電氣工程基礎-ccx下

5.1電力系統(tǒng)潮流計算5.2電力系統(tǒng)的頻率與有功功率5.3電力系統(tǒng)的電壓與無功功率5.4電力系統(tǒng)經(jīng)濟運行第五章電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析1電氣工程基礎回顧一2電氣工程基礎已知：變壓器的線路的回顧二試畫出供電系統(tǒng)的等值電路，并列出各參數(shù)的計算公式3電氣工程基礎4電氣工程基礎5第一節(jié)電力系統(tǒng)潮流計算潮流計算是計算給定運行條件下電網(wǎng)各節(jié)點的電壓和通過網(wǎng)絡與元件的功率，其作用是：（1）在電力規(guī)劃、設計中用于選擇系統(tǒng)接線方式，選擇電氣設備及導線截面；（2）在電力系統(tǒng)運行中，用于確定運行方式，制定電力系統(tǒng)經(jīng)濟計劃運行，確定調壓措施，研究電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性；（3）為電力系統(tǒng)繼電保護和自動化裝置設計與整定提供必要的數(shù)據(jù)。電氣工程基礎6

一、輸電線路的電壓和功率分布計算圖

輸電線路的π型等效電路第一節(jié)電力系統(tǒng)潮流計算電氣工程基礎7

1、已知同一節(jié)點運行參數(shù)的電壓和功率分布計算

已知末端功率和末端電壓，計算線路首端復功率和電壓：（1）線路末端導納支路的功率損耗為：（2）流出線路阻抗支路的功率為：第一節(jié)電力系統(tǒng)潮流計算電氣工程基礎8（3）線路阻抗支路的功率損耗為：（4）線路阻抗支路的電壓降落（取U2為實軸方向）：第一節(jié)電力系統(tǒng)潮流計算電氣工程基礎9上式中電壓降落的縱分量電壓降落的橫分量第一節(jié)電力系統(tǒng)潮流計算電氣工程基礎圖

輸電線路的π型等效電路相量圖10第一節(jié)電力系統(tǒng)潮流計算電氣工程基礎11（5）線路首端導納支路的功率損耗為：（6）線路首端功率：在計算U1時，考慮一般情況下可以簡化為第一節(jié)電力系統(tǒng)潮流計算電氣工程基礎問：已知首端功率和首端電壓，如何計算線路末端復功率和電壓？第一節(jié)電力系統(tǒng)潮流計算12電氣工程基礎13

2、已知不同節(jié)點運行參數(shù)的電壓和功率分布計算

已知首端電壓和末端功率，如何計算線路首端復功率和末端電壓？第一節(jié)電力系統(tǒng)潮流計算電氣工程基礎

數(shù)學基礎

第一節(jié)電力系統(tǒng)潮流計算

1、求解方程

2、求解方程

解：設

將函數(shù)用泰勒級數(shù)展開得14電氣工程基礎第一節(jié)電力系統(tǒng)潮流計算設其近似解x0，真實解為x，它們之間的差值為x-x0

，有迭代公式為：15電氣工程基礎16（1）假定末端電壓，取迭代次數(shù)i=1；（2）采用末端電壓，和已知的末端復功率，由末端向首端推算，求出首端電壓和功率；（3）采用給定的首端電壓和計算出來的首端復功率，由首端向末端推算，求出末端電壓和功率；（4）計算迭代誤差，若誤差滿足要求，則計算結束，否則，令i=i+1，轉到（2）繼續(xù)計算。第一節(jié)電力系統(tǒng)潮流計算潮流計算迭代過程電氣工程基礎17電壓降落與電壓損失

1．電壓降落:是指線路首末端電壓的相量差，即它有兩個分量，即電壓縱向分量和橫向分量。2．電壓損失:是指線路首末端電壓的代數(shù)差，即第一節(jié)電力系統(tǒng)潮流計算電氣工程基礎183．電壓偏移:是指線路實際電壓與網(wǎng)絡額定電壓的代數(shù)差，即4．輸電效率:是指線路末端有功與首端有功的比值，即第一節(jié)電力系統(tǒng)潮流計算電氣工程基礎19二、變壓器的電壓和功率分布

