电力工程电力工程第10次课1 82页PPT文档

1、同步发电机的负序、零序阻抗 在工程上通常忽略发电机定子绕组 的电阻，对负序电抗定义为施加在发电 机端点的负序电压同步频率分量与流入 定子绕组负序电流同步频率分量的比值。 零序电抗定义为施加在发电机端点的零 序电压同步频率分量与流入定子绕组零 序电流同步频率分量的比值。
同步发电机各序参数
Xd″表示正序电抗，X2 表示负序电抗，X0
A B
Z
f

I fa
CZ
Z

V fa

I fb

I fc

V fb

V fc
根据上述特点，对电力网络 进行不对称短路故障分析的时候， 通常把网络从短路点f分为两个部 分，对这两个部分分别处理：
第一部分是原对称电路
第二部分是短路点对地的不 对称阻抗支路。
二、对称分量法
三相短路时，三相电路是对称的，只需 分析其一相就可以了。发生不对称短路时， 电力系统的三相电流和电压是不对称的，因 此不能采用计算三相短路电流的方法进行分 析计算。求解的方法是：
对称分量法是以迭加原理为根据的，所以 只有当系统的参数是线性时才能应用对称分量 法。
三、利用对称分量法计算不对称短路
1、序网的概念
设在输电线路末端发生了不对称短路。 由于三相输电线路是对称元件，每相自 阻抗相等，为ZS；任意两相间的互阻抗 相等，为Zm。不对称短路后，线路上流 过三相不对称电流，这一组不对称电流 在三相输电线路上的电压降是不对称的， 它们之间的关系可以用如下矩阵方程表 示：
Z1



Z2


Z0
式中Z1、Z
2、Z
分别称为输电线的正、负、零序阻抗
0
从上式可以看出：
（1）只有三相输电线路的参数对称时， Z时12Z0才120是的非一对个角对元角素矩不阵全，为当零三。相参数不对称
（2）负序阻抗等于正序阻抗。这个结论可 以推广到所有静止元件，而旋转的发电机和 电动机不相等。
（a） Y0/△/Y结线三绕组变压器
(b)Y0/△/Y0结线三绕组变压器
（c） Y0/△/ △结线变压器
3、输电线路的零序阻抗
（1）架空线路 它的正序电抗与负序电抗相等，零 序电抗值的取法如表所示。
（2）电缆
正序电抗与负序电抗相等，零序电抗 为（3.5～4.6）正序电抗。如表所示。
电缆电抗的平均值
序阻抗矩阵，展开，可得
Zs Zm
Z120＝T-1ZT＝


Zs Zm
Zs＋2Zm
Z1



Z2


Z0
式中Z1、Z
2、Z
分别称为输电线的正、负、零序阻抗
0
序阻抗矩阵，展开，可得
Zs Zm
Z120＝T-1ZT＝


Zs Zm
Zs＋2Zm
0
复合序网：如图所示。
是指根据边界条件所确定的短路点 各序量之间的关系，由各序网络互 相连接起来所构成的网络
图 单相接地短路
4.5 不对称故障的分析计算
求解 短路点的各序分量电流为：
Ia2Ia0Ia1jX1E X a2 1 X0
短路点的各序分量电压为：



I c I c1 + I c 2 + I c0

b、c相电流用A相对称分量表示时：




I a = I a1 + I a 2 + I a 0


Ib

2 I a1 +

Ia2
+

Ia0






I c I a1 + 2 I a 2 + I a 0



d V a2 Z2 I a2


d V a0

Z0
I a0
上式说明各序对称分量是独立作用。因为
在三相参数对称网络中，当通入某序电流对称 分量时，将仅产生该序电压降落的对称分量。 因此，可以把原网络分解为正、负、零序三个 网络，分别按序独立进行计算。
四、电力系统元件的序参数
（1）把不对称的三相电流或电压相量分解 为三组对称的电流或电压相量，并对每组分 解出来的对称量进行计算,
（2）将三组结果合成，得到不对称相量。 这个方法称为对称分量法。
如图所示不对称三相电流相量



