電力系統(tǒng)分析課件第6章序網(wǎng)絡(luò)

第6章電力系統(tǒng)各元件的序阻抗和等值電路短路故障是指運(yùn)行中的電力系統(tǒng)或工廠供配電系統(tǒng)的相與相或相與地之間發(fā)生的金屬性非正常連接。短路產(chǎn)生的原因主要是系統(tǒng)中帶電部分的電氣絕緣出現(xiàn)破壞。引起這種破壞的原因有過電壓、雷擊、絕緣材料的老化，以及運(yùn)行人員的誤操作和施工機(jī)械的破壞、鳥害、鼠害等。

6.1短路的原因、種類和后果1第6章電力系統(tǒng)各元件的序阻抗和等值電路短路故障短路回路中流過很大的短路電流，故障相電壓為零

不對稱短路

兩相短路接地

三相電路中都流過很大的短路電流，短路時(shí)電壓和電流保持對稱對稱短路

三相短路

短路回路中流過很大的短路電流，電壓和電流的對稱性被破壞

不對稱短路

兩相短路

短路電流僅在故障相中流過，故障相電壓下降，非故障相電壓會(huì)升高

不對稱短路

單相短路

特點(diǎn)

短路性質(zhì)

示

圖

表示符號

短路名稱

短路種類、表示符號、性質(zhì)及特點(diǎn)

2短路回路中流過很大的短路電流，故障相電壓為零不對稱短路兩后果：電流增大很大的電壓降機(jī)械力（或稱電動(dòng)力）不平衡磁場系統(tǒng)的解列3后果：3446.2不對稱短路的短路電流計(jì)算一、對稱分量法任意一組不對稱的三相相量可以分解成三組對稱的三相相量。56.2不對稱短路的短路電流計(jì)算一、對66單相接地的故障報(bào)警啟動(dòng)信號由零序電壓獲知

7單相接地的故障報(bào)警啟動(dòng)信號由零序電壓獲知7線路上不會(huì)有零序分量流通8線路上不會(huì)有零序分量流通89910101111=為簡化，引入運(yùn)算符“a”,a=ej120°,則：矩陣形式：12=為簡化，引入運(yùn)算符“a”,a=ej120°,則：矩陣形式：

分解：任一組不對稱的三相相量可分解為三組對稱的三相相量。T=T-1==13分解：任一組不對稱的三相相量可分解為三組對稱的例題：下圖所示簡單電路中，C相斷開，流過A、B兩相的電流為10A，試以A相電流為參考相量，計(jì)算線電流的對稱分量。14例題：141515序阻抗的概念在三相參數(shù)對稱的線性電路中，各序?qū)ΨQ分量具有獨(dú)立性。也就是說，當(dāng)電路通過某序?qū)ΨQ分量的電流時(shí)，只產(chǎn)生統(tǒng)一序?qū)ΨQ分量的電壓降。這樣，我們可以對正序、負(fù)序和零序分量分別進(jìn)行計(jì)算。所謂元件的序阻抗，是指元件三相對稱時(shí)，元件兩端某一序的電壓降與通過該元件同一序電流的比值，即z(1)、z(2)和z(0)分別為該元件的正序阻抗，負(fù)序阻抗和零序阻抗。圖7-2靜止三相電路元件二、各元件的序電抗及序網(wǎng)絡(luò)16序阻抗的概念z(1)、z(2)和z(0)分別為該元件的1.在阻抗對稱的三相電路中，正序﹑負(fù)序﹑零序各分量互不耦合．即元件上：通過正序電流上產(chǎn)生正序壓降Z1=U.1/I1通過負(fù)序電流上產(chǎn)生負(fù)序壓降Z2=U2/I2

通過零序電流上產(chǎn)生零序壓降Z0=U0/I0用疊加原理，即將系統(tǒng)分解為正﹑負(fù)﹑零三序系統(tǒng)后分別進(jìn)行計(jì)算。最后，再將結(jié)果疊加。171.在阻抗對稱的三相電路中，正序﹑負(fù)序

靜止元件中（線路，變壓器等）正序和負(fù)序電量的自感與互感關(guān)系是一樣的．∴Ｘ１＝Ｘ２≠Ｘ０

旋轉(zhuǎn)元件中（發(fā)電機(jī)﹑電動(dòng)機(jī)等），正﹑負(fù)序所形成的旋轉(zhuǎn)磁場旋轉(zhuǎn)方向不一樣．∴Ｘ１≠Ｘ２≠Ｘ０18靜止元件中（線路，變壓器等）正序和負(fù)序電2.變壓器的各序電抗①正序電抗：Ｘ１=ＸT②負(fù)序電抗：Ｘ2=Ｘ1=ＸT