第一節(jié)電力系統(tǒng)潮流計算電氣工程基礎20（1）計算變壓器串聯(lián)支路的功率損耗為：（3）取末端電壓為參考向量，即則首端電壓為：（2）計算變壓器串聯(lián)支路始端的功率：第一節(jié)電力系統(tǒng)潮流計算電氣工程基礎21（4）計算變壓器并聯(lián)支路的功率損耗為：（5）計算變壓器的輸入功率：第一節(jié)電力系統(tǒng)潮流計算電氣工程基礎222根據(jù)變壓器廠提供的數(shù)據(jù)計算變壓器的功率損耗：第一節(jié)電力系統(tǒng)潮流計算電氣工程基礎23如果取U1=U2=UN，則有第一節(jié)電力系統(tǒng)潮流計算電氣工程基礎三、線路運行狀況分析1線路末端有功負荷為零第一節(jié)電力系統(tǒng)潮流計算24電氣工程基礎2線路傳輸功率在假定線路電阻等于零，同時不考慮兩端并聯(lián)的電納，我們有：另一方面，始端電壓也可以表示成：比較上式兩個虛部，可以得到：第一節(jié)電力系統(tǒng)潮流計算比較上式兩個實部，可以得到：25電氣工程基礎所以，在忽略線路電阻的情況下，可以得出線路傳輸?shù)墓β逝c兩端電壓大小及其相位差的關系：第一節(jié)電力系統(tǒng)潮流計算26電氣工程基礎例有一額定電壓為110KV的輸電網(wǎng)，如下圖所示，其電源點A的電壓及B、C點的負荷功率標注如圖，導線間的幾何均距為5m，試做潮流計算。第一節(jié)電力系統(tǒng)潮流計算四、開放式電力網(wǎng)潮流計算27電氣工程基礎第一節(jié)電力系統(tǒng)潮流計算解：（1）計算網(wǎng)絡元件參數(shù)并作等效電路對于LGJ-185線路28電氣工程基礎第一節(jié)電力系統(tǒng)潮流計算對于LGJ-150線路29電氣工程基礎所以線路的等值電路如下圖所示第一節(jié)電力系統(tǒng)潮流計算30電氣工程基礎第一節(jié)電力系統(tǒng)潮流計算（2）用線路額定電壓替代各點實際運行電壓，由末端向首端計算功率分布。31電氣工程基礎第一節(jié)電力系統(tǒng)潮流計算32電氣工程基礎第一節(jié)電力系統(tǒng)潮流計算（3）根據(jù)給定的A點電壓和計算所得的功率分布計算各點電壓。33電氣工程基礎第一節(jié)電力系統(tǒng)潮流計算考慮的影響不考慮的影響34電氣工程基礎降壓變電所的等值負荷功率第一節(jié)電力系統(tǒng)潮流計算②降壓變電所的運算負荷運算負荷=等值負荷+相鄰線路電容功率的一半。①降壓變電所的等值負荷等值負荷=低壓側負荷+變壓器阻抗支路功率損耗+變壓器導納支路功率損耗。35電氣工程基礎第一節(jié)電力系統(tǒng)潮流計算36電氣工程基礎第一節(jié)電力系統(tǒng)潮流計算37電氣工程基礎第一節(jié)電力系統(tǒng)潮流計算定出力發(fā)電廠的等值電源功率①等值電源功率=發(fā)電機出力-廠用電功率-升壓變壓器功率損耗②運算電源功率=等值電源功率-相鄰線路電容功率的一半38電氣工程基礎第一節(jié)電力系統(tǒng)潮流計算39電氣工程基礎第一節(jié)電力系統(tǒng)潮流計算五、兩端供電網(wǎng)絡電力網(wǎng)潮流計算兩端供電網(wǎng)—負荷可以從兩個方向獲得電能的網(wǎng)絡。40電氣工程基礎1、最簡單的兩端供電線路第一節(jié)電力系統(tǒng)潮流計算41電氣工程基礎第一節(jié)電力系統(tǒng)潮流計算對上圖列回路電流方程，得：最簡單的環(huán)網(wǎng)線路的化簡電氣工程基礎設全線路電壓為UN，由得所以同理第一節(jié)電力系統(tǒng)潮流計算43電氣工程基礎理解：另外，由上式還可以看出：第一節(jié)電力系統(tǒng)潮流計算44電氣工程基礎如果網(wǎng)絡中所有線段單位長度參數(shù)相同，則上面公式可簡化為：第一節(jié)電力系統(tǒng)潮流計算45求得Sa和Sb以后，我們可以依次求得網(wǎng)絡中每一條支路所流過的復功率——即網(wǎng)絡的初步功率分布。電氣工程基礎第一節(jié)電力系統(tǒng)潮流計算功率分點確定功率分點—指功率由兩側電源供給的負荷點；

