第三章短路電流計算第三節(jié)

1、EXIT第五節(jié)第五節(jié) 不對稱短路電流的計算方法不對稱短路電流的計算方法EXIT本節(jié)學(xué)習(xí)內(nèi)容本節(jié)學(xué)習(xí)內(nèi)容1 1、計算電力系統(tǒng)三相不對稱故障的總體思路？、計算電力系統(tǒng)三相不對稱故障的總體思路？2 2、對稱分量法、對稱分量法如何將相分量分解為正序、負(fù)序、零序如何將相分量分解為正序、負(fù)序、零序分量之和？分量之和？ 3 3、正常電力系統(tǒng)如何對正序、負(fù)序、零序三序解藕？、正常電力系統(tǒng)如何對正序、負(fù)序、零序三序解藕？ 4 4、發(fā)電機(jī)、線路的正序、負(fù)序、零序等值參數(shù)的定義及等、發(fā)電機(jī)、線路的正序、負(fù)序、零序等值參數(shù)的定義及等值電路值電路 5 5、中性點上的阻抗對發(fā)電機(jī)或負(fù)荷的正序、負(fù)序、零序阻、中性點上的阻抗

2、對發(fā)電機(jī)或負(fù)荷的正序、負(fù)序、零序阻抗有什么影響？抗有什么影響？ EXIT各種短路故障發(fā)生的概率各種短路故障發(fā)生的概率l三相短路三相短路 5 5l兩相短路兩相短路 4 4l兩相短路接地兩相短路接地 8 8l單相接地單相接地8383 在電力系統(tǒng)中，發(fā)生不對稱故障的概率是很大的，在電力系統(tǒng)中，發(fā)生不對稱故障的概率是很大的，有時為了校驗保護(hù)裝置的靈敏度，需要計算不對稱有時為了校驗保護(hù)裝置的靈敏度，需要計算不對稱短路電流。短路電流。EXIT1 1、對于三相短路（對稱短路），可用、對于三相短路（對稱短路），可用一相代替一相代替三相三相進(jìn)行計算，采用相量分析方法，非常簡單。進(jìn)行計算，采用相量分析方法，非常簡

3、單。2 2、對于、對于不對稱故障不對稱故障，無法用一相代替三相，因而計算復(fù)，無法用一相代替三相，因而計算復(fù)雜，必須尋求新的方法。雜，必須尋求新的方法。如圖如圖 ：單相短路：單相短路無法用一相代替無法用一相代替三相，如何求解？三相，如何求解？EXIT一、對稱分量法一、對稱分量法EXIT正常情況下，三相電壓正常情況下，三相電壓不對稱故障情況下不對稱故障情況下已知一相電壓，其它已知一相電壓，其它兩相電壓均確定。兩相電壓均確定。知道一相電壓，無法知道一相電壓，無法推知其它兩相電壓。推知其它兩相電壓。三相電壓獨立！三相電壓獨立！120120eUeUUajbcEXIT對稱分量法的概念及應(yīng)用對稱分量法的概念

4、及應(yīng)用負(fù)序電壓分量負(fù)序電壓分量正序電壓分量正序電壓分量零序電壓分量電壓分量120112011eUeUUajbc120212022eUeUUajbc120012000eUeUUajbc坐標(biāo)系坐標(biāo)系 攤煎餅果子攤煎餅果子 方向盤方向盤EXIT120120120AAAABBBBCCCCFFFFFFFFFFFF212201()31()31()3AABCAABCAABCFFaFa FFFa FaFFFFF 式中，式中，一一 、對稱分量法、對稱分量法jeaj2321120EXITA0A2A122CBA11111FFFFFFA120ABCFTFABC1A120FTF1111131221TEXIT定理定理1.

5、 1. 任何一組三相電壓，均可分解為任何一組三相電壓，均可分解為唯一的正序電壓分量、負(fù)序電壓分量、唯一的正序電壓分量、負(fù)序電壓分量、零序電壓分量之和。即：零序電壓分量之和。即：000222111cbacbacbacbaUUUUUUUUUUUU二、利用對稱分量法分析系統(tǒng)中不對稱短路二、利用對稱分量法分析系統(tǒng)中不對稱短路EXIT三相電壓與三相電壓與a相正序電壓分量、相正序電壓分量、a相負(fù)序電壓分相負(fù)序電壓分量、量、a相零序電壓分量的轉(zhuǎn)換關(guān)系：相零序電壓分量的轉(zhuǎn)換關(guān)系：由三相電壓求正、由三相電壓求正、負(fù)、零序電壓分量負(fù)、零序電壓分量由正、負(fù)、零序電由正、負(fù)、零序電壓分量求三相電壓壓分量求三相電壓EX

