短路計算學習課件(總)

1、 服務電力服務電力 服務上海服務上海 上海電力公司市區(qū)供電公司、上海電力學院電力系統(tǒng)短路故障分析 服務電力服務電力 服務上海服務上海目錄第一節(jié)緒論1.1 短路、短路的主要原因及危害1.2短路的類型1.3短路計算的目的第二節(jié)標么制及多級電壓等值網(wǎng)絡2.1標么制2.2標么制的基準2.3標么值的轉(zhuǎn)換2.4多級電壓網(wǎng)絡參數(shù)標么值的計算(例題) 練習題第三節(jié)電力系統(tǒng)三相短路的實用計算法3.1無限大容量電源三相短路電流計算(例題) 3.2有限容量發(fā)電機系統(tǒng)三相短路電流計算3.3多電源網(wǎng)絡的變換及化簡 (例題)練習題點擊每一目錄編號進入詳細知識顯示第四節(jié)電力系統(tǒng)各元件的序參數(shù)4.1對稱分量法的應用4.2發(fā)電

2、機的序電抗4.3變壓器的序電抗4.4輸電線路的序電抗4.5電力系統(tǒng)的各序網(wǎng)絡(例題) 練習題第五節(jié)簡單電力系統(tǒng)不對稱故障分析5.1三種不對稱短路故障分析5.2正序等效定則5.3簡單不對稱短路故障計算(例題)練習題第六節(jié)電力系統(tǒng)故障分析的計算機算法6.1三相短路的計算機算法6.2簡單不對稱短路計算機算法 服務電力服務電力 服務上海服務上海11 短路、短路的主要原因及危害短路對電力系統(tǒng)的正常運行和電氣設備有很大的危害。短路點電弧可能燒壞電氣設備；導體會受到很大的電動力的沖擊；電流熱效應會引起導體或其絕緣的損壞。短路還會引起電網(wǎng)電壓的下降，對用戶供電造成影響。12 短路的類型短路類型見表1-113

3、短路計算的目的電氣設備選擇保護的設計電氣接線的選擇短路類型短路種類故障特征比例約影響保護處理三相短路ABC三相對稱，三相相同1.14 最嚴重跳三相兩相短路AB；BC；CA不對稱，有負序1.88 較嚴重跳三相單相接地短路A；B；C不對稱，有負序有零序88.7 較不嚴重可只跳單相重合單相兩相接地短路AB；BC；CA不對稱，有負序有零序6.12 較嚴重跳三相返回目錄 服務電力服務電力 服務上海服務上海21 標么制一.定義標幺值=實際值/基值(二者應有相同的單位)如：U*=Ux (kv) /UB (kv)； I*=Ix (A) /IB (A) ；S*=Sx (MVA) /SB (MVA) Z*=Zx

4、() /ZB ( ) ；Y*=Yx (S) /YB (S) 二.采用標幺值的優(yōu)點v易于比較特性參數(shù)v易于判斷特性優(yōu)劣v使計算工作大大簡化22 標么制的基準一.單相系統(tǒng)基準值之間電流、電壓、阻抗(導納)滿足電路定律UB =ZBIB基準功率滿足定義SB=UB*IB5個基準值可任選2個(UB和SB)，其余三個通過電路定律算出。二.三相系統(tǒng)選三相功率和線電壓為基準。基準功率SB一般選100MVA(或1000MVA)；基準電壓UB一般選各級額定電壓UN (或平均額定電壓Uav ) 。基準電流IB、基準阻抗ZB（導納YB）滿足關系SB=3UBIB ； UB =3ZBIB單相標幺值和三相標幺值相同返回目錄

5、服務電力服務電力 服務上海服務上海標么值的轉(zhuǎn)換將額定參數(shù)SN為基準的標么值Z N *轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一基準SB的標么值 Z*=Z N *SB /SN 多級電壓網(wǎng)絡參數(shù)標么值的計算一.不同電壓等級電網(wǎng)中的基準的選擇考慮升壓和降壓變壓器的額定電壓可能不同，一般基準電壓UB選取各級平均額定電壓Uav表2-1電網(wǎng)的平均額定電壓二.電網(wǎng)常用參數(shù)的歸算公式 方法1：選基本級電壓基準，變壓器用實際變比；選定基本側(cè)電壓基值（UB1為額定電壓），其他各側(cè)的電壓基值（如UB2、UB3 ）由變壓器實際變比求得，而功率基值則統(tǒng)一選為100MVA。各電抗的標么值計算見表2-2 方法2：選平均電壓為基準電壓，變壓器用平均電壓變比

6、計算；選定平均電壓為基準電壓，認為其他側(cè)額定電壓均等于平均電壓計算見表2-2 電網(wǎng)額定電壓(KV)61035110220330500平均額定電壓(KV)6.310.537115230345525返回目錄 服務電力服務電力 服務上海服務上海表2-2電網(wǎng)中各種電氣元件的參數(shù)歸算公式名稱方法1標么值計算公式（式中UN為額定電壓， UB為基準電壓）方法2標么值計算（式中SB為基準功率， SN為額定功率）參數(shù)說明單位電源系統(tǒng)Xc為系統(tǒng)電抗標幺值MVA；KV輸電線路X1為每公里電抗有名值，l為公里數(shù)MVA；KVUav為線路平均電壓變壓器uk%為短路電壓百分值MVA；KV電抗器 為電抗器百分數(shù) ，IpN為額

7、定電流A；KVNBcSSXX*NBkSSuX100*%BNpNBpUUIIXX100%*%pXBNpNBpUUIIXX100%*21*BBUSlxX21*avBUSlxX22%100*BNNBkUUSSuX22*BcNBcUUSSXX返回目錄 服務電力服務電力 服務上海服務上海 多級電壓網(wǎng)絡參數(shù)標么值的計算例2-1系統(tǒng)接線見下圖，不計線路電阻和導納，也不計變壓器的電阻和導納。 (1) 取Sn=100MVA,Un=110kV為基準（精確計算），作等值電路； (2) 取Sn=100MVA,Un=Uav(近似計算)，作等值電路。解：（1）取標么值表示的電力系統(tǒng)等值電路 系統(tǒng)G （接下一頁）kVUMV

