電力系統(tǒng)暫態(tài)分析Chap4J課件

1、1第一節(jié) 對稱分量法任何三相不對稱的正弦量都可以用三組對稱分量來表示正序分量零序分量負(fù)序分量合成第1頁，共62頁。2第一節(jié) 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(yùn)行相序相同負(fù)序分量：三相量大小相等，互差1200，且與系統(tǒng)正常運(yùn)行相序相反零序分量：三相量大小相等，相位一致逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)1200第2頁，共62頁。3第一節(jié) 對稱分量法三相量用三序量表示三序量用三相量表示.結(jié)論：三個(gè)不對稱的相量可以唯一地分解成三組對稱的相量(簡稱對稱分量)；由三組對稱分量可以進(jìn)行合成而得到唯一的三個(gè)不對稱相量第3頁，共62頁。4第一節(jié) 對稱分量法abc120變換是一種線性變換，獨(dú)立總變量數(shù)不變此

2、線性變換并非純數(shù)學(xué)的，因?yàn)楦餍螂娏?、電壓客觀存在，可以測出.變換是對相量進(jìn)行的，不象dq0是對瞬時(shí)量進(jìn)行的。因此，零序看似相同，但實(shí)際不同在三相系統(tǒng)中，若三相相量之和為零，則其對稱分量中將不含零序分量在線電壓中不含零序電壓分量；在三角形接法，或者在沒有中線或中性點(diǎn)不接地的星形接法中，線電流中不含零序電流分量第4頁，共62頁。5第一節(jié) 對稱分量法 靜止的三相電路元件序阻抗稱為序阻抗矩陣第5頁，共62頁。6當(dāng)元件參數(shù)完全對稱時(shí)，各序分量具有獨(dú)立性第一節(jié) 對稱分量法第6頁，共62頁。7第一節(jié) 對稱分量法當(dāng)元件參數(shù)不對稱時(shí)，各序分量不具有獨(dú)立性結(jié)論：在三相結(jié)構(gòu)對稱、參數(shù)對稱的線性電路中，各序?qū)ΨQ分量之

3、間的電流、電壓關(guān)系是相互獨(dú)立的。也就是說，當(dāng)電路中流過某一序分量的電流時(shí)，只產(chǎn)生同一序分量的電壓降。反之，當(dāng)電路施加某一序分量的電壓時(shí)，電路中也只產(chǎn)生同一序分量的電流。這樣就可以對正序、負(fù)序和零序分量分別進(jìn)行計(jì)算。序阻抗矩陣中非對角元不為零通正序電流，即 第7頁，共62頁。8第一節(jié) 對稱分量法序阻抗：對于參數(shù)對稱的三相元件，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)序阻抗零序阻抗序阻抗序電壓相量（基波）序電流相量靜止元件：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。比如，對三相對稱輸電線路第8頁，共62

4、頁。9第一節(jié) 對稱分量法對稱分量法在不對稱短路計(jì)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(diǎn)經(jīng)阻抗Zn接地a相發(fā)生單相接地第9頁，共62頁。10第一節(jié) 對稱分量法對稱分量法在不對稱短路計(jì)算中的應(yīng)用a相單相接地的模擬將不對稱部分用三序分量表示第10頁，共62頁。11第一節(jié) 對稱分量法對稱分量法在不對稱短路計(jì)算中的應(yīng)用a相單相接地的模擬應(yīng)用疊加原理進(jìn)行分解第11頁，共62頁。12第一節(jié) 對稱分量法對稱分量法在不對稱短路計(jì)算中的應(yīng)用a相單相接地的模擬（正序網(wǎng)絡(luò)）第12頁，共62頁。13第一節(jié) 對稱分量法對稱分量法在不對稱短路計(jì)算中的應(yīng)用a相單相接地的模擬（負(fù)序和零序網(wǎng)絡(luò)）第13頁，共62頁。14第