有功功率分點—指有功功率由兩側電源供給的負荷點；

無功功率分點—指無功功率由兩側電源供給的負荷點求得初步功率分布后，做出初步功率分布圖，即可確定功率分點。46電氣工程基礎第一節(jié)電力系統(tǒng)潮流計算功率分點分拆

當有功功率分點與無功功率分點重合時，在功率分點拆開；不重合時，在無功功率分點拆開。47當系統(tǒng)在無功功率分點拆開以后?？梢园凑諆蓚€輻射形網(wǎng)絡的潮流計算方法計算最終潮流分布。電氣工程基礎如果，該怎么考慮呢？第一節(jié)電力系統(tǒng)潮流計算48電氣工程基礎由得所以同理令得循環(huán)功率第一節(jié)電力系統(tǒng)潮流計算49電氣工程基礎第一節(jié)電力系統(tǒng)潮流計算功率分點確定與分拆

求得網(wǎng)絡的初步功率分布后，按方向給每一條支路都加上系統(tǒng)的循環(huán)功率，可進一步求得網(wǎng)絡的功率分布圖，然后再確定功率分點。當系統(tǒng)在無功功率分點拆開以后。依然可以按照兩個輻射形網(wǎng)絡的潮流計算方法計算最終潮流分布。50電氣工程基礎請問，下面的供電網(wǎng)絡中存在循環(huán)功率嗎？電氣工程基礎6.1短路的一般概念6.2標幺制6.3恒定電動勢源供電系統(tǒng)的三相短路6.4有限容量電源的三相短路6.5電力系統(tǒng)三相短路電流的實用計算第六章電力系統(tǒng)的對稱故障分析52電氣工程基礎536.1短路的一般概念

所謂短路,是指電力系統(tǒng)中正常情況以外的一切相與相之間或相與地之間發(fā)生通路的情況。圖短路的類型a）單相接地短路

b）兩相接地短

c）兩相短路d）兩相接地短路e）三相短路電氣工程基礎546.1短路的一般概念

一、短路的分類對稱短路：三相短路k（3）不對稱短路：單相接地短路k（1）兩相接地短路k（1,1）兩相短路k（2）5-10%

65%

進行短路電流計算的目的：選擇合理的電氣接線圖選擇和校驗各種電氣設備合理配置繼電保護和自動裝置電氣工程基礎556.1短路的一般概念

二、短路的原因及其后果短路的原因：

電氣設備載流部分絕緣損壞；架空線路因大風或導線覆冰引起電線桿倒塌，或因鳥獸跨接裸露導體等；電氣設備因設計、安裝及維護不良所導致的設備缺陷引發(fā)短路；運行人員誤操作；電氣工程基礎56短路的危害：

短路電流的熱效應會使設備發(fā)熱急劇增加，可能導致設備過熱而損壞甚至燒毀；短路電流產(chǎn)生很大的電動力，可引起設備機械變形、扭曲甚至損壞；短路時系統(tǒng)電壓大幅度下降，嚴重影響電氣設備的正常工作；嚴重的短路可導致并列運行的發(fā)電廠失去同步而解列，破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定性。不對稱短路產(chǎn)生的不平衡磁場，會對附近的通訊系統(tǒng)及弱電設備產(chǎn)生電磁干擾，影響其正常工作。6.1短路的一般概念電氣工程基礎576.2標幺制

一、標幺制的概念

某一物理量的標幺值Ａ*，等于它的實際值A與所選定的基準值Ad的比值，即電氣工程基礎58

對電抗、電壓、電流和功率等物理量，如果選定某一物理量為各物理量的基準值，則其標幺值分別為：6.2標幺制電氣工程基礎59電力系統(tǒng)中基準值的選取結論：如果標幺值的基準值選擇符合電路自身規(guī)律，那么標幺值依然符合電路規(guī)律；在標幺制中，三相電路的計算公式與有名制單相電路的計算公式完全相同；6.2標幺制電氣工程基礎60所以標幺制的基準值選擇應符合公式（三相電路）：以上四個基準值只能有兩個可任意選取，其余兩個可根據(jù)上式計算出來，一般情況下，我們常選Sd、Ud作為基準，此時，電流和阻抗的基準值為：則：6.2標幺制電氣工程基礎61