6、IT類似地可以定義正序電流分量、負(fù)序電流分量、類似地可以定義正序電流分量、負(fù)序電流分量、零序電流分量。零序電流分量。EXIT故障后電力系統(tǒng)分成了兩個部分：故障后電力系統(tǒng)分成了兩個部分：正常部分（占系統(tǒng)的絕大部分），三相正常部分（占系統(tǒng)的絕大部分），三相 對稱；對稱；故障部分（占的比例很?。?，三相不對稱。故障部分（占的比例很?。?，三相不對稱。3 3 不對稱故障后電力系統(tǒng)的特點不對稱故障后電力系統(tǒng)的特點EXITEXITaEbEcEffaIfbIfcIfaUfbUfcUEXIT4 各序分量對對稱電力系統(tǒng)的作用各序分量對對稱電力系統(tǒng)的作用各序分量作用于對稱系統(tǒng)的性質(zhì)：各序分量作用于對稱系統(tǒng)的性質(zhì)： 三

7、相對稱的網(wǎng)絡(luò)注入三相正序電流，節(jié)點上 只產(chǎn)生三相正序電壓；三相正序電壓施加在 三相對稱的網(wǎng)絡(luò)只產(chǎn)生三相正序電流。 三相對稱的網(wǎng)絡(luò)注入三相負(fù)序電流，節(jié)點上 只產(chǎn)生三相負(fù)序電壓；三相負(fù)序電壓施加在 三相對稱的網(wǎng)絡(luò)只產(chǎn)生三相負(fù)序電流。 三相對稱的網(wǎng)絡(luò)注入三相零序電流，節(jié)點上 只產(chǎn)生三相零序電壓；三相零序電壓施加在 三相對稱的網(wǎng)絡(luò)只產(chǎn)生三相零序電流。EXIT定理定理 2 正序量作用于對稱系統(tǒng)后只產(chǎn)生正序量；負(fù)序量作用于對稱系統(tǒng)后只產(chǎn)生負(fù)序量；零序量作用于對稱系統(tǒng)后只產(chǎn)生零序量； 電力系統(tǒng)故障可以采用迭加原理進(jìn)行分析，即對于三相參數(shù)對稱（一致）的電力系統(tǒng)，當(dāng)外加不對稱電源時，可以將該電源分解為正序、負(fù)序

8、、零序三種分量，分別求解，然后將結(jié)果相加即為整個系統(tǒng)的解。EXITEXIT將故障處電壓和短路電流分解成三組對稱分量，可根據(jù)將故障處電壓和短路電流分解成三組對稱分量，可根據(jù)基爾霍夫定律求得基爾霍夫定律求得a相電壓平衡關(guān)系相電壓平衡關(guān)系 )zz(IU)zzz(IU)zzz(IUE)(L)(T)(fa)(fa)(L)(T)(G)(fa)(fa)(L)(T)(G)(fa)(faa0000222221111100注意零序電壓平衡方程不包含發(fā)電機(jī)零序電抗。注意零序電壓平衡方程不包含發(fā)電機(jī)零序電抗。為什么？為什么？EXIT同步發(fā)電機(jī)的負(fù)序和零序電抗同步發(fā)電機(jī)的負(fù)序和零序電抗在短路電流計算之前，同步發(fā)電機(jī)的各

9、種電抗均是正序電抗。在短路電流計算之前，同步發(fā)電機(jī)的各種電抗均是正序電抗。 不對稱短路時，定子電流也包含有基頻交流分量和直流分量。不對稱短路時，定子電流也包含有基頻交流分量和直流分量。 基頻交流分量三相不對稱，分解為正、負(fù)、零序分量。基頻交流分量三相不對稱，分解為正、負(fù)、零序分量。 正序電流正序電流給電機(jī)帶來的影響與三相短路時相同；屬于發(fā)電機(jī)正序電抗的有：給電機(jī)帶來的影響與三相短路時相同；屬于發(fā)電機(jī)正序電抗的有：穩(wěn)態(tài)的時候有同步電抗穩(wěn)態(tài)的時候有同步電抗Xd, Xq；暫態(tài)過程的；暫態(tài)過程的Xd 、Xd 、Xq 零序分量零序分量在三相繞組中產(chǎn)生大小相等在空間上對稱彼此的磁場抵消，相位相在三相繞組中

