第八章不對稱短路

第八章不對稱短路第一頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四第八章

電力系統(tǒng)簡單不對稱故障的分析計算對稱分量法對稱分量法在不對稱故障分析計算中的應(yīng)用電力系統(tǒng)元件序參數(shù)及系統(tǒng)的序網(wǎng)圖簡單不對稱故障的分析計算1、什么是對稱分量法？2、為什么要引入對稱分量法？分析過程是什么？1、各元件的序參數(shù)是怎樣的？2、如何繪制電力系統(tǒng)的序網(wǎng)圖？如何利用對稱分量法對簡單不對稱故障進(jìn)行分析與計算？第二頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四8.1對稱分量法在不對稱短路計算中的應(yīng)用一、對稱分量法正序分量零序分量負(fù)序分量合成在三相系統(tǒng)中，任意不對稱的三相量可分為對稱的三序分量第三頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四一、對稱分量法正序分量：三相量大小相等，互差1200，且與系統(tǒng)正常運行相序相同。負(fù)序分量：三相量大小相等，互差1200，且與系統(tǒng)正常運行相序相反。零序分量：三相量大小相等，相位一致。逆時針旋轉(zhuǎn)1200第四頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四一、對稱分量法三相量用三序量表示三序量用三相量表示第五頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四二、各序分量的獨立性靜止的三相電路元件稱為序阻抗矩陣第六頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四當(dāng)元件參數(shù)完全對稱時二、各序分量的獨立性結(jié)論：在三相參數(shù)對稱的線性電路中，各序?qū)ΨQ分量具有獨立性，因此，可以對正序、負(fù)序、零序分量分別進(jìn)行計算。各序分量是對稱的，只分析一相。第七頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四二、各序分量的獨立性序阻抗：元件三相參數(shù)對稱時，元件兩端某一序的電壓降與通過該元件的同一序電流的比值。正序阻抗負(fù)序阻抗零序阻抗第八頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四三、對稱分量法在不對稱短路計算中的應(yīng)用一臺發(fā)電機(jī)接于空載線路，發(fā)電機(jī)中性點經(jīng)阻抗Zn接地。a相發(fā)生單相接地第九頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四三、對稱分量法在不對稱短路計算中的應(yīng)用a相接地的模擬第十頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四三、對稱分量法在不對稱短路計算中的應(yīng)用將不對稱部分用三序分量表示第十一頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四應(yīng)用疊加原理進(jìn)行分解第十二頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四三、對稱分量法在不對稱短路計算中的應(yīng)用正序網(wǎng)第十三頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四三、對稱分量法在不對稱短路計算中的應(yīng)用負(fù)序網(wǎng)第十四頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四三、對稱分量法在不對稱短路計算中的應(yīng)用零序網(wǎng)第十五頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四第十六頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四8.2電力系統(tǒng)各序網(wǎng)絡(luò)靜止元件：正序阻抗等于負(fù)序阻抗，不等于零序阻抗。如：變壓器、輸電線路等。旋轉(zhuǎn)元件：各序阻抗均不相同。如：發(fā)電機(jī)、電動機(jī)等元件。第十七頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四一、同步發(fā)電機(jī)的負(fù)序和零序電抗1同步發(fā)電機(jī)的負(fù)序電抗負(fù)序旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向相反，因而在不同的位置會遇到不同的磁阻（因轉(zhuǎn)子不是任意對稱的），負(fù)序電抗會發(fā)生周期性變化。有阻尼繞組發(fā)電機(jī)無阻尼繞組發(fā)電機(jī)第十八頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四1同步發(fā)電機(jī)的負(fù)序電抗實用計算中發(fā)電機(jī)負(fù)序電抗計算有阻尼繞組無阻尼繞組發(fā)電機(jī)負(fù)序電抗近似估算值有阻尼繞組無阻尼繞組無確切數(shù)值，可取典型值

