第7章電力系統(tǒng)各元件的序阻抗和等值電路許ppt課件

1、上課啦！上課啦！電力系統(tǒng)分析電力系統(tǒng)分析第第7章章 電力系統(tǒng)各元件的序電力系統(tǒng)各元件的序阻抗阻抗 和等值電路和等值電路零序網零序網各序參數零序參數及等值電路各序參數零序參數及等值電路電力系統(tǒng)各序網絡的制訂電力系統(tǒng)各序網絡的制訂第第7章章 電力系統(tǒng)各元件的序阻抗電力系統(tǒng)各元件的序阻抗 和等值電路和等值電路發(fā)電機發(fā)電機變壓器變壓器輸電線路輸電線路負荷負荷本章重點：本章重點：第第7 7章章 電力系統(tǒng)個元件的序阻抗電力系統(tǒng)個元件的序阻抗 和等值電路和等值電路7-17-1對稱分量法在不對稱短路計算中的應用對稱分量法在不對稱短路計算中的應用7-27-2同步發(fā)電機的負序和零序阻抗同步發(fā)電機的負序和零序阻抗7

2、-3. 7-3. 變壓器的零序等值電路及其參數變壓器的零序等值電路及其參數7-4. 7-4. 架空輸電線路的零序阻抗及其等值電路架空輸電線路的零序阻抗及其等值電路7-6. 7-6. 綜合負荷的序阻抗綜合負荷的序阻抗7-7. 7-7. 電力系統(tǒng)各序網絡的制訂電力系統(tǒng)各序網絡的制訂主要內容：第第7章章 電力系統(tǒng)各元件的序阻抗和等值電路電力系統(tǒng)各元件的序阻抗和等值電路7-1 7-1 對稱分量法在不對稱短路計算中的應用對稱分量法在不對稱短路計算中的應用一、不對稱三相量的分解對稱分量法）一、不對稱三相量的分解對稱分量法） 在三相電路中，對于任意一組不對稱的三相相量，可以分解為三組三相對稱的相量。c0c2

3、c1cb0b2b1ba0a2a1aIIIIIIIIIIII1aI1bI1cI2aI2cI2bI0aI0cI0bI1a21bIaI1a1cIaI2a22cIaI2a2bIaIj120ea運算子運算子1) 1) 對稱分量法對稱分量法三序三序三相三相 以a相為基準相，三相相量和三序分量的關系：0a2a1a22cba11111IIIaaaaIII1201abcISIc0c2c1cb0b2b1ba0a2a1aIIIIIIIIIIII1a21bIaI1a1cIaI2a22cIaI2a2bIaI7-1 7-1 對稱分量法在不對稱短路計算中的應用對稱分量法在不對稱短路計算中的應用7-1 7-1 對稱分量法對稱

4、分量法1)1)對稱分量法對稱分量法三相三相三序三序 以a相為基準相1aI1bI1cI1a1bIIa1a1c2IIa01c1b1aIII1a1c21b1a3IIaIaI01c1b21aIaIaI7-1 7-1 對稱分量法對稱分量法1)1)對稱分量法對稱分量法三相三相三序三序 以a相為基準相2aI2cI2bI2a2cIIa2a2b2IIa02c2b2aIII2a2c2b22a3IIaIaI02c22b2aIaIaI7-1 7-1 對稱分量法對稱分量法1)1)對稱分量法對稱分量法三相三相三序三序 以a相為基準相0aI0cI0bI00c0b20aIaIaI00c20b0aIaIaI0a0c0b0a3I

5、III7-1 7-1 對稱分量法對稱分量法1)1)對稱分量法對稱分量法三相三相三序三序 以a相為基準相cba220a2a1a1111131IIIaaaaIIIabc120SII01c1b1aIII1a1c21b1a3IIaIaI01c1b21aIaIaI02c2b2aIII2a2c2b22a3IIaIaI02c22b2aIaIaI00c0b20aIaIaI00c20b0aIaIaI0a0c0b0a3IIII1ac2ba3IIaIaI2acb2a3IIaIaI0acba3IIII7-1 7-1 對稱分量法對稱分量法二、序阻抗的概念二、序阻抗的概念 設一靜止的三相元件，其電壓與電流關系為cbacc

