電力系統(tǒng)暫態(tài)分析

電力系統(tǒng)暫態(tài)分析第一頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一變壓器的正序等值電路第二頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一二、變壓器的負(fù)序等值電路及參數(shù)

變壓器接入負(fù)序電流時(shí)的磁通分布與正序相同（事實(shí)上，只要將接入變壓器的三相中的兩相交換即為負(fù)序），所以其等值電路與電抗大小完全與正序相同。第三頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一三、變壓器的零序等值電路與零序電抗1、雙繞組變壓器的零序等值電路

①YN，d(Y0/)接線的雙繞組變壓器

零序電壓接于三角形側(cè)時(shí)，零序電流不能通過，所以其零序阻抗無限大。第四頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一②接線變壓器

零序電壓接于星形不接地側(cè)時(shí)，零序電流不能通過，所以其零序阻抗無限大。第五頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一③接線變壓器

當(dāng)負(fù)荷中性點(diǎn)接地時(shí)，二次側(cè)有電流流過，等值電路中開關(guān)K合上。負(fù)荷中性點(diǎn)不接地時(shí)，二次側(cè)零序電流不能通過，開關(guān)斷開。

第六頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一

④變壓器中性點(diǎn)經(jīng)阻抗接地時(shí)

第七頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一2、與鐵心型式的關(guān)系

的大小取決于零序主磁通所通過的磁路的磁阻的大小，當(dāng)磁通通過鐵心形成通道時(shí)，由于磁路的磁阻很小，所以很大，可以用開路來代替。當(dāng)磁通不能通過鐵心形成通道時(shí)，由于磁路的磁阻很大，所以數(shù)值較小很大，就不能用開路來代替。

對于三相三柱式變壓器由于零序磁通不能通過鐵心形成回路，而只能通過鐵心與外殼之間的間隙、外殼形成通道，零序主磁通所經(jīng)回路的磁阻較大，不能看作無窮大，即不能視為開路。但在變壓器有三角形接線繞組時(shí)，由于其為短路繞組，其漏抗與勵磁電抗并聯(lián)，注意到遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于漏抗，所以也可以用開路表示。

對于三相變壓器組或殼式變壓器由于零序磁通通過鐵心形成回路，所以其零序勵磁電抗可視為無窮大，不管變壓器有無三角形接線繞組都可用開路表示。第八頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一3、三繞組變壓器的零序等值電路（1）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為了抑制三次及諧波，三繞組變壓器至少設(shè)置有一個三角形接線的繞組，所以變壓器的零序勵磁電抗都可用開路表示。

（2）各種接線方式三繞組變壓器的零序等值電路

第九頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一第十頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一3、三繞組變壓器的零序等值電路（1）自耦變壓器的特點(diǎn)

自耦變壓器繞組之間除磁的聯(lián)系外，還有電的直接聯(lián)系，這是自耦變壓器的主要特點(diǎn)。這一特點(diǎn)決定了自耦變壓器一般用于聯(lián)系兩個中性點(diǎn)接地的系統(tǒng)，并且它本身的中性點(diǎn)一般是接地的。此外當(dāng)自耦變壓器有第三繞組時(shí)，其第三繞組一般接成三角形，以抑制三次或次諧波。

（2）中性點(diǎn)直接接地的接線的自耦變壓器零序等值電路第十一頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一

對于中性點(diǎn)直接接地的上述變壓器其零序等值電路與普通雙繞組變壓器和普通三繞組變壓器的零序等值電路相同。只是由于兩個直接接地繞組之間存在電的直接聯(lián)系，所以無法從等值電路求取流過接地線的電流，只能在求得電流的有名值后，再求取接地線的電流。第十二頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一（2）中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的接線自耦變壓器零序等值電路

①正序、負(fù)序等值電路

中性點(diǎn)消弧線圈對正序分量和負(fù)序分量不起作用，所以其正序和負(fù)序等值電路同中性點(diǎn)直接接地的情況一樣。

②零序等值電路

接線變壓器零序等值電路

第十三頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一第十四頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一第十五頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一

接線自耦變壓器零序等值電路

第十六頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一第十七頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一輸電線路的序參數(shù)與等值電路一、輸電線路序阻抗概述

1、正序阻抗、負(fù)序阻抗輸電線路的正序、負(fù)序阻抗是三相輸電線路流過正序、負(fù)序電流時(shí)每相的等值阻抗。正序、負(fù)序電流的特點(diǎn)是：三相電路互為回路。

正序阻抗：

負(fù)序阻抗：因?yàn)槿噍旊娋€路流過負(fù)序電流時(shí)的磁場分布完全等同于正序情況所以負(fù)序阻抗和負(fù)序等值電路完全于正序相同。第十八頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一