8、ASnn110,100)110()(6 . 6110/6 . 6110)(55. 9121/5 .10110)6()5 .10(kVUkVUnn088. 155. 9100305 .1027. 0/22*nGGZXX返回目錄 服務電力服務電力 服務上海服務上海 （接下一頁） 088. 155. 9100305 .1027. 0/22*nGGZXX165. 01101001004 . 021/21*1nZXX7 . 0110100151001105 .10100%2222*2nnNNkTUSSUuX424. 06 . 65 . 13100100683100%22*nnLNLNLLUSIUXX變壓

9、器T1 線路1 變壓器T2 電抗器L作等值電路如圖所示返回目錄 服務電力服務電力 服務上海服務上海 （完） 9.03010027.0*GnGGSSXX333.05 .311001005 .10100%*1NnkTSSuX151.01151001004 .021/21*1nZXX7 . 0151001005 .10100%*2NnkTSSuX466. 03 . 65 . 13100100683100%22nnLNLNLUSIUX系統(tǒng)變壓器T1 線路1 變壓器T2 電抗器L(2)取Sn=100MVA,Un=Uav作標么值表示的電力系統(tǒng)等值電路進入習題返回目錄 服務電力服務電力 服務上海服務上海例2

10、-2 如圖所示電力系統(tǒng)，各元件參數(shù)如下： 發(fā)電機G =100MVA, cos =0.875, =10.5kV, %=71。 變壓器T1 額定容量120MVA，變比10.5/242kV,短路損耗 短路電壓 空載電流 Y,d11。變壓器T2 額定容量120MVA，容量比為100/100/50,變比為220/121/10.5kV,I0%=0.9, 線路l1 LGJ-240,長度200km,r1=0.132(/km),x1=0.432(/km), b1=2.6310-6(S/km)。線路l2 LGJ-185，長度100km,r1=0.17(/km),x1=0.394(/km), b1=2.7710-6

11、(S/km)。變壓器T3 I01.1，Y,d11試求：近似計算時的電力系統(tǒng)等值電路（故障計算等值電路）。 （接下一頁）NPNNUGXkVPk5 .1011, 2 .14%ku,26. 1%0I5 .10%,6 .11,62,3 . 6/110,80000kkNukWPkWPkVkVAS系統(tǒng)圖返回目錄 服務電力服務電力 服務上海服務上海解：（1）用有名值表示的電力系統(tǒng)等值電路（取基本電壓級為230kV） （接下一頁）)(6 .2755 .10230)875. 05 .103484. 0685. 01005 .10()(7 .3285 .10230100100875. 05 .107112221k

12、VKEEKXXTGGTGG)( 2 .621201002302 .14100%221NavkTSUuX)(65. 21201002306 . 0100%)(44.411201002304 . 9100%)(45.671201002303 .15100%22323222222221NavkTNavkTNavkTSUuXSUuXSUuX變壓器T1變壓器T2發(fā)電機G返回目錄 服務電力服務電力 服務上海服務上海 以230kV為基本電壓級有名值表示的系統(tǒng)等值電路如下圖所示。單位為（） （2）?。篠n=100MVA,Un=Uav作用標么值表示的電力系統(tǒng)等值電路。 （接下一頁）)( 3 .694115230

13、81001155 .102222133TTTKXX)(4 .86432. 02001lX)( 6 .157115230394. 0100222122TllKXX變壓器T3線路l1 線路l22 . 15 .10/58.12/621. 05 .10100100100875. 05 .1071/*22*nGGnGGUEEZXX發(fā)電機G返回目錄 服務電力服務電力 服務上海服務上海變壓器T1 變壓器T2變壓器T3線路l1 線路l2標么值表示的電力系統(tǒng)等值電路，如圖所示。（完）118. 01201001002 .14100%/221*1avnNavknTTUSSUuZXX005. 01201001006

14、. 0/078. 01201001004 . 9/128. 01201001003 .15100%/23*2322*2222121*21nTTnTTavnNavknTTZXXZXXUSSUuZXX31. 181001005 .10100%/223*3avnNavknTTUSSUuZXX16.02301004 .86/21*1nllZXX298.01151004.39/22*2nllZXX等 值電路圖進入習題返回目錄 服務電力服務電力 服務上海服務上海無限大容量電源三相短路電流計算一無限大容量電源所謂“無限大容量”電源是指無論電力系統(tǒng)中發(fā)生什么擾動，電源的電壓幅值和頻率均為恒定。換句話說就是電源

15、的容量為無限大，內(nèi)阻抗為零，電源電壓幅值和頻率保持不變。內(nèi)阻抗Xc=0，U* =常數(shù)。當電源系統(tǒng)等值電抗小于短路回路總阻抗的10時，可以作無限大電源處理。因外電路發(fā)生短路引起的功率改變對于電源可以忽略。 二短路電流周期分量的計算（用于校驗斷路器的開斷電流和繼電保護整定計算）不計電阻計算電源到短路點的回路總電抗標么值X ；用短路前的電壓除以電抗，即1/ X為短路電流周期分量標么值I 則有名值I 1/ XIB （其中IB為對應點的電流基準值，電壓標么值取1）相位滯后電壓90度。在恒定電源電壓條件下，周期分量電流的幅值不衰減，所以I也就是穩(wěn)態(tài)值。返回目錄 服務電力服務電力 服務上海服務上海無限大容量

