電力系統(tǒng)分析第10章.ppt

1、第10章 電力系統(tǒng)各元件的序阻抗和等值電路,本章內(nèi)容 10.1 對稱分量法 10.2 對稱分量法在不對稱故障分析中的應(yīng)用 10.3 同步發(fā)電機(jī)的負(fù)序和零序電抗 10.4 異步電動機(jī)的負(fù)序電抗和零序電抗 10.5 變壓器的零序電抗 10.6 架空輸電線的零序阻抗 10.7 電纜線路的零序阻抗 10.8 電力系統(tǒng)的序網(wǎng)絡(luò) 小結(jié),本章提示,對稱分量法介紹； 提出對稱分量法在電力系統(tǒng)不對稱故障分析中的應(yīng)用； 介紹了發(fā)電機(jī)及異步電動機(jī)的負(fù)序和零序電抗； 介紹了常見變壓器、輸電線及電纜的零序電抗； 以各元件的序阻抗為基礎(chǔ)，提出電力系統(tǒng)序網(wǎng)絡(luò)的繪制方法。,10.1 對稱分量法,將一組不對稱的三相相量分解為三

2、組對稱的三相相量，或者將三組對稱的三相相量合成為一組不對稱的三相相量的方法。,10.1 對稱分量法,10.1 對稱分量法,10.1 對稱分量法,圖中三組對稱的相量合成得三個不對稱相 量。寫成數(shù)學(xué)表達(dá)式為：,或簡寫為：,其逆關(guān)系為：,10.1 對稱分量法,對于三相對稱的元件，各序分量是獨(dú)立的。 設(shè)輸電線路末端發(fā)生了不對稱短路,線路上流過三相不對稱的電流，則三相電壓降也是不對稱的,10.2對稱分量法在不對稱故障分析中的應(yīng)用,10.2對稱分量法在不對稱故障分析中的應(yīng)用,元件的序阻抗，即該元件通過某序電流時，產(chǎn)生相應(yīng)的序電壓與該序電流的比值； 靜止的元件，如線路、變壓器等，正序和負(fù)序阻抗相等； 對于旋

3、轉(zhuǎn)設(shè)備，各序電流會引起不同的電磁過程，三序阻抗總是不相等的。,10.2對稱分量法在不對稱故障分析中的應(yīng)用,應(yīng)用對稱分量法將故障處電壓分解為正序、負(fù)序、 零序三組對稱分量。,故障網(wǎng)絡(luò)分解為三個獨(dú)立的序網(wǎng)： 正序網(wǎng) 負(fù)序網(wǎng) 零序網(wǎng),10.2對稱分量法在不對稱故障分析中的應(yīng)用,正序網(wǎng)：包含發(fā)電機(jī)的正序電源電勢和故障點(diǎn)正序電壓分量，網(wǎng)絡(luò)中通過正序電流，對應(yīng)的各元件阻抗皆為正序阻抗； 負(fù)序網(wǎng)：只有故障點(diǎn)電壓的負(fù)序電勢，網(wǎng)絡(luò)中通過負(fù)序電流，對應(yīng)的各元件阻抗為負(fù)序阻抗。 零序網(wǎng)：只有故障點(diǎn)電壓的零序電勢，網(wǎng)絡(luò)中通過零序電流，對應(yīng)的各元件阻抗為零序阻抗。,中性線電流為三倍零序電流，故在單相零序網(wǎng)中接入 的接地

4、阻抗,10.2對稱分量法在不對稱故障分析中的應(yīng)用,10.3 同步發(fā)電機(jī)的負(fù)序和零序電抗,在工程計算中，同步發(fā)電機(jī)零序電抗的變化范圍為：,如果發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)不接地，不能構(gòu)成零序電流的通路，此時其零序電抗為無限大,同步發(fā)電機(jī)的負(fù)序電抗一般由制造廠提供，也可按下式估算：,汽輪發(fā)電機(jī)及有阻尼繞組的水輪發(fā)電機(jī)：,10.4 異步電動機(jī)的負(fù)序電抗和零序電抗,零序電抗： 由于異步電動機(jī)的三相繞組通常接成三角形或不接地的星形，無零序電流的通路，因而零序電抗數(shù)值為無限大。,10.5 變壓器的零序電抗,正序電抗：即穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時變壓器的等值電抗 負(fù)序電抗：其值與正序電抗相等。,對于靜止元件，二者總是相等的,10.5 變壓