6、bcacbcbbbaacabaacbaIIIZZZZZZZZZVVVabcabcZIVabc120VSVabcSZI1201ISZS120scIZ7-1 7-1 對稱分量法對稱分量法二、序阻抗的概念二、序阻抗的概念 當元件結構參數完全對稱時當元件結構參數完全對稱時sccbbaaZZZZmacbcabZZZZmsmsmssc2000000ZZZZZZZ021000000ZZZ7-1 7-1 對稱分量法對稱分量法靜止元件的序電壓與電流關系為靜止元件的序電壓與電流關系為a00a0a22a2a11a1IZVIZVIZV在三相參數對稱的線性電路中，各序對稱分量具在三相參數對稱的線性電路中，各序對稱分量具

7、有獨立性。不對稱，則不獨立。有獨立性。不對稱，則不獨立。7-1 7-1 對稱分量法對稱分量法三、對稱分量法在不對稱短路計算中的應用三、對稱分量法在不對稱短路計算中的應用 (a)aEaI0bI0cIcVbV0aVbEcEGZLZnZ(b)aEaIbIcIcVbVaVbEcEGZLZnZ電壓、電流電壓、電流不對稱不對稱7-1 7-1 對稱分量法對稱分量法(b)aEaIbIcIcVbVaVbEcEGZLZnZ(c)aEaIbIcIa1Vaa12Vaa1Va2EaaEaGZLZnZa22Vaa2Vaa2Va0Va0Va0V7-1 7-1 對稱分量法對稱分量法(d)aEa1Ia12Iaa1Iaa1Vaa

8、12Vaa1Va2EaaEaG1ZL1ZnZa1na1a12a1L1G1a1a)()(VZI aIaIZZIE0c1b1a1a1a12a1IIII aIaIa1L1G1a1a)(VZZIE7-1 7-1 對稱分量法對稱分量法a22Vaa2Vaa2V(e)a2Ia2Iaa22IaG2ZL2ZnZa2na2a22a2L2G2a2)()(0VZI aIaIZZI0c2b2a2a2a22a2IIII aIaIa2L2G2a2)(0VZZI7-1 7-1 對稱分量法對稱分量法(f)a0Ia0Ia0Ia0Va0Va0VG0ZL0ZnZa0na0a0a0L0G0a0)()(0VZIIIZZIa0c0b0a0

9、a0a0a03IIIIIIIa0na0L0G0a03)(0VZIZZI7-1 7-1 對稱分量法對稱分量法a00ffa0a22ffa2a11ffa100VZIVZIVZIE）（）（）（a1IaEG1ZL1Za1Va2IG2ZL2Za2Vn3Za0IG0ZL0Za0Va1IE）（1ffZa1Va2I）（2ffZa2Va0I）（0ffZa0V序網方程序網方程故障條件故障條件(邊界條件邊界條件)000a0a22a1ca0a2a12ba0a2a1aIIaI aIII aIaIVVVV各種短路都適用7-2 7-2 同步發(fā)電機的負序和零序電抗同步發(fā)電機的負序和零序電抗一、正序電抗一、正序電抗 正常對稱運行

10、時，只有正序電勢和正序電流，此時的電機參數就是正序參數。正序電抗：qXdXdXdXqX二、負序電抗二、負序電抗 adXaXfXDX2dXaqXaXQX2qX 由于轉子的縱橫軸不對稱，電機通過負序電流時過程比較復雜，會在轉子產生一系列偶次諧波，在定子中產生一系列奇次諧波。有阻尼繞組電機負序電抗應為無阻尼繞組電機負序電抗應為d2qXXXq2dXXX7-2 7-2 同步發(fā)電機的負序和零序電抗同步發(fā)電機的負序和零序電抗不同型式的短路，電機的負序電抗。單相短路單相短路22200q0d2XXXXXX兩相短路兩相短路qd2XXX兩相短路接地兩相短路接地qd0q0d0qdqd22)2)(2(XXXXXXXXX