10、產(chǎn)生大小相等在空間上對稱彼此的磁場抵消，相位相同的脈動磁場，形成漏磁場；同的脈動磁場，形成漏磁場； 負(fù)序電流負(fù)序電流與正序電流相反，形成了一個順時針的旋轉(zhuǎn)磁場（正序電流產(chǎn)生逆與正序電流相反，形成了一個順時針的旋轉(zhuǎn)磁場（正序電流產(chǎn)生逆時針的旋轉(zhuǎn)磁場）時針的旋轉(zhuǎn)磁場） ，這個順時針的磁場相對轉(zhuǎn)子（轉(zhuǎn)子是逆時針旋轉(zhuǎn)的）來，這個順時針的磁場相對轉(zhuǎn)子（轉(zhuǎn)子是逆時針旋轉(zhuǎn)的）來說，就是從轉(zhuǎn)子上看，以說，就是從轉(zhuǎn)子上看，以2倍速在旋轉(zhuǎn)，接著就形成脈振磁場，接著出現(xiàn)諧倍速在旋轉(zhuǎn)，接著就形成脈振磁場，接著出現(xiàn)諧波波 。負(fù)序分量負(fù)序分量在的結(jié)果是在：定子電流將含有無限多的奇次諧波分量，而轉(zhuǎn)在的結(jié)果是在：定子電流將含

11、有無限多的奇次諧波分量，而轉(zhuǎn)子電流則含有無限多的偶次諧波分量。這些高次諧波均由定子電流基頻負(fù)序子電流則含有無限多的偶次諧波分量。這些高次諧波均由定子電流基頻負(fù)序分量所派生，而后者又與基頻正序分量密切相關(guān)。在暫態(tài)過程中，這些高次分量所派生，而后者又與基頻正序分量密切相關(guān)。在暫態(tài)過程中，這些高次諧波分量和基頻正序分量一樣衰減，至穩(wěn)態(tài)時仍存在。諧波分量和基頻正序分量一樣衰減，至穩(wěn)態(tài)時仍存在。定子電流中的直流分量定子電流中的直流分量，在定子電流中含有無限多的偶次諧波分量，而轉(zhuǎn)子，在定子電流中含有無限多的偶次諧波分量，而轉(zhuǎn)子電流中含有無限多的奇次諧波分量。這些高次諧波分量與定子直流分量一樣電流中含有無限

12、多的奇次諧波分量。這些高次諧波分量與定子直流分量一樣衰減，最后衰減為零。衰減，最后衰減為零。 EXIT發(fā)電機(jī)負(fù)序、零序電抗的定義是加在發(fā)電機(jī)機(jī)端的基頻的負(fù)序、零序電壓發(fā)電機(jī)負(fù)序、零序電抗的定義是加在發(fā)電機(jī)機(jī)端的基頻的負(fù)序、零序電壓與其產(chǎn)生的基頻負(fù)序、零序電流之比。與其產(chǎn)生的基頻負(fù)序、零序電流之比。 因為發(fā)電機(jī)負(fù)序旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向相反，磁路在隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動周期性變換，因為發(fā)電機(jī)負(fù)序旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向相反，磁路在隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動周期性變換，定子繞組與定子繞組與 d 軸重疊時應(yīng)相當(dāng)次暫態(tài)電抗軸重疊時應(yīng)相當(dāng)次暫態(tài)電抗 xd”，定子繞組與，定子繞組與 q軸重疊時應(yīng)相軸重疊時應(yīng)相當(dāng)次暫態(tài)電抗當(dāng)次暫態(tài)電抗xq” ，

13、故負(fù)序，故負(fù)序 電抗一般取電抗一般取 22dqxxx精確的負(fù)序電抗與不對稱短路的形式有關(guān)，計算式也不同，但實際數(shù)精確的負(fù)序電抗與不對稱短路的形式有關(guān)，計算式也不同，但實際數(shù)值相差不大，一般用上式計算即可。值相差不大，一般用上式計算即可。零序電流若能通過發(fā)電機(jī)，產(chǎn)生不旋轉(zhuǎn)磁場，零序電抗僅由漏磁通零序電流若能通過發(fā)電機(jī)，產(chǎn)生不旋轉(zhuǎn)磁場，零序電抗僅由漏磁通引起，其數(shù)值在引起，其數(shù)值在 范圍之內(nèi)。范圍之內(nèi)。 確定發(fā)電機(jī)零序電抗時，確定發(fā)電機(jī)零序電抗時，先要判斷發(fā)電機(jī)中性點的連結(jié)方式，判斷零序電流是否能夠流過發(fā)電先要判斷發(fā)電機(jī)中性點的連結(jié)方式，判斷零序電流是否能夠流過發(fā)電機(jī)。一般發(fā)電機(jī)中性點不接地，零序

