第七章 電力系統(tǒng)各元件的序

第七章電力系統(tǒng)各元件的序第1頁(yè)，共51頁(yè)，2023年，2月20日，星期三

目錄7-1對(duì)稱分量法在不對(duì)稱短路中的應(yīng)用4-3各元件的序阻抗4-4序網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成第2頁(yè)，共51頁(yè)，2023年，2月20日，星期三7-1對(duì)稱分量法圖7-1(a)、(b)、(c)表示三組對(duì)稱的三相相量

幅值相等，但相序與正序相反，稱為負(fù)序；

幅值相等，相序相差120度，稱為正序；幅值和相位均相同,稱零序;第3頁(yè)，共51頁(yè)，2023年，2月20日，星期三(a)

(b)

(d)(c)第4頁(yè)，共51頁(yè)，2023年，2月20日，星期三在圖7-1(d)中三組對(duì)稱的相量合成得三個(gè)不對(duì)稱相量。

寫成數(shù)學(xué)表達(dá)式為：（7－1）第5頁(yè)，共51頁(yè)，2023年，2月20日，星期三由于每一組是對(duì)稱的，故有下列關(guān)系：（7－2）將式（7－2）代入（7－1）可得：第6頁(yè)，共51頁(yè)，2023年，2月20日，星期三上式說(shuō)明三組對(duì)稱相量合成得三個(gè)不對(duì)稱相量。其逆關(guān)系為：（7－6）或簡(jiǎn)寫為：

第7頁(yè)，共51頁(yè)，2023年，2月20日，星期三正序分量、負(fù)序分量和零序分量。

將式（7－6）的變換關(guān)系應(yīng)用于基頻電流（或電壓），則有：上式說(shuō)明三個(gè)不對(duì)稱的相量可以唯一地分解成為三組對(duì)稱的相量(即對(duì)稱分量):或?qū)憺椋?/p>

第8頁(yè)，共51頁(yè)，2023年，2月20日，星期三則

（7－8）如圖所示。零序電流必須以中性線為通路。第9頁(yè)，共51頁(yè)，2023年，2月20日，星期三第10頁(yè)，共51頁(yè)，2023年，2月20日，星期三例：請(qǐng)分解成對(duì)稱相量。第11頁(yè)，共51頁(yè)，2023年，2月20日，星期三解：

第12頁(yè)，共51頁(yè)，2023年，2月20日，星期三第13頁(yè)，共51頁(yè)，2023年，2月20日，星期三7-2對(duì)稱分量法在不對(duì)稱故障分析中的應(yīng)用首先要說(shuō)明，在一個(gè)三相對(duì)稱的元件中（例如線路、變壓器和發(fā)電機(jī)），如果流過(guò)三相正序電流,則在元件上的三相電壓降也是正序的;負(fù)序零序同理.對(duì)于三相對(duì)稱的元件,各序分量是獨(dú)立的,即正序電壓只與正序電流有關(guān),負(fù)序零序也是如此.下面以一回三相對(duì)稱的線路為例子說(shuō)明之。第14頁(yè)，共51頁(yè)，2023年，2月20日，星期三設(shè)該線路每相的自感阻抗為

相間的互感阻抗為

三相電壓降與三相電流有如下關(guān)系：可簡(jiǎn)寫為：

第15頁(yè)，共51頁(yè)，2023年，2月20日，星期三則：

即

式中：

序阻抗矩陣，即為電壓降的對(duì)稱分量和電流的對(duì)稱分量之間的阻抗矩陣。

第16頁(yè)，共51頁(yè)，2023年，2月20日，星期三即：式中

分別稱為此線路的正序、負(fù)序、零序阻抗。

由此可知：各序電壓降與各序電流成線性關(guān)系；電壓、電流、阻抗是可以分別解耦為正序、負(fù)序和零序的。

第17頁(yè)，共51頁(yè)，2023年，2月20日，星期三

下面結(jié)合下圖的簡(jiǎn)單系統(tǒng)中發(fā)生a相短路接地的情況,

介紹用對(duì)稱分量法

分析其短路電流及短路點(diǎn)電壓的方法。故障點(diǎn)f發(fā)生的不對(duì)稱短路:

f點(diǎn)的三相對(duì)地電壓

和由f點(diǎn)流出的三相電流(即短路電流)