11、XXX7-2 7-2 同步發(fā)電機的負序和零序電抗同步發(fā)電機的負序和零序電抗實用計算中，電機的負序電抗一般取有阻尼繞組凸極機有阻尼繞組凸極機)(21qd2XXX無阻尼繞組凸極機無阻尼繞組凸極機qd2XXX7-2 7-2 同步發(fā)電機的負序和零序電抗同步發(fā)電機的負序和零序電抗1) 1) 同步發(fā)電機的序阻抗同步發(fā)電機的序阻抗負序電抗負序電抗 近似估計時，電機的負序電抗一般取汽輪機和有阻尼繞組水輪機汽輪機和有阻尼繞組水輪機d222. 1XX無阻尼繞組水輪機無阻尼繞組水輪機d245. 1XX7-2 7-2 同步發(fā)電機的負序和零序電抗同步發(fā)電機的負序和零序電抗無確切參數，電機的負序電抗一般取汽輪機汽輪機16

12、. 02X有阻尼繞組水輪機有阻尼繞組水輪機45. 02X無阻尼繞組水輪機無阻尼繞組水輪機25. 02X調相機和大型同步電動機調相機和大型同步電動機24. 02X7-2 7-2 同步發(fā)電機的負序和零序電抗同步發(fā)電機的負序和零序電抗三、零序電抗三、零序電抗 由于零序電流大小相等、方向相同，繞組在空間相差120，在氣隙中的合成磁勢為零。因此零序電抗為漏磁通，但與正負序的漏磁通不同。 大致取值范圍為d0)6 . 015. 0(XX7-2 7-2 同步發(fā)電機的負序和零序電抗同步發(fā)電機的負序和零序電抗無確切參數，電機的零序電抗一般取汽輪機汽輪機06. 00X有阻尼繞組水輪機有阻尼繞組水輪機07. 00X無

13、阻尼繞組水輪機無阻尼繞組水輪機07. 00X調相機和大型同步電動機調相機和大型同步電動機08. 00X7-2 7-2 同步發(fā)電機的負序和零序電抗同步發(fā)電機的負序和零序電抗7-3 7-3 變壓器的零序等值電路及其參數變壓器的零序等值電路及其參數一、變壓器的正序電抗與負序電抗相等一、變壓器的正序電抗與負序電抗相等 等值電路 變壓器的等值電路表征了一相原、副邊繞組間的電磁變壓器的等值電路表征了一相原、副邊繞組間的電磁關系，與通過電流是正序、負序、零序無關。因此等值電關系，與通過電流是正序、負序、零序無關。因此等值電路的形式不變，只是參數變化。路的形式不變，只是參數變化。各序電阻 變壓器各繞組的電阻不

14、隨通過電流的序別變化。因此變壓器各繞組的電阻不隨通過電流的序別變化。因此各序的電阻相同。各序的電阻相同。二、普通變壓器的零序等值電路及參數二、普通變壓器的零序等值電路及參數 100%VXs21 X各序電抗 變壓器的漏抗反映原、副邊繞組間磁耦合的緊密程度，變壓器的漏抗反映原、副邊繞組間磁耦合的緊密程度，漏磁通的路徑與通過電流的序別無關。各序的漏抗也相同。漏磁通的路徑與通過電流的序別無關。各序的漏抗也相同。勵磁電抗 變壓器的勵磁電抗取決于主磁通路徑的磁導。正負序變壓器的勵磁電抗取決于主磁通路徑的磁導。正負序相同。零序勵磁電抗則與鐵芯結構密切相關。相同。零序勵磁電抗則與鐵芯結構密切相關。7-3 7-