I a 、I b 、I c
可以
把它们分解为这样的三相对称分量：



Ia1、Ib1、Ic1
它们幅值相等，相位A相超前B相120°，B相超前
I
a
2

1


I
a
0


简 写 为 ： I abc T I120
反之，已知三相相量，求对称分量时：


I
a
1

1
Ia2 Ia0


1 3
1

1



2



I
a

2

Ib
11
Ic
（3）三相对称系统中通入正序或负序电流 时，任意两相对第三相的互感是去磁的，而 通入零序电流时，由于三相零序电流大小相 等，方向相同，任意两相对第三相的互感起 助磁作用，因此，输电线的零序阻抗总大于 正序阻抗。
将式dV120 T -1ZTI120 Z120 I120展开得


d V a1 Z1 I a1
4、负荷
采用恒定电抗表示负荷时， 负荷的额定标么值电抗X1＝1.0， X2＝0.35。 在近似计算中，负荷 的正，负序电抗均可忽略不计。
五、电力系统序网络的绘制
正确绘制电力系统各序等值网络是不对称 短路计算的重要环节。
正序网络：正序网络与三相短路时的等值 网络基本相同，不同的只是短路点的电压X 2 jI a 1 X 2
U a 0 jI a 0 X 0 jI a 1 X 0
U a1E a1jIa1X 1
（Ua2 Ua0） jIa（ 1 X2 X0）
图 单相接地短路的复合序网
负序网络：在正序网络中，各元件用负序 阻抗表示，静止元件的负序电抗等于正序电抗， 但在近似计算中，我们认为同一电力系统的负 序网络和正序网络基本相同，只是负序网络的 电源电势被短接，把正序网络中的电源电势短 接在短路点施加负序电压即可。
零序网络：零序网络中，各元件用 零序电抗表示，电源无零序电势,网络中 流过零序电流。发生短路后，有无零序 网络和零序网络的结构决定于网络中零 序电流的流通情况，而零序电流的流通 情况与短路点的位置和变压器绕组的结 线方式以及中性点是否直接接地有关。 因此，零序网络与正、负序网络不同。
（a）Y0/△变压器
xІ
x11
xm(0)
xⅠ，xⅡ分别为两侧绕组的漏抗，xm（0）为 零序励磁电抗
xn
3xn
为了简化计算，忽略变压器的励磁电 流，等值图可以简化为：
（b）Y0/ Y变压器
（c）Y0/ Y0变压器
当变压器一次侧中通过零序电流时，二次 侧各绕组中将感应出零序电动势。在电力系统 中变压器二次侧均要与外电路相连，因此二次 侧绕组中是否有零序电流通过，要看外电路的 接线情况：
Z
f
A

I fa
B
CZ

I fb
Z

I fc
Za
Zb
Zc
若系统中某点f与地间的阻抗用如图所示的
Za、Zb、Zc 表示，则有 Za=Zb=Zc
当f点发生了不对称短路，系统的情况发生了变 化，具有如下特点：
（1）原电路的电源电势和三相阻抗仍然保持对 称。
（2）短路点三相不对称，表现为短路点三相的 阻抗不相等。
短路点的故障相电流为： IaIa 1Ia2Ia03 Ia 1
单相接地短路电流为:
表示零序电抗
2、变压器
（1）双绕组变压器的零序电抗和 等值电路
当在双绕组变压器的不接地星形 侧和三角形侧施加零序电压时，无 论二次侧是何种接线，变压器中都 无零序电流通过。因此，变压器零 序阻抗为无穷大。
当在双绕组变压器的接地星 形侧施加零序电压，此时三相绕 组中大小相等、方向相同的零序 电流经过中性点流入大地构成回 路。但二次侧是否有零序电流， 取决于其绕组的结线方式，现叙 述如下：
第三节 电力系统 不对称短路
一、不对称短路电力网络的特点
在电力系统中，除了三相短路之外， 还有不对称短路，例如单相接地短路， 两相短路和两相接地短路等。而且根据 运行经验，发生不对称短路的机会比对 称短路要多得多，因此需要掌握不对称 短路的分析方法。
正常运行的电力系统是三相对称的，即
三相电源电势对称，各相阻抗相等。因此， 系统 中任一支路的三相电流和任一节点的三 相电压都是对称相量。如图所示：
C相120°；负序分量 Ia2、 Ib2、 Ic2，其幅值也相
等，相位与正序正好相反；零序分量



Ia0、 Ib0、 Ic0
，幅值相等，相位相同。这三组对称分量与不对 称分量间的关系，由下式确定：

Ia
=

I a1
+

I
a2
+

I
a0


Ib


I b1 +

Ib2
+
Ib0

正确制定已知系统的零序网络的一般 方法是：从短路点着手，在短路点和地 之间接入零序反电势，然后从短路点出 发，由近及远的观察与短路点连接的所 有支路中零序电流流通的途径，把又零 序电流流通的元件的零序阻抗按系统结 线顺序连接起来，这样就得到了该系统 的零序网络等值图。