电力系统暂态分析Chap4J重庆大学电气工程学院赵渊.ppt

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1、1,第四章 对称分量法及元件各序参数和等值电路,第一节 对称分量法第二节 元件的负序和零序电抗第三节 各序网络的绘制学时：5本章作业：,2,第一节 对称分量法,任何三相不对称的正弦量都可以用三组对称分量来表示,正序分量,零序分量,负序分量,合成,3,第一节 对称分量法,正序分量：三相量大小相等，互差1200，且与系统正常运行相序相同负序分量：三相量大小相等，互差1200，且与系统正常运行相序相反零序分量：三相量大小相等，相位一致,逆时针旋转1200,4,第一节 对称分量法,三相量用三序量表示三序量用三相量表示.结论：三个不对称的相量可以唯一地分解成三组对称的相量(简称对称分量)；由三组对称分量

2、可以进行合成而得到唯一的三个不对称相量,5,第一节 对称分量法,abc120变换是一种线性变换，独立总变量数不变此线性变换并非纯数学的，因为各序电流、电压客观存在，可以测出.变换是对相量进行的，不象dq0是对瞬时量进行的。因此，零序看似相同，但实际不同在三相系统中，若三相相量之和为零，则其对称分量中将不含零序分量在线电压中不含零序电压分量；在三角形接法，或者在没有中线或中性点不接地的星形接法中，线电流中不含零序电流分量,6,第一节 对称分量法,静止的三相电路元件序阻抗,称为序阻抗矩阵,7,当元件参数完全对称时，各序分量具有独立性,第一节 对称分量法,8,第一节 对称分量法,当元件参数不对称时，

3、各序分量不具有独立性,结论：在三相结构对称、参数对称的线性电路中，各序对称分量之间的电流、电压关系是相互独立的。也就是说，当电路中流过某一序分量的电流时，只产生同一序分量的电压降。反之，当电路施加某一序分量的电压时，电路中也只产生同一序分量的电流。这样就可以对正序、负序和零序分量分别进行计算。,序阻抗矩阵中非对角元不为零,通正序电流，即,9,第一节 对称分量法,序阻抗：对于参数对称的三相元件，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,序阻抗,序电压相量（基波）,序电流相量,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

4、：各序阻抗均不相同。如：发电机、电动机等元件。比如，对三相对称输电线路,10,第一节 对称分量法,对称分量法在不对称短路计算中的应用一台发电机接于空载线路，发电机中性点经阻抗Zn接地a相发生单相接地,11,第一节 对称分量法,对称分量法在不对称短路计算中的应用a相单相接地的模拟,将不对称部分用三序分量表示,12,第一节 对称分量法,对称分量法在不对称短路计算中的应用a相单相接地的模拟,应用叠加原理进行分解,13,第一节 对称分量法,对称分量法在不对称短路计算中的应用a相单相接地的模拟（正序网络）,14,第一节 对称分量法,对称分量法在不对称短路计算中的应用a相单相接地的模拟（负序和零序网络）,

5、15,第一节 对称分量法,对称分量法在不对称短路计算中的应用,边界条件,各序对短路点f的等值阻抗（输入阻抗）,16,第二节 元件的负序和零序电抗,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负序阻抗的定义,根据施加电压、注入电流及不同的短路情况，可有(李光琦P92-P93),实用计算中发电机负序电抗计算,有阻尼绕组,无阻尼绕组,17,第二节 元件的负序和零序电抗,同步发电机的负序和零序电抗,1.同步发电机的零序电抗零序阻抗的定义：施加在发电机端点的零序基频电压与流入定子绕组

6、的零序基频电流的比值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发电机中性点通常不接地,18,第二节 元件的负序和零序电抗,不对称短路时同步发电机中的高次谐波,定子中有一系列奇次谐波，与其对应转子中有一系列偶次谐波 这些高次谐波分量是衰减的交流分量，稳态值不为零 暂态过程中，定子中有直流和二倍频率电流，由于不对称，定子中 定子还有一系列偶次谐波，故转子还有一系列奇次谐波 这些电流的稳态值为零,定子,转子,定子,转子,19,第二节 元件的负序和零序电抗,异步电动机的负序和零序电抗,1,2,（1）扰动瞬间的正序电抗相当于起动电抗,（2）异步电动机的负序参数可以按转