電機(jī)類型電抗水輪發(fā)電機(jī)汽輪發(fā)電機(jī)調(diào)相機(jī)和大型同步電動機(jī)有阻尼繞組無阻尼繞組0.15~0.350.32~0.550.134~0.180.240.04~0.1250.04~0.1250.036~0.080.08第十九頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四2.同步發(fā)電機(jī)的零序電抗三相零序電流在氣隙中產(chǎn)生的合成磁勢為零，因此其零序電抗僅由定子線圈的漏磁通確定。同步發(fā)電機(jī)零序電抗在數(shù)值上相差很大（繞組結(jié)構(gòu)形式不同）：零序電抗典型值發(fā)電機(jī)中性點通常不接地第二十頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四二、異步電動機(jī)和綜合負(fù)荷的序阻抗異步電機(jī)和綜合負(fù)荷的正序阻抗：Z1=0.8+j0.6或X1=1.2；異步電機(jī)負(fù)序阻抗：X2=0.2；綜合負(fù)荷負(fù)序阻抗：X2=0.35；異步電機(jī)和綜合負(fù)荷的零序電抗：X0=∞。（繞組通常接成三角形和不接地星形）第二十一頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四三、變壓器的零序電抗及其等值電路普通變壓器的零序阻抗及其等值電路正序、負(fù)序和零序等值電路結(jié)構(gòu)相同。第二十二頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四1.普通變壓器的零序阻抗及其等值電路漏磁通的路徑與所通電流的序別無關(guān)，因此變壓器的各序等值漏抗相等。勵磁電抗取決于主磁通路徑，正序與負(fù)序電流的主磁通路徑相同，負(fù)序勵磁電抗與正序勵磁電抗相等。因此，變壓器的正、負(fù)序等值電路參數(shù)完全相同。變壓器的零序勵磁電抗與變壓器的鐵心結(jié)構(gòu)相關(guān)。第二十三頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四零序勵磁電抗等于正序勵磁電抗零序勵磁電抗等于正序勵磁電抗零序勵磁電抗比正序勵磁電抗小得多：Xm0=0.3~1.0第二十四頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四2.變壓器的零序等值電路與外電路的連接基本原理a)變壓器零序等值電路與外電路的聯(lián)接取決于零序電流的流通路徑，因此，與變壓器三相繞組聯(lián)結(jié)形式及中性點是否接地有關(guān)。b)不對稱短路時，零序電壓施加于相線與大地之間。第二十五頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四考慮三個方面：（1）當(dāng)外電路向變壓器某側(cè)施加零序電壓時，如果能在該側(cè)產(chǎn)生零序電流，則等值電路中該側(cè)繞組端點與外電路接通；反之，則斷開。根據(jù)這個原則：只有中性點接地的星形接法繞組才能與外電路接通。（2）當(dāng)變壓器繞組具有零序電勢（由另一側(cè)感應(yīng)過來）時，如果它能將零序電勢施加到外電路并能提供零序電流的通路，則等值電路中該側(cè)繞組端點與外電路接通，否則斷開。據(jù)此：只有中性點接地星形接法繞組才能與外電路接通。（3）三角形接法的繞組中，繞組的零序電勢雖然不能作用到外電路中，但能在三相繞組中形成環(huán)流。因此，在等值電路中該側(cè)繞組端點接零序等值中性點。第二十六頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四Y0/Δ接法三角形側(cè)的零序環(huán)流第二十七頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四變壓器繞組接法開關(guān)位置繞組端點與外電路的連接Y1與外電路斷開Y02（1、2）與外電路接通(或接通、斷開)Δ1（3）與外電路斷開（或與外電路斷開，但與勵磁支路并聯(lián)）變壓器零序等值電路與外電路的聯(lián)接第二十八頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四3.中性點有接地電阻時變壓器的零序等值電路變壓器中性點經(jīng)電抗接地時的零序等值電路