2、輸電線路的零序阻抗輸電線路的零序阻抗是三相輸電線路流過零序電流時(shí)每相的等值阻抗。三相零序電流是完全相同的，所以不能象正、負(fù)序電流那樣三相互為回路，必須另有回路。三相輸電線路流過零序電流時(shí)的磁場分布不同于正序和負(fù)序，所以輸電線路的零序阻抗與正序、負(fù)序阻抗不同。

第十九頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一二、架空輸電線路的零序阻抗1、單根導(dǎo)線—大地回路的自阻抗

第二十頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一第二十一頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一2、兩個導(dǎo)線－大地回路的互阻抗

第二十二頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一3、單回架空輸電線路的零序阻抗兩相導(dǎo)線之間的互阻抗將單回架空輸電線路看成三個導(dǎo)線－大地回路，當(dāng)線路經(jīng)全換位時(shí)，其每兩相之間的互阻抗。第二十三頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一證明：第二十四頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一單回三相輸電線路每相的零序阻抗：流過零序電流的單回架空輸電線路的每相導(dǎo)線可以列出其電壓方程：

由此可見，架空輸電線路的零序電抗幾乎為正序電抗的3倍，這是由于零序電流的相位相同，互感使每相的等值電抗增大的緣故。第二十五頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一第二十六頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一4、雙回架空線路的零序阻抗

雙回架空線路之間的零序互阻抗：未經(jīng)全換位時(shí)，第二回路的三相對第一回路的各相之間的互阻抗各不相同。第二十七頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一經(jīng)全換位后（一回線路的全換位次數(shù)為另一回的三倍），第二回路的三相對第一回路的每相之間的互阻抗都相同。第二十八頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一雙回架空輸電線路的零序等值電路：第二十九頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一當(dāng)兩個回路零序阻抗相同時(shí)：第三十頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一第三十一頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一5、有架空地線的輸電線路的零序阻抗

實(shí)際工作中避雷線對輸電線路零序阻抗的影響很難精確計(jì)算，下面僅定性分析避雷線對輸電線路零序電抗的影響。由圖所示，由于避雷線中的電流方向與輸電線路中的電流方向相反，它在每相線路—大地回路中產(chǎn)生的互感磁通對該回路的磁通起去磁作用，從而使其零序電抗減小。避雷線的導(dǎo)電性能越強(qiáng)，其電流越大，去磁作用越強(qiáng)，輸電線路的零序電抗越小。第三十二頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一6、輸電線路零序電流的估算

事實(shí)上，不僅避雷線對輸電線路零序阻抗的影響很難準(zhǔn)確計(jì)算，雙回路的零序阻抗也難準(zhǔn)確計(jì)算，工程上對于已建成的輸電線路均通過實(shí)測來確定，對于一般輸電線路，當(dāng)線路情況不明時(shí)，通常采用下表數(shù)值進(jìn)行估算。架空線路零序電抗與正序電抗比值

第三十三頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一原因解釋：◆輸電線路零序阻抗大于正序阻抗的原因：正序電流流過情況下，其他兩相電流在另一相導(dǎo)線—大地回路中產(chǎn)生的互感磁通對其自感磁通起去磁作用，使回路總的磁通減小，感應(yīng)電動勢減小，對電流的阻礙作用減小，所以正序電抗較小。在輸電線路流過零序電流時(shí)，其他兩相電流在另一相導(dǎo)線—大地回路中產(chǎn)生的互感磁通對其自感磁通起助磁作用，使回路總的磁通增大，感應(yīng)電動勢增大，對電流的阻礙作用增大，所以零序電抗要大于正序電抗?！綦p回輸電線路每回每相零序電抗大于單回輸電線路零序電抗的原因同樣是，一回路的的三相零序電流對另一回路的一相—大地回路的互感磁通起助磁作用。◆有架空電線時(shí)，輸電線路的零序阻抗較沒有架空地線時(shí)小，是因?yàn)榧芸针娋€中電流在輸電線路—大地回路中產(chǎn)生的互感磁通起去磁作用?！粲辛紝?dǎo)體架空地線時(shí)零序電抗小于有鐵磁導(dǎo)體架空地線時(shí)的零序電抗，是因?yàn)榇藭r(shí)架空地線中的電流較鐵磁導(dǎo)體架空地線時(shí)大，去磁作用更強(qiáng)的緣故。順便說明架空電線對正序電抗、負(fù)序電抗無影響，因?yàn)榇藭r(shí)架空地線中無電流流過。第三十四頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一三、電纜線路的零序阻抗電纜線路的包護(hù)層在兩端和中間的一些點(diǎn)是接地的，電纜線路的零序電流可以同時(shí)通過大地和包護(hù)層返回，護(hù)層相當(dāng)于架空地線。但通過包護(hù)層返回的電流大小卻與護(hù)層本身的阻抗和它的接地阻抗有關(guān)，而接地阻抗又因敷設(shè)方式等而異，所以準(zhǔn)確計(jì)算電纜線路的零序阻抗更為困難。一般通過實(shí)測，近似估算時(shí)可?。旱谌屙?，共八十九頁，編輯于2023年，星期一電抗器的零序電抗一、電抗的結(jié)構(gòu)