應用標幺值計算完成后，最后還需要將標幺制換算成有名值，換算公式如下：6.2標幺制電氣工程基礎62

三、不同電壓等級電抗標幺值的關系對應標幺值計算：（選基準值為Sd，U1）此式說明：線路各段元件參數(shù)的標幺值只需用元件所在級的電壓作為基準電壓來計算，而無需再進行電壓折算。圖具有三個電壓等級的電力網(wǎng)電路電抗參數(shù)X3的歸算：6.2標幺制電氣工程基礎63U3的確定：

1、準確計算法2、近似計算法表

線路的額定電壓與平均額定電壓額定電壓UN/kV0.220.3836103560110220330平均額定電壓Uav/kV0.230.43.156.310.53763115230345線路平均額定電壓：指線路始端最大額定電壓與末端最小額定電壓的平均值。取線路額定電壓的1.05倍，見下表。用平均電壓的變比代替實際的變壓器變比6.2標幺制電氣工程基礎64

四、不同標準標幺值之間的換算

電力系統(tǒng)中各電氣設備如發(fā)電機、變壓器、電抗器等所給出的標幺值都是額定標幺值

，進行短路電流計算時必須將它們換算成統(tǒng)一基準值的標幺值。換算方法是：先將以額定值為基準的電抗標幺值還原為有名值，即選定Sd和Ud，則以此為基準的電抗標幺值為：若則6.2標幺制電氣工程基礎65發(fā)電機：通常給出SN、UN和額定電抗標幺值，則變壓器：通常給出SN、UN和短路電壓百分數(shù)

，6.2標幺制∴電氣工程基礎66∴輸電線路：通常給出線路長度和每公里的電抗值，則∴電抗器：通常給出IN、UN和電抗百分數(shù)XR%，其中6.2標幺制電氣工程基礎例：某輸電系統(tǒng)如下圖所示，試用近似算法計算系統(tǒng)中各元件的標幺值。6.2標幺制67電氣工程基礎解：發(fā)電機：選取基準容量Sd=100MVA，基準電壓Ud=Uav，則各元件的標幺值分別為：6.2標幺制變壓器T1：線路L1：變壓器T2：68電氣工程基礎6.2標幺制線路L2：電抗器L：發(fā)電機電勢：69電氣工程基礎70

五、使用標幺值的優(yōu)點1、計算簡單；6.2標幺制2、便于對計算結果作出分析及判斷。電氣工程基礎716.3無限容量系統(tǒng)的三相短路

一、由無限容量系統(tǒng)供電時三相短路的物理過程1.無限容量系統(tǒng)的概念說明：無限大功率電源是一個相對概念，真正的無限大功率電源是不存在的。

無限容量系統(tǒng)（又叫無限大功率電源），是指系統(tǒng)的容量為∞，內阻抗為零。無限容量系統(tǒng)的特點：在電源外部發(fā)生短路，電源母線上的電壓基本不變，即認為它是一個恒壓源。在工程計算中，當電源內阻抗不超過短路回路總阻抗的5%～10%時，就可認為該電源是無限大功率電源。電氣工程基礎726.3無限容量系統(tǒng)的三相短路

2.由無限大功率電源供電的三相對稱電路下圖所示為一由無限大功率電源供電的三相對稱電路。電氣工程基礎73短路前，系統(tǒng)中的a相電壓和電流分別為6.3無限容量系統(tǒng)的三相短路

電氣工程基礎74解微分方程得：零狀態(tài)零輸入6.3無限容量系統(tǒng)的三相短路

短路后電路中的電流應滿足：電氣工程基礎75由于電路中存在電感，而電感中的電流不能突變，則短路前一瞬間的電流應與短路后一瞬間的電流相等。即則

∴6.3無限容量系統(tǒng)的三相短路

在短路回路中，通常電抗遠大于電阻，可認為，故電氣工程基礎76由上式可知，當非周期分量電流的初始值最大時，短路全電流的瞬時值為最大，短路情況最嚴重。短路前空載（即）短路瞬間電源電壓過零值，即初始相角此時對應的短路電流的變化曲線如下圖所示。6.3無限容量系統(tǒng)的三相短路