均為三相不對(duì)稱.第18頁(yè)，共51頁(yè)，2023年，2月20日，星期三如圖:第19頁(yè)，共51頁(yè)，2023年，2月20日，星期三第20頁(yè)，共51頁(yè)，2023年，2月20日，星期三++第21頁(yè)，共51頁(yè)，2023年，2月20日，星期三序網(wǎng)絡(luò)：

其中零序電壓平衡方程不包括發(fā)電機(jī)的零序阻抗，這是因?yàn)榘l(fā)電機(jī)側(cè)沒(méi)有零序電流流過(guò)。第22頁(yè)，共51頁(yè)，2023年，2月20日，星期三通用序網(wǎng)絡(luò)計(jì)算不對(duì)稱故障的基本原則：把故障處的三相阻抗不對(duì)稱表示為電壓和電流相量的不對(duì)稱，使系統(tǒng)其余部分保持為三相阻抗對(duì)稱的系統(tǒng)。借助對(duì)稱分量法，將原系統(tǒng)分成獨(dú)立的正序、負(fù)序和零序網(wǎng)絡(luò)。第23頁(yè)，共51頁(yè)，2023年，2月20日，星期三應(yīng)用對(duì)稱分量法進(jìn)行電力系統(tǒng)的不對(duì)稱分析，首先必須確定系統(tǒng)中各元件的各序參數(shù)元件的序阻抗指元件中流過(guò)某序電流時(shí)元件兩端所產(chǎn)生的序電壓降與該序電流的比值靜止元件無(wú)論流過(guò)正序電流還是負(fù)序電流，并不改變相與相之間的磁耦合關(guān)系，其正序阻抗與負(fù)序阻抗相等；零序電抗較為復(fù)雜；旋轉(zhuǎn)元件，各序電流流過(guò)時(shí)引起不同的電磁過(guò)程，三序電抗不相同7-2各元件的序阻抗第24頁(yè)，共51頁(yè)，2023年，2月20日，星期三同步發(fā)電機(jī)各序參數(shù)同步發(fā)電機(jī)定子繞組中流過(guò)同步頻率的負(fù)序電流時(shí)，產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向相反，相對(duì)轉(zhuǎn)子的速度是同步轉(zhuǎn)速的2倍。由電磁感應(yīng)定律，轉(zhuǎn)子的勵(lì)磁繞組和阻尼繞組中將感應(yīng)出2倍額定頻率的感應(yīng)電流。正常運(yùn)行情況下，同步發(fā)電機(jī)定子繞組的空載電勢(shì)三相對(duì)稱，產(chǎn)生的交流電流是正序電流，電樞反應(yīng)產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子主磁通同速同方向。同步發(fā)電機(jī)正序電抗同步發(fā)電機(jī)負(fù)序電抗第25頁(yè)，共51頁(yè)，2023年，2月20日，星期三同步發(fā)電機(jī)定子繞組中流過(guò)零序電流時(shí)，合成磁場(chǎng)為零，只存在定子繞組的漏磁通。零序漏磁比正序漏磁小，減小的程度視繞組型式而定。同步電機(jī)零序電抗的標(biāo)幺值差別較大。零序電阻和正序電阻相等。同步發(fā)電機(jī)零序電抗汽輪發(fā)電機(jī)水輪發(fā)電機(jī)同步調(diào)相機(jī)和大型同步電動(dòng)機(jī)x2

