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电力系统分析基础Power System Analysis Basis（不对称故障）,窦河群,第四章对称分量法及电力系统元件的各序参数和等值电路,对称分量法对称分量法在不对称故障分析计算中的应用电力系统元件序参数及系统的序网图简单不对称故障的分析计算,1、什么是对称分量法？2、为什么要引入对称分量法？,分析过程是什么？,1、各元件的序参数是怎样的？2、如何绘制电力系统的序网图？,如何利用对称分量法对简单不对称故障进行分析与计算？,4.1 对称分量法,一、对称分量法,对称分量法是将一组三相不对称的电压或电流相量分解为三组分别对称的相量，分别称为正序分量、负序分量和零序分量，再利用线性电路的叠加原理，对这三组对称分量分别按对称的三相电路进行求解，然后再将其结果进行叠加。,对称分量的转换,对称分量的转换：abc对称分量,图82 零序电流以中性线作通路 三角形接线,该线路每相的自感阻抗为 Zs，相间的互感阻抗为 Zm当元件参数完全对称时,ABC三相之间有耦合,4.2 对称分量法的应用,4.2 对称分量法的应用,其中：,结论：在三相参数对称的线性电路中，各序对称分量具有独立性，因此，可以对正序、负序、零序分量分别进行计算。,4.2 对称分量法的应用,序阻抗的概念,序阻抗：元件三相参数对称时，元件两端某一序的电压降与通过该元件的同一序电流的比值。,正序阻抗,负序阻抗,零序阻抗,4.2 对称分量法的应用,4.2 对称分量法的应用,4.2 对称分量法的应用,各序网络方程：,三个方程，六个未知量：根据短路类型，加边界条件,4.2 对称分量法的应用,单相接地,4.3-6 电力系统元件的序参数和等值电路,静止元件：正序阻抗等于负序阻抗，不等于零序阻抗。如：变压器、输电线路等。旋转元件：各序阻抗均不相同。如：发电机、电动机等元件。,一、同步发电机的负序和零序电抗,1 同步发电机的负序电抗负序旋转磁场与转子旋转方向相反，因而在不同的位置会遇到不同的磁阻（因转子不是任意对称的），负序电抗会发生周期性变化。有阻尼绕组发电机无阻尼绕组发电机,1 同步发电机的负序电抗,实用计算中发电机负序电抗计算 有阻尼绕组 无阻尼绕组发电机负序电抗近似估算值有阻尼绕组 无阻尼绕组无确切数值，可取典型值,2.同步发电机的零序电抗,三相零序电流在气隙中产生的合成磁势为零，因此其零序电抗仅由定子线圈的漏磁通确定。同步发电机零序电抗在数值上相差很大（绕组结构形式不同）：零序电抗典型值,注意：由于发电机中性点是不接地，零序电流无法流过，所以等值电抗为无限大,二、异步电动机,异步电机的正序阻抗：X1=X异步电机负序阻抗：X2=X；异步电机的零序电抗：X0=。,三、变压器的零序电抗及其等值电路,稳态运行时变压器的等值电抗（双绕组变压器即为两个绕组漏抗之和）就是它的正序或负序电抗。变压器的零序电抗和正序、负序电抗不同。当在变压器端点施加零序电压时，其绕组中有无零序电流，以及零序电流的大小与变压器三绕组的接线方式和变压器的结构密切相关。,三、变压器的零序电抗及其等值电路,1、双绕组变压器：,。,三、变压器的零序电抗及其等值电路,1、双绕组变压器：,。,三、变压器的零序电抗及其等值电路,1、双绕组变压器：,（）,正序的激磁电抗都很大。这是由于正序激磁磁通均在铁芯内部，磁阻较小。零序的激磁电抗与变压器的结构有很大关系。(1)由三个单相变压器组成的三相变压器，各相磁路独立，正序和零序磁通都按相在本身的铁芯中形成回路，因而各序激磁电抗相等，而且数值很大，近似认为激磁电抗为无限大。(2)对于三相五柱和铁壳式变压器，零序磁通可以通过没有绕组的铁芯部分形成回路，零序激磁电抗也相当大，也可近似认为无限大。