第二十九頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四4.自耦變壓器的零序阻抗及其等值電路中性點直接接地的自耦變壓器第三十頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四中性點經(jīng)電抗接地的自耦變壓器第三十一頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四四、架空線路的零序阻抗及其等值電路零序電流必須借助大地及架空地線構(gòu)成通路第三十二頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四四、架空線路的零序阻抗及其等值電路零序阻抗比正序阻抗大（1）回路中包含了大地電阻（2）自感磁通和互感磁通是助增的第三十三頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四Ra為導(dǎo)線電阻，Rg為大地等值電阻約為0.05(1)、單根導(dǎo)線——大地回路的自阻抗r’為導(dǎo)線的等值半徑，Dg為等值深度，一般取Dg＝1000m(2)、兩個“導(dǎo)線——大地”回路間的互阻抗abgDabDagDbga’g’b’第三十四頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四(3)、單回路架空線的零序阻抗三相不對稱排列，互感為：經(jīng)完全換位后，互感接近相等為：Dm為幾何均距：每一相的零序阻抗為：Ds為組合導(dǎo)線的等值半徑：第三十五頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四四、架空線路的零序阻抗及其等值電路平行架設(shè)雙回線零序等值電路第三十六頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四兩回路間任意兩相間的互阻抗為：經(jīng)完全換位后，第二回對第一回某相的互阻抗接近相等為：兩回路間的幾何均距雙回路等值電路：第三十七頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四四、架空線路的零序阻抗及其等值電路有架空地線的情況：零序阻抗有所減小。第三十八頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四架空地線的自阻抗為：三相導(dǎo)線與架空地線的互阻抗為：等值電路：地線去磁，零序阻抗減少第三十九頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四四、架空線路的零序阻抗及其等值電路實用計算中一相等值零序電抗無架空地線的單回線路有鋼質(zhì)架空地線的雙回線路有鋼質(zhì)架空地線的單回線路有良導(dǎo)體架空地線的單回線路無架空地線的雙回線路有良導(dǎo)體架空地線的雙回線路第四十頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四五、電力系統(tǒng)各序網(wǎng)絡(luò)等值電路的繪制原則根據(jù)電力系統(tǒng)的原始資料，在故障點分別施加各序電勢，從故障點開始，查明各序電流的流通情況，凡是某序電流能流通的元件，必須包含在該序網(wǎng)絡(luò)中，并用相應(yīng)的序參數(shù)及等值電路表示。第四十一頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四正序網(wǎng)絡(luò)第四十二頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四負(fù)序網(wǎng)絡(luò)正序網(wǎng)絡(luò)第四十三頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四零序網(wǎng)絡(luò)：必須首先確定零序電流的流通路徑。第四十四頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四

零序網(wǎng)絡(luò)例8-1第四十五頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四8.3不對稱短路時故障處的短路電流

和電壓當(dāng)網(wǎng)絡(luò)元件只用電抗表示時，不對稱短路的序網(wǎng)絡(luò)方程該方程組有三個方程，但有六個未知數(shù)，必須根據(jù)邊界條件列出另外三個方程才能求解。第四十六頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四一、單相接地短路1、邊界條件第四十七頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四2、單相接地故障的復(fù)合序網(wǎng)第四十八頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四3、單相接地的短路電流和短路點非故障相電壓故障相電流:結(jié)論:

不計電阻影響,設(shè)三相短路電流為,第四十九頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四4、相量圖第五十頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四5、單相短路經(jīng)阻抗接地第五十一頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四二、兩相短路1、邊界條件第五十二頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四2、兩相短路的復(fù)合序網(wǎng)第五十三頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四3、兩相短路的短路電流和電壓結(jié)論:兩相短路電流小于三相短路電流