5、一節(jié) 對稱分量法對稱分量法在不對稱短路計(jì)算中的應(yīng)用邊界條件各序?qū)Χ搪伏c(diǎn)f的等值阻抗（輸入阻抗）第14頁，共62頁。15第二節(jié) 元件的負(fù)序和零序電抗同步發(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（因轉(zhuǎn)子不是任意對稱的），負(fù)序電抗會發(fā)生周期性變化負(fù)序阻抗的定義根據(jù)施加電壓、注入電流及不同的短路情況，可有(李光琦P92-P93)實(shí)用計(jì)算中發(fā)電機(jī)負(fù)序電抗計(jì)算 有阻尼繞組 無阻尼繞組第15頁，共62頁。16第二節(jié) 元件的負(fù)序和零序電抗同步發(fā)電機(jī)的負(fù)序和零序電抗 1.同步發(fā)電機(jī)的零序電抗零序阻抗的定義：施加在發(fā)電機(jī)端點(diǎn)的零序基頻電壓與流

6、入定子繞組的零序基頻電流的比值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發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)通常不接地第16頁，共62頁。17第二節(jié) 元件的負(fù)序和零序電抗不對稱短路時(shí)同步發(fā)電機(jī)中的高次諧波 定子中有一系列奇次諧波，與其對應(yīng)轉(zhuǎn)子中有一系列偶次諧波 這些高次諧波分量是衰減的交流分量，穩(wěn)態(tài)值不為零 暫態(tài)過程中，定子中有直流和二倍頻率電流，由于不對稱，定子中 定子還有一系列偶次諧波，故轉(zhuǎn)子還有一系列奇次諧波 這些電流的穩(wěn)態(tài)值為零 脈振磁場不對稱負(fù)序電流削弱其影響脈振磁場不對稱直流電流削弱其影響定子轉(zhuǎn)子定子轉(zhuǎn)子第17頁，共62頁。18第二節(jié) 元件的負(fù)序和零序電抗異步電動機(jī)的負(fù)

7、序和零序電抗12（1）擾動瞬間的正序電抗相當(dāng)于起動電抗（2）異步電動機(jī)的負(fù)序參數(shù)可以按轉(zhuǎn)差率為2-s來確定,因轉(zhuǎn)差率為12之間時(shí)，阻抗曲線變化很緩慢。因此，異步電動機(jī)的負(fù)序參數(shù)可用s=1，即轉(zhuǎn)子制動情況下的參數(shù)來代替，即（3）繞組為、Y接法，中線電流（零序電流）=01.00.502s第18頁，共62頁。19 綜合負(fù)荷的序阻抗：綜合負(fù)荷主要是電動機(jī)，綜合負(fù)荷的序阻抗難于精確求出， 采用近似計(jì)算，不同的場合采用不同的值 （二）負(fù)序阻抗 正序電流產(chǎn)生驅(qū)動性轉(zhuǎn)矩，負(fù)序電流產(chǎn)生制動性轉(zhuǎn)矩，和轉(zhuǎn)子有相對運(yùn)動（三）零序阻抗第二節(jié) 元件的負(fù)序和零序電抗第19頁，共62頁。20第二節(jié) 元件的負(fù)序和零序電抗變壓器

8、的零序等值電路及其參數(shù)(1) 電路結(jié)構(gòu)相同變壓器的一相等值電路反應(yīng)了原副方的電磁耦合關(guān)系，對各序電流這種耦合關(guān)系相同；（注：三繞組變壓器的等效漏抗對應(yīng)于自感漏磁通和繞組兩兩之間的互感漏磁通）第20頁，共62頁。21第二節(jié) 元件的負(fù)序和零序電抗(2)各序漏電抗相等等值電路中采用漏電抗壓降表示漏磁通感生的電勢，漏電抗數(shù)值取決于對應(yīng)的漏磁通路徑的磁導(dǎo)率，繞組通過各序電流，其漏磁通路徑相同，并且磁導(dǎo)率為常數(shù)第21頁，共62頁。22第二節(jié) 元件的負(fù)序和零序電抗(3) 激磁電抗與變壓器鐵芯結(jié)構(gòu)相關(guān)變壓器主磁通感生的電勢用激磁電抗壓降表示，激磁電抗數(shù)值取決于主磁通路徑的磁導(dǎo)率；第22頁，共62頁。23零序勵

9、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第二節(jié) 元件的負(fù)序和零序電抗第23頁，共62頁。24第二節(jié) 元件的負(fù)序和零序電抗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)三相三柱式變壓器零序主磁通路徑只能沿鐵芯和空氣構(gòu)成回路，磁導(dǎo)率與漏磁通路徑相當(dāng)，因此Xm(0) Xm(1)其他鐵芯結(jié)構(gòu)， Xm(0)= Xm(1)變壓器的零序等值電路及其參數(shù)第

