電力系統(tǒng)分析理論8

電力系統(tǒng)分析理論

TheoryofPowerSystemAnalysis

Autum2010LiuTianqi

2/4/2023SCU-SEEI-ltq第八章

不對稱故障的分析計算對稱分量法電力系統(tǒng)的各序網絡不對稱短路的分析計算不對稱短路時網絡中電流和電壓的計算非全相斷線的分析計算2/4/2023SCU-SEEI-ltq8.1對稱分量法在不對稱短路計算中的應用對稱分量法

序阻抗的概念對稱分量法在不對稱短路計算中的應用2/4/2023SCU-SEEI-ltq1.對稱分量法IaIcIbIa1Ib1Ic1Ia2Ib2Ic2Ia0正序負序零序2/4/2023SCU-SEEI-ltqIa1Ib1Ic1Ia2Ib2Ic2Ia02/4/2023SCU-SEEI-ltq2/4/2023SCU-SEEI-ltq對稱分量變換矩陣S2/4/2023SCU-SEEI-ltq2.序阻抗VaaaIaVbbbIbVcccIcZaaZbbZccZacZabZbc2/4/2023SCU-SEEI-ltq2/4/2023SCU-SEEI-ltq元件結構參數(shù)完全對稱時：2/4/2023SCU-SEEI-ltq2/4/2023SCU-SEEI-ltq

在三相參數(shù)對稱的線性電路中，各序對稱分量相互獨立，因此可對正負零序分量分別進行計算2/4/2023SCU-SEEI-ltq3.對稱分量法在不對稱短路計算中的應用a相發(fā)生單相接地短路2/4/2023SCU-SEEI-ltq2/4/2023SCU-SEEI-ltq2/4/2023SCU-SEEI-ltq2/4/2023SCU-SEEI-ltq2/4/2023SCU-SEEI-ltq三個序網的電壓方程2/4/2023SCU-SEEI-ltq2/4/2023SCU-SEEI-ltq2/4/2023SCU-SEEI-ltq正序網絡負序網絡零序網絡2/4/2023SCU-SEEI-ltq正序網絡負序網絡零序網絡2/4/2023SCU-SEEI-ltq8.2電力系統(tǒng)各元件的序參數(shù)和各序網絡同步發(fā)電機的負序和零序電抗異步電動機和綜合負荷的序阻抗變壓器的零序等值電路及其參數(shù)架空輸電線路的零序阻抗及等值電路電力系統(tǒng)各序網絡2/4/2023SCU-SEEI-ltq1.同步發(fā)電機的負序和零序電抗負序電抗：發(fā)電機負序端電壓的基頻分量與負序電流基頻分量的比值。

根據(jù)比較精確的數(shù)學分析可知,同一發(fā)電機不同的短路其負序電抗不同。實用計算中可認為與短路類型無關。2/4/2023SCU-SEEI-ltq無阻尼繞組的凸極機汽輪發(fā)電機及有阻尼繞組水輪發(fā)電機

無阻尼繞組同步發(fā)電機2/4/2023SCU-SEEI-ltq零序電抗：機端零序電壓的基頻分量與流入定子的電流零序分量的比值。

各類電機的負序和零序電抗，如表8-1。2/4/2023SCU-SEEI-ltq2.異步電動機和綜合負荷的序阻抗正序等值：計算起始次暫態(tài)電流或沖擊電流綜合負荷忽略或表示為次暫態(tài)電勢和次暫態(tài)電抗的等值支路用計算曲線計算周期電流時，略去負荷此外,負荷的正序參數(shù)也常用恒定阻抗表示2/4/2023SCU-SEEI-ltq負序及零序電抗異步電動機的負序電抗與次暫態(tài)電抗相等，或取因異步電動機和大部分負荷常接成三角形或不接地星形，因此不需建立零序電路。2/4/2023SCU-SEEI-ltq3.