③零序電抗，Ｘ0≠Ｘ1。變壓器的零序電抗與變壓器的三相繞組接線方式和變壓器鐵心的結(jié)構(gòu)有關(guān)。192.變壓器的各序電抗①正序電抗：Ｘ１=2020(a)(b)Y0/Y0/YiＸIＸIIＸM0jx0(c)Y0/Y0x0iＸIＸIIＸM0jx0iＸIＸIIＸM0j外電路必須再提供一個(gè)接地點(diǎn)，否則與Y0/Y同ijijij③零序電抗，Ｘ0≠Ｘ1。變壓器的零序電抗與變壓器的三相繞組接線方式和變壓器鐵心的結(jié)構(gòu)有關(guān)。21(a)(b)Y0/Y0/YiＸIＸIIＸM0(d)Y0//Y(e)Y0//Y0IIIjⅢki三繞組變壓器中，總有一個(gè)繞組接成三角,∴可不計(jì)ＸM0x0iＸIＸⅢＸIIkj(f)Y0//IIIjⅢkiiＸIjx0x0iＸIＸⅢＸIIkjⅢIIIjkiＸIIＸⅢ22(d)Y0//Y(e)Y0//Y0IIIjⅢki關(guān)于ＸM0：

由單相變壓器組成的三相變壓器，三相四柱、三相五柱式變壓器，ＸM0很大，可不計(jì)

三相三柱式變壓器，應(yīng)考慮ＸM0影響，應(yīng)計(jì)入ＸM023關(guān)于ＸM0：

由單相變壓器2424

當(dāng)變壓器中性點(diǎn)經(jīng)電抗接地時(shí)的零序等值電路：ijiＸIＸIIＸM0j3Ｘnij3ＸnＸ(0)

將的Ｘn3倍的數(shù)值與該側(cè)漏抗串聯(lián)即可。例如：IIIjⅢkiikＸIＸIII3ＸnＸIIj25當(dāng)變壓器中性點(diǎn)經(jīng)電抗接地時(shí)的零序等值電路：2626正序網(wǎng)絡(luò)：與三相短路的等值線路相同，中性點(diǎn)接地阻抗和空載線路不計(jì)入。負(fù)序網(wǎng)：與正序網(wǎng)基本相同。不同之處：發(fā)電機(jī)等旋轉(zhuǎn)元件用負(fù)序電抗代替正序電抗；將電源點(diǎn)接地。零序網(wǎng)：從短路點(diǎn)開始尋找零序電流通路，流得通的地方畫下來，流不通的地方去掉。

三、各序網(wǎng)的建立27正序網(wǎng)絡(luò)：與三相短路的等值線路相同，中性點(diǎn)接地阻抗和空載線28282929例：G2G1G3T1T2T3L1L2L3Xn221395678111512101413正序網(wǎng)：Ｘ13Ｘ1Ｘ2Ｘ3Ｘ5Ｘ6Ｘ7Ｘ9Ｘ11Ｘ12Ｘ8Ｘ14Ｘ10E1E2E330例：G2G1G3T1T2T3L1L2L3Xn22139567負(fù)序網(wǎng)：Ｘ13Ｘ1Ｘ2Ｘ3Ｘ5Ｘ6Ｘ7Ｘ9Ｘ11Ｘ12Ｘ8Ｘ14Ｘ10E1E2E3正序網(wǎng)：Ｘ13Ｘ1Ｘ2Ｘ3Ｘ5Ｘ6Ｘ7Ｘ9Ｘ11Ｘ12Ｘ8Ｘ14Ｘ10E1E2E331負(fù)序網(wǎng)：Ｘ13Ｘ1Ｘ2Ｘ3Ｘ5Ｘ6Ｘ7Ｘ9Ｘ11Ｘ12Ｘ8Ｘ零序網(wǎng)：G2G1G3T1T2T3L1L2L3Xn221395678111512101413Xn13Xn2Ｘ143Ｘn1Ｘ2Ｘ3Ｘ5Ｘ6Ｘ7Ｘ9Ｘ11Ｘ12Ｘ13Ｘ832零序網(wǎng)：G2G1G3T1T2T3L1L2L3Xn2213953333例題：34例題：34353536363737bacUa1Ua2Ua3Ia1Ia2Ia3正、負(fù)、零序網(wǎng)