16、電源三相短路電流計算下圖網(wǎng)絡C點是“無限大容量”電源 K點發(fā)生三相短路故障，周期分量電流地計算步驟如下 1.選基值計算出各元件電抗標么值，并繪出等值電路圖2.求出從電源之短路點之間的總電抗X*,從而得到簡化的等值電路 3.短路電流周期分量按下式計算 4.短路電流周期分量有名值If= If*IB （其中IB為對應點的電流基準）UC*=1.0 X*UC*=1.0 X1* X2* X3*X1 X2 X3無限大電源XC=0 UC恒定*1*XXUICf返回目錄 服務電力服務電力 服務上海服務上海三短路容量（短路功率，用于校驗斷路器的開斷容量）某一點的短路容量等于該點短路時的短路電流乘以該點短路前的電壓（

17、一般取為平均額定電壓）。以有名值表示為 用標么值表示時為式中If取 I 。短路容量的大小反映該點短路時短路電流的大小，同時也就反映了該點至恒定電壓點之間總電抗的大小。公式提供了一個很有用的關系。當某一點到恒定電壓點之間的電抗未知時，只要能夠知道該點的短路容量（也即短路電流），該電抗值就很容易求得。如果短路容量也不知道，工程近似計算中可以認為接在該點的斷路器的額定切斷容量就等于該點的短路容量。 favfNfIUIUS33*1*33*XIIUIUSSSfBBfavBff返回目錄 服務電力服務電力 服務上海服務上海四非周期分量電流（圖31無限大容量系統(tǒng)短路電流曲線）A相周期分量電流為(虛線) ipa

18、 A相非周期分量電流(直流)ia A相短路全電流ia A相短路電流最大瞬時值 iM非周期分量電流： 數(shù)值為短路瞬間周期分量的瞬時值； 按指數(shù)規(guī)律衰減，時間常數(shù)約0.140.4s ； 最大為周期分量幅值； 三相非周期分量大小不同。五沖擊短路電流（用于校驗電氣設備的動穩(wěn)定）有非周期分量時短路全電流為周期分量和非周期分量之和。由圖可見,當考慮出現(xiàn)最大非周期分量時，短路后半個周期（即t=0.01s），短路電流的瞬時值將達到最大，稱為沖擊短路電流。式中If取 I 為沖擊系數(shù)；1kimp2，一般取1.81.9impfTfimpKIeIia2)1 (201. 0aTimpeK01. 01返回目錄 服務電力服

19、務電力 服務上海服務上海有限容量發(fā)電機系統(tǒng)三相短路電流計算一周期分量暫態(tài)短路電流的計算若考慮發(fā)電機為無阻尼繞組，可認為發(fā)電機暫態(tài)電勢E在短路瞬間不突變，可以用短路前的E值計算短路后的起始暫態(tài)電流。暫態(tài)周期分量隨時間有衰減。穩(wěn)態(tài)值一般小于起始暫態(tài)電流I 。用暫態(tài)電勢E和暫態(tài)電抗X d表示有限容量系統(tǒng)： E=U0+jI 0 Xd起始暫態(tài)電流I 的計算和無限大系統(tǒng)計算法相同。當U=1；I=1；COS=0.85； Xd =0.15-0.25時；E =1.081.13一般計算可取電源電勢為1.08二周期分量次暫態(tài)短路電流的計算考慮發(fā)電機為有阻尼繞組時，可認為暫態(tài)電勢E在短路瞬間不突變，可以用短路前的E值

20、計算短路后的起始次暫態(tài)電流。次暫態(tài)周期分量隨時間有衰減。用次暫態(tài)電勢E和次暫態(tài)電抗Xd表示有限容量系統(tǒng)：E =U0 +jI0 Xd起始次電流I的計算和無限大系統(tǒng)計算法相同。當U=1；I=1；COS=0.85； Xd =0.10-0.20時；E=1.051.10考慮系統(tǒng)有多臺發(fā)電機一般計算可取電源電勢為1.05返回目錄 服務電力服務電力 服務上海服務上海三周期分量短路電流的衰減先次暫態(tài)分量衰減；再暫態(tài)分量衰減；最后衰減到穩(wěn)態(tài)周期分量；含有2次諧波暫態(tài)分量i2 ；如圖32所示次暫態(tài)分量衰減時間常數(shù)約0.030.11s暫態(tài)分量衰減時間常數(shù)約0.81.6s一般短路遠離發(fā)電機時不考慮周期分量短路電流的衰

21、減 圖32為有限容量系統(tǒng)短路電流曲線返回目錄 服務電力服務電力 服務上海服務上海例31圖示供電系統(tǒng)，各元件參數(shù)如下：線路l，50km,X1=0.4/km,變壓器T， =10MVA, 假定供電點S電壓為106.5kV保持恒定不變，當空載運行時變壓器低壓母線發(fā)生三相短路時，試計算：短路電流周期分量起始值、沖擊電流、短路電流最大有效值及短路容量的有名值。解：選取 SB=100MVA UB=Uav, 線路l 變壓器T XT*= % =0.105 =1.05 =0.15+1.05=1.2短路電流周期分量起始值有名值 I”= = =4.243kA 沖擊電流有名值 = =1.8 4.243=10.80kA

22、（接下一頁）NS11/110, 5 .10%TkKu926.01155 .106BUU15. 0115100504 . 0/*2nllZlXX10100kuNBSSXXSB5 .1032 . 15 .103100imiIk 2im2返回目錄 服務電力服務電力 服務上海服務上海短路電流最大有效值 短路容量有名值 S= = =77.17MVA例32如圖表示一個降壓變電站，高壓側(cè)母線A接到電力系統(tǒng)，系統(tǒng)的電抗值未給定，只知道接到母線的斷路器QF的斷路容量為2500MVA，求低壓側(cè)母線B發(fā)生三相短路時的電流I(3)k、沖擊電流最大有效值。 （接下一頁） 467. 6243. 4) 18 . 1 (21