14、電流是不能流過發(fā)電機(jī)，因機(jī)。一般發(fā)電機(jī)中性點不接地，零序電流是不能流過發(fā)電機(jī)，因此此 。00.15 0.6dxx0 x EXIT下圖為下圖為a相三序序網(wǎng)圖（各序等值電路圖），圖相三序序網(wǎng)圖（各序等值電路圖），圖中中f點為故障點，點為故障點，n為各序零電位點。為各序零電位點。和三序電和三序電壓平衡方壓平衡方程一致程一致)(faU1aE)(z1)(faI1)( n 1)(z2)(faI2)(faU2)(n 2)(z0)(faI0)(faU0)(n 0EXIT三、供電系統(tǒng)元件及各序阻抗序阻抗三、供電系統(tǒng)元件及各序阻抗序阻抗序阻抗的定義：序阻抗的定義：同樣結(jié)構(gòu)的對稱三相元件或電力系統(tǒng)，其正序、同樣結(jié)構(gòu)

15、的對稱三相元件或電力系統(tǒng)，其正序、負(fù)序和零序的等值電路（序網(wǎng)）和參數(shù)存在差別。負(fù)序和零序的等值電路（序網(wǎng)）和參數(shù)存在差別。是因不同序電流所走路徑不同、不同序產(chǎn)生的互是因不同序電流所走路徑不同、不同序產(chǎn)生的互感不同等引起。感不同等引起。相序電流相序電壓序阻抗aaEXIT1 1、正序阻抗及等值電路、正序阻抗及等值電路正序阻抗即在三相正序電壓下工作時的電抗值。正序阻抗即在三相正序電壓下工作時的電抗值。實際上是在三相對稱短路時所采用的電抗值。實際上是在三相對稱短路時所采用的電抗值。)(faU1aE)(z1)(faI1)(n 1EXIT2 2、負(fù)序阻抗及等值電路、負(fù)序阻抗及等值電路對于靜止的三相對稱設(shè)備

16、，負(fù)序電抗等于正序電抗，對于靜止的三相對稱設(shè)備，負(fù)序電抗等于正序電抗，如變壓器和輸電線如變壓器和輸電線 。對于旋轉(zhuǎn)電機(jī)，負(fù)序電抗與正。對于旋轉(zhuǎn)電機(jī)，負(fù)序電抗與正序電抗不同，如發(fā)電機(jī)和電動機(jī)的正序和負(fù)序是不序電抗不同，如發(fā)電機(jī)和電動機(jī)的正序和負(fù)序是不等的等的 。發(fā)電機(jī)不產(chǎn)生負(fù)序電壓！發(fā)電機(jī)不產(chǎn)生負(fù)序電壓！)(z2)(faI2)(faU2)(n 2EXIT3、零序阻抗及等值電路、零序阻抗及等值電路發(fā)電機(jī)不產(chǎn)生零序電壓！發(fā)電機(jī)不產(chǎn)生零序電壓！輸電線路的零序電抗與線路回路數(shù)及有無架空地線輸電線路的零序電抗與線路回路數(shù)及有無架空地線有關(guān)。有關(guān)。變壓器零序阻抗計算需要考慮中性點是否接地，即變壓器零序阻抗計

17、算需要考慮中性點是否接地，即零序電流是否有通路？零序電流是否有通路？)(z0)(faI0)(faU0)(n 0EXIT圖311 雙繞組變壓器計算零序電抗時不同接法示意圖 X210XXX 從結(jié)構(gòu)來看，如果變壓器的零序磁通可以在鐵心中形成回路，即磁阻很小，因而勵磁電流很小，在此條件下可以認(rèn)為， 對于YN d聯(lián)結(jié)法的雙繞組變壓器，顯然也可以認(rèn)為變壓器的零序電抗決定于其繞組接法和結(jié)構(gòu)繞組接法和結(jié)構(gòu) EXIT圖312 不同接線方式情況下變壓器的零序等效電路 EXIT四、不對稱短路的計算方法四、不對稱短路的計算方法 A120ABCUTUA120ABCITIA0A2A1021A0A2A100IIIjXjXjXEUUU 由以上公式加上供電系統(tǒng)發(fā)生不對稱短路時的初始條件，即可求出在供電系統(tǒng)中發(fā)生不對稱短路時的短路參數(shù)。 EXITEXIT 單相短路故障接口方程單相短路故障接口方程EXITEXITEXITEXITEXITE