第7章電力系統(tǒng)不對稱短路的計(jì)算38bacUa1Ua2Ua3Ia1Ia2Ia3正、負(fù)、零序網(wǎng)利用戴維南定理，可得：

故障點(diǎn)的序電壓方程：方程中有短路點(diǎn)各序電流及各序電壓，共六個(gè)未知量，方程的求解還需要三個(gè)方程?？捎晒收项愋偷倪吔鐥l件而得。39利用戴維南定理，可得：故障點(diǎn)的序電壓方程：1、單相接地故障，邊界條件：轉(zhuǎn)化為序分量邊界條件：∴(a2-a)=(a2-a)∴=∴401、單相接地故障，邊界條件：轉(zhuǎn)化為序分量邊界條件：∴(復(fù)合序網(wǎng)由序網(wǎng)可以得序電壓，最后合成可得故障點(diǎn)的三相電壓。41復(fù)由序網(wǎng)可以得序電壓，最后合成可得故障點(diǎn)的三相電壓42422.兩相短路最后合成可以得到故障點(diǎn)三相電壓復(fù)合序網(wǎng)432.兩相短路最后合成可以得到故障點(diǎn)三相電壓復(fù)4344443.兩相短路接地453.兩相短路接地45復(fù)合序網(wǎng)46復(fù)46合成可以得到故障電流由序電壓方程可得：合成可得故障處的三相電壓(1)47合成可以得到故障電流由序電壓方程可得：合成可得故障處的三相電4848五、正序等效定則故障相電流各種短路正序電流的計(jì)算式可用一個(gè)通式表示：n——故障類型49五、正序等效定則故障相電流各種短路正序電流的計(jì)算

不對稱短路時(shí)，短路點(diǎn)的正序電流與在短路點(diǎn)每相接入后發(fā)生三相短路的電流相等。正序等效定則的圖形表示：50不對稱短路時(shí)，短路點(diǎn)的正序電流與在短路點(diǎn)每相515152525353例如圖，當(dāng)k點(diǎn)發(fā)生單相接地故障時(shí)，求兩臺發(fā)電機(jī)中的各相短路電流。G1G2同型號：Xd1=0.24

X2=0.30X0=0.08（題目所有參數(shù)都?xì)w算到統(tǒng)一基準(zhǔn)下）54例如圖，當(dāng)k點(diǎn)發(fā)生單相接地故障時(shí)，求兩臺發(fā)電機(jī)中的各解：（1）作三序等值電路55解：（1）作三序等值電路55

（2）求兩臺發(fā)電機(jī)中的各序電流k(1)的復(fù)合序網(wǎng)是正、負(fù)、零三序網(wǎng)串聯(lián)，設(shè)接地相為a相，并以a相為參考相56（2）求兩臺發(fā)電機(jī)中的各序電流5657575858例題：59例題：59606061616262636364646565666667676868對稱分量經(jīng)變壓器后的相位變化

1.Y/Y-0正序、負(fù)序情況下，兩側(cè)電流、電壓均為同相位（即不必考慮相位變化），如果是Y0/Y0零序電流、電壓也不產(chǎn)生相位移動(dòng)69對稱分量經(jīng)變壓器后的相位變化1.Y/Y7070三角側(cè)處短路中，不存在零序分量經(jīng)Y/△-11變壓器后，需作如下修正：2.Y/△-1171三角側(cè)處短路中，不存在零序分量2.Y/△-1171教材：P214例8-372教材：P214例8-372第6章電力系統(tǒng)各元件的序阻抗和等值電路短路故障是指運(yùn)行中的電力系統(tǒng)或工廠供配電系統(tǒng)的相與相或相與地之間發(fā)生的金屬性非正常連接。短路產(chǎn)生的原因主要是系統(tǒng)中帶電部分的電氣絕緣出現(xiàn)破壞。引起這種破壞的原因有過電壓、雷擊、絕緣材料的老化，以及運(yùn)行人員的誤操作和施工機(jī)械的破壞、鳥害、鼠害等。

6.1短路的原因、種類和后果73第6章電力系統(tǒng)各元件的序阻抗和等值電路短路故障短路回路中流過很大的短路電流，故障相電壓為零

不對稱短路

兩相短路接地

三相電路中都流過很大的短路電流，短路時(shí)電壓和電流保持對稱對稱短路

三相短路

短路回路中流過很大的短路電流，電壓和電流的對稱性被破壞

不對稱短路

兩相短路

短路電流僅在故障相中流過，故障相電壓下降，非故障相電壓會(huì)升高

不對稱短路

單相短路

特點(diǎn)