(3)三相三柱式变压器的零序激磁电抗较小，其值可用试验方法求得，它的标幺值一般很少超过1.0。,单相变压器组,图412三相三柱式变压器零序励磁电抗比正序励磁电抗小得多：Xm0=0.31.0,图4-13 中性点经阻抗接地的变压器及其等值电路,2、双绕组变压器：中性点经阻抗接地,图4-14 三绕组变压器零序等值电路,3、三绕组变压器：,变压器零序等值电路与外电路的联接,4.自耦变压器的零序阻抗及其等值电路,中性点直接接地的自耦变压器,中性点经电抗接地的自耦变压器,中性点经电抗接地的自耦变压器,中性点直接接地时Un=0，归算到I次侧的I、II侧绕组端点电压差为：,根据定义，归算到I次侧的电抗：,中性点经电抗接地的自耦变压器,中性点经消弧线圈接地时：,归算到I次侧的I、II侧绕组端点电压差为：,中性点经电抗接地的自耦变压器,根据定义，归算到I次侧的电抗：,II侧断开，归算到I次侧的电抗：,中性点经电抗接地的自耦变压器,I侧断开，归算到I次侧的II、III侧电抗：,可得，各侧的电抗：,其中：k12=U1N/U2N,四、架空线路的零序阻抗及其等值电路,零序电流必须借助大地及架空地线构成通路,四、架空线路的零序阻抗及其等值电路,零序阻抗比正序阻抗大（1）回路中包含了大地电阻（2）自感磁通和互感磁通是助增的,四、架空线路的零序阻抗及其等值电路,有架空地线的情况：零序阻抗有所减小。,四、架空线路的零序阻抗及其等值电路,平行架设双回线零序等值电路,四、架空线路的零序阻抗及其等值电路,实用计算中一相等值零序电抗,无架空地线的单回线路,有钢质架空地线的双回线路,有钢质架空地线的单回线路,有良导体架空地线的单回线路,无架空地线的双回线路,有良导体架空地线的双回线路,4.7 电力系统各序网络,等值电路的绘制原则 根据电力系统的原始资料，在故障点分别施加各序电势，从故障点开始，查明各序电流的流通情况，凡是某序电流能流通的元件，必须包含在该序网络中，并用相应的序参数及等值电路表示。,正序网络,负序网络,零序网络：必须首先确定零序电流的流通路径。,零序网络,例,第五章 不对称故障分析和计算,各种不对称短路时故障点的电压电流计算非故障点的电压电流计算非全相运行的分析计算,5.1 各种不对称短路时故障点的电压电流,当网络元件只用电抗表示时，不对称短路的序网络方程,该方程组有三个方程，但有六个未知数，必须根据边界条件列出另外三个方程才能求解。,一、单相接地短路,单相接地故障的复合序网,单相接地的短路电流和短路点非故障相电压,二、两相短路,两相短路的复合序网,两相短路的短路电流,两相短路的电压,三、两相短路接地,两相短路接地序网图,两相短路接地故障相电流,两相短路接地相量图,四、正序等效定则,正序分量的计算,四、正序等效定则,短路电流的计算,附加电抗和比例系数,例,5.2 不对称短路时非故障处的电流电压的分析计算,电力系统设计运行中，除需要知道故障点的短路电流和电压外，有时还需要知道网络中某些支路电流和节点电压。基本思路：先求出电流电压的各序分量在网络中的分布，然后将相应的各序分量进行合成求得各相电流和相电压。,一、对称分量经变压器后的相位变化,1.YY12连接的变压器：不发生相位移动。,2.Y11连接的变压器:移相300,2.Y11连接的变压器,2.Y11连接的变压器,二、网络中电流电压的分布计算,1.电流分布计算常用电流分布系数法。2.电压分布的计算：,例,5.3 非全相运行的分析计算,非全相运行（断线）横向故障和纵向故障,5.3 非全相运行的分析计算,一、单相断开,单相断开的复合序网,非故障相电流和断口电压,二、两相断开,两相断开时的复合序网,非故障相电流和断口电压,例,
