第8章電力系統(tǒng)不對稱故障的分析01

1、1第第8 8章章 電力系統(tǒng)不對稱電力系統(tǒng)不對稱 故障的分析故障的分析2橫向故障單相接地短路兩相短路 兩相接地短路 不對稱故障縱向故障兩相斷線 單相斷線不對稱故障的類型不對稱故障的類型3計(jì)算短路點(diǎn)各序電流、電壓分量；計(jì)算各序電流、電壓在網(wǎng)絡(luò)中的分布，遇有變壓器之路，還需注意相位變化； 將各序分量合成得出網(wǎng)絡(luò)各支路中的各相電流以及各節(jié)點(diǎn)各相電壓。 不對稱短路計(jì)算的基本思路不對稱短路計(jì)算的基本思路48.1 8.1 簡單不對稱短路的分析簡單不對稱短路的分析 一、單相接地短路二、兩相短路三、兩相接地短路四、正序等效定則五、接地系數(shù)5一、單相接地短路acaIbIcIfjXbUaUcU由于a相為特殊相，且選

2、定其為基準(zhǔn)相，則故障點(diǎn)的邊界條件為 j,0,0aafbcUI XII應(yīng)用對稱分量法可得aaaaIIII312106整理可得序量邊界條件為01201210121j()j3aaaaaafafaaaaUUUIIIXI XIIII序網(wǎng)絡(luò)的三個基本方程 1111222000aaaaaaEjI XUjIXUjIXU正序:負(fù)序:零序:7解析法： 聯(lián)立求解三個基本方程和三個序量邊界條件方程，從而可求出短路點(diǎn)各序電流和各序電壓共六個未知參數(shù)的方法。 不對稱短路的計(jì)算方法8復(fù)合序網(wǎng)絡(luò)法： 按序量邊界條件，將正序、負(fù)序和零序網(wǎng)絡(luò)按一定規(guī)律連接，從而求出短路點(diǎn)各序電流和各序電壓共六個未知參數(shù)的方法。 這種方法簡單直觀

3、，使用方便。91E1aU1jXo1f11aI2jXf2o22aI2aU0jXf0o00aI0aU3fj X121012103aaaafaaaaIIIIXIjUUU按照本題的序量邊界條件，可繪制相應(yīng)的序網(wǎng)如左圖所示。10 應(yīng)用解析法或復(fù)合序網(wǎng)法計(jì)算不對稱故障，兩種方法均可； 兩種方法的共同關(guān)鍵點(diǎn)是：計(jì)算短路點(diǎn)的計(jì)算短路點(diǎn)的正序電流分量。正序電流分量。 以復(fù)合序網(wǎng)法為例的求解步驟和計(jì)算公式如下：計(jì)算短路點(diǎn)正序電流11120/ j(3)afIEXXXX11計(jì)算短路點(diǎn)負(fù)序、零序電流120aaaIII計(jì)算短路點(diǎn)各序電壓1111201jj(3)aafaUEX IXXX I221jaaUXI 001jaaU

4、XI 120)1 (0)1 (31212201212201120aaaacaaaabaaaaaIaaI aIaIIIaaIaI aIIIIIII計(jì)算短路點(diǎn)各相電流 13故障相或單相接地短路電流的有效值 (1)111203| 33faaafEIIIIXXXX140211j3aaaaafUUUUI X202120121201222201jjj(3)j()(1)3baaaaafafaUUaUaUX IaX Ia XXX Iaa XaXa X I2021201212012201jjj (3)j()(1)3caaaaafafaUUa UaUX Ia X Ia XXXIa a XaXaXI計(jì)算短路點(diǎn)的各相