什么時候短路電流最大？最大值是多少？短路全電流的瞬時值為最大的條件是：電氣工程基礎77圖

無限大容量系統(tǒng)三相短路時短路電流的變化曲線6.3無限容量系統(tǒng)的三相短路

電氣工程基礎78

二、三相短路沖擊電流

在最嚴重短路情況下，三相短路電流的最大瞬時值稱為沖擊電流，用ish表示。由上圖知，ish發(fā)生在短路后約半個周期（0.01s）。其中，——短路電流沖擊系數(shù)。

意味著短路電流非周期分量不衰減當電阻R=0時，，當電抗Ｘ=0時，，意味著不產(chǎn)生非周期分量6.3無限容量系統(tǒng)的三相短路

∴當電阻R=0時，，電氣工程基礎791＜Ksh

＜2因此在高壓電網(wǎng)中短路時，取Ksh=1.85，則

在發(fā)電機端部短路時，取Ksh=1.9，則

在其他電網(wǎng)中短路時，取Ksh=1.8，則

三、三相短路沖擊電流有效值

任一時刻t的短路電流的有效值是指以時刻t為中心的一個周期內短路全電流瞬時值的方均根值，即6.3無限容量系統(tǒng)的三相短路

電氣工程基礎806.3無限容量系統(tǒng)的三相短路

為了簡化Ikt的計算，可假定在計算所取的一個周期內非周期分量電流的數(shù)值在該周期內恒定不變且等于該周期中點的瞬時值，因此有：電氣工程基礎81沖擊電流的有效值Ish

：短路電流最大值出現(xiàn)的那個周期所對應的電流有效值Ikt，就是短路沖擊電流有效值。6.3無限容量系統(tǒng)的三相短路

由于最大短路電流出現(xiàn)在t=0.01s時刻，所以短路沖擊電流有效值Ish就是短路電流在第一個周期內的有效值。電氣工程基礎82

四、無限大容量系統(tǒng)短路電流和母線殘壓的計算

1．短路電流6.3無限容量系統(tǒng)的三相短路

當Ksh=1.9時，;

當Ksh=1.8時，2．母線殘壓電氣工程基礎例：如下圖所示的恒電動式電源系統(tǒng)，當線路末端發(fā)生三相短路時，試計算故障點的穩(wěn)態(tài)短路電流有效值、短路沖擊電流和沖擊電流有效值以及6KV母線上的殘壓。836.3無限容量系統(tǒng)的三相短路

電氣工程基礎解：選取基準容量Sd=100MVA，基準電壓Ud=Uav，則各元件的標幺值分別為：變壓器T1：線路L1：變壓器T2：846.3無限容量系統(tǒng)的三相短路

電抗器L：電氣工程基礎線路L2：856.3無限容量系統(tǒng)的三相短路

短路回路總電抗：穩(wěn)態(tài)短路電流有效值的標幺值：穩(wěn)態(tài)短路電流有效值的有名值：電氣工程基礎沖擊電流：866.3無限容量系統(tǒng)的三相短路

沖擊電流的有效值：母線A點電壓的標幺值：母線A點電壓的有名值：電氣工程基礎876.4有限容量電源的三相短路計算

一、同步發(fā)電機突然三相短路的電磁暫態(tài)過程當電源容量比較小，或者短路點靠近電源時，這種情況稱為有限容量系統(tǒng)供電的短路。

二、同步發(fā)電機三相短路的穩(wěn)態(tài)電流計算穩(wěn)態(tài)過程穩(wěn)態(tài)短路電流為電氣工程基礎886.4有限容量電源的三相短路計算

三、同步發(fā)電機突然三相短路的暫態(tài)電流計算1．暫態(tài)過程起始條件滿足（無阻尼繞組）暫態(tài)電勢暫態(tài)電抗起始短路電流為電氣工程基礎896.4有限容量電源的三相短路計算

2．次暫態(tài)過程起始條件滿足（有阻尼繞組）次暫態(tài)電抗次暫態(tài)電勢發(fā)電機阻尼繞組主要是防止發(fā)電機在負載突然變化時對發(fā)電機繞組的沖擊。發(fā)電機在負載變化時，其繞組內的電壓電流會形成一個震蕩的過程。阻尼條就是對該震蕩過程增加阻力，形成阻尼震蕩，從而形成一定的緩沖作用。起始短路電流為電氣工程基礎90●電力系統(tǒng)短路電流的工程計算，在許多情況下只需計算短路電流周期分量的初始值?！襁@時只需要把系統(tǒng)中所有的元件都用次暫態(tài)參數(shù)表示，次暫態(tài)電流的計算就通穩(wěn)態(tài)電流的計算一樣了?！裣到y(tǒng)中所有靜止元件的次暫態(tài)參數(shù)都與其穩(wěn)態(tài)參數(shù)相同?！裣到y(tǒng)中旋轉電機的次暫態(tài)參數(shù)則不同于其穩(wěn)態(tài)參數(shù)。6.4有限容量電源的三相短路計算