5、器的零序電抗,10.5.1 雙繞組變壓器,不計繞組電阻和鐵芯損耗,其中 、 分別為兩側(cè)繞組漏抗， 為零序勵磁電抗。,零序電壓施加在變壓器繞組的三角形側(cè)或不接地星 形側(cè)，變壓器中無零序電流流通,10.5 變壓器的零序電抗,10.5.1 雙繞組變壓器,10.5.1 雙繞組變壓器,3. ， 接線變壓器,如果二次側(cè)除接地的中性點(diǎn)外，沒有其它接地點(diǎn)，此時零序電抗的計算與 相同。,其中：x為外電路接地電抗。,10.5.1 雙繞組變壓器,如果二次側(cè)另外有一個接地點(diǎn),YN，yn接線變壓器零序等值電路,10.5.1 雙繞組變壓器,的數(shù)值主要決定于變壓器的鐵芯結(jié)構(gòu)。,三個單相變壓器組成的三相變壓器，三相四柱式或（

6、五柱式）變壓器以及鐵殼式變壓器,可以近似認(rèn)為：,10.5.1 雙繞組變壓器,對于三相三柱式變壓器，磁通路徑磁阻大，零序電抗較小，一般需經(jīng)試驗(yàn)方法求得零序勵磁電抗。,10.5.2 三繞組變壓器的零序電抗,1. 接線變壓器,可以忽略其零序勵磁電抗,10.5.2 三繞組變壓器的零序電抗,2. 接線變壓器,如沒有另一接地點(diǎn)，變壓器的零序電抗與 相同,（10.13）,如側(cè)另有一對地電抗為x的接地點(diǎn),零序電抗為：,10.5.2 三繞組變壓器的零序電抗,3. 接線變壓器,10.5.3 自耦變壓器的零序電抗,自耦變壓器中兩個有直接電氣聯(lián)系的自耦繞組，一般用來聯(lián)系兩個直接接地系統(tǒng) 兩個自耦繞組共用一個中性點(diǎn)和接

7、地線，如果有第三繞組，一般接成三角形。,10.5.3 自耦變壓器的零序電抗,1. 中性點(diǎn)直接接地的 和 接線自耦變壓器,零序電抗的求解與普通的變壓器相同。,2.中性點(diǎn)經(jīng)電抗接地的 和 接線自耦變壓器,當(dāng)自耦變壓器的中性點(diǎn)經(jīng)電抗接地時，兩個繞組的零序電流要影響中性點(diǎn)電位，其值為,10.5.3 自耦變壓器的零序電抗,（1） 接線的自耦變壓器,折算到一次側(cè)的等值零序電抗,如果中性點(diǎn)經(jīng)電抗接地，折算到一次側(cè)的零序等值電抗為：,10.5.3 自耦變壓器的零序電抗,10.5.3 自耦變壓器的零序電抗,（2）中性點(diǎn)經(jīng)電抗接地的 自耦變壓器,10.6 架空輸電線的零序阻抗,輸電線的正、負(fù)序阻抗及等值電路完全相

8、同。 研究零序阻抗，必須考慮大地（或架空地線）的影響。,10.6.1 “導(dǎo)線大地”回路的自阻抗與互阻抗,1. “單導(dǎo)線大地”回路,單導(dǎo)線大地回路單位長度的自阻抗為：,“單導(dǎo)線大地”回路,10.6.1 “導(dǎo)線大地”回路的自阻抗與互阻抗,2. “雙導(dǎo)線大地”回路,10.6.2 單回路架空輸電線的零序阻抗,零序電抗為：,10.6.3 雙回路架空輸電線的零序阻抗,兩平行回路間的互阻抗： 經(jīng)過完全換位后，第二回路對第一回路a相的互阻抗為：,兩回路間的距離愈小，回路間的互感抗愈大，使每回輸電線的零序等值電抗愈大。,式中， 稱為兩個回路之間的幾何均距。,10.6.4 有架空地線時輸電線的零序阻抗,由于架空地