10、24頁，共62頁。25變壓器零序等值電路與外電路的聯(lián)接取決于零序電流流通路徑，與變壓器三相繞組聯(lián)結(jié)形式及中性點(diǎn)是否接地有關(guān)零序電壓施加在變壓器三角形側(cè)和不接地星形側(cè)，變壓器中沒有線電流零序電壓施加在變壓器接地星形側(cè)時(shí)，大小相等相位相同的零序電流經(jīng)變壓器中性點(diǎn)流入大地，構(gòu)成回路,另一側(cè)(二次側(cè))各繞組中將感應(yīng)零序電勢。電流流通情況由該側(cè)接線形式?jīng)Q定不對稱短路時(shí)，零序電壓是施加于相線與大地之間。變壓器的零序等值電路及其參數(shù)第二節(jié) 元件的負(fù)序和零序電抗第25頁，共62頁。26考慮三個(gè)方面：（1）當(dāng)外電路向變壓器某側(cè)施加零序電壓時(shí)，如果能在該側(cè)產(chǎn)生零序電流，則等值電路中該側(cè)繞組端點(diǎn)與外電路接通；反之，

11、則斷開。根據(jù)這個(gè)原則：只有中性點(diǎn)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(shí)，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(diǎn)與外電路接通，否則斷開。據(jù)此：只有中性點(diǎn)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(diǎn)接零序等值中性點(diǎn)。第二節(jié) 元件的負(fù)序和零序電抗第26頁，共62頁。27變壓器的零序等值電路與外電路的聯(lián)接第二節(jié) 元件的負(fù)序和零序電抗第27頁，共62頁。28變壓器的零序等值電路與外電路的聯(lián)接第二節(jié) 元件的負(fù)

12、序和零序電抗第28頁，共62頁。29變壓器的零序等值電路與外電路的聯(lián)接第二節(jié) 元件的負(fù)序和零序電抗變壓器一次星形側(cè)流過零序電流，三角形各繞組中將感應(yīng)零序電勢，接成三角形的三相繞組為零序電流形成通路，三角形側(cè)感應(yīng)的電動勢完全降落在該側(cè)的漏抗上，a、b、c三點(diǎn)等電位，相當(dāng)于該側(cè)短路第29頁，共62頁。30變壓器繞組接法開關(guān)位置繞組端點(diǎn)與外電路的連接Y1與外電路斷開Y02與外電路接通13與外電路斷開（零序電源在三角形側(cè)）與外電路斷開，但與勵磁支路并聯(lián)（零序電源在非三角形側(cè)）變壓器零序等值電路與外電路的聯(lián)接 第二節(jié) 元件的負(fù)序和零序電抗第30頁，共62頁。31變壓器中性點(diǎn)經(jīng)電抗接地時(shí)的零序等值電路 第

13、二節(jié) 元件的負(fù)序和零序電抗 變壓器流過正序和負(fù)序電流時(shí)，三相電流之和為零，中性線中沒有電流，中性點(diǎn)阻抗上的電壓為零，故中性點(diǎn)阻抗不反映在正、負(fù)序等值電路中 變壓器流過零序電流時(shí)，阻抗Xn1上流過三倍零序電流，相對地電壓為三部分之和：主磁通產(chǎn)生的電勢、漏磁通產(chǎn)生的電勢、3倍零序電流在該阻抗上的壓降第31頁，共62頁。32第二節(jié) 元件的負(fù)序和零序電抗變壓器的零序等值電路與外電路的聯(lián)接舉例1第32頁，共62頁。33第二節(jié) 元件的負(fù)序和零序電抗變壓器的零序等值電路與外電路的聯(lián)接舉例2第33頁，共62頁。34第二節(jié) 元件的負(fù)序和零序電抗中性點(diǎn)直接接地的雙繞組自耦變壓器第34頁，共62頁。35第二節(jié) 元件