●同步發(fā)電機的次暫態(tài)電勢標幺值一般為電氣工程基礎91對異步電動機而言，一樣可以用次暫態(tài)電勢和次暫態(tài)電抗來描述，其滿足：6.4有限容量電源的三相短路計算

四、異同步電動機短路的暫態(tài)過程電氣工程基礎92電動機提供的沖擊電流對于小容量電動機和綜合負荷，沖擊系數(shù)取1，對于大容量的電動機，沖擊系數(shù)取1.3~1.86.4有限容量電源的三相短路計算

短路點的沖擊電流為電氣工程基礎一、網(wǎng)絡的等值化簡1.等值電勢法936.5電力系統(tǒng)三相短路電流的實用計算電氣工程基礎令：則：得：所以：又令：得：所以：946.5電力系統(tǒng)三相短路電流的實用計算電氣工程基礎6.5電力系統(tǒng)三相短路電流的實用計算2.星網(wǎng)變換法95電氣工程基礎由星形變三角形：由三角形變星形：966.5電力系統(tǒng)三相短路電流的實用計算電氣工程基礎3.利用電路的對稱性化簡電路A，電位相等的電源，可直接連接；B，等電位點之間的電抗，可短節(jié)后除去。976.5電力系統(tǒng)三相短路電流的實用計算電氣工程基礎二、轉移阻抗的概念在電力系統(tǒng)中，有時需要考慮不同電源單獨供電的短路電流，在化簡網(wǎng)絡時，需要保持若干個獨立的等值電源。986.5電力系統(tǒng)三相短路電流的實用計算電氣工程基礎996.5電力系統(tǒng)三相短路電流的實用計算一般地對于需要保持n個電源，其電勢分別為E1、E2、…En，則短路點的電流一般表達式為：式中Zik為網(wǎng)絡中第i個電源與短路點直接直接相連的阻抗，通常稱為該電源對短路點之間的短路阻抗。電氣工程基礎利用單位電流法求轉移阻抗1006.5電力系統(tǒng)三相短路電流的實用計算令E1=E2=E3=0，并在k點加上電壓Uk，使得支路X1中流過的電流為單位電流，如右圖所示，則：電氣工程基礎1016.5電力系統(tǒng)三相短路電流的實用計算根據(jù)轉移電抗的定義，各電源對短路點之間的轉移電抗為：電氣工程基礎102

三、計算曲線法在實際工程計算中，通常采用“計算曲線”來求解三相短路電流周期分量在任意時刻的有效值，如附錄Ⅳ的附表1-4所示。注：計算曲線按汽輪發(fā)電機和水輪發(fā)電機分別制作，且只做到為止。6.5電力系統(tǒng)三相短路電流的實用計算這時只需要計算短路點到電源點之間的計算電抗Xjs的值，即可進行查表求解。電氣工程基礎103當網(wǎng)絡中有多臺發(fā)電機時，常采用合并電源的方法來簡化網(wǎng)絡。合并的主要原則是：距短路點的電氣距離相差不大的同類型發(fā)電機可以合并；遠離短路點的不同類型發(fā)電機可以合并；直接與短路點相連的發(fā)電機應單獨考慮；無限大功率電源應單獨考慮。6.5電力系統(tǒng)三相短路電流的實用計算電氣工程基礎104應用計算曲線計算短路電流的步驟如下：由計算曲線確定短路電流周期分量標幺值。求計算電抗：

按電源歸并原則，將網(wǎng)絡中的電源合并成若干組，每組用一個等值發(fā)電機代替，無限大功率電源單獨考慮，通過網(wǎng)絡變換求出各等值發(fā)電機對短路點的轉移電抗。繪制等值網(wǎng)絡，計算系統(tǒng)中各元件的電抗標幺值。計算短路電流周期分量的有名值。6.5電力系統(tǒng)三相短路電流的實用計算電氣工程基礎105電力系統(tǒng)對稱分量法與元件的負序與零序參數(shù)