短路性質(zhì)

示

圖

表示符號

短路名稱

短路種類、表示符號、性質(zhì)及特點(diǎn)

74短路回路中流過很大的短路電流，故障相電壓為零不對稱短路兩后果：電流增大很大的電壓降機(jī)械力（或稱電動(dòng)力）不平衡磁場系統(tǒng)的解列75后果：37646.2不對稱短路的短路電流計(jì)算一、對稱分量法任意一組不對稱的三相相量可以分解成三組對稱的三相相量。776.2不對稱短路的短路電流計(jì)算一、對786單相接地的故障報(bào)警啟動(dòng)信號由零序電壓獲知

79單相接地的故障報(bào)警啟動(dòng)信號由零序電壓獲知7線路上不會(huì)有零序分量流通80線路上不會(huì)有零序分量流通881982108311=為簡化，引入運(yùn)算符“a”,a=ej120°,則：矩陣形式：84=為簡化，引入運(yùn)算符“a”,a=ej120°,則：矩陣形式：

分解：任一組不對稱的三相相量可分解為三組對稱的三相相量。T=T-1==85分解：任一組不對稱的三相相量可分解為三組對稱的例題：下圖所示簡單電路中，C相斷開，流過A、B兩相的電流為10A，試以A相電流為參考相量，計(jì)算線電流的對稱分量。86例題：148715序阻抗的概念在三相參數(shù)對稱的線性電路中，各序?qū)ΨQ分量具有獨(dú)立性。也就是說，當(dāng)電路通過某序?qū)ΨQ分量的電流時(shí)，只產(chǎn)生統(tǒng)一序?qū)ΨQ分量的電壓降。這樣，我們可以對正序、負(fù)序和零序分量分別進(jìn)行計(jì)算。所謂元件的序阻抗，是指元件三相對稱時(shí)，元件兩端某一序的電壓降與通過該元件同一序電流的比值，即z(1)、z(2)和z(0)分別為該元件的正序阻抗，負(fù)序阻抗和零序阻抗。圖7-2靜止三相電路元件二、各元件的序電抗及序網(wǎng)絡(luò)88序阻抗的概念z(1)、z(2)和z(0)分別為該元件的1.在阻抗對稱的三相電路中，正序﹑負(fù)序﹑零序各分量互不耦合．即元件上：通過正序電流上產(chǎn)生正序壓降Z1=U.1/I1通過負(fù)序電流上產(chǎn)生負(fù)序壓降Z2=U2/I2

通過零序電流上產(chǎn)生零序壓降Z0=U0/I0用疊加原理，即將系統(tǒng)分解為正﹑負(fù)﹑零三序系統(tǒng)后分別進(jìn)行計(jì)算。最后，再將結(jié)果疊加。891.在阻抗對稱的三相電路中，正序﹑負(fù)序

靜止元件中（線路，變壓器等）正序和負(fù)序電量的自感與互感關(guān)系是一樣的．∴Ｘ１＝Ｘ２≠Ｘ０

旋轉(zhuǎn)元件中（發(fā)電機(jī)﹑電動(dòng)機(jī)等），正﹑負(fù)序所形成的旋轉(zhuǎn)磁場旋轉(zhuǎn)方向不一樣．∴Ｘ１≠Ｘ２≠Ｘ０90靜止元件中（線路，變壓器等）正序和負(fù)序電2.變壓器的各序電抗①正序電抗：Ｘ１=ＸT②負(fù)序電抗：Ｘ2=Ｘ1=ＸT

③零序電抗，Ｘ0≠Ｘ1。變壓器的零序電抗與變壓器的三相繞組接線方式和變壓器鐵心的結(jié)構(gòu)有關(guān)。912.變壓器的各序電抗①正序電抗：Ｘ１=9220(a)(b)Y0/Y0/YiＸIＸIIＸM0jx0(c)Y0/Y0x0iＸIＸIIＸM0jx0iＸIＸIIＸM0j外電路必須再提供一個(gè)接地點(diǎn)，否則與Y0/Y同ijijij③零序電抗，Ｘ0≠Ｘ1。變壓器的零序電抗與變壓器的三相繞組接線方式和變壓器鐵心的結(jié)構(gòu)有關(guān)。93(a)(b)Y0/Y0/YiＸIＸIIＸM0(d)Y0//Y(e)Y0//Y0IIIjⅢki三繞組變壓器中，總有一個(gè)繞組接成三角,∴可不計(jì)ＸM0x0iＸIＸⅢＸIIkj(f)Y0//IIIjⅢkiiＸIjx0x0iＸIＸⅢＸIIkjⅢIIIjkiＸIIＸⅢ94(d)Y0//Y(e)Y0//Y0IIIjⅢki關(guān)于ＸM0：

