電力系統(tǒng)各元件的序阻抗和等值電路

第七章

電力系統(tǒng)簡(jiǎn)單不對(duì)稱故障的分析計(jì)算對(duì)稱分量法對(duì)稱分量法在不對(duì)稱故障分析計(jì)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1、什么是對(duì)稱分量法？2、為什么要引入對(duì)稱分量法？分析過(guò)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？12/27/202317.1對(duì)稱分量法在不對(duì)稱短路計(jì)算中的應(yīng)用一、對(duì)稱分量法正序分量零序分量負(fù)序分量合成12/27/20232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。令正序各相關(guān)系：12/27/20233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。負(fù)序各相關(guān)系：零序分量：三相量大小相等，相位一致。零序各相關(guān)系：12/27/20234三相量用三序量表示三序量用三相量表示（解方程）對(duì)稱分量變換矩陣12/27/20235例：已知求：解：驗(yàn)算：12/27/20236二、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左乘S12/27/20237當(dāng)元件參數(shù)完全對(duì)稱時(shí)序阻抗矩陣12/27/20238結(jié)論：在三相參數(shù)對(duì)稱的線性電路中，各序?qū)ΨQ分量具有獨(dú)立性，因此，可以對(duì)正序、負(fù)序、零序分量分別進(jìn)行計(jì)算。序阻抗矩陣12/27/20239序阻抗：元件三相參數(shù)對(duì)稱時(shí)，元件兩端某一序的電壓降與通過(guò)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12/27/202310三、對(duì)稱分量法在不對(duì)稱短路計(jì)算中的應(yīng)用一臺(tái)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12/27/202311a相接地的模擬12/27/202312邊界條件等值三相不對(duì)稱12/27/202313將不對(duì)稱部分用三序分量表示12/27/202314應(yīng)用疊加原理進(jìn)行分解12/27/202315正序網(wǎng)12/27/202316負(fù)序網(wǎng)12/27/202317零序網(wǎng)12/27/202318各序電壓平衡方程適于各種不對(duì)稱短路（戴維南等值網(wǎng)絡(luò)）對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)12/27/2023196個(gè)未知量，3個(gè)方程補(bǔ)充邊界條件（故障條件）如：?jiǎn)蜗喽搪穼?duì)稱分量法的基本思想：列出各序電壓平衡方程；得到各序?qū)收宵c(diǎn)的等值阻抗：結(jié)合故障處的邊界條件求解12/27/2023207.2電力系統(tǒng)各元件的序阻抗靜止元件：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(dòng)機(jī)等元件。12/27/202321一、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(chǎng)與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向相反，因而在不同的位置會(huì)遇到不同的磁阻（因轉(zhuǎn)子不是任意對(duì)稱的），負(fù)序電抗會(huì)發(fā)生周期性變化。有阻尼繞組發(fā)電機(jī)無(wú)阻尼繞組發(fā)電機(jī)12/27/2023221同步發(fā)電機(jī)的負(fù)序電抗實(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(wú)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(wú)阻尼繞組無(wú)確切數(shù)值，可取典型值

電機(jī)類型電抗水輪發(fā)電機(jī)汽輪發(fā)電機(jī)調(diào)相機(jī)和大型同步電動(dòng)機(jī)有阻尼繞組無(wú)阻尼繞組0.15~0.350.32~0.550.134~0.180.240.04~0.1250.04~0.1250.036~0.080.0812/27/2023232.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(shì)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12/27/202324二、變壓器的零序電抗及其等值電路等值電路正序、負(fù)序和零序等值電路結(jié)構(gòu)相同。12/27/202325漏磁通的路徑與所通電流的序別無(wú)關(guān)，因此變壓器的各序等值漏抗相等。勵(lì)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(lì)磁電抗與正序勵(lì)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(lì)磁電抗與變壓器的鐵心結(jié)構(gòu)相關(guān)。12/27/202326零序勵(lì)磁電抗等于正序勵(lì)磁電抗零序勵(lì)磁電抗等于正序勵(lì)磁電抗零序勵(lì)磁電抗比正序勵(lì)磁電抗小得多：Xm0=0.3~1.012/27/2023272.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(diǎn)是否接地有關(guān)。

b)不對(duì)稱短路時(shí)，零序電壓施加于相線與大地之間。12/27/2023281.雙繞組變壓器①②12/27/202329③12/27/202330④2．三繞組變壓器①12/27/202331②③12/27/202332④12/27/20233312/27/202334總結(jié)：（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，則斷開(kāi)。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(shì)（由另一側(cè)感應(yīng)過(guò)來(lái)）時(shí)，如果它能將零序電勢(shì)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(kāi)。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(shì)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)（或接地）。12/27/202335變壓器繞組接法開(kāi)關(guān)位置繞組端點(diǎn)與外電路的連接Y1與外電路斷開(kāi)Y02與外電路接通Δ3與外電路斷開(kāi)，但與勵(lì)磁支路并聯(lián)變壓器零序等值電路與外電路的聯(lián)接12/27/2023364.自耦變壓器的零序阻抗及其等值電路中性點(diǎn)直接接地的自耦變壓器12/27/202337中性點(diǎn)經(jīng)電抗接地的自耦變壓器12/27/202338三、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12/27/202339零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12/27/202340平行架設(shè)雙回線零序等值電路回路間互感磁通是助增的每一回的零序等值電抗增大12/27/202341有架空地線的情況：零序阻抗有所減小。12/27/202342實(shí)用計(jì)算中一相等值零序電抗無(wú)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(wú)架空地線的雙回線路有良導(dǎo)體架空地線的雙回線路12/27/202343四、異步電動(dòng)機(jī)和綜合負(fù)荷的序阻抗異步電機(jī)的正序阻抗：短路瞬間正序電抗→起始次暫態(tài)電流短路后穩(wěn)態(tài)正序阻抗→穩(wěn)態(tài)短路電流準(zhǔn)確計(jì)算正序電抗較為困難，工程計(jì)算時(shí)，視短路點(diǎn)遠(yuǎn)近采用不同的近似處理方法綜合負(fù)荷的正序阻抗：

Z1=0.8+j0.6或X1=1.2；12/27/202344異步電機(jī)的負(fù)序阻抗：負(fù)序磁場(chǎng)制動(dòng)短路時(shí)取s=1(轉(zhuǎn)子靜止)典型值：0.2綜合負(fù)荷的負(fù)序阻抗：12/27/202345異步電機(jī)和綜合負(fù)荷的零序電抗接線方式：三角形或不接地星形12/27/202346五、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(diǎn)分別施加各序電勢(shì)，從故障點(diǎn)開(kāi)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。12/27/202347正序網(wǎng)絡(luò)12/27/202348負(fù)序網(wǎng)絡(luò)正序網(wǎng)絡(luò)12/27/202349零序網(wǎng)絡(luò)：必須首先確定零序電流的流通路徑。12/27/202350

零序網(wǎng)絡(luò)12/27/20235112/27/20235212/2