23、) 1( 2122 IkIimimpXSB2.1100進入習題返回目錄 服務電力服務電力 服務上海服務上海解： 選取 SB=1000MVA UB=Uav ，則可作出圖所示的等值電路。 變壓器T XT*= % =0.105 =0.875 因電力系統(tǒng)的等值電抗未給定，只能通過短路器額定切斷容量來近似求得。假設高壓側(cè)A母線三相短路時的短路容量就等于斷路器的切斷容量，即=2500MVA,則其標么值為 * =2.5系統(tǒng)電抗標么值為 這樣，當k點三相短路時短路電流標么值為有名值為 沖擊電流有名值 = =1.8 12.2=31.06（kA） 短路電流最大有效值為 （完）kuNBSS1201000FS1000

24、2500BFSS4 . 05 . 21*1*12FFSIX784. 04 . 0875. 0121 XXEIk2 .123731000784. 0 kIimiIk 2im242.182 .12) 18 . 1 (21) 1( 2122 IkIimimp進入習題返回目錄 服務電力服務電力 服務上海服務上海 例3 圖示簡單系統(tǒng)參數(shù)見圖求K點三相短路時起始短路電流周期分量、沖擊短路電流、短路電流最大有效值及短路容量的有名值解: 選取 SB=60MVA VB=Vav, XT= Uk% =0.08 =0.16 Xl=xll =0.3820 =0.333 X=0.14+0.16+0.333=0.633 I

25、”*=E/ X=1.08/0.633=1.706 短路電流I”= I”* =1.706 =1.6KA 沖擊電流 iim=kim I”=1.8 1.6=4.07kA 短路電流最大有效值 短路容量 S= SB/ X=60/0.633=94.77MVA NBSS30602BBVS23760BBUS33736022imI41. 26 . 1) 18 . 1 (21) 1( 2122 Ikim進入習題返回目錄 服務電力服務電力 服務上海服務上海多電源網(wǎng)絡的變換及化簡一等效電源法合并電源如圖示，根據(jù)以下公式即可求等效電源及等效電勢及阻抗 當電勢相同時只要將各個電抗并聯(lián)即可。 Eeq ZeqE1 Z1En

26、ZnE2 Z2niiieqeqZEZE1/返回目錄 服務電力服務電力 服務上海服務上海多電源網(wǎng)絡的變換及化簡二星三角變換求轉(zhuǎn)移電 星形變?nèi)切危旊娍瓜嗟葧r為3倍 星形變?nèi)切?，當電抗相等時為1/3 X2X1X3X13X12X23213322131113322123313322112XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX312312233133123121223231231231121XXXXXXXXXXXXXXXXXX形電抗之和形相鄰電抗的乘積形電抗Y形不相鄰電抗形電抗兩兩乘積之和形電抗YY返回目錄 服務電力服務電力 服務上海服務上海多電源網(wǎng)絡的變換及化簡三轉(zhuǎn)移電抗計算轉(zhuǎn)移電抗是指

27、網(wǎng)絡中某一電源和短路點之間直接相連的電抗（在直接相連的電抗之間不應有分支）。如下圖所示。X1K和X2K分別表示電源E1和E2到短路點的轉(zhuǎn)移電抗。電流分布系數(shù)Ci的定義為每一支路短路電流與總短路電流的比值即：Ci=Ii/I轉(zhuǎn)移電抗與電流分布系數(shù)之間有如下關系 由總短路電流和電流分布系數(shù)可計算的每一支路短路電流。 X1kX2kE1E2K(3)ikkiXXC/返回目錄 服務電力服務電力 服務上海服務上海例3某電力系統(tǒng)的等值電路如下圖所示。試用網(wǎng)絡變換法求電源對短路點的轉(zhuǎn)移電抗。已知元件參數(shù)的標么值為： E1=1.0 解： （接下一頁）, 3 . 0, 9 . 0, 6 . 0, 2 . 0, 1 .

28、 176543212XXXXXXXE2 . 06 . 06 . 06 . 06 . 06 . 0543438XXXXXX8109XXX=0.2返回目錄 服務電力服務電力 服務上海服務上海 （接下一頁）4 . 02 . 02 . 08111XXX4 . 01112 XX8 . 04 . 02 . 04 . 04 . 04 . 02 . 04 . 0101212101211101113XXXXXXXXX8 . 01314 XX返回目錄 服務電力服務電力 服務上海服務上海 （完）94.66 .013 .018 .018 .011111671413XXXXYYXXX71315667.194.63.08

29、.071416YXXX =0.80.36.94=1.667 進入習題返回目錄 服務電力服務電力 服務上海服務上海例3圖示網(wǎng)絡已知： 試求各電源對短路點的轉(zhuǎn)移電抗；（2）求各電源及各支路的電流分布系數(shù)。 解：(1) （接下一頁）, 3.01X,4 .02X, 3 . 0, 6 . 043XX, 5 . 05X2.06X175.14.05.04.05.03.04.03.025251217XXXXXXXX567. 13 . 05 . 04 . 05 . 03 . 04 . 03 . 015251218XXXXXXXX返回目錄 服務電力服務電力 服務上海服務上海 （接下一頁） 156. 82 . 01

30、6 . 01567. 11175. 1111116387XXXXYYXXX679YXXX6810YXXX6311917. 191XXk3 .09787.0544.244113102XXXXXXkkkikkiXXIIC/ 444/XXIICk 44321/XXXXXkkkk)3 . 019787. 01544. 21917. 11(3 . 01=1.1750.28.156=1.917 =1.5670.28.156=2.544=0.60.28.156=0.9787=0.6325 返回目錄 服務電力服務電力 服務上海服務上海 （完） IIC/66365CCC074.0173.04.013.014.0

