電力系統(tǒng)不對稱故障的分析計算

電力系統(tǒng)不對稱故障的分析計算2023/12/26電力系統(tǒng)不對稱故障的分析計算8.1對稱分量法在不對稱短路計算中的應(yīng)用8.1.1對稱分量法正序分量零序分量負(fù)序分量合成電力系統(tǒng)不對稱故障的分析計算8.1.1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(yùn)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(yùn)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電力系統(tǒng)不對稱故障的分析計算三相量用三序量表示三序量用三相量表示8.1.1對稱分量法電力系統(tǒng)不對稱故障的分析計算8.1.2序阻抗的概念靜止的三相電路元件序阻抗稱為序阻抗矩陣電力系統(tǒng)不對稱故障的分析計算當(dāng)元件參數(shù)完全對稱時結(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(dú)立性，因此，可以對正序、負(fù)序、零序分量分別進(jìn)行計算。8.1.2序阻抗的概念電力系統(tǒng)不對稱故障的分析計算阻序抗：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8.1.2序阻抗的概念電力系統(tǒng)不對稱故障的分析計算8.1.3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(diǎn)經(jīng)阻抗Zn接地。a相發(fā)生單相接地電力系統(tǒng)不對稱故障的分析計算a相接地的模擬8.1.3對稱分量法在不對稱短路計算中的應(yīng)用電力系統(tǒng)不對稱故障的分析計算將不對稱部分用三序分量表示8.1.3對稱分量法在不對稱短路計算中的應(yīng)用電力系統(tǒng)不對稱故障的分析計算應(yīng)用疊加原理進(jìn)行分解8.1.3對稱分量法在不對稱短路計算中的應(yīng)用電力系統(tǒng)不對稱故障的分析計算正序網(wǎng)8.1.3對稱分量法在不對稱短路計算中的應(yīng)用電力系統(tǒng)不對稱故障的分析計算負(fù)序網(wǎng)8.1.3對稱分量法在不對稱短路計算中的應(yīng)用電力系統(tǒng)不對稱故障的分析計算零序網(wǎng)8.1.3對稱分量法在不對稱短路計算中的應(yīng)用電力系統(tǒng)不對稱故障的分析計算8.1.3對稱分量法在不對稱短路計算中的應(yīng)用電力系統(tǒng)不對稱故障的分析計算8.2電力系統(tǒng)各元件序參數(shù)和各序網(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。電力系統(tǒng)不對稱故障的分析計算8.2.1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，因而轉(zhuǎn)子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)電力系統(tǒng)不對稱故障的分析計算1.同步發(fā)電機(jī)的負(fù)序電抗實(shí)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電力系統(tǒng)不對稱故障的分析計算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）：零序電抗典型值電力系統(tǒng)不對稱故障的分析計算8.2.2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=∞。電力系統(tǒng)不對稱故障的分析計算8.2.3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。電力系統(tǒng)不對稱故障的分析計算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)。電力系統(tǒng)不對稱故障的分析計算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電力系統(tǒng)不對稱故障的分析計算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(diǎn)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。電力系統(tǒng)不對稱故障的分析計算考慮三個方面：（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(diǎn)與外電路接通；反之，則斷開。根據(jù)這個原則：只有中性點(diǎn)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(diǎn)與外電路接通，否則斷開。據(jù)此：只有中性點(diǎn)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(diǎn)接零序等值中性點(diǎn)。2.變壓器的零序等值電路與外電路的連接電力系統(tǒng)不對稱故障的分析計算Y0/Δ接法三角形側(cè)的零序環(huán)流2.變壓器的零序等值電路與外電路的連接電力系統(tǒng)不對稱故障的分析計算變壓器繞組接法開關(guān)位置繞組端點(diǎn)與外電路的連接Y1與外電路斷開Y02與外電路接通Δ3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2.變壓器的零序等值電路與外電路的連接電力系統(tǒng)不對稱故障的分析計算3.中性點(diǎn)有接地電阻時變壓器的零序等值電路變壓器中性點(diǎn)經(jīng)電抗接地時的零序等值電路