0.134～0.180.15～0.350.24x0

0.036～0.080.04～0.1250.08第26頁(yè)，共51頁(yè)，2023年，2月20日，星期三變壓器是靜止的磁耦合元件，正、負(fù)序參數(shù)和等值電路完全相同變壓器通入零序電流時(shí)，不同變壓器結(jié)構(gòu)的零序磁通磁路不同，不同繞組接線的零序電流回路不同，所以零序參數(shù)和等值電路不同三相變壓器各序參數(shù)和等值電路第27頁(yè)，共51頁(yè)，2023年，2月20日，星期三各種接線方式雙繞組變壓器的零序等值電路第28頁(yè)，共51頁(yè)，2023年，2月20日，星期三各種接線方式三繞組變壓器的零序等值電路第29頁(yè)，共51頁(yè)，2023年，2月20日，星期三三個(gè)單相變壓器接成的三相變壓器組，各相鐵芯獨(dú)立，磁通分布情況與所加電壓相序無(wú)關(guān)，零序勵(lì)磁電流很小，可認(rèn)為激磁電抗無(wú)窮大。零序漏抗與正序漏抗完全相同。三相三柱式變壓器，通入正序或負(fù)序電流時(shí)，各相主磁通均在鐵芯內(nèi)形成回路，所以勵(lì)磁電流很小，勵(lì)磁電抗很大；當(dāng)通入零序電流時(shí)，三相零序主磁通大小相等相位相同，不能在鐵芯中形成回路，只能通過(guò)絕緣介質(zhì)和外殼形成回路，所以零序勵(lì)磁電流相當(dāng)大，零序勵(lì)磁電抗為有限值。第30頁(yè)，共51頁(yè)，2023年，2月20日，星期三變壓器中性點(diǎn)經(jīng)阻抗接地的零序等值電路第31頁(yè)，共51頁(yè)，2023年，2月20日，星期三單回路架空線的正（負(fù)）序阻抗單位長(zhǎng)度流入正序電流電力線路序參數(shù)第32頁(yè)，共51頁(yè)，2023年，2月20日，星期三單回路架空線的零序阻抗單位長(zhǎng)度代入第33頁(yè)，共51頁(yè)，2023年，2月20日，星期三架空導(dǎo)線假想導(dǎo)線Carson定理：計(jì)算“導(dǎo)線－地”回路自感時(shí)，可以用一根與架空導(dǎo)線平行的假想地中導(dǎo)線代替大地，地中電流集中在假想導(dǎo)線中流過(guò)。設(shè)架空導(dǎo)線電阻假想導(dǎo)線等值電阻兩平行導(dǎo)線間的距離回路電感——假想導(dǎo)線的等值深度第34頁(yè)，共51頁(yè)，2023年，2月20日，星期三“導(dǎo)線－地”回路的自阻抗——架空導(dǎo)線電阻——大地電阻“導(dǎo)線－地”回路的互阻抗單回路架空線的零序阻抗第35頁(yè)，共51頁(yè)，2023年，2月20日，星期三單回路架空線的零序阻抗單回路架空線的正序阻抗1）三倍零序電流通過(guò)大地返回，大地電阻使沒(méi)每相等值電阻增大；2）三相電流同相位，助磁，一相的等值電感增大輸電線的零序阻抗比正序阻抗大。第36頁(yè)，共51頁(yè)，2023年，2月20日，星期三平行架設(shè)的雙回輸電線路的零序阻抗平行架設(shè)的雙回線路都通過(guò)零序電流時(shí)，任一回線路中與一相導(dǎo)線交鏈的磁通不僅有另外兩相零序電流產(chǎn)生的互感磁通，還有另一回路三相零序電流產(chǎn)生的互感磁通，并且雙回路都以大地作為零序電流的返回通路。第37頁(yè)，共51頁(yè)，2023年，2月20日，星期三