15、3 變壓器的零序等值電路及其參數變壓器的零序等值電路及其參數零序勵磁電抗零序勵磁電抗 三相變壓器組 由三個單相變壓器組成的三相變壓器組，每相的零序由三個單相變壓器組成的三相變壓器組，每相的零序主磁通與正序一樣，都有獨立的鐵芯磁路。因此零序勵磁主磁通與正序一樣，都有獨立的鐵芯磁路。因此零序勵磁電抗與正序相同，可認為無窮大。電抗與正序相同，可認為無窮大。0I0I0I00003I7-3 7-3 變壓器的零序等值電路及其參數變壓器的零序等值電路及其參數零序勵磁電抗零序勵磁電抗 三相五(四)柱變壓器 三相五三相五( (四四) )柱變壓柱變壓器，零序主磁通也能器，零序主磁通也能鐵芯中形成回路，磁鐵芯中形成

16、回路，磁阻很小。因此零序勵阻很小。因此零序勵磁電抗很大，當作無磁電抗很大，當作無窮大。窮大。0I0303I0I0I7-3 7-3 變壓器的零序等值電路及其參數變壓器的零序等值電路及其參數零序勵磁電抗零序勵磁電抗 三相三柱變壓器 三相三柱變壓器，三相三柱變壓器，由于零序主磁通大小相由于零序主磁通大小相等、相位相同，不能鐵等、相位相同，不能鐵芯中形成回路，磁阻很芯中形成回路，磁阻很大。因此零序勵磁電抗大。因此零序勵磁電抗較小。可用實驗測量，較小?？捎脤嶒灉y量，大致是大致是0.31.00.31.0。0I003I0I0I007-3 7-3 變壓器的零序等值電路及其參數變壓器的零序等值電路及其參數變壓器

17、的零序等值電路零序電流通路）變壓器的零序等值電路零序電流通路） 是否存在零序電流的通路與變壓器三相繞組的聯接方是否存在零序電流的通路與變壓器三相繞組的聯接方式及中性點的接地方式有關。式及中性點的接地方式有關。III0VIxIIxm(0)xIIIYN，dY0/)變壓器7-3 7-3 變壓器的零序等值電路及其參數變壓器的零序等值電路及其參數零序電流通路零序電流通路 I0VIxIIxm(0)xIIIYN，yY0/Y)變壓器II7-3 7-3 變壓器的零序等值電路及其參數變壓器的零序等值電路及其參數零序電流通路零序電流通路 I0VIxIIxm(0)xIIIYN，ynY0/Y0)變壓器II三繞組變壓器的

18、零序電流通路與雙繞組變壓器相同。三繞組變壓器的零序電流通路與雙繞組變壓器相同。7-3 7-3 變壓器的零序等值電路及其參數變壓器的零序等值電路及其參數nIx三、中性點有接地阻抗時變壓器的零序等值電路三、中性點有接地阻抗時變壓器的零序等值電路 III0VIIIIxIIIxm(0)xnI3xIIxnII3xnIIx7-3 7-3 變壓器的零序等值電路及其參數變壓器的零序等值電路及其參數四、自耦變壓器的零序等值電路及四、自耦變壓器的零序等值電路及參數參數 自耦變壓器中兩個有直接電氣聯系的自耦繞自耦變壓器中兩個有直接電氣聯系的自耦繞組，中性點要流過的電流是兩個自耦繞組的零序組，中性點要流過的電流是兩個

19、自耦繞組的零序電流有名值之差的三倍，即電流有名值之差的三倍，即)( 3II0I0nIII7-3 7-3 變壓器的零序等值電路及其參數變壓器的零序等值電路及其參數7-4 7-4 架空輸電線路的零序阻抗及其等值電路架空輸電線路的零序阻抗及其等值電路輸電線的序阻抗輸電線的序阻抗零序阻抗零序阻抗 正序、負序電流通過輸電線時，可以互為回正序、負序電流通過輸電線時，可以互為回路。但因為零序電流相位相同，不能互為回路，路。但因為零序電流相位相同，不能互為回路，必須通過大地或架空地線構成回路。電阻和電抗必須通過大地或架空地線構成回路。電阻和電抗都與正序不同，計算和分析比較困難，一般需要都與正序不同，計算和分析