電抗器通常做成單相式，為增大電抗值，一般為鐵芯式。二、電抗器的正序、負(fù)序、零序阻抗由于鐵芯的存在，電抗器相互間的互感很小，所以其正序、負(fù)序、零序阻抗相同。第三十六頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一電力系統(tǒng)各序等值電路的繪制以下面的電力系統(tǒng)說明電力系統(tǒng)各序等值電路的繪制方法。一、正序、負(fù)序等值電路的繪制第三十七頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一二、零序等值電路的繪制1、注意事項(xiàng)①發(fā)電機(jī)無零序電動勢，短路點(diǎn)分解出的零序電壓是電力網(wǎng)中產(chǎn)生零序電流的唯一原因；②零序網(wǎng)絡(luò)應(yīng)根據(jù)零序電流的路徑，從短路點(diǎn)開始繪制，在零序電流不能流過的地方，零序網(wǎng)絡(luò)應(yīng)斷開；③畫零序網(wǎng)絡(luò)時(shí)，各電力元件應(yīng)采用其零序等值電路和零序參數(shù)；④中性點(diǎn)所接阻抗將出現(xiàn)在零序等值電路中。第三十八頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一2、零序等值電路繪制第三十九頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一各種不對稱短路時(shí)故障處的短路電流和電壓

一、對稱分量法分析計(jì)算不對稱短路的方法步驟

1、繪制三序網(wǎng)絡(luò)并計(jì)算電抗值采用有名制計(jì)算時(shí)，所有電抗應(yīng)歸算到同一電壓等級；采用標(biāo)幺值計(jì)算時(shí)所有參數(shù)應(yīng)歸算到統(tǒng)一的基準(zhǔn)值之下。2、對三序網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行化簡，計(jì)算三序等值網(wǎng)絡(luò)的的阻抗。3、選擇基本相，建立以基本相的各序分量電壓和各序分量電流表示的邊界條件方程。4、計(jì)算故障處基本相各序分量電壓和各序分量電流。計(jì)算可以采用解析法或復(fù)合序網(wǎng)法。5、計(jì)算故障處各相電壓、電流。第四十頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一二、單相接地短路的分析1、單相金屬性接地短路的分析（以A相短路為例）

（1）基本相選擇

選擇特殊相A相作為分析計(jì)算的基本相。

（2）建立邊界條件方程

（3）構(gòu)建復(fù)合序網(wǎng)

第四十一頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一（4）計(jì)算故障處各序分量電流、電壓第四十二頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一（5）繪制故障處電流相量圖、計(jì)算故障處各相電流

相量圖：第四十三頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一第四十四頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一（6）計(jì)算故障處電壓第四十五頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一第四十六頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一第四十七頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一2、單相經(jīng)過渡電阻接地短路的分析（以A相短路為例）（1）三序網(wǎng)絡(luò)第四十八頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一（2）邊界條件方程（選特殊相A相做基本相）（3）復(fù)合序網(wǎng)第四十九頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一（4）故障處各序分量電流、電壓（5）故障處各相電流、電壓（自行分析）第五十頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一三、兩相短路的分析1、金屬性短路（以B、C兩相短路為例）（1）邊界條件方程（選特殊相A相作基本相）第五十一頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一（2）復(fù)合序網(wǎng)（3）故障處電流、序分量電壓第五十二頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一不計(jì)電阻時(shí)：（3）故障處電流、電壓相量圖及各相電流、電壓第五十三頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一故障處各相電流：第五十四頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一2、經(jīng)過渡阻抗短路（以B、C兩相短路為例）第五十五頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一四、兩相短路接地的分析（以BC兩相短路接地為例）

1、金屬性短路（1）邊界條件方程（選A相作為基本相）第五十六頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一（2）復(fù)合序網(wǎng)（3）故障處各序電流、電壓分量第五十七頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一（4）故障處電流電壓相量圖及各相電流電壓不計(jì)電阻，并認(rèn)為第五十八頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一各相電流和電壓有效值為：

第五十九頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一討論第六十頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一1、兩相短路經(jīng)過渡阻抗接地（1）邊界條件方程（選A相作為基本相）第六十一頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一說明：

