第8章不對稱短路計算

1、2020/6/27,電力系統(tǒng)分析,1,第8章 電力系統(tǒng)不對稱故障的分析計算,對稱分量法 對稱分量法在不對稱故障分析計算中的應(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)行分析與計算？,2020/6/27,電力系統(tǒng)分析,2,8.1 對稱分量法在不對稱短路計算中的應(yīng)用,8.1.1 對稱分量法,2020/6/27,電力系統(tǒng)分析,3,8.1.1 對稱分量法,正序分量：三相量大小相等，互差1200，且與系統(tǒng)正常運行相

2、序相同。 負(fù)序分量：三相量大小相等，互差1200，且與系統(tǒng)正常運行相序相反。 零序分量：三相量大小相等，相位一致。,逆時針旋轉(zhuǎn)1200,2020/6/27,電力系統(tǒng)分析,4,8.1.1 對稱分量法,三相量用三序量表示 三序量用三相量表示,電力系統(tǒng)分析,5,8.1.2 序阻抗的概念,靜止的三相電路元件序阻抗,稱為序阻抗矩陣,2020/6/27,電力系統(tǒng)分析,6,當(dāng)元件參數(shù)完全對稱時,8.1.2 序阻抗的概念,結(jié)論：在三相參數(shù)對稱的線性電路中，各序?qū)ΨQ分量具有獨立性，因此，可以對正序、負(fù)序、零序分量分別進(jìn)行計算。,2020/6/27,電力系統(tǒng)分析,7,8.1.2 序阻抗的概念,序阻抗：元件三相參數(shù)

3、對稱時，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,2020/6/27,電力系統(tǒng)分析,8,8.1.3 對稱分量法在不對稱短路計算中的應(yīng)用,一臺發(fā)電機(jī)接于空載線路，發(fā)電機(jī)中性點經(jīng)阻抗Zn接地。 a相發(fā)生單相接地,2020/6/27,電力系統(tǒng)分析,9,三、對稱分量法在不對稱短路計算中的應(yīng)用,a相接地的模擬,2020/6/27,電力系統(tǒng)分析,10,三、對稱分量法在不對稱短路計算中的應(yīng)用,將不對稱部分用三序分量表示,2020/6/27,電力系統(tǒng)分析,11,應(yīng)用疊加原理進(jìn)行分解,2020/6/27,電力系統(tǒng)分析,12,三、對稱分量法在不對稱短路計算中的應(yīng)用,正序

4、網(wǎng),2020/6/27,電力系統(tǒng)分析,13,三、對稱分量法在不對稱短路計算中的應(yīng)用,負(fù)序網(wǎng),2020/6/27,電力系統(tǒng)分析,14,三、對稱分量法在不對稱短路計算中的應(yīng)用,零序網(wǎng),2020/6/27,電力系統(tǒng)分析,15,2020/6/27,電力系統(tǒng)分析,16,8.2 電力系統(tǒng)各元件序參數(shù)和各序等值電路,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)、電動機(jī)等元件。,2020/6/27,電力系統(tǒng)分析,17,一、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遇到不同的磁阻（因

5、轉(zhuǎn)子不是任意對稱的），負(fù)序電抗會發(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),2020/6/27,電力系統(tǒng)分析,18,1 同步發(fā)電機(jī)的負(fù)序電抗,實用計算中發(fā)電機(jī)負(fù)序電抗計算 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,2020/6/27,電力系統(tǒng)分析,19,2.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,2020/6/27,電力系統(tǒng)分析,20,二、異步電動機(jī)和綜合負(fù)荷的序阻抗,異步電機(jī)和綜合負(fù)荷(自身

6、額定容量為基準(zhǔn))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=。,2020/6/27,電力系統(tǒng)分析,21,三、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。,2020/6/27,電力系統(tǒng)分析,22,1 .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)序勵磁電抗與正序勵磁電抗相等。因此，變壓器的正、負(fù)序等值電路參數(shù)完全相

7、同。 變壓器的零序勵磁電抗與變壓器的鐵心結(jié)構(gòu)相關(guān)。,2020/6/27,電力系統(tǒng)分析,23,零序勵磁電抗等于正序勵磁電抗,零序勵磁電抗等于正序勵磁電抗,零序勵磁電抗比正序勵磁電抗小得多：Xm0=0.31.0,2020/6/27,電力系統(tǒng)分析,24,2.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)形式及中性點是否接地有關(guān)。 b)不對稱短路時，零序電壓施加于相線與大地之間。,2020/6/27,電力系統(tǒng)分析,25,考慮三個方面： （1）當(dāng)外電路向變壓器某側(cè)施加零序電壓時，如果能在該側(cè)產(chǎn)生零序電流，則等值電路