結(jié)論:故障相電壓是正常電壓的二分之一。第五十四頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四4、相量圖第五十五頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四5、兩相經(jīng)過阻抗短路第五十六頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四三、兩相短路接地1、邊界條件第五十七頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四2、兩相短路接地復(fù)合序網(wǎng)圖第五十八頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四3、兩相短路接地故障相電流第五十九頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四4、非故障相電壓注意:兩相短路接地故障相電流的變化規(guī)律同單相接地非故障相電壓變化規(guī)律有相似之處注意:兩相短路接地非故障相電壓變化規(guī)律同單相接地故障相電流的變化規(guī)律有相似之處第六十頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四5、兩相短路接地相量圖第六十一頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四6、兩相短路經(jīng)過阻抗接地第六十二頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四

四、正序等效定則正序分量的計算第六十三頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四

四、正序等效定則短路電流的計算第六十四頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四附加電抗和比例系數(shù)短路類型f(n)三相短路f(3)01兩相短路接地f(1,1)兩相短路f(2)X2Σ單相接地短路f(1)X2Σ+X0Σ3選特殊相作基準(zhǔn)相---故障處與另兩相情況不同的一相第六十五頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四8.4非故障處電流電壓的計算電力系統(tǒng)設(shè)計運行中，除需要知道故障點的短路電流和電壓外，有時還需要知道網(wǎng)絡(luò)中某些支路電流和節(jié)點電壓?；舅悸罚合惹蟪鲭娏麟妷旱母餍蚍至吭诰W(wǎng)絡(luò)中的分布，然后將相應(yīng)的各序分量進(jìn)行合成求得各相電流和相電壓。第六十六頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四一、網(wǎng)絡(luò)中電流電壓的分布計算1.電流分布計算常用電流分布系數(shù)法。2.電壓分布的計算：例8-4第六十七頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四二、對稱分量經(jīng)變壓器后的相位變化1.Y／Y－12連接的變壓器：不發(fā)生相位移動。第六十八頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四2.Y／△－11連接的變壓器:移相300第六十九頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四2.Y／△－11連接的變壓器第七十頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四2.Y／△－11連接的變壓器第七十一頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四8.5非全相斷線的分析計算非全相斷線橫向故障和縱向故障第七十二頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四8.5非全相斷線的分析計算第七十三頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四一、單相斷開第七十四頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四單相斷開的復(fù)合序網(wǎng)第七十五頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四非故障相電流和斷口電壓第七十六頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四二、兩相斷開第七十七頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四兩相斷開時的復(fù)合序網(wǎng)第七十八頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四非故障相電流和斷口電壓例8-5第七十九頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四總復(fù)習(xí)第一章電力系統(tǒng)的基本概念1、電力系統(tǒng)