7、差率为2-s来确定,因转差率为12之间时，阻抗曲线变化很缓慢。因此，异步电动机的负序参数可用s=1，即转子制动情况下的参数来代替，即,（3）绕组为、Y接法，中线电流（零序电流）=0,20,综合负荷的序阻抗：综合负荷主要是电动机，综合负荷的序阻抗难于精确求出，采用近似计算，不同的场合采用不同的值,（二）负序阻抗 正序电流产生驱动性转矩，负序电流产生制动性转矩，和转子有相对运动,（三）零序阻抗,第二节 元件的负序和零序电抗,21,第二节 元件的负序和零序电抗,变压器的零序等值电路及其参数,(1)电路结构相同变压器的一相等值电路反应了原副方的电磁耦合关系，对各序电流这种耦合关系相同；,（注：三绕组变

8、压器的等效漏抗对应于自感漏磁通和绕组两两之间的互感漏磁通）,22,第二节 元件的负序和零序电抗,(2)各序漏电抗相等等值电路中采用漏电抗压降表示漏磁通感生的电势，漏电抗数值取决于对应的漏磁通路径的磁导率，绕组通过各序电流，其漏磁通路径相同，并且磁导率为常数,23,第二节 元件的负序和零序电抗,(3)激磁电抗与变压器铁芯结构相关变压器主磁通感生的电势用激磁电抗压降表示，激磁电抗数值取决于主磁通路径的磁导率；,24,零序励磁电抗等于正序励磁电抗,零序励磁电抗等于正序励磁电抗,零序励磁电抗比正序励磁电抗小得多：Xm0=0.31.0,第二节 元件的负序和零序电抗,25,第二节 元件的负序和零序电抗,漏

9、磁通的路径与所通电流的序别无关，因此变压器的各序等值漏抗相等。励磁电抗取决于主磁通路径，正序与负序电流的主磁通路径相同，负序励磁电抗与正序励磁电抗相等。因此，变压器的正、负序等值电路参数完全相同。变压器的零序励磁电抗与变压器的铁心结构相关三相三柱式变压器零序主磁通路径只能沿铁芯和空气构成回路，磁导率与漏磁通路径相当，因此Xm(0)Xm(1)其他铁芯结构，Xm(0)=Xm(1),变压器的零序等值电路及其参数,26,变压器零序等值电路与外电路的联接取决于零序电流流通路径，与变压器三相绕组联结形式及中性点是否接地有关零序电压施加在变压器三角形侧和不接地星形侧，变压器中没有线电流零序电压施加在变压器接

10、地星形侧时，大小相等相位相同的零序电流经变压器中性点流入大地，构成回路,另一侧(二次侧)各绕组中将感应零序电势。电流流通情况由该侧接线形式决定不对称短路时，零序电压是施加于相线与大地之间。,变压器的零序等值电路及其参数,第二节 元件的负序和零序电抗,27,考虑三个方面：（1）当外电路向变压器某侧施加零序电压时，如果能在该侧产生零序电流，则等值电路中该侧绕组端点与外电路接通；反之，则断开。根据这个原则：只有中性点接地的星形接法绕组才能与外电路接通。（2）当变压器绕组具有零序电势（由另一侧感应过来）时，如果它能将零序电势施加到外电路并能提供零序电流的通路，则等值电路中该侧绕组端点与外电路接通，否则

11、断开。据此：只有中性点接地星形接法绕组才能与外电路接通。（3）三角形接法的绕组中，绕组的零序电势虽然不能作用到外电路中，但能在三相绕组中形成环流。因此，在等值电路中该侧绕组端点接零序等值中性点。,第二节 元件的负序和零序电抗,28,变压器的零序等值电路与外电路的联接,第二节 元件的负序和零序电抗,29,变压器的零序等值电路与外电路的联接,第二节 元件的负序和零序电抗,30,变压器的零序等值电路与外电路的联接,第二节 元件的负序和零序电抗,变压器一次星形侧流过零序电流，三角形各绕组中将感应零序电势，接成三角形的三相绕组为零序电流形成通路，三角形侧感应的电动势完全降落在该侧的漏抗上，a、b、c三点

