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用系統(tǒng)中的應(yīng)用 單相接地短路單相接地短路零序零序正序正序負(fù)序負(fù)序222aDaUIZ 1111aaDaUEIZ三相對(duì)稱(chēng)三相對(duì)稱(chēng)三相對(duì)稱(chēng)三相對(duì)稱(chēng)因?yàn)槿嚯娐穼?duì)稱(chēng)，只需給出因?yàn)槿嚯娐穼?duì)稱(chēng)，只需給出各序各序單相單相電路或序網(wǎng)電路或序網(wǎng)000aDaUIZ 三相對(duì)稱(chēng)三相對(duì)稱(chēng)從而得到從而得到三個(gè)序網(wǎng)絡(luò)基本方程三個(gè)序網(wǎng)絡(luò)基本方程1111aaDaUEIZ222aDaUIZ 000

5、aDaUIZ 注意注意：雖然該方程是從單相接地短路得到的，但：雖然該方程是從單相接地短路得到的，但對(duì)任何方式的不對(duì)稱(chēng)短路都成立。對(duì)任何方式的不對(duì)稱(chēng)短路都成立。正序網(wǎng)正序網(wǎng)負(fù)序網(wǎng)負(fù)序網(wǎng)零序網(wǎng)零序網(wǎng)1Z 1aE 1aI 1aU 2Z 2aI 2aU 0Z 0aI 0aU v各序分量三相對(duì)稱(chēng)各序分量三相對(duì)稱(chēng)：大小、相位關(guān)系固定：大小、相位關(guān)系固定v序網(wǎng)基本方程序網(wǎng)基本方程1111aaaUEIZ 222aaUIZ 000aaUIZ v3個(gè)方程，個(gè)方程，6個(gè)變量，需補(bǔ)充個(gè)變量，需補(bǔ)充3個(gè)方程。個(gè)方程。v邊界條件：短路點(diǎn)處的電壓、電流方程邊界條件：短路點(diǎn)處的電壓、電流方程0,0,0,0,0,0,0abcb

6、cabcbcaUIIUUIIIUUI a相短路：相短路：b、c兩相短路兩相短路：b、c兩相接地短路：兩相接地短路：用序分量表示用序分量表示v序網(wǎng)基本方程序網(wǎng)基本方程1111aaaUEIZ 222aaUIZ 000aaUIZ 三個(gè)序網(wǎng)絡(luò)基本方程三個(gè)序網(wǎng)絡(luò)基本方程確定后，可根據(jù)短路邊界條確定后，可根據(jù)短路邊界條件確定另外三個(gè)方程（件確定另外三個(gè)方程（邊界條件方程邊界條件方程），從而可解），從而可解出電壓電流各序分量。出電壓電流各序分量。例例 a相接地短路相接地短路000DaDbDcUII邊界條件方程邊界條件方程000DaDbDcUII01220122012000DaDaDaDaDbDaDaDaDc

7、DaDaDaUUUUaaIIIIIaaIII對(duì)稱(chēng)分量分解對(duì)稱(chēng)分量分解后兩式相減后兩式相減12DaDaII代入后兩式代入后兩式中任一式中任一式01DaDaII01120120DaDaDaDaDaDaDaDaIIIIUUUU方程聯(lián)立方程聯(lián)立方程等價(jià)方程等價(jià)01120120DaDaDaDaDaDaDaDaIIIIUUUU與序網(wǎng)絡(luò)基與序網(wǎng)絡(luò)基本方程聯(lián)立本方程聯(lián)立電壓、電流各序分量電壓、電流各序分量各相電壓、電流各相電壓、電流方法方法1合成合成方法方法2序網(wǎng)絡(luò)序網(wǎng)絡(luò)復(fù)合序網(wǎng)復(fù)合序網(wǎng)例如：例如：a相接地短路相接地短路1120120aDaDaDaEIIIZZZ1120()DaDaUIZZ222DaDaUIZ