的概念和組成—電力網(wǎng)、電力系統(tǒng)、動力系統(tǒng)及之間關(guān)系2、電力系統(tǒng)為什么要互聯(lián)運行—經(jīng)濟(jì)、可靠、互補、備用3、電能變換和電源構(gòu)成—水20%、火70%、核10%，了解新能源4、電力系統(tǒng)的負(fù)荷—了解負(fù)荷曲線、負(fù)荷率Kp、最大負(fù)荷利用小時Tmax5、電力系統(tǒng)運行的特點及要求—電能質(zhì)量、運行特點、運行要求6、電力系統(tǒng)的電壓等級用電設(shè)備允許偏差5%、首末端10%發(fā)電機(jī)額定電壓高于電網(wǎng)5%變壓器升壓變：=發(fā)電機(jī)額定電壓一次側(cè)：用電設(shè)備降壓變：=電網(wǎng)額定電壓UN二次側(cè)：發(fā)電設(shè)備額定電壓為空載電壓內(nèi)部損耗約5%二次電壓高出10%標(biāo)稱電壓等級第八十頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四7、了解電力網(wǎng)接線8、掌握中性點的接地方式有哪幾種無備用—從一條線獲得電源不接地中性點直接接地適應(yīng)范圍有備用—從兩條及以上線獲得電源中性點不直接接地經(jīng)消弧線圈接地經(jīng)電阻接地中性點不接地系統(tǒng)的優(yōu)缺點第八十一頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四第二章電力系統(tǒng)元件的電氣參數(shù)及等值電路1、了解電力線路的結(jié)構(gòu)－型號的表示3、掌握變壓器的電氣參數(shù)及等值電路多級電壓網(wǎng)的歸算問題——確定基準(zhǔn)級，按變壓器變比歸算計算RT時歸算短路試驗歸算問題——三繞組容量不同時標(biāo)幺值電路的制定2、熟悉電力線路的電氣參數(shù)及等值電路-擴(kuò)徑、分裂、換位空載試驗計算XT時不歸算4、熟練制作電力系統(tǒng)的等值電路歸算有名值歸算基準(zhǔn)值端部完全等值的變壓器模型的作用及推導(dǎo)第八十二頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四5、了解電力設(shè)備運行的基本知識正常運行發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)變壓器并列運行的條件正常過負(fù)荷遲相—發(fā)P、Q變壓器自然方式—30%運行極限圖組別一致變比相同非正常運行進(jìn)相—發(fā)P、收Q調(diào)相—發(fā)、收Q短時過負(fù)荷異步運行—失磁，吸收無功、發(fā)異步有功不對稱運行強迫方式—20%事故過負(fù)荷—犧牲壽命，不超過2倍升壓：鐵-中-低-高降壓：鐵-低-中-高變壓器接線形式短路電壓百分比值相等斷路器——有滅弧能力，分合負(fù)荷及故障電流第八十三頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四第三章簡單電力系統(tǒng)的潮流計算1、掌握基本概念與計算同一電壓等級如何求電壓降落3、熟悉雙端供電網(wǎng)的潮流計算方法電壓降落不同電壓等級時，歸算問題2、掌握開式網(wǎng)的潮流計算方法已知：末端功率與電壓，一步完成力矩原理電壓損耗電壓偏移如何求功率損耗已知：末端功率，首端電壓，二步完成功率分點4、熟悉環(huán)型網(wǎng)的潮流計算方法單電壓級——按兩端供電，強迫=0多電壓級——有強迫功率5、熟悉電力網(wǎng)潮流的調(diào)整與控制手段第八十四頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四第四章復(fù)雜電力系統(tǒng)潮流的計算機(jī)算法1、掌握節(jié)點導(dǎo)納矩陣的形成與修改PQ節(jié)點3、了解高斯—塞德爾迭代法的原理與步驟2、掌握潮流計算中節(jié)點的分類方法PV節(jié)點平衡節(jié)點4、了解牛頓—拉夫遜法的原理與步驟——局部線性化第八十五頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四第五章電力系統(tǒng)有功功率的最優(yōu)分配與頻率調(diào)整1、掌握各類負(fù)荷的特點及調(diào)整方法一次調(diào)頻—調(diào)速器調(diào)節(jié)2、了解有功功率的最優(yōu)分配原理——等耗量微增率準(zhǔn)則頻率與有功功率密切相關(guān)3、掌握負(fù)荷及電源的頻率靜態(tài)特性及頻率調(diào)節(jié)方法二次調(diào)頻—調(diào)頻器調(diào)節(jié)三次調(diào)頻—經(jīng)濟(jì)分配耗量特性及等微增率準(zhǔn)則—如果 應(yīng)如何調(diào)整機(jī)組出力水、火電廠不計網(wǎng)損時：水、火電廠計及網(wǎng)損時：f*p*負(fù)荷f*p*電源f*p*有二次調(diào)頻為什么說只有一次調(diào)頻是有差調(diào)節(jié)，二次調(diào)頻可以做到無差調(diào)節(jié)，負(fù)荷變化時的頻率計算PL0-PG0=-ksf4、了解互聯(lián)系統(tǒng)的頻率調(diào)整方法第八十六頁，共九十頁，編輯于2023年，星期四第六章電力系統(tǒng)的無功功率與電