8、中該側(cè)繞組端點與外電路接通；反之，則斷開。根據(jù)這個原則：只有中性點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，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)繞組端點與外電路接通，否則斷開。據(jù)此：只有中性點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)繞組端點接零序等值中性點。,2020/6/27,電力系統(tǒng)分析,26,Y0/接法三角形側(cè)的零序環(huán)流,2020/6/27,電力系統(tǒng)分析,27,變壓器零序等值電路與外電路的聯(lián)接,20

9、20/6/27,電力系統(tǒng)分析,28,3.中性點有接地電阻時變壓器的零序等值電路,變壓器中性點經(jīng)電抗接地時的零序等值電路,2020/6/27,電力系統(tǒng)分析,29,4.自耦變壓器的零序阻抗及其等值電路,中性點直接接地的自耦變壓器,2020/6/27,電力系統(tǒng)分析,30,中性點經(jīng)電抗接地的自耦變壓器,2020/6/27,電力系統(tǒng)分析,31,四、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,2020/6/27,電力系統(tǒng)分析,32,四、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,2020/6/27,電力系統(tǒng)

10、分析,33,四、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,2020/6/27,電力系統(tǒng)分析,34,四、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。,2020/6/27,電力系統(tǒng)分析,35,四、架空線路的零序阻抗及其等值電路,實用計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,2020/6/27,電力系統(tǒng)分析,36,五、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，在故障點分別施加各序電勢，從故障點開始，查明各序

11、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。,2020/6/27,電力系統(tǒng)分析,37,正序網(wǎng)絡(luò),2020/6/27,電力系統(tǒng)分析,38,負(fù)序網(wǎng)絡(luò),正序網(wǎng)絡(luò),2020/6/27,電力系統(tǒng)分析,39,零序網(wǎng)絡(luò)：必須首先確定零序電流的流通路徑。,2020/6/27,電力系統(tǒng)分析,40,零序網(wǎng)絡(luò),例8-1,2020/6/27,電力系統(tǒng)分析,41,8.3 簡單不對稱短路的分析計算,當(dāng)網(wǎng)絡(luò)元件只用電抗表示時，不對稱短路的序網(wǎng)絡(luò)方程,該方程組有三個方程，但有六個未知數(shù)，必須根據(jù)邊界條件列出另外三個方程才能求解。,2020/6/27,電力系統(tǒng)分析,42,一、

12、單相接地短路,2020/6/27,電力系統(tǒng)分析,43,單相接地故障的復(fù)合序網(wǎng),2020/6/27,電力系統(tǒng)分析,44,單相接地的短路電流和短路點非故障相電壓,2020/6/27,電力系統(tǒng)分析,45,二、兩相短路,2020/6/27,電力系統(tǒng)分析,46,兩相短路的復(fù)合序網(wǎng),2020/6/27,電力系統(tǒng)分析,47,兩相短路的短路電流,2020/6/27,電力系統(tǒng)分析,48,兩相短路的電壓,2020/6/27,電力系統(tǒng)分析,49,三、兩相短路接地,2020/6/27,電力系統(tǒng)分析,50,兩相短路接地序網(wǎng)圖,2020/6/27,電力系統(tǒng)分析,51,兩相短路接地故障相電流,2020/6/27,電力系統(tǒng)分

13、析,52,兩相短路接地相量圖,2020/6/27,電力系統(tǒng)分析,53,四、正序等效定則,正序分量的計算,2020/6/27,電力系統(tǒng)分析,54,四、正序等效定則,短路電流的計算,2020/6/27,電力系統(tǒng)分析,55,附加電抗和比例系數(shù),例8-2 8-3,2020/6/27,電力系統(tǒng)分析,56,8.4 不對稱短路時網(wǎng)絡(luò)中電流電壓的計算,電力系統(tǒng)設(shè)計運行中，除需要知道故障點的短路電流和電壓外，有時還需要知道網(wǎng)絡(luò)中某些支路電流和節(jié)點電壓。 基本思路：先求出電流電壓的各序分量在網(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。,2020/6/27,電力系統(tǒng)分析,57,一、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。,2020/6/27,電力系統(tǒng)分析,58,2.Y11連接的變壓器:移相300,2020/6/27,電力系統(tǒng)分析,59,2.Y11連接的變壓器,2020/6/27,電力系統(tǒng)分析,60,2.Y11連接的變壓器,2020/6/27,電力系統(tǒng)分析,61,二、網(wǎng)絡(luò)中電流電壓的分布計算,1.電流分布計算 常用電流分布系數(shù)法。 2.電壓分布的計算：,例8-4,2020/6/27,電力系統(tǒng)分析,62,8.5 非全相斷線的分析計算,非全相斷線 橫向故障和縱向故障,2020/6/27,電力系統(tǒng)分析,63,