8、 000DaDaUIZ 從而可求出各相電壓電流從而可求出各相電壓電流01120120DaDaDaDaDaDaDaDaIIIIUUUU求解思路求解思路（1）列出邊界條件方程；）列出邊界條件方程；（2）將邊界條件方程轉(zhuǎn)化為序網(wǎng)絡(luò)方程；）將邊界條件方程轉(zhuǎn)化為序網(wǎng)絡(luò)方程；（3）形成復(fù)合序網(wǎng)；）形成復(fù)合序網(wǎng)；（4）解復(fù)合序網(wǎng)，得電壓電流各序分量；）解復(fù)合序網(wǎng)，得電壓電流各序分量；（5） 由對(duì)稱(chēng)分量法得到各相電壓電流。由對(duì)稱(chēng)分量法得到各相電壓電流。注意注意 以特殊相作為基準(zhǔn)進(jìn)行分解最簡(jiǎn)單以特殊相作為基準(zhǔn)進(jìn)行分解最簡(jiǎn)單。單相接地短。單相接地短路時(shí)，故障相為特殊相；兩相（接地）短路時(shí)，非路時(shí)，故障相為特殊相；

9、兩相（接地）短路時(shí)，非故障相為特殊相。故障相為特殊相。電力系統(tǒng)元件的各序參數(shù)和等值電路電力系統(tǒng)元件的各序參數(shù)和等值電路u 應(yīng)用對(duì)稱(chēng)分量法進(jìn)行電力系統(tǒng)的不對(duì)稱(chēng)分析，首應(yīng)用對(duì)稱(chēng)分量法進(jìn)行電力系統(tǒng)的不對(duì)稱(chēng)分析，首先必須確定系統(tǒng)中各元件的先必須確定系統(tǒng)中各元件的各序參數(shù)；各序參數(shù)；u元件的序阻抗元件的序阻抗指元件中流過(guò)某序電流時(shí)元件兩端指元件中流過(guò)某序電流時(shí)元件兩端所產(chǎn)生的序電壓降與該序電流的比值。所產(chǎn)生的序電壓降與該序電流的比值。 靜止元件靜止元件無(wú)論流過(guò)正序電流還是負(fù)序電流，無(wú)論流過(guò)正序電流還是負(fù)序電流，并不改變相與相之間的磁耦合關(guān)系，其并不改變相與相之間的磁耦合關(guān)系，其正序正序阻抗與負(fù)序阻抗相等

10、阻抗與負(fù)序阻抗相等；但；但零序電抗較為復(fù)雜零序電抗較為復(fù)雜； 旋轉(zhuǎn)元件中旋轉(zhuǎn)元件中，各序電流流過(guò)時(shí)引起不同的電，各序電流流過(guò)時(shí)引起不同的電磁過(guò)程，磁過(guò)程，三序電抗不相同三序電抗不相同。v同步發(fā)電機(jī)各序參數(shù)同步發(fā)電機(jī)各序參數(shù) 同步發(fā)電機(jī)定子繞組中流過(guò)同步頻率的同步發(fā)電機(jī)定子繞組中流過(guò)同步頻率的負(fù)序電負(fù)序電流流時(shí)，產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向相反，相對(duì)轉(zhuǎn)子時(shí)，產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向相反，相對(duì)轉(zhuǎn)子的速度是同步轉(zhuǎn)速的的速度是同步轉(zhuǎn)速的2 2倍。由電磁感應(yīng)定律，倍。由電磁感應(yīng)定律，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子的勵(lì)磁繞組和阻尼繞組中將感應(yīng)出的勵(lì)磁繞組和阻尼繞組中將感應(yīng)出2 2倍額定頻率的倍額定頻率的感應(yīng)電流感應(yīng)電流。 正常運(yùn)行

11、情況下，同步發(fā)電機(jī)定子繞組的空載正常運(yùn)行情況下，同步發(fā)電機(jī)定子繞組的空載電勢(shì)三相對(duì)稱(chēng)，產(chǎn)生的交流電流是正序電流，電勢(shì)三相對(duì)稱(chēng)，產(chǎn)生的交流電流是正序電流，電樞電樞反應(yīng)產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子主磁通同速同方向反應(yīng)產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子主磁通同速同方向。同步發(fā)電機(jī)同步發(fā)電機(jī)正序電抗正序電抗1dXX 同步發(fā)電機(jī)同步發(fā)電機(jī)負(fù)序電抗負(fù)序電抗 212dqXXX 同步發(fā)電機(jī)定子繞組中流過(guò)零序電流時(shí)，合成同步發(fā)電機(jī)定子繞組中流過(guò)零序電流時(shí)，合成磁場(chǎng)為零，磁場(chǎng)為零，只存在定子繞組的漏磁通只存在定子繞組的漏磁通。零序漏磁比。零序漏磁比正序漏磁小，減小的程度視繞組型式而定。正序漏磁小，減小的程度視繞組型式而定。同步電同步電