正序網(wǎng)絡(luò)與計(jì)算三相短路時(shí)的等值網(wǎng)絡(luò)完全相同。除中性點(diǎn)接地阻抗和空載線路外，電力系統(tǒng)各元件均應(yīng)包括在正序網(wǎng)絡(luò)中正序網(wǎng)絡(luò)第38頁(yè)，共51頁(yè)，2023年，2月20日，星期三架空地線對(duì)輸電線路零序阻抗的影響架空地線能使輸電線路的等值零序阻抗減小。良導(dǎo)體架空地線的電阻較小，地線電流與導(dǎo)線電流接近于反相，地線電流產(chǎn)生的互感磁通將使導(dǎo)線交鏈的總磁通明顯減少，從而減少輸電線路的等值零序電抗.第39頁(yè)，共51頁(yè)，2023年，2月20日，星期三兩根架空地線如何考慮？具有架空地線的平行架設(shè)的雙回輸電線路如何考慮？近似計(jì)算無(wú)架空地線的單回線路有鋼質(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(wú)架空地線的雙回線路有鋼質(zhì)架空地線的雙回線路有良導(dǎo)體架空地線的雙回線路第40頁(yè)，共51頁(yè)，2023年，2月20日，星期三綜合負(fù)荷的序阻抗正序：不同的計(jì)算任務(wù)，不同的處理方法1）計(jì)算起始次暫態(tài)電流時(shí)，綜合負(fù)荷或者略去不計(jì)，或表示成有次暫態(tài)電勢(shì)和次暫態(tài)電抗的電勢(shì)源支路；2）應(yīng)用計(jì)算曲線時(shí)，等值網(wǎng)絡(luò)中的負(fù)荷都被忽略。3）除此之外，用恒定阻抗表示負(fù)序：零序：零序電流不能流通，不需要建立零序等值電路。第41頁(yè)，共51頁(yè)，2023年，2月20日，星期三7-7電力系統(tǒng)各序網(wǎng)絡(luò)的制訂

正序網(wǎng)絡(luò)與計(jì)算三相短路時(shí)的等值網(wǎng)絡(luò)完全相同。除中性點(diǎn)接地阻抗和空載線路外，電力系統(tǒng)各元件均應(yīng)包括在正序網(wǎng)絡(luò)中正序網(wǎng)絡(luò)第42頁(yè)，共51頁(yè)，2023年，2月20日，星期三

發(fā)電機(jī)不產(chǎn)生負(fù)序電勢(shì)，故所有電源的負(fù)序電勢(shì)為零。負(fù)序網(wǎng)絡(luò)的組成元件與正序網(wǎng)絡(luò)完全相同。發(fā)電機(jī)等旋轉(zhuǎn)元件的電抗應(yīng)以其負(fù)序電抗代替，其它靜止元件的負(fù)序電抗與正序電抗相同。負(fù)序網(wǎng)絡(luò)第43頁(yè)，共51頁(yè)，2023年，2月20日，星期三

發(fā)電機(jī)不產(chǎn)生零序電勢(shì)，故所有電源的零序電勢(shì)為零。零序電流相同相位，只能通過(guò)大地或與地連接的其他導(dǎo)體才能構(gòu)成通路。零序網(wǎng)絡(luò)第44頁(yè)，共51頁(yè)，2023年，2月20日，星期三例正序網(wǎng)絡(luò)第45頁(yè)，共51頁(yè)，2023年，2月20日，星期三負(fù)序網(wǎng)絡(luò)第46頁(yè)，共51頁(yè)，2023年，2月20日，星期三零序網(wǎng)絡(luò)第47頁(yè)，共51頁(yè)，2023年，2月20日，星期三

練習(xí)：畫出圖所示系統(tǒng)，在D點(diǎn)發(fā)生不對(duì)稱短路時(shí)的正序、負(fù)序、零序網(wǎng)絡(luò)(忽略變壓器勵(lì)磁支路)。各阻抗標(biāo)注如下：分別采用下標(biāo)為1、2、0,表示正序、負(fù)序、零序阻抗。如線路7,其正序、負(fù)序、零序電抗分別為X7.1、X7.2、X7.0。1

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第48頁(yè)，共51頁(yè)，2023年，2月20日，星期三解：（1）正序網(wǎng)絡(luò)

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第49