5、電壓150210aaaaUUUU1201120/j()aaaIIIEXXX1021221001j()jjaaaaaaUXXIUXIUXI 如果a相金屬性接地短路，即Xf0，則有16221202001j()(1)3(2)j32baaUIaa XaXXXXI21202001j()(1)3 (2)j 32caaUIaaXaXXXXI短路點(diǎn)的非故障相電壓計(jì)算17繪制短路點(diǎn)的電流、電壓相量圖021aaaIIIaIbUcU1aU2aU0aU電壓向量圖電流向量圖18單相短路電流單相短路電流電源電勢一定的情況下，單相短路電流和各序輸入電抗之和有關(guān)； X1和X2的大小與短路點(diǎn)至電源點(diǎn)之間的電氣距離有關(guān)；X0則與

6、中性點(diǎn)接地方式有關(guān)； 當(dāng)X1X2， X0正序阻抗正序阻抗負(fù)序阻抗原因：原因：零序電流三相同相位，互感磁通相互加強(qiáng)零序電流三相同相位，互感磁通相互加強(qiáng) 54每回線路的正序阻抗與單回線路的正序阻抗完全相等。（通過正序（或負(fù)序）電流時，兩回線路之間無互感磁鏈作用。）每回線路的零序阻抗將增大。（通過零序電流時，兩回線路之間將存在著零序互感磁鏈。） l雙回架空輸電線的零序阻抗及其等值電路55雙回路系統(tǒng)的單相零序電路圖雙回路系統(tǒng)的單相零序電路圖56雙回線總的一相零序阻抗為 (2)I0I-II0II0I-II00I-II0I0I-II0II0I-II0()()ZZZZZZZZZZ(2)00I0I-II0I-

7、II0I011()()22ZZZZZZ如果兩回路結(jié)構(gòu)完全相同 57(1)00I-II0ZZZ每一回路的單相零序阻抗為 58l有架空地線的單回架空輸電線的零序阻抗及有架空地線的單回架空輸電線的零序阻抗及其等值電路其等值電路 59由于架空地線的影響，線路的零序阻抗將減小。（因?yàn)榧芸盏鼐€相當(dāng)于導(dǎo)線的一個二次短路線圈，它對導(dǎo)線磁場起去磁作用。架空地線距導(dǎo)線愈近，愈大，這種去磁作用愈大。） 60l有架空地線的雙回架空輸電線的零序等值電路有架空地線的雙回架空輸電線的零序等值電路61在短路實(shí)用計(jì)算中，?？珊雎噪娮瑁频夭捎孟卤淼闹底鳛檩旊娋€路每一回路每單位長度的一相等值零序電抗。62電纜線路的零序阻抗電纜

8、線路的零序阻抗電纜芯線間距離較小，故電纜線路的正序（或負(fù)序）電抗比架空線路要小得多。 63電纜零序阻抗一般應(yīng)通過實(shí)測確定； 近似估算中，對于三芯電纜可以采用下面的數(shù)值 。010110(3.5 4.6)RRXX說明：64實(shí)用計(jì)算中，可采用表中的電抗平均值 657.4 7.4 架空輸電線路的各序電納架空輸電線路的各序電納 輸電線路的正序和負(fù)序電納kmSrDbegeg/10lg58. 76066零序電納正序電納677.5 7.5 同步電機(jī)的序阻抗同步電機(jī)的序阻抗同步電機(jī)的同步電機(jī)的正序電抗 qddqdXXXXX 、定義：發(fā)電機(jī)端點(diǎn)負(fù)序電壓的基頻分量與流入定子繞組的負(fù)序電流基頻分量的比值稱為負(fù)序電抗。