31、1/52212CXXXC099. 0074. 0173. 0251CCC0.367-0.194=0.173=1-0.63250.367 6633CIIC 63387/CXXXX367. 06 . 06 . 0/567. 1/175. 1 = = =0.194 返回目錄 服務電力服務電力 服務上海服務上海對稱分量法一對稱分量法原理(式41)簡單不對稱故障，是僅在電力系統(tǒng)中的一處發(fā)生不對稱短路或斷相的故障。對稱分量法是分析計算不對稱故障常用的方法。將短路點不對稱的三相電流/電壓分解為三個對稱的電流/電壓正序、負序和零序 正序向量圖 負序向量圖 零序向量圖其中不對稱三相電流或電壓Fa、 Fb、 Fc

32、 和三相對稱分量Fa1、 Fa2、 Fa0的關系為： Fa = Fa1 + Fa2 + Fa0 Fa1 = (Fa + aFb + a2Fc )/3 Fb = a2Fa1 + aFa2 + Fa0 Fa2 = (Fa+a2Fb + aFc )/3 Fc = aFa1 + a2Fa2 + Fa0 Fa0 = (Fa+ Fb + Fc )/3 式中：a=ej120 ； a2=ej120稱為算子Fc1Fa1Fb1Fb2Fa2Fc2Fb0Fa0Fc0返回目錄 服務電力服務電力 服務上海服務上海矩陣表達形式為：及二對稱分量法的應用除故障點外電力系統(tǒng)其余部分仍然對稱，各序電壓電流只與本身序參數(shù)有關。將故障

33、網(wǎng)絡分成三個獨立的序網(wǎng)（正、負、零序）分析。因為正序、負序、零序系統(tǒng)三相分別是對稱的，因此，故障分析計算時只需計算一相即可。通常把所分析計算的這一相稱為“基準相”?；鶞氏嗟倪x擇：按故障邊界條件，選擇最特殊的一相為基準相（原則上選擇任何一相均可，但選擇最特殊的相作為基準相，分析計算較為方便）。 122120201 1 111aabaabccaFFFa aFFaFFFa a 1120abcFaF返回目錄 服務電力服務電力 服務上海服務上海發(fā)電機的序電抗由于負序電流旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向相反，發(fā)電機負序電抗為直軸和交軸次暫態(tài)電抗的一種平均值。旋轉(zhuǎn)元件的標么值一般取X2=(Xd”+ Xq” )/2， X0

34、=(0.150.6)Xd”變壓器的序電抗穩(wěn)態(tài)運行時變壓器的等效電抗（繞組漏抗之和）就是它的正序或負序電抗。靜止元件其負序電抗等于正序電抗。變壓器的零序電抗和正序、負序電抗有很大不同。當在變壓器端點施加另序電壓時，其繞組中有無零序電流，以及零序電流的大小與變壓器三相繞組的接線方式和變壓器的結構密切相關。零序電抗完全取決于接線方式和接地形式。一雙繞組變壓器中性點接地變壓器Y0側(cè)可以流通零序電流，而在中只形成環(huán)流，出線中零序電流不能流通，所以相當于側(cè)繞組短路。從Y側(cè)變壓器的零序電抗為X1+X2，而從側(cè)看變壓器的零序電抗是無窮大。 中性點經(jīng)電抗Xn接地時，當Y側(cè)有零序電流流通時，將有3倍零序電流流過X

35、n，在零序網(wǎng)中電抗為3Xn 返回目錄 服務電力服務電力 服務上海服務上海各種接線雙繞組變壓器的零序電抗見表42、表43表42 雙繞組變壓器的零序電抗接線方式零序電抗說明YN,d(Y0/)X1+X2X1為原邊電抗；X2為副邊電抗YN,y(Y0/Y)X1+XmXm為勵磁電抗；相當于空載YN,yn(Y0/Y0)X1+X2+根據(jù)外電路接線有無接地點YN(Xn),d(Y-Xn-0/)X1+X2+3XnXn為中性點電抗在零序電路阻抗增大為3Xn返回目錄 服務電力服務電力 服務上海服務上海二三繞組變壓器表43各種接線三繞組變壓器的零序電抗(一般總有一側(cè)接成)接線方式零序電抗說明YN,yn,d(Y0/Y0/)

36、兩側(cè)接地X12= X1+X2+X13=X1+X3X1為原邊電抗;X2為y副邊電抗；與外電路接線有關X3為副邊電抗YN,y,d(Y0/Y/)單側(cè)接地X12= X1+Xm X13=X1+X3相當于空載電抗側(cè)相當于短路YN,d,d(Y0/ /)兩側(cè)接法X12= X1+X2/X3 X13= X1+X2/X3 側(cè)相當于短路側(cè)相當于短路YN(Xn),yn,d(Y-Xn-0/Y0/)中性點經(jīng)電抗接地X12= X1+X2 +3Xn +X13= X1+X3+3XnXn為中性點電抗；與外電路接線有關側(cè)相當于短路返回目錄 服務電力服務電力 服務上海服務上海輸電線路的序電抗線路為靜止元件，負序電抗等于正序電抗。零序需

37、經(jīng)大地構成回路，由于互感的影響使零序電抗增大；平行雙回路的互感也使零序電抗增大；接地架空避雷線互感使零序電抗減小。電纜的零序電抗一般應實測。近似計算時零序電阻取r0=10 r1 ，零序電抗取X0=(3.54.6)X1 架空線路零序電抗詳見表44，一般零序電抗約為正序電抗的3-3.5倍。線路類型X0/X1線路類型X0/X1無架空地線單回路3.5有鐵磁導體架空地線雙回路4.7無架空地線雙回路5.5有良導體架空地線單回路2.0有鐵磁導體架空地線單回路3.0有良導體架空地線雙回路3.0返回目錄 服務電力服務電力 服務上海服務上海電力系統(tǒng)的各序網(wǎng)絡一正序等值電路（正序網(wǎng)）故障點加正序電壓時正序電流的通路