12、等电位，相当于该侧短路,31,变压器零序等值电路与外电路的联接,第二节 元件的负序和零序电抗,32,变压器中性点经电抗接地时的零序等值电路,第二节 元件的负序和零序电抗,变压器流过正序和负序电流时，三相电流之和为零，中性线中没有电流，中性点阻抗上的电压为零，故中性点阻抗不反映在正、负序等值电路中 变压器流过零序电流时，阻抗Xn1上流过三倍零序电流，相对地电压为三部分之和：主磁通产生的电势、漏磁通产生的电势、3倍零序电流在该阻抗上的压降,33,第二节 元件的负序和零序电抗,变压器的零序等值电路与外电路的联接举例1,34,第二节 元件的负序和零序电抗,变压器的零序等值电路与外电路的联接举例2,35

13、,第二节 元件的负序和零序电抗,中性点直接接地的双绕组自耦变压器,36,第二节 元件的负序和零序电抗,中性点直接接地的三绕组自耦变压器,37,第二节 元件的负序和零序电抗,中性点经电抗接地的三绕组自耦变压器,38,中性点经电抗接地的三绕组自耦变压器,第二节 元件的负序和零序电抗,39,中性点经电抗接地的三绕组自耦变压器,第二节 元件的负序和零序电抗,40,中性点经电抗接地的三绕组自耦变压器,第二节 元件的负序和零序电抗,41,中性点经电抗接地的三绕组自耦变压器,第二节 元件的负序和零序电抗,42,中性点经电抗接地的三绕组自耦变压器,第二节 元件的负序和零序电抗,43,架空线路的零序阻抗及其等值

14、电路,零序电流必须借助大地或架空地线构成通路三相共用一个大地，相间既有磁的耦合，又有电的联系零序阻抗比正序阻抗大回路中包含了大地电阻互感磁通是助磁的,第二节 元件的负序和零序电抗,44,（一）“双导线-大地”回路的自阻抗和互阻抗（卡松模型）,第二节 元件的负序和零序电抗,单根导线-大地回路单位长度的自阻抗,两个“导线-大地”回路单位长度的互阻抗,45,第二节 元件的负序和零序电抗,（二）单回路架空线的零序阻抗,三相不对称排列，互感为：,经完全换位后，互感接近相等为：,Dm为导线的几何均距：,每一相的零序阻抗为：,组合导线的等值半径,46,第二节 元件的负序和零序电抗,（三）平行架设双回输电线路

15、的零序阻抗及等值电路,平行架设双回输电线路的零序等值电路(首端相连),如果双回线参数完全相同,平行线路互阻抗的影响，使每一回路的零序等值阻抗增大（助磁）,47,第二节 元件的负序和零序电抗,（三）平行架设双回输电线路的零序阻抗及等值电路,48,第二节 元件的负序和零序电抗,（三）平行架设双回输电线路的零序阻抗及等值电路,49,第二节 元件的负序和零序电抗,（三）平行架设双回输电线路的零序阻抗及等值电路,50,第二节 元件的负序和零序电抗,（三）平行架设双回输电线路的零序阻抗及等值电路,51,第二节 元件的负序和零序电抗,（三）平行架设双回输电线路的零序阻抗及等值电路,52,有架空地线的情况：零

16、序阻抗有所减小。,第二节 元件的负序和零序电抗,零序电流的方向与导线相反，它对导线起去磁作用，而架空地线距导线越近，去磁作用越大。,53,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,第二节 元件的负序和零序电抗,54,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。,第三节 各序网络的绘制,正序：和对称短路相同，除了中性点

17、电抗和短路后电流等于零的空载线路和空载变压器以外，都在正序网中负序：和正序网包含的元件相同，电源为零，（G,LD的电抗与正序不同）零序：与变压器中性点接地情况有关，与正序网差别较大,正、负序包括的元件，零序不一定包括，反之亦然,55,算例正序网络,第三节 各序网络的绘制,56,算例正序网络,第三节 各序网络的绘制,57,算例负序网络,第三节 各序网络的绘制,58,算例负序网络,第三节 各序网络的绘制,59,算例零序网络,第三节 各序网络的绘制,60,算例零序网络,第三节 各序网络的绘制,61,算例零序网络,第三节 各序网络的绘制,62,序网方程,第三节 各序网络的绘制,63,本章小结,对称分量法分析不对称故障的原理和方法；变压器的零序等值电路和参数；输电线路零序等值电路及参数；制定序网的原则和方法；,