20、比較困難，一般需要實測。實測。7-2 7-2 元件的序阻抗元件的序阻抗3) 3) 輸電線的序阻抗輸電線的序阻抗近似估計近似估計 無架空地線單回線路無架空地線單回線路105 . 3xx 無架空地線雙回線路無架空地線雙回線路105 . 5xx 有鐵磁導體架空地線單回線路有鐵磁導體架空地線單回線路100 . 3xx 有鐵磁導體架空地線雙回線路有鐵磁導體架空地線雙回線路107 . 4xx 有良導體架空地線單回線路有良導體架空地線單回線路100 . 2xx 有良導體架空地線雙回線路有良導體架空地線雙回線路100 . 3xx 電纜電纜10)6 . 45 . 3(xx 1010rr 7-6 7-6 綜合負荷

21、的序阻抗綜合負荷的序阻抗一、綜合負荷的序阻抗一、綜合負荷的序阻抗正序阻抗正序阻抗 計算起始次暫態(tài)電流時，忽略負荷，或表示為次暫態(tài)電勢和次暫態(tài)電抗的電勢源。應用計算曲線計算短路周期分量時，因曲線制作模型已考慮，不再考慮。 其他情況，假定額定運行且cos= 0.8。6 . 0 j8 . 0LDZ為避免復數運行，也有等值為為避免復數運行，也有等值為2 . 1 jLDZ二、負荷的序阻抗二、負荷的序阻抗負序阻抗負序阻抗 負序電阻不大，常常忽略。負序電抗可取X2 = 0.35。三、負荷的序阻抗三、負荷的序阻抗零序阻抗零序阻抗 異步電動機及大多數負荷常常接成三角形，或不接地的星形，無零序電流通路，無須建立零

22、序等值電路。7-6 7-6 綜合負荷的序阻抗綜合負荷的序阻抗7-7 7-7 電力系統(tǒng)各序網絡的制訂電力系統(tǒng)各序網絡的制訂1EG-1T-1L-1L-2L-3LDT-3fIIIIIIIIIIIIT-2T-4IIIG-21aVf1(G1)jX1(G2)jX2ET1jXL1jXL2jXIjXIIjXIIIjXL3jXT4jX1(LD)jX正序網絡例例1G-1T-1L-1L-2L-3LDT-3fIIIIIIIIIIIIT-2T-4IIIG-22aVf2(G1)jX2(G2)jXT1jXL1jXL2jXIjXIIjXIIIjXL3jXT4jX2(LD)jX負序網絡7-7 7-7 電力系統(tǒng)各序網絡的制訂電力

23、系統(tǒng)各序網絡的制訂7-7 7-7 各序網絡的制訂各序網絡的制訂G-1T-1L-1L-2L-3LDT-3fIIIIIIIIIIIIT-2T-4IIIG-20aVfT1jXn1j3X0(L1)jX0(L2)jXIjXIIjXIIIjXn2j3X0(L3)jXT3jX零序網絡 發(fā)電機發(fā)電機: SN = 120MVA, VN = 10.5 kV, E1 = 1.67，x1 = 0.9，x2 = 0.45；變壓器；變壓器T-1: SN = 60MVA，Vs% = 10.5，kT1 = 10.5/115；T-2: SN = 60MVA，Vs% = 10.5，kT2 = 115/7-3；線路線路L每回路：每