38、。特征：各元件的正序等值電路按電力系統(tǒng)的連接形式連接起來。正序電流不流經(jīng)的元件（如空載元件、變壓器中性點電抗等等）不必畫出。注意需將各元件參數(shù)（正序）均歸算到統(tǒng)一的基準值下（標么值）短路點要接正序電壓。由正序等值網(wǎng)絡求出正序等值電抗X 1正序網(wǎng)絡是有源網(wǎng)絡，可以根據(jù)正序等值電路，分別求得各支路的正序電流。也可以應用疊加原理，將故障點正序電勢作用和網(wǎng)絡中發(fā)電機電勢作用兩種狀況相疊加。若認為各元件的正、負序阻抗相等，則正序電流分布系數(shù)與負序電流分布系數(shù)相等。將總正序電流乘以電流分布系數(shù)，即得該支路在故障點正序電勢作用下的正序電流；而另一部分正序電流，即發(fā)電機電勢作用下的電流就是正常運行的負荷電流，

39、可以由潮流分布計算求得。這兩部分電流疊加，就可得到該支路總的正序電流。返回目錄 服務電力服務電力 服務上海服務上海二負序等值電路（負序網(wǎng)）故障點加負序電壓時負序電流的通路。故障點的負序電壓最高。特征：將各元件的負序等值電路按電力系統(tǒng)的連接形式連接起來。發(fā)電機沒有負序電勢，可以流通負序電流應為短接 靜止元件負序參數(shù)與正序參數(shù)相同，旋轉(zhuǎn)元件負序參數(shù)原則上不同于正序參數(shù)（但實用計算時，也常近似為相同）。故障點接負序電壓。由負序等值網(wǎng)絡求出負序等值電抗X 2負序網(wǎng)絡是無源網(wǎng)絡，所以故障點的總負序電流求得后，即可方便求得各支路的負序電流。若已求得了各支路的電流分布系數(shù)，則只需將總負序電流乘以分布系數(shù)，即

40、得該支路的負序電流。返回目錄 服務電力服務電力 服務上海服務上海三零序等值電路（零序網(wǎng)）故障點加零序電壓時零序電流的通路。零序網(wǎng)絡也是無源網(wǎng)絡。特征：應特別注意從故障點開始，零序電壓后，零序電流流通的路徑，有零序電流流過的元件，按電力系統(tǒng)的連接形式畫出，沒有零序電流流過的元件不必畫出（注意，變壓器中性線電抗可以流過零序電流）。發(fā)電機沒有零序電勢。是否有零序電流流入，決定于發(fā)電機三相的接線方式和外電路變壓器的接線方式。不論是旋轉(zhuǎn)元件還是靜止元件，零序參數(shù)原則上均不同于正、負序參數(shù)。亦應注意將各元件參數(shù)歸算至統(tǒng)一準值之下。故障點接零序電壓。故障點的零序電壓最高，由零序等值網(wǎng)絡求出零序等值電抗X0

41、。由故障點的總零序電流可求各支路的零序電流。正負零等值序網(wǎng)如圖1jX2jX0jX1E1aI1aU2aI2aU0aI0aU1111aaUEj IX222aaUj IX 000aaUj IX 返回目錄 服務電力服務電力 服務上海服務上海例41圖示電力系統(tǒng)，試分別作出在k1、k2、k3點發(fā)生不對稱故障時的正序、負序、零序等值電路，并寫出的表達式。（取）解：1. 在k1點發(fā)生不對稱短路故障時(1)作正序等值電路如圖所示。以k1點與大地為端點，根據(jù)戴維南定理，可求得正序等值電抗為 （接下一頁）120XXX、0mX 111.11.12.1112.111.1() ()GTLXXXXXXXXXX（）返回目錄

42、服務電力服務電力 服務上海服務上海(2)作負序等值電路如圖所示。以k1點與大地為端口，可求得負序等值電抗為 (3)作零序等值電路如圖所示。變壓器T2的繞組雖然是經(jīng)電抗接地，但由于外接負載L1是不接地的，所以零序電流仍然不能流通，故在零序網(wǎng)絡中不畫出。以k1點與大地為端口，根據(jù)戴維南定理，可求得零序等值電抗為 （接下一頁）221.21.22.2222.221.2()()GTLXXXXXXXXXX（）01.01.02.000()()TXXXXXX返回目錄 服務電力服務電力 服務上海服務上海2. 在k2點發(fā)生不對稱短路故障時(1)作正序等值電路如圖所示。以k2點與大地為端點，可求得正序等值電抗為(2

43、)作負序等值電路，負序等值電路中沒有電源電勢，有負序電流，應為短接。故障點應接負序電壓。其余與正序相同。以k2點為端口，可求得負序等值電抗為 （接下一頁）111.11.12.1112.111.1() ()GTLXXXXXXXXXX221.21.22.2222.221.2() ()GTLXXXXXXXXXX返回目錄 服務電力服務電力 服務上海服務上海在k2點發(fā)生不對稱短路故障時(3)作零序等值電路如圖所示。變壓器T2的繞組雖然是經(jīng)電抗接地，但由于外接負載L1是不接地的，所以零序電流仍然不能流通，故在零序網(wǎng)絡中不畫出。以k1點與大地為端口，根據(jù)戴維南定理，可求得零序等值電抗為（接下一頁）01.01

44、.02.0000()(3)TInXXXXXXXX返回目錄 服務電力服務電力 服務上海服務上海3. 在k3點發(fā)生不對稱短路故障時(1)作正序等值電路如圖所示。以k1點與大地為端點，可求得正序等值電抗為(2)作負序等值電路，負序等值電路中沒有電源電勢，有負序電流，應為短接。故障點應接負序電壓。其余與正序相同。以k3點為端口，可求得負序等值電抗為(3)作零序等值電路。因為不對稱故障是發(fā)生在變壓器T2三角形繞組側(cè)，零序電流不能流通。所以 。 （完）111.11.12.1111.112.1() ()GTLXXXXXXXXXX221.21.22.2221.222.2() ()GTLXXXXXXXXXX0X