由單相變壓器組成的三相變壓器，三相四柱、三相五柱式變壓器，ＸM0很大，可不計(jì)

三相三柱式變壓器，應(yīng)考慮ＸM0影響，應(yīng)計(jì)入ＸM095關(guān)于ＸM0：

由單相變壓器9624

當(dāng)變壓器中性點(diǎn)經(jīng)電抗接地時(shí)的零序等值電路：ijiＸIＸIIＸM0j3Ｘnij3ＸnＸ(0)

將的Ｘn3倍的數(shù)值與該側(cè)漏抗串聯(lián)即可。例如：IIIjⅢkiikＸIＸIII3ＸnＸIIj97當(dāng)變壓器中性點(diǎn)經(jīng)電抗接地時(shí)的零序等值電路：9826正序網(wǎng)絡(luò)：與三相短路的等值線路相同，中性點(diǎn)接地阻抗和空載線路不計(jì)入。負(fù)序網(wǎng)：與正序網(wǎng)基本相同。不同之處：發(fā)電機(jī)等旋轉(zhuǎn)元件用負(fù)序電抗代替正序電抗；將電源點(diǎn)接地。零序網(wǎng)：從短路點(diǎn)開始尋找零序電流通路，流得通的地方畫下來，流不通的地方去掉。

三、各序網(wǎng)的建立99正序網(wǎng)絡(luò)：與三相短路的等值線路相同，中性點(diǎn)接地阻抗和空載線1002810129例：G2G1G3T1T2T3L1L2L3Xn221395678111512101413正序網(wǎng)：Ｘ13Ｘ1Ｘ2Ｘ3Ｘ5Ｘ6Ｘ7Ｘ9Ｘ11Ｘ12Ｘ8Ｘ14Ｘ10E1E2E3102例：G2G1G3T1T2T3L1L2L3Xn22139567負(fù)序網(wǎng)：Ｘ13Ｘ1Ｘ2Ｘ3Ｘ5Ｘ6Ｘ7Ｘ9Ｘ11Ｘ12Ｘ8Ｘ14Ｘ10E1E2E3正序網(wǎng)：Ｘ13Ｘ1Ｘ2Ｘ3Ｘ5Ｘ6Ｘ7Ｘ9Ｘ11Ｘ12Ｘ8Ｘ14Ｘ10E1E2E3103負(fù)序網(wǎng)：Ｘ13Ｘ1Ｘ2Ｘ3Ｘ5Ｘ6Ｘ7Ｘ9Ｘ11Ｘ12Ｘ8Ｘ零序網(wǎng)：G2G1G3T1T2T3L1L2L3Xn221395678111512101413Xn13Xn2Ｘ143Ｘn1Ｘ2Ｘ3Ｘ5Ｘ6Ｘ7Ｘ9Ｘ11Ｘ12Ｘ13Ｘ8104零序網(wǎng)：G2G1G3T1T2T3L1L2L3Xn22139510533例題：106例題：34107351083610937bacUa1Ua2Ua3Ia1Ia2Ia3正、負(fù)、零序網(wǎng)

第7章電力系統(tǒng)不對稱短路的計(jì)算110bacUa1Ua2Ua3Ia1Ia2Ia3正、負(fù)、零序網(wǎng)利用戴維南定理，可得：

故障點(diǎn)的序電壓方程：方程中有短路點(diǎn)各序電流及各序電壓，共六個(gè)未知量，方程的求解還需要三個(gè)方程?？捎晒收项愋偷倪吔鐥l件而得。111利用戴維南定理，可得：故障點(diǎn)的序電壓方程：1、單相接地故障，邊界條件：轉(zhuǎn)化為序分量邊界條件：∴(a2-a)=(a2-a)∴=∴1121、單相接地故障，邊界條件：轉(zhuǎn)化為序分量邊界條件：∴(復(fù)合序網(wǎng)由序網(wǎng)可以得序電壓，最后合成可得故障點(diǎn)的三相電壓。113復(fù)由序網(wǎng)可以得序電壓，最后合成可得故障點(diǎn)的三相電壓114422.兩相短路最后合成可以得到故障點(diǎn)三相電壓復(fù)合序網(wǎng)1152.兩相短路最后合成可以得到故障點(diǎn)三相電壓復(fù)43116443