一、對稱分量法

對稱分量法的基本原理是：

任何一個不對稱三相系統(tǒng)的相量、、都可分解成三個對稱的三相系統(tǒng)分量，即正序、負序和零序分量。

正序分量（、、）：與正常對稱運行下的相序相同；

負序分量（、、）：與正常對稱運行下的相序相反；

零序分量（、、）：三相同相位。

可以是電動勢、電流、電壓等。電氣工程基礎106三相相量與其對稱分量之間的關系可表示為：令則有：電力系統(tǒng)對稱分量法與元件的負序與零序參數(shù)

電氣工程基礎107所以三相相量與其對稱分量之間的關系也可表示為：已知Fa、Fb、Fc，如何求Fa1、Fa2、Fa0呢？電力系統(tǒng)對稱分量法與元件的負序與零序參數(shù)

電氣工程基礎108例：某臺發(fā)電機由于外部發(fā)生短路，發(fā)電機端電壓分別為，試求對稱分量。解

電力系統(tǒng)對稱分量法與元件的負序與零序參數(shù)

電氣工程基礎109電力系統(tǒng)對稱分量法與元件的負序與零序參數(shù)

電氣工程基礎1103、在有中性線的星形接法中，通過中線的電流等于一相零序電流的3倍。1、三相對稱系統(tǒng)中不存在零序分量；2、在三角形接法或沒有中線的星形接法中，線電流中不存在零序分量；知識點：電力系統(tǒng)對稱分量法與元件的負序與零序參數(shù)

電氣工程基礎111對稱分量法示意圖：電力系統(tǒng)對稱分量法與元件的負序與零序參數(shù)

電氣工程基礎112電力系統(tǒng)對稱分量法與元件的負序與零序參數(shù)

對稱分量法示意圖：電氣工程基礎113

二、序電抗

所謂元件的序電抗，就是給該元件施加以某一序的電壓基頻分量，求出對應的電流基頻分量，然后用該序的電壓基頻分量除以該序的電流基頻分量，即得該元件所對應的序電抗參數(shù)。電力系統(tǒng)對稱分量法與元件的負序與零序參數(shù)

電氣工程基礎114以線路為例來分析各序參量之間的關系：電力系統(tǒng)對稱分量法與元件的負序與零序參數(shù)

電氣工程基礎115電力系統(tǒng)對稱分量法與元件的負序與零序參數(shù)

所以：得：電氣工程基礎116所以：電力系統(tǒng)對稱分量法與元件的負序與零序參數(shù)

即：電氣工程基礎1171．發(fā)電機的序電抗正序電抗：包括穩(wěn)態(tài)時的同步電抗Xd、Xq

，暫態(tài)過程中的、

和、。負序電抗：電機類型X2X0電機類型X2X0汽輪發(fā)電機0.160.06阻尼繞組水輪發(fā)電機變壓器0.450.07有阻尼繞組水輪發(fā)電機變壓器0.250.07同步調相機0.240.08如無特別指出的參數(shù)，發(fā)電機的各序平均電抗值見下表：電力系統(tǒng)對稱分量法與元件的負序與零序參數(shù)

三、電力系統(tǒng)中各主要元件的序電抗電氣工程基礎1182．異步電動機的序電抗負序電抗：3．變壓器的序電抗零序電抗：負序電抗：變壓器的負序電抗與正序電抗相等。零序電抗：變壓器的零序電抗與變壓器的鐵心結構及三相繞組的接線方式等因素有關。電力系統(tǒng)對稱分量法與元件的負序與零序參數(shù)

電氣工程基礎119

變壓器零序電抗與鐵心結構的關系

對于由三個單相變壓器組成的變壓器組及三相五柱式或殼式變壓器，零序主磁通以鐵心為回路，因磁導大，零序勵磁電流很小，所以可認為。對于三相三柱式變壓器，零序主磁通通過充油空間及油箱壁形成閉合回路，因磁導小，勵磁電流很大，所以零序勵磁電抗應視為有限值，通常取。電力系統(tǒng)對稱分量法與元件的負序與零序參數(shù)