45、 進入習題返回目錄 服務電力服務電力 服務上海服務上海電力系統(tǒng)的各序網(wǎng)絡例42：電力系統(tǒng)如圖所示，設變壓器T1中性點不接地，各元件參數(shù)如圖中所示。試畫出k點（N母線出口）接地短路時故障線路N側(cè)三相跳閘后的正序、負序、零序網(wǎng)絡并加以簡化。解：先計算各元件序阻抗的標么值，以注腳1、2、0表示元件的正序、負序、零序電抗。取基準容量 基準電壓 ，各元件序電抗計算如下發(fā)電機G1 發(fā)電機G2 （接下一頁） 1000nSM VAnavUU1210000.120.510200 / 0.85XX1210000.130.553200 / 0.85XX返回目錄 服務電力服務電力 服務上海服務上海變壓器T1 變壓器T

46、2 輸電線MN 1. 正序網(wǎng)絡及其簡化K點短路時，正序電流通過網(wǎng)絡中所有元件，所以畫出正序網(wǎng)絡如圖。K1為故障點，N1為發(fā)電機G1、G2的零電位點。 （接下一頁）1210000.1050.525200XX1210000.110.550200XX0180%0.440(XX三柱內(nèi)鐵型）1220110000.4 1000.756(23022 0.7561.512(0.756XXXXl ( - )0一回路值）一回路值）Z返回目錄 服務電力服務電力 服務上海服務上海從K1和N1向網(wǎng)絡看進去的等效電動勢 ，在短路故障分析中是等效的發(fā)電機超瞬態(tài)電動勢，可取 ，向網(wǎng)絡看進去的綜合電抗為作出正序網(wǎng)絡如圖。由圖寫

47、出正序電壓方程為 2. 負序網(wǎng)絡的簡化因為發(fā)電機的負序電抗等于超瞬態(tài)電抗，故負序網(wǎng)絡與正序網(wǎng)絡相同，只是發(fā)電機電動勢為零即就構成了負序網(wǎng)絡。負序電壓方程為 （接下一頁）10.756(0.5100.525) (0.7560.5500.553)1.421X.00MNEE、.E.1Ej.111111.421kkkUEj IXjjI.221.421kkUjI 返回目錄 服務電力服務電力 服務上海服務上海3. 零序網(wǎng)絡及其簡化按前述畫零序網(wǎng)絡的原則，作出零序電流流通的途徑如圖，發(fā)電機G1、G2和變壓器T1均不流過零序電流，故零序網(wǎng)絡，如圖零序綜合電抗為簡化零序網(wǎng)絡，序電壓方程為 （完）00.7560.7

48、560.4401.952X.001.956kkUjI 進入習題返回目錄 服務電力服務電力 服務上海服務上海三種不對稱短路故障分析三種短路故障的邊界條件不同見表51一單相接地短路分析單相接地短路時（A相接地），選A相為基準，則正、負、零序電壓之和為零；正、負、零序電流相等； 電壓和電流的各序分量也可以直接應用復合序網(wǎng)來求得。根據(jù)故障處各序量之間的關系，將各序網(wǎng)絡在故障端口聯(lián)結起來所構成的網(wǎng)絡稱為復合序網(wǎng)。單相短路正、負、零三個序網(wǎng)串聯(lián)成為復合序網(wǎng)如圖。 用序量表示的邊界條件為解可得正序電流為短路點故障相電流.120.1200aaaaaaUUUIII.1120()aEIj XXX(1).12013

49、faaaaaIIIIII返回目錄 服務電力服務電力 服務上海服務上海二兩相短路分析兩相短路時（BC短路），選A相為基準，則正序負序電壓相等,無零序；正序負序電流反向；可以將正負序網(wǎng)并聯(lián)為復合序網(wǎng)如圖 當X1= X2時同一地點兩相短路電流是三相短路電流的3/2倍故障處的邊界條件序電流為故障點故障相電流為.0.12.1200aaaaaIIIUU.112()aEIj XX(2)13fbcaIIII返回目錄 服務電力服務電力 服務上海服務上海三兩相接地短路分析兩相接地短路時（BC接地），選A相為基準，則正、負、零序電流之和為零；正、負、零序電壓相等；將正、負、零三個序網(wǎng)并聯(lián)如圖 故障處的邊界條件序電流

50、為故障點故障相電流為.120.1200cccaaaIIIUUU.1120()aEIj XXX(1,1)022023 1()fbcaXXIIIIXX返回目錄 服務電力服務電力 服務上海服務上海正序等效定則簡單不對稱短路故障的短路點電流正序分量Ik1 (n) ，與在短路點每一相中加入附加電抗X(n)后發(fā)生三相短路時的電流相等（附加電抗見表51） 。短路電流Ik (n)的大小與它的正序分量Ik1 (n)的大小成正比。(n)代表短路類型。短路形式短路邊界條件附加電抗X(n)比例系數(shù)m(n)單相接地(1，a)選A相為基準Ua=0; Ib = 0; Ic =0 Ia1 =Ia2 = Ia0X 2 +X 0

51、3兩相短路(2，bc)選A相為基準Ub= Uc; Ib =Ic; Ia=0Ua1= Ua2 ;Ia1 = Ia2X 2 3兩相接地(1.1，bc)選A相為基準Ub=0; Uc =0; Ia=0Ua1= Ua2 = Ua0X 2/X 031-X2*X0/(X2+X 0 )2 三相短路(3，abc)01.( )1( )1()nanEIj XX( )( )( )1nnnkkImI返回目錄 服務電力服務電力 服務上海服務上海簡單不對稱短路故障計算用對稱分量法求解不對稱故障的基本步驟 ：由短路點做各序等值網(wǎng)絡，計算各元件序參數(shù)，并用戴維寧定理求各序等值電抗和各序等值網(wǎng)絡；根據(jù)復合序網(wǎng)的電路關系來計算故障