9、 同步電機(jī)的同步電機(jī)的負(fù)序電抗682dq1()2XXX實(shí)用計(jì)算中，隱極機(jī)和有阻尼繞組的凸極機(jī)的負(fù)序電抗可取為 無阻尼繞組的凸極機(jī)的負(fù)序阻抗取為 2dqXX X69近似估算時汽輪發(fā)電機(jī)及有阻尼繞組的水輪發(fā)電機(jī) 2d1.22XX無阻尼繞組的發(fā)電機(jī) 2d1.45XX在要求不高的場合，對汽輪發(fā)電機(jī)和有阻尼繞組的水輪發(fā)電機(jī)2dXX70定義：定義：施加在發(fā)電機(jī)端點(diǎn)的零序電壓的基頻分量與流入定子繞組的零序電流的基頻分量的比值。 同步機(jī)的中性點(diǎn)不接地時，零序電抗為無窮大； 同步機(jī)的中性點(diǎn)接地時，零序電抗為定子繞組對零序電流所呈現(xiàn)的漏電抗。同步電機(jī)的零序電抗同步電機(jī)的零序電抗71零序漏電抗總是小于正序漏電抗且具

10、有很大的變動范圍，通常0d(0.15 0.6)XX72實(shí)用計(jì)算中，如無電機(jī)的確定參數(shù)，可取表中給出的平均值。 737.6 負(fù)荷的序阻抗 2LDLDLDLDLD(cosjsin)UZSl負(fù)荷的正序阻抗負(fù)荷的正序阻抗 大容量異步電動機(jī)MM0.2,0.9XE綜合負(fù)荷LDLD0.35,0.8XE74l負(fù)荷的負(fù)序阻抗負(fù)荷的負(fù)序阻抗忽略繞組電阻和激磁電抗可得異步電動機(jī)的負(fù)序阻抗近似等于次暫態(tài)電抗。異步電動機(jī)沒有接地的中性點(diǎn)，因而零序電流不能流通，故零序阻抗為無限大 。負(fù)荷一般不需要建立零序等值電路。 l負(fù)荷的零序阻抗負(fù)荷的零序阻抗757.7 電力系統(tǒng)各序網(wǎng)絡(luò)的制訂 各序網(wǎng)絡(luò)是三相對稱的，故在制訂各序網(wǎng)絡(luò)的

11、等值電路時，只需畫出一相的等值網(wǎng)絡(luò) 基本方法：在故障點(diǎn)與地間加上序電壓； 從故障點(diǎn)開始，逐步查明各序電流流通的路徑； 將某一序電流能流通的元件以其序參數(shù)加入該序網(wǎng)絡(luò)中。 76正序網(wǎng)絡(luò)就是第6章中計(jì)算三相短路時的網(wǎng)絡(luò)； 故障點(diǎn)的電壓不為零而為正序電壓； 中性點(diǎn)接地阻抗、空載線路（不計(jì)導(dǎo)納）以及空載變壓器（不計(jì)激磁電流）中不會有正序電流通過，所以這些元件在正序網(wǎng)絡(luò)中是不出現(xiàn)的。 一、正序網(wǎng)絡(luò)的制訂一、正序網(wǎng)絡(luò)的制訂77組成負(fù)序網(wǎng)絡(luò)的元件與組成正序網(wǎng)絡(luò)的元件完全相同； 負(fù)序網(wǎng)絡(luò)中發(fā)電機(jī)的電勢為零； 各元件的負(fù)序電抗值，除發(fā)電機(jī)等旋轉(zhuǎn)元件外，其他均與正序網(wǎng)絡(luò)的相同。 二、負(fù)序網(wǎng)絡(luò)的制定二、負(fù)序網(wǎng)絡(luò)的制定78組成零序網(wǎng)絡(luò)的元件和組成正序、負(fù)序網(wǎng)絡(luò)的元件是不同的； 制訂零序網(wǎng)絡(luò)時首先要查明，在故障點(diǎn)加零序電壓后，零序電流可能通過的路徑； 將零序電流能通過的元件以其相應(yīng)的零序電抗代替，即可組成零序網(wǎng)絡(luò)。 三、零序網(wǎng)絡(luò)的制訂三、零序網(wǎng)絡(luò)的制訂79正序、負(fù)序、零序網(wǎng)絡(luò)的繪制80正序