24、回路：l = 105km，x1 = 0.4/km，x0 = 3x1。負荷。負荷LD-1：SN = 60MVA，x1 = 1.2，x2 = 0.35；LD-2：SN = 30MVA，x1 = 1.2，x2 = 0.35。7-7 7-7 各序網絡的制訂各序網絡的制訂例例210.5kVGT-1LLD-1LD-2115kV7-3kVT-2f解解（一選?。ㄒ贿x取SB = 120MVA和和VB = Vav，計算各元件標幺值：，計算各元件標幺值：發(fā)電機：發(fā)電機：9 . 01201209 . 01X7-7 7-7 各序網絡的制訂各序網絡的制訂變壓器變壓器T-1：21. 060120105. 02X變壓器變壓器

25、T-2：21. 060120105. 03X線路：線路：19. 01151201054 . 05 . 024X負荷負荷LD-1：4 . 2601202 . 15X負荷負荷LD-2：6 . 3401202 . 16X 發(fā)電機發(fā)電機: SN = 120MVA, E1 = 1.67，x1 = 0.9；變壓器；變壓器T-1: SN = 60MVA，Vs% = 10.5；T-2: SN = 60MVA，Vs% = 10.5；線路線路L每回路：每回路：l = 105km，x1 = 0.4/km。負荷。負荷LD-1：SN = 60MVA，x1 = 1.2；LD-2：SN = 30MVA，x1 = 1.2。正

26、序正序解解（一選?。ㄒ贿x取SB = 120MVA和和VB = Vav，計算各元件標幺值：，計算各元件標幺值：發(fā)電機：發(fā)電機：45. 012012045. 01X7-7 7-7 各序網絡的制訂各序網絡的制訂負荷負荷LD-1：7 . 06012035. 05X負荷負荷LD-2：05. 14012035. 06X負序負序 發(fā)電機發(fā)電機: SN = 120MVA, x2 = 0.45；負荷；負荷LD-1：SN = 60MVA，x2 = 0.35；LD-2：SN = 30MVA，x2 = 0.35。解解（一選?。ㄒ贿x取SB = 120MVA和和VB = Vav，計算各元件標幺值：，計算各元件標幺值：7-

27、7 7-7 各序網絡的制訂各序網絡的制訂零序零序線路線路L每回路：每回路：l = 105km，x1 = 0.4/km，x0 = 3x1。線路：線路：57. 011512010534 . 05 . 024X解解（二制訂各序網絡（二制訂各序網絡7-7 7-7 各序網絡的制訂各序網絡的制訂 發(fā)電機發(fā)電機: E1 = 1.67，X1 = 0.9；T-1: X2 = 0.21；T-2: X3 = 0.21；線路；線路L：X4 = 0.19。LD-1：X5 = 2.4；LD-2：X6 = 3.6。正序正序f67. 11E9 . 0121. 024 . 2519. 0421. 036 . 361aV10.5

28、kVGT-1LLD-1LD-2115kV7-3kVT-2f解解（二制訂各序網絡（二制訂各序網絡7-7 7-7 各序網絡的制訂各序網絡的制訂 發(fā)電機發(fā)電機: X1 = 0.45；變壓器；變壓器T-1: X2 = 0.21；T-2: X3 = 0.21；線路線路L：X4 = 0.19。負荷。負荷LD-1：X5 = 0.7；LD-2：X6 = 1.05。負序負序f45. 0121. 027 . 0519. 0421. 0305. 162aV10.5kVGT-1LLD-1LD-2115kV7-3kVT-2f解解（二制訂各序網絡（二制訂各序網絡7-77-7各序網絡的制訂各序網絡的制訂變壓器變壓器T-1: X2 = 0.21；T-2: X3 = 0.21；線路；線路L：X4 = 0.19。負荷負荷LD-1：X5 = 0.7；LD-2：X6 = 1.05。零序零序f21. 0257. 040aV10.5kVGT-1LLD-1LD-2115kV7-3kVT-2f解解（三各序網絡化簡（三各序網絡化簡7-7 7-7 各序網絡的制訂各序網絡的制訂正序正序f67. 11E9 . 0121