第六十二頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一（2）復(fù)合序網(wǎng)第六十三頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一（3）故障處各序電流、電壓分量（4）故障處各相電流、電壓第六十四頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一第六十五頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一五、正序等效法則1、各種短路情況下故障相短路電流大小與正序分量之間的關(guān)系

如果只需要計(jì)算某種短路情況下故障處故障相短路電流的大小，只要求出該種短路情況下正序分量電流的大小，然后根據(jù)短路類型乘以適當(dāng)?shù)南禂?shù)即可。第六十六頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一2、正序增廣網(wǎng)絡(luò)

各種短路情況下，計(jì)算故障處短路電流正序分量的網(wǎng)絡(luò)都可以表示為：由于它是在正序網(wǎng)絡(luò)的短路點(diǎn)處接入一個附加阻抗組成，所以稱為正序增廣網(wǎng)絡(luò)。附加阻抗與短路類型有關(guān)，由各種短路情況下的復(fù)合序網(wǎng)可知：第六十七頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一第六十八頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一六、任意時(shí)刻故障處短路電流的計(jì)算

1、計(jì)算方法

運(yùn)算曲線法

2、計(jì)算步驟

（1）建立正序增廣網(wǎng)絡(luò)，即在正序等值電路的短路點(diǎn)串入附加阻抗；

（2）利用運(yùn)算曲線法求任意時(shí)刻故障處短路電流的正序分量；（3）利用各種故障情況下故障處短路電流與正序分量電流的關(guān)系求故障處任意時(shí)刻的短路電流。第六十九頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一不對稱短路時(shí)非故障處電流電壓的計(jì)算一、任意處各序分量電流電壓的計(jì)算1、正序分量的計(jì)算第七十頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一2、負(fù)序分量的計(jì)算3、零序分量的計(jì)算第七十一頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一4、注意事項(xiàng)

（1）越靠近電源處正序分量電壓越高，越靠近短路點(diǎn)電壓越低，短路點(diǎn)的正序電壓與短路類型有關(guān)，三相短路時(shí)為零；其他各種不對稱短路時(shí)，短路點(diǎn)的正序電壓的情況按正序電壓降低的程度從小到大排列順序?yàn)椋簡蜗喽搪?、兩相短路、兩相短路接地。?）故障處分解出的負(fù)序電壓是網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)負(fù)序電流的原因，所以短路點(diǎn)的負(fù)序電壓最高。離短路點(diǎn)越遠(yuǎn)，負(fù)序電壓越低，在發(fā)電機(jī)的中性點(diǎn)負(fù)序電壓為零。（3）故障處分解出的零序電壓是網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)零序的電流原因，所以短路點(diǎn)的零序電壓最高。離短路點(diǎn)越遠(yuǎn)，零序電壓越低，在變壓器或發(fā)電機(jī)的接地中性點(diǎn)處零序電壓為零。第七十二頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一二、對稱分量經(jīng)變壓器后的相位變化

1、計(jì)算處與短路點(diǎn)之間只有Y/Y-12接線變壓器時(shí)

正序分量和負(fù)序分量只改變大?。ㄗ儽葹?時(shí)，大小也不變）不改變相位。零序分量能否變換到二次側(cè)（以靠近短路點(diǎn)的一側(cè)為一次側(cè)）與變壓器中性點(diǎn)的接線方式有關(guān)，只有一次側(cè)中性點(diǎn)接地時(shí)，零序電壓才能變換到二次側(cè)，變換同樣只改變大小不改變相位。

2、計(jì)算處與短路點(diǎn)之間有

Y/-11接線變壓器時(shí)

1）正序分量的變換

第七十三頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一

2）負(fù)序分量的變換

3）零序分量的變換二次側(cè)線路無零序分量電壓和電流

第七十四頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一注意：

以上討論的是將星形側(cè)各序分量電流、電壓變換到三角形側(cè)的情況，如需將三角形側(cè)各序分量電流、電壓變換到星形側(cè)，則有：第七十五頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一三角形側(cè)不存在無零序分量電壓和電流，所以也無變換問題.第七十六頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一三、非故障處電流、電壓計(jì)算求得非故障處各序分量的實(shí)際值后，將各序分量疊加即可得該處的電壓和電流的實(shí)際值。四、例題

第七十七頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一第七十八頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一非全相運(yùn)行的分析計(jì)算一、非全相運(yùn)行及其危害和造成非全相運(yùn)行的原因1、非全相運(yùn)行的概念非全相運(yùn)行指一相或兩相斷開的運(yùn)行狀態(tài)。

2、造成非全相運(yùn)行的原因（1）分相控制斷路器在不對稱短路時(shí)跳閘（2）導(dǎo)線一相或兩相斷線第七十九頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期一3、非全相運(yùn)行的危害（1）負(fù)序電流對旋轉(zhuǎn)電機(jī)的危害；（2）零序