9、線中的零序電流與輸電線的零序電流相反，其互感為去磁作用，減小了輸電線的等值零序阻抗。 零序阻抗與架空地線的材質(zhì)、架空地線與輸電線間的距離有關(guān)。 對已建成的線路一般都通過實(shí)測確定其零序阻抗。,有架空地線的單回線路,10.7 電纜線路的零序阻抗,電纜線路的零序阻抗可能介于以下兩種情況之間： （1）鉛（鋁）包護(hù)層各處都有良好的接地，大地和護(hù)層中都有零序電流流通。在這種情況下，地中電流達(dá)到最大值，而護(hù)層中電流達(dá)到最小值。護(hù)層中電流的去磁作用最小，零序電抗達(dá)到最大值。,（2）鉛（鋁）包護(hù)層在各處都經(jīng)相當(dāng)大的阻抗接地，從而可以認(rèn)為零序電流只通過護(hù)層返回，零序電抗達(dá)到最小值。流過大地的電流 。,10.7 電

10、纜線路的零序阻抗,電纜線路的零序阻抗一般也是通過實(shí)測確定。 在近似計算中可取 表中給出了工程計算中常用元件的各序電抗，可以在計算中選取。,各類元件的電抗平均值,10.7 電纜線路的零序阻抗,接上頁,10.7 電纜線路的零序阻抗,10.8 電力系統(tǒng)的序網(wǎng)絡(luò),10.8.1 正序網(wǎng)絡(luò) 10.8.2 負(fù)序網(wǎng)絡(luò) 10.8.3 零序網(wǎng)絡(luò),首先在短路點(diǎn)f加入短路點(diǎn)電壓的正序分量,正序分量電流流經(jīng)的元件，用相應(yīng)的正序阻抗表示，其中發(fā)電機(jī)電抗用次暫態(tài)電抗 表示，發(fā)電機(jī)的電勢用次暫態(tài)電勢 表示。,中性點(diǎn)阻抗不計入正序網(wǎng)絡(luò)。,10.8.1 正序網(wǎng)絡(luò),10.8.1 正序網(wǎng)絡(luò),10.8.2 負(fù)序網(wǎng)絡(luò),在短路點(diǎn)f處加入短

11、路點(diǎn)電壓的負(fù)序分量 ，各元件的電抗用負(fù)序電抗表示。發(fā)電機(jī)沒有負(fù)序電勢，中性點(diǎn)阻抗不計入負(fù)序網(wǎng)絡(luò)。,10.8.3 零序網(wǎng)絡(luò),在短路點(diǎn)f處加入短路電壓的零序分量 。,流經(jīng)各元件的電抗均用零序電抗表示 發(fā)電機(jī)無零序電勢 發(fā)電機(jī)、電動機(jī)均無零序電流流過。 中性點(diǎn)電抗 有三倍的零序電流通過。,在同一電壓等級的網(wǎng)路中，必須要有兩個接地點(diǎn)才能構(gòu)成零序電流的通路,10.8.3 零序網(wǎng)絡(luò),例10.1 圖10.17（a）所示輸電系統(tǒng)，在f點(diǎn)發(fā)生接地短路，試?yán)L出各序網(wǎng)絡(luò)，并計算等效電源電勢和各序網(wǎng)絡(luò)對短路點(diǎn)的等值電抗。系統(tǒng)中各元件的參數(shù)如下： 發(fā)電機(jī)G： ， ， ， ， （為標(biāo)么值）； 變壓器T-1： ， %=10.5 ， ； 變壓器T-2： ， % ， ； 線路L：每回路長 ； 負(fù)荷LD-1： （標(biāo)么值）； 負(fù)荷LD-2： （標(biāo)么值）。,10.8.3 零序網(wǎng)絡(luò),圖 10.17,10.8.3 零序網(wǎng)絡(luò),小 結(jié),對稱分量法是分析電力系統(tǒng)不對稱故障的實(shí)用方法； 靜止元件的正序電抗和負(fù)序電抗相等； 對于旋轉(zhuǎn)設(shè)備，各序電流會引起不同的電磁過程，三序阻抗不相等； 變壓器零序電抗的大小，則決定于變壓器三相繞組的結(jié)線方式和變壓器的鐵芯結(jié)構(gòu)； 由于