電力系統(tǒng)不對稱故障的分析計算4.自耦變壓器的零序阻抗及其等值電路中性點(diǎn)直接接地的自耦變壓器電力系統(tǒng)不對稱故障的分析計算中性點(diǎn)經(jīng)電抗接地的自耦變壓器*南京理工大學(xué)807304.自耦變壓器的零序阻抗及其等值電路電力系統(tǒng)不對稱故障的分析計算8.2.4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)成通路電力系統(tǒng)不對稱故障的分析計算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8.2.4架空線路的零序阻抗及其等值電路電力系統(tǒng)不對稱故障的分析計算平行架設(shè)雙回線零序等值電路8.2.4架空線路的零序阻抗及其等值電路電力系統(tǒng)不對稱故障的分析計算有架空地線的情況：零序阻抗有所減小。8.2.4架空線路的零序阻抗及其等值電路電力系統(tǒng)不對稱故障的分析計算實(shí)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8.2.4架空線路的零序阻抗及其等值電路電力系統(tǒng)不對稱故障的分析計算8.2.5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(diǎn)分別施加各序電勢，從故障點(diǎn)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。電力系統(tǒng)不對稱故障的分析計算正序網(wǎng)絡(luò)電力系統(tǒng)不對稱故障的分析計算負(fù)序網(wǎng)絡(luò)正序網(wǎng)絡(luò)電力系統(tǒng)不對稱故障的分析計算零序網(wǎng)絡(luò)：必須首先確定零序電流的流通路徑。電力系統(tǒng)不對稱故障的分析計算

零序網(wǎng)絡(luò)例8-1電力系統(tǒng)不對稱故障的分析計算8.3簡單不對稱短路的分析計算當(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。電力系統(tǒng)不對稱故障的分析計算8.3.1單相接地短路電力系統(tǒng)不對稱故障的分析計算單相接地故障的復(fù)合序網(wǎng)電力系統(tǒng)不對稱故障的分析計算單相接地的短路電流和短路點(diǎn)非故障相電壓單相接地電流的特點(diǎn)：為正序電流的3倍。電力系統(tǒng)不對稱故障的分析計算8.3.2兩相短路電力系統(tǒng)不對稱故障的分析計算兩相短路的復(fù)合序網(wǎng)電力系統(tǒng)不對稱故障的分析計算兩相短路的短路電流討論兩相短路電流的特點(diǎn)：為正序電流的倍。電力系統(tǒng)不對稱故障的分析計算兩相短路的電壓電力系統(tǒng)不對稱故障的分析計算8.3.3兩相短路接地電力系統(tǒng)不對稱故障的分析計算兩相短路接地復(fù)合序網(wǎng)圖電力系統(tǒng)不對稱故障的分析計算兩相短路接地故障相電流、非故障電壓電力系統(tǒng)不對稱故障的分析計算兩相短路接地相量圖電力系統(tǒng)不對稱故障的分析計算

8.3.4正序等效定則正序分量的計算正序等效定則：在簡單不對稱短路情況下，短路點(diǎn)電流的正序分量，與在該短路點(diǎn)每一相中加入附加電抗而發(fā)生三相短路時的電流相等。電力系統(tǒng)不對稱故障的分析計算短路電流的計算

8.3.4正序等效定則電力系統(tǒng)不對稱故障的分析計算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例8-28-3電力系統(tǒng)不對稱故障的分析計算8.4不對稱短路時網(wǎng)絡(luò)中電流電壓的計算電力系統(tǒng)設(shè)計運(yùn)行中，除需要知道故障點(diǎn)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(diǎn)電壓。基本思路：先求出電流電壓的各序分量在網(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。電力系統(tǒng)不對稱故障的分析計算8.4.1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。電力系統(tǒng)不對稱故障的分析計算2.Y／△－11連接的變壓器:移相300電力系統(tǒng)不對稱故障的分析計算2.Y／△－11連接的變壓器電力系統(tǒng)不對稱故障的分析計算2.Y／△－11連接的變壓器*南京理工大學(xué)80760任意接線組別的變壓器電力系統(tǒng)不對稱故障的分析計算8.4.2網(wǎng)絡(luò)中電流電壓

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電力系統(tǒng)不對稱故障的分析計算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