12、機(jī)零序電抗的標(biāo)幺值差別較大機(jī)零序電抗的標(biāo)幺值差別較大。零序電阻和正序電。零序電阻和正序電阻相等。阻相等。同步發(fā)電機(jī)同步發(fā)電機(jī)零序電抗零序電抗0(0.15 0.6)dXX 汽輪發(fā)電機(jī)汽輪發(fā)電機(jī)水輪發(fā)電機(jī)水輪發(fā)電機(jī)同步調(diào)相機(jī)和同步調(diào)相機(jī)和大型同步電動(dòng)機(jī)大型同步電動(dòng)機(jī)x20.1340.180.150.350.24x00.0360.080.040.1250.08設(shè)該線路每相的自感阻抗為 Lz相間的互感阻抗為 mz三相電壓降與三相電流有如下關(guān)系：aLmmabmLmbcmmLcUzzzIUzzzIUzzzI可簡(jiǎn)寫(xiě)為： abcabcabcUZIv輸電線路的序阻抗輸電線路的序阻抗則： 012012abcA U

13、ZAI即 1012012012012abcUT ZTIZI式中： 10120000002LmabcLmLmzzZTZTzzzz012Z即為電壓降的對(duì)稱(chēng)分量和電流的對(duì)稱(chēng)分量之間的阻抗矩陣。 即：111122220000()()(2)aLmaaaLmaaaLmaaUzzIz IUzzIz IUzzIz I負(fù)序正序零序（34）倍正序電抗12zz變壓器是靜止的磁耦合元件，變壓器是靜止的磁耦合元件，正、負(fù)序正、負(fù)序參數(shù)和參數(shù)和等值電路完全相同；等值電路完全相同；變壓器通入變壓器通入零序零序電流時(shí)，不同變壓器結(jié)構(gòu)的零電流時(shí)，不同變壓器結(jié)構(gòu)的零序磁通磁路不同，不同繞組接線的零序電流回序磁通磁路不同，不同繞組

14、接線的零序電流回路也不相同，所以零序參數(shù)和等值電路路也不相同，所以零序參數(shù)和等值電路不同于不同于正、負(fù)序正、負(fù)序參數(shù)和等值電路。參數(shù)和等值電路。v三相變壓器各序參數(shù)和等值電路三相變壓器各序參數(shù)和等值電路 一定，一定， 也一定，磁路磁阻小，所需磁勢(shì)也也一定，磁路磁阻小，所需磁勢(shì)也小，從而所需勵(lì)磁電流也小，等效為小，從而所需勵(lì)磁電流也小，等效為 大大 。 對(duì)于三相五柱式變壓器或由三個(gè)單相變壓對(duì)于三相五柱式變壓器或由三個(gè)單相變壓器組成的三相變壓器組器組成的三相變壓器組0mx 由三個(gè)單相變壓器組成的由三個(gè)單相變壓器組成的三相變壓器組零序磁路三相變壓器組零序磁路0mxuFR磁路磁勢(shì)、磁通和磁阻的關(guān)系為磁