14、的負(fù)序和零序電抗中性點(diǎn)直接接地的三繞組自耦變壓器第35頁，共62頁。36第二節(jié) 元件的負(fù)序和零序電抗中性點(diǎn)經(jīng)電抗接地的三繞組自耦變壓器第36頁，共62頁。37中性點(diǎn)經(jīng)電抗接地的三繞組自耦變壓器第二節(jié) 元件的負(fù)序和零序電抗第37頁，共62頁。38中性點(diǎn)經(jīng)電抗接地的三繞組自耦變壓器第二節(jié) 元件的負(fù)序和零序電抗第38頁，共62頁。39中性點(diǎn)經(jīng)電抗接地的三繞組自耦變壓器第二節(jié) 元件的負(fù)序和零序電抗第39頁，共62頁。40中性點(diǎn)經(jīng)電抗接地的三繞組自耦變壓器第二節(jié) 元件的負(fù)序和零序電抗第40頁，共62頁。41中性點(diǎn)經(jīng)電抗接地的三繞組自耦變壓器第二節(jié) 元件的負(fù)序和零序電抗第41頁，共62頁。42架空線路的零

15、序阻抗及其等值電路零序電流必須借助大地或架空地線構(gòu)成通路三相共用一個(gè)大地， 相間既有磁的耦合，又有電的聯(lián)系零序阻抗比正序阻抗大回路中包含了大地電阻互感磁通是助磁的第二節(jié) 元件的負(fù)序和零序電抗第42頁，共62頁。43（一）“雙導(dǎo)線-大地”回路的自阻抗和互阻抗（卡松模型）第二節(jié) 元件的負(fù)序和零序電抗單根導(dǎo)線-大地回路單位長度的自阻抗兩個(gè)“導(dǎo)線-大地”回路單位長度的互阻抗第43頁，共62頁。44第二節(jié) 元件的負(fù)序和零序電抗（二）單回路架空線的零序阻抗三相不對稱排列，互感為：經(jīng)完全換位后，互感接近相等為：Dm為導(dǎo)線的幾何均距：每一相的零序阻抗為：組合導(dǎo)線的等值半徑第44頁，共62頁。45第二節(jié) 元件的

16、負(fù)序和零序電抗（三）平行架設(shè)雙回輸電線路的零序阻抗及等值電路平行架設(shè)雙回輸電線路的零序等值電路 (首端相連)如果雙回線參數(shù)完全相同平行線路互阻抗的影響，使每一回路的零序等值阻抗增大（助磁）第45頁，共62頁。46第二節(jié) 元件的負(fù)序和零序電抗（三）平行架設(shè)雙回輸電線路的零序阻抗及等值電路第46頁，共62頁。47第二節(jié) 元件的負(fù)序和零序電抗（三）平行架設(shè)雙回輸電線路的零序阻抗及等值電路第47頁，共62頁。48第二節(jié) 元件的負(fù)序和零序電抗（三）平行架設(shè)雙回輸電線路的零序阻抗及等值電路第48頁，共62頁。49第二節(jié) 元件的負(fù)序和零序電抗（三）平行架設(shè)雙回輸電線路的零序阻抗及等值電路第49頁，共62頁。

17、50第二節(jié) 元件的負(fù)序和零序電抗（三）平行架設(shè)雙回輸電線路的零序阻抗及等值電路第50頁，共62頁。51有架空地線的情況：零序阻抗有所減小。第二節(jié) 元件的負(fù)序和零序電抗零序電流的方向與導(dǎo)線相反，它對導(dǎo)線起去磁作用，而架空地線距導(dǎo)線越近，去磁作用越大。 第51頁，共62頁。52實(shí)用計(jì)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第二節(jié) 元件的負(fù)序和零序電抗第52頁，共62頁。53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(diǎn)分別施加各序電勢，從故障點(diǎn)開始，查明各序電流的流通情況，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。第三節(jié) 各序網(wǎng)絡(luò)的繪制正序：和對稱短路相同，除了中性點(diǎn)電抗和短路后電流等于零的空載線路和空載變壓器以外，都在正序網(wǎng)中負(fù)序：和正序網(wǎng)包含的元件相同，電源為零，（G, LD的電抗與正序不同）零序：與變壓器中性點(diǎn)接地情況有關(guān)，與正序網(wǎng)差別較大正、負(fù)序包括的元件，零序不一定包括，反之亦然第53頁，共62頁。54算例正序網(wǎng)絡(luò)第三節(jié) 各序網(wǎng)絡(luò)的繪制第54頁，共6