變壓器的零序等值電路及其參數(shù)等值電路：正負零序具有相同形狀。等值電阻：正負零序的等值電阻相等。等值漏抗：正負零序相同。勵磁電抗：負序勵磁電抗與正序相同。

結論：所有靜止元件的正負序等值電路及其參數(shù)完全相同。零序勵磁電抗：與變壓器的鐵芯結構密切相關。2/4/2023SCU-SEEI-ltq2/4/2023SCU-SEEI-ltq零序勵磁電抗比正序勵磁電抗小得多，在短路計算中，應視為有限值2/4/2023SCU-SEEI-ltq變壓器零序等值電路與外電路的連接Y0/Y0/YY0/Y0非三相三柱式，且外電路有接地中性點時取決于零序電流的流通路徑，與變壓器三相繞組連接形式及中性點是否接地有關。2/4/2023SCU-SEEI-ltq小結（1）三個單相變壓器或其它非三相三柱式變壓器，Xm0=（2）三相三柱式變壓器,

Xm0

（3）Y/Y和Y/接法,

X0=2/4/2023SCU-SEEI-ltqXm0三繞組變壓器的零序等值電路Y0//YY0//Y0Y0/Y/Y0Y0//

XIIIXIIXI1232/4/2023SCU-SEEI-ltq中性點有接地阻抗時的零序等值電路IIIXn3I0XT3Xn2/4/2023SCU-SEEI-ltq3Xn3XnXm0XIIIXIXII3I03I0XnXn2/4/2023SCU-SEEI-ltq自耦變壓器的零序阻抗及其等值電路（1）中性點直接接地

其參數(shù)和等值電路，與外電路的聯(lián)接，Xm0——與普通變壓器相同

中性點的入地電流為：圖7-112/4/2023SCU-SEEI-ltq(2)中性點經電抗接地

中性點電壓(7-14)圖7-122/4/2023SCU-SEEI-ltq4.架空輸電線路的零序阻抗及等值電路零序阻抗：由式(7-10)可得

輸電線路的零序阻抗比正序阻抗大2/4/2023SCU-SEEI-ltq雙回線路的零序阻抗和等值電路2/4/2023SCU-SEEI-ltq2/4/2023SCU-SEEI-ltq架空地線對輸電線零序阻抗的影響架空地線使輸電線路的等值零序電抗減小2/4/2023SCU-SEEI-ltq輸電線路等值零序電抗的近似取值輸電線路每一回路單位長度的一相等值零序電抗：2/4/2023SCU-SEEI-ltq電纜線路的零序阻抗一般是通過實測確定，近似計算中可取下列數(shù)值

電抗器因相間互感很小，其零序電抗與正序電抗相等。2/4/2023SCU-SEEI-ltq5.電力系統(tǒng)的各序網絡1.正序網絡（1）正序網中沒有以下元件：中性點接地阻抗不計導納時的空載線路不計勵磁電流時的空載變壓器2/4/2023SCU-SEEI-ltq（2）正序網絡的電源：

所有同步發(fā)電機和調相機

個別必須用等值電源支路表示的綜合負荷（3）短路點引入代替故障條件的不對稱電勢源的正序分量

圖8-16（4）得出正序網的戴維寧等值電路如圖8-16(e)所示2/4/2023SCU-SEEI-ltq2.負序網絡：負序電流流通的元件與正序相同。

圖8-16（1）將正序網中各元件用負序參數(shù)表示（靜止元件相同）（2）所有電勢源為零（3）短路點引入代替故障條件的不對稱電勢源的負序分量（4）等值為無源等值網絡，如圖8-16(f)注：發(fā)電機和電動機的負序阻抗與次暫態(tài)電抗很接近，因此在計算次暫態(tài)電流時可認為負序與正序網有相同結構和參數(shù)，即X2X1