15、路磁勢(shì)、磁通和磁阻的關(guān)系為變壓器結(jié)構(gòu)對(duì)零序勵(lì)磁電抗的影響變壓器結(jié)構(gòu)對(duì)零序勵(lì)磁電抗的影響對(duì)于三相三柱式變壓器，對(duì)于三相三柱式變壓器， 為有限值。為有限值。0mx 磁路磁阻大，需勵(lì)磁電流大，等效為磁路磁阻大，需勵(lì)磁電流大，等效為Xm0較較小，但仍比繞組零序漏抗大得多小，但仍比繞組零序漏抗大得多。所以，。所以，當(dāng)當(dāng)Xm0與變壓器漏抗并聯(lián)時(shí)可將與變壓器漏抗并聯(lián)時(shí)可將Xm0忽略。忽略。三相三柱式變壓器組零序磁路三相三柱式變壓器組零序磁路FR三個(gè)單相變壓器接成的三相變壓器組和三相五三個(gè)單相變壓器接成的三相變壓器組和三相五柱式，柱式，各相鐵芯獨(dú)立，磁通分布情況與所加電各相鐵芯獨(dú)立，磁通分布情況與所加電壓相序

16、無(wú)關(guān)，壓相序無(wú)關(guān)，零序勵(lì)磁電流很小，可認(rèn)為零序勵(lì)磁電流很小，可認(rèn)為激磁激磁電抗無(wú)窮大電抗無(wú)窮大。三相三柱式變壓器三相三柱式變壓器，通入正序或負(fù)序電流時(shí)，通入正序或負(fù)序電流時(shí)，各相主磁通均在鐵芯內(nèi)形成回路，所以勵(lì)磁電各相主磁通均在鐵芯內(nèi)形成回路，所以勵(lì)磁電流很小，勵(lì)磁電抗很大；當(dāng)通入零序電流時(shí)，流很小，勵(lì)磁電抗很大；當(dāng)通入零序電流時(shí)，三相零序主磁通大小相等相位相同，不能在鐵三相零序主磁通大小相等相位相同，不能在鐵芯中形成回路，只能通過(guò)絕緣介質(zhì)和外殼形成芯中形成回路，只能通過(guò)絕緣介質(zhì)和外殼形成回路，所以零序勵(lì)磁電流相當(dāng)大，回路，所以零序勵(lì)磁電流相當(dāng)大，零序勵(lì)磁電零序勵(lì)磁電抗為有限值抗為有限值。)0

17、(mx(0)mmxx各種接線方式雙繞組變壓器的零序等值電路各種接線方式雙繞組變壓器的零序等值電路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 各種接線方式三繞組變壓器的零序等值電路（續(xù)）各種接線方式三繞

18、組變壓器的零序等值電路（續(xù)）各相加零序電壓時(shí)，每一相與地各相加零序電壓時(shí)，每一相與地之間的零序電壓為之間的零序電壓為1 01010101033GNNNNUUIZUIZ 因此，中性點(diǎn)阻抗可乘因此，中性點(diǎn)阻抗可乘以以3然后放到相上來(lái)，然然后放到相上來(lái)，然后將其作為中性點(diǎn)直接接后將其作為中性點(diǎn)直接接地處理。地處理。1103I10I3NZ3NZ3NZ變壓器中性點(diǎn)經(jīng)阻抗接地的零序等值電路變壓器中性點(diǎn)經(jīng)阻抗接地的零序等值電路110I 103I 330I 220I 203I 1nZ2nZ110I 103I 330I 220I 203I 13nZ13nZ13nZ23nZ23nZ23nZ1x0mx1310I 20I 22x30I 3x13nZ23nZ正序網(wǎng)絡(luò)與計(jì)算三相短路時(shí)的等值網(wǎng)絡(luò)正序網(wǎng)絡(luò)與計(jì)算三相短路時(shí)的等值網(wǎng)絡(luò)完全相同。完全相同。除除中性點(diǎn)接地阻抗中性點(diǎn)接地阻抗和和空載線路空載線路外，電力外，電力系統(tǒng)各元件均應(yīng)包括在正序網(wǎng)絡(luò)中。系統(tǒng)各元件均應(yīng)包括在正序網(wǎng)絡(luò)中。v正序網(wǎng)絡(luò)正序網(wǎng)絡(luò) 發(fā)電機(jī)不產(chǎn)生負(fù)序電勢(shì)發(fā)電機(jī)不產(chǎn)生負(fù)序電勢(shì)，故，故所有電源的所有電源的負(fù)序電勢(shì)為零負(fù)序電勢(shì)為零。 負(fù)序網(wǎng)絡(luò)的組成元件與正