電氣工程基礎120

變壓器零序電抗與三相繞組接線方式的關系

在星形連接的繞組中，零序電流無法流通，從等效電路的角度來看，相當于變壓器繞組開路；在三角形連接的繞組中，零序電流只能在繞組內部環(huán)流，不能流到外電路，因此從外部看進去，相當于變壓器繞組開路；電力系統(tǒng)對稱分量法與元件的負序與零序參數(shù)

電氣工程基礎各類變壓器的零序等效電路，如下圖所示。在中性點接地的星形連接的繞組中，零序電流可以流通，所以需要從等效電路的角度來看零序電流。121電氣工程基礎122a）YN，d接線b）YN，y接線c）YN，yn接線d）YN，d，y接線（忽略勵磁）e）YN，d，yn接線f）YN，d，d接線圖

各類變壓器的零序等效電路電氣工程基礎

變壓器一側繞組中性點經(jīng)電抗接地等效電路123電氣工程基礎1243．線路的序電抗線路的負序電抗等于正序電抗，零序電抗與下列因素有關：當線路通過零序電流時，因三相電流的大小和相位完全相同，各相間的互感磁通是互相加強的，因此，零序電抗要大于正序電抗。零序電流是通過大地形成回路的，因此，線路的零序電抗與土壤的導電性能有關。電力系統(tǒng)對稱分量法與元件的負序與零序參數(shù)

電氣工程基礎線路的零序電抗的平均值見下表

電力系統(tǒng)對稱分量法與元件的負序與零序參數(shù)

線路類型X0/x1線路類型X0/x1無架空地線單回3.5有鐵磁導體體架空地線雙回4.7無架空地線雙回5.5有良導體架空地線單回2.0有鐵磁導體架空地線單回3.0有良導體架空地線雙回3.0當線路裝有架空地線時，零序電流的一部分通過架空地線和大地形成回路，由于架空地線中的零序電流與輸電線路上的零序電流方向相反，其互感磁通是相互抵消的，將導致零序電抗的減小。

125電氣工程基礎

一、對稱分量法在不對稱短路計算中的電路化簡電力系統(tǒng)各序網(wǎng)絡的建立

126電氣工程基礎電力系統(tǒng)各序網(wǎng)絡的建立

127等效分量圖電氣工程基礎++電力系統(tǒng)各序網(wǎng)絡的建立

128電氣工程基礎129

進一步簡化為：各序網(wǎng)的基本方程為：圖

序網(wǎng)絡圖a）正序網(wǎng)絡b）負序網(wǎng)絡c）零序網(wǎng)絡電力系統(tǒng)各序網(wǎng)絡的建立

電氣工程基礎例：作出如下系統(tǒng)的序網(wǎng)電力系統(tǒng)各序網(wǎng)絡的建立

二、序網(wǎng)絡的建立130電氣工程基礎正序網(wǎng)：負序網(wǎng)：零序網(wǎng)：電力系統(tǒng)各序網(wǎng)絡的建立

131電氣工程基礎畫出下圖的序網(wǎng)絡：電力系統(tǒng)各序網(wǎng)絡的建立

132電氣工程基礎正序網(wǎng)如下：電力系統(tǒng)各序網(wǎng)絡的建立

133電氣工程基礎負序網(wǎng)如下：電力系統(tǒng)各序網(wǎng)絡的建立

134電氣工程基礎零序網(wǎng)如下：電力系統(tǒng)各序網(wǎng)絡的建立

135電氣工程基礎作圖規(guī)則總結：

（1）電源只在正序網(wǎng)絡中。

（2）中性點接地阻抗只在零序網(wǎng)絡中作用。

（3）零序網(wǎng)絡從故障點開始作。電力系統(tǒng)各序網(wǎng)絡的建立

136再看看書上P255頁的例7-5，做出各序網(wǎng)絡電氣工程基礎137

一、簡單不對稱短路的分析計算不對稱故障的分析計算

各序網(wǎng)的基本方程為：電氣工程基礎1381．單相接地短路

邊界條件不對稱故障的分析計算

圖

單相接地短路右圖表示a相接地短路。各序網(wǎng)的基本方程為：電氣工程基礎139短路點的各序分量電流為：

求解

短路點的各序分量電壓為：不對稱故障的分析計算

電氣工程基礎140短路點的故障相電流為：單相接地短路電流為:

短路點的非故障相對地電壓為:不對稱故障的分析計算

電氣工程基礎141

相量圖

單相接地短路時短路點的電壓和電流相量圖如下所示。圖

單相接地短路時短路點的電壓電流相量圖