52、點各序電壓、各序電流 按對稱分量法的基本關系來計算故障點的各相電壓和電流分別由各序網(wǎng)計算任意點的序電流、序電壓由對稱分量法合成對應點的相電流、相電壓返回目錄 服務電力服務電力 服務上海服務上海簡單不對稱短路故障計算例51：如圖所示電力系統(tǒng)中，變壓器T2高壓母線發(fā)生三種金屬性不對稱故障，試分別計算短路瞬間故障點的短路電流和各相電壓，已知參數(shù)如下： 發(fā)電機G 120MVA，10.5KV，變壓器T1和T2相同 60MVA，線路L 105KM，每回路負荷L1容量60MVA，L2容量40MVA，負荷標么值電抗正序取1.2，負序取0.35。故障前k點電壓 （接下一頁）(1)(2)(1,1),bbcabkk

53、k101109kUkv20.14dXX%10.5ku1010.4/,3Xkm XX返回目錄 服務電力服務電力 服務上海服務上海解：根據(jù)系統(tǒng)接線圖，作正序，負序，零序等值電路，如圖：計算參數(shù)：取 （接下一頁）120,nnavSMVA UU正序網(wǎng)零序網(wǎng)負序網(wǎng)返回目錄 服務電力服務電力 服務上海服務上海 （接下一頁）120.14,0.14GGXX1.11.21201.21.22.4601200.350.760nLNLSXSX1.11.21.0%10.5 1200.2110010060knTTTNuSXXXS1220112010.4 1050.1905115233 0.19050.572llllXXX

54、X2.12.22.0%10.5 1200.2110010060knTTTNuSXXXS2.12.21201.21.23.6401200.351.0540nLNLSXSX發(fā)電機G 負荷L1 變壓器T1 變壓器T2 負荷L2 線路1 返回目錄 服務電力服務電力 服務上海服務上海 （接下一頁）1.單相接地故障（選擇b相為基準相）作復合序網(wǎng)如圖 111.11.112.12.1221.21.222.22.201.002.0() ()0.468() ()0.367()0.166GLTlTLGLTlTLTlTXXXXXXXXXXXXXXXXXX計算得.1011 0kU 已知條件未給出故障前k點電壓或電源電勢

55、，通常取.1011201200.9480.947()(0.4680.3670.166)kbbbUIIIjj XXXj .1120()(0.3670.166) (0.947)0.505bbUj IXXjj .222( 0.947) 0.3670.348bbUj IXj .000(0.947) 0.1660.157bbUj IXjj 1202.841.713 115bI 1150.77551.53abUUIb(1)=30.947=2.84Ua= Uc = 0.775KAKV返回目錄 服務電力服務電力 服務上海服務上海 2. 兩相短路(選擇a相為基準相)作復合序網(wǎng)如圖 （接下一頁）KV.0112.2

56、1.21220.9481.135()(0.4680.367)1.135( 1.135) 0.3670.417kaaaaaaUIjj XXjIIjUUj IXjj 1201.9661.1843 115bcII1150.41727.73bcUU1150.83455.43aU 故障相電壓Ub= Uc = 0.417Ib(2)= Ic = 1.7321.135=1.966非故障相Ua=2* Uc = 0.834KAKV返回目錄 服務電力服務電力 服務上海服務上海3. 兩相接地短路(選擇c相為基準相)作復合序網(wǎng)如圖 （完） .11120.02120.2120.201120202 1.629()0.507

57、1.220.1862kcccccccccUIjj XXXXIIjXXXIIjXXXXUUUjIXX 1202.51.513 115abII1150.55937.13cU Ia(1,1)= Ib = m(1,1)3.258=2.5非故障相Uc=30.186= 0.559KAKV進入習題返回目錄 服務電力服務電力 服務上海服務上海例52：已知電力系統(tǒng)接線如圖所示，參數(shù)標在圖中，變壓器均為三相三柱式，當離M母線20km處發(fā)生了BC相接地短路故障時，求M母線各相電壓、M側(cè)三相電流；解：取基準容量，基準電壓為 ，計算各元件標么值 （接下一頁）100nSMVABAVUUM返回目錄 服務電力服務電力 服務上

58、海服務上海 （接下一頁）作出復合序網(wǎng)如圖 ：返回目錄 服務電力服務電力 服務上海服務上海 （接下一頁）172839241025111000.130.43330%10.5 1000.333100100 31.510020 0.40.06111510040 0.40.121115%10.5 1000.175100100 60knNknNXXuSXXSXXXXuSXXS1321656120.80.333 0.80.2670.80.175 0.80.141000.120.260XXXXXX 1.參數(shù)計算如下三相三柱式變壓器，近似取零序電抗為正序電抗的80%，則 故障點各序網(wǎng)絡等值電抗為12123456

59、013141516() ()0.31() ()0.237XXXXXXXXXXXXX返回目錄 服務電力服務電力 服務上海服務上海 （接下一頁）.1.02120.20120.0120012.2510.310(0.3100.237)0.2372.2510.9750.3100.2370.3102.2511.2760.3100.2371.2760.2370.302KAKAKAKAKAKAKAKAKAjIjXIIXXXIIXXUUUIXjj .11.22.000.4960.4962.2510.8440.8270.4961.3230.4960.4960.9750.3660.8270.4961.3230.50

60、30.5031.2760.6750.4480.5030.951MAKAMAKAMAKAIIIIII 2.由復合序網(wǎng)求故障點的各序電流、電壓3.分別由各序網(wǎng)求M側(cè)的各序電流 返回目錄 服務電力服務電力 服務上海服務上海 （接下一頁） M側(cè)三相電流有名值 4.由對稱分量法求得M側(cè)三相電流 .120.2240120131102.21202401311020.844 0.366 0.6750.1970.8440.3660.675 1.3910.8440.3660.675 1.391MAMAMAMAjjjMBMAMAMAjjjMcMAMAMAIIIIIa IaIIeeeIaIa IIeee.131131