。2/4/2023SCU-SEEI-ltq3.零序網絡：取決于零序電流的流通，變壓器中性點接地及其接法。

在故障點加一個表示故障條件的零序電勢，其零序電流能流通的元件均應包括在零序網絡中。注意接地阻抗及元件本生與外電路的接法。

圖8-162/4/2023SCU-SEEI-ltq8.3簡單不對稱短路的分析計算各序等值網絡方程(8-19)由純電抗表示時可寫為：(8-23)再由不對稱短路的邊界條件寫出另外三個方程2/4/2023SCU-SEEI-ltq1.單相接地短路邊界條件為abc2/4/2023SCU-SEEI-ltq邊界條件abc2/4/2023SCU-SEEI-ltq2/4/2023SCU-SEEI-ltq復合序網，圖8-192/4/2023SCU-SEEI-ltq由復合序網同樣可得：2/4/2023SCU-SEEI-ltq短路點電流和電壓的各序分量2/4/2023SCU-SEEI-ltq短路點故障相電流，即單相接地短路時的短路電流短路點非故障相的對地電壓2/4/2023SCU-SEEI-ltq單相短路時短路處電流向量圖2/4/2023SCU-SEEI-ltq單相短路時短路處電壓向量圖2/4/2023SCU-SEEI-ltq2.兩相短路兩相短路的邊界條件為由此可得:（8-33）abc2/4/2023SCU-SEEI-ltq復合序網(8-33)由邊界條件2/4/2023SCU-SEEI-ltq進一步可得：由電流電壓各序分量可得到短路點故障相的電流（8-36）式，短路點各相對地電壓（8-38）2/4/2023SCU-SEEI-ltq兩相短路時短路處電流向量圖2/4/2023SCU-SEEI-ltq兩相短路時短路處電壓向量圖2/4/2023SCU-SEEI-ltq3.兩相短路接地邊界條件為：abc由此可得:（8-40）2/4/2023SCU-SEEI-ltq復合序網邊界條件圖8-252/4/2023SCU-SEEI-ltq復合序網2/4/2023SCU-SEEI-ltq進一步可得短路點電流和電壓的各序分量（8-42）2/4/2023SCU-SEEI-ltq由電流電壓各序分量可得到:

短路點故障相電流（8-43）式故障相電流的絕對值(8-44)式短路點非故障相電壓（8-45）式2/4/2023SCU-SEEI-ltq4.正序等效定則的應用X2/4/2023SCU-SEEI-ltq正序等效定則2/4/2023SCU-SEEI-ltq不對稱短路電流的計算步驟:做出不對稱短路時的正負零序網絡求正序網的組合電勢E

和各序網的組合電抗X1,X2,X0求對應的附加電抗X(n),

接入正序網的短路點X(n)2/4/2023SCU-SEEI-ltq用三相短路的計算方法計算X(n)之后的短路電流，即得短路點的正序電流Ia1

計算計算和2/4/2023SCU-SEEI-ltq8.4不對稱短路時網絡中的電壓電流電流分布計算電壓分布計算2/4/2023SCU-SEEI-ltq2/4/2023SCU-SEEI-ltq電壓電流對稱分量經變壓器后的相位變換（1）Y/Y-12連接的變壓器

電壓和電流的各序分量經過變壓器時，不發(fā)生相位移動。2/4/2023SCU-SEEI-ltq(2)Y/-11連接的變壓器

正負序分量經過變壓器時，將發(fā)生相位移動a為側A為Y側2/4/2023SCU-SEEI-ltq三角形側的各相電流為：2/4/2023SCU-SEEI-ltq7.5非全相斷線的分析計算單相斷線兩相斷線縱向故障2/4/2023SCU-SEEI-ltq2/4/2023SCU-SEEI-ltq是故障口ff′的開路電壓2/4/2023SCU-SEEI-ltq(1)單相斷線與兩相短路接地相同復合序網2/4/2023SCU-SEEI-ltq2/4/2023SCU-SEEI-ltq(2)兩相斷開復合序網為各序網的串聯(lián)，如圖8-37所示。與單相接地短路相同.2/4/2023SCU-SEEI-ltq正序網絡jX1(G1)jXT1jXL1jXL2jXIjXIIjXIII