电力课件第七章第4节自耦变压器的零序参数和等值电路算法【Word版可编辑】

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变压器的零序等值电路及其参数

变压器的零序等值电路及其参数变压器是电力系统中广泛使用的一种电气设备。

在电力系统工作中，变压器的零序等值电路和参数具有极其重要的作用。

本文将从以下三个方面介绍变压器的零序等值电路及其参数：零序电流的产生机理、变压器的零序等值电路、变压器零序参数的计算方法。

一、零序电流的产生机理电力系统中，变压器的零序电流主要来自于系统中存在的地故障电流。

当单个交流系统中出现故障时，故障电压可以在异常的地面通路上通过电气设备和电气设备周围的土壤来回流。

当这种情况发生在变压器中时，流经变压器中的电流会形成一种称为零序电流的电流，其大小和方向取决于许多因素，包括变压器的设计特点和系统中的故障性质。

二、变压器的零序等值电路在电气系统中考虑变压器的零序等值电路时，模型使用单相变压器模型中的两组相同绕组，但它们通过三相连接。

当将现有变压器的中、高、低电压连接到变压器的三个绝缘组时，实际上就是将三组等效单相变压器绕组连接起来，形成的零序等效电路。

三、变压器零序参数的计算方法变压器零序参数的计算方法是比较复杂的，需要考虑许多因素，例如变压器内部和外部的电感和电容等。

下面介绍一种基于电路和矩阵方法的计算方法：1.在计算变压器零序参数之前，必须首先计算出变压器的正序参数，例如电感和电容。

正序电路参数可以通过电路分析或元件仿真软件进行计算。

2.计算变压器的零序参数需要建立一个零序等效电路模型。

在建立模型时需将变压器内部和外部的电感和电容进行分离。

内部参数包括三相变压器的饱和电感、漏电感和交叉饱和电感等，外部参数包括功率电缆等的电感、电容和电阻等。

建立模型后，可用于计算变压器零序等效电路的参数。

3.计算变压器的零序等效电路参数需要使用矩阵方法。

首先，将矩阵的电流和电压元素计算出来。

然后，可以使用变压器的零序等效电路模型和上述元素来计算整个电路的零序等效参数。

变压器的零序等值电路及其参数是电力系统中重要的概念。

在实际的电力系统中，需要根据彼此的需求和特点，在设计变压器零序等效电路和计算参数时采用合适的方法。

变压器的零序等值电路及其参数PPT课件

xII-III xII xIII
&
xI-II xIxII
xI-III xIxIII
xII-III xII xIII
.
&
xI
1 2
xI-II
xI-III
xII-III
xII
1 2
xI-II
xII-III
xI-III
xIII
1 2
xI-III
xII-III
xI-I1I5
四、注意的问题
Ⅰ
Ⅲ
Ⅱ
II(0)
IIII(0)
III(0)
II(0) II(0)
xnI
3II(0)
xnII III(0)
3III(0)
III(0)
xnL
3III(0)
I j3xnI
II(0)
jxI
jxm(0)
j3xnII Ⅱ
jxII
jxIII
IIII(0)
I (0)
Ⅲ
j3xnL
.
10
三、自耦变压器的零序等值电路及其参数
xm(0)<<xm(1)=xm(2) ；
短路计算中应视为有限制，一般应由实验确定。
大致取值范围：xm(0)=0.3~1.0
.
4
二、普通变压器零序等值电路与外电路的联接
1、概述：
①基本原理：
a) T- 0 序等值电路与外电路的联接取决于 I0 流通路径——与变压器三相绕组联结形式及中性点接地方式有关。
II(0)
xn
Vn
II(0)
3(II(0)-III(0))
零序等值电路
VI(0)
II
I II(0)

第7章电力系统各元件的序参数和等值电路

I B 10180 ( A)

I C 0 ( A)
,求其A、B及C三
相的三序分量。
解：

I
A1

I A2

I A0
1

1 3
1 1
1

1 3
1 1
a
a2

I
A

a2
a I B
1
1

第一节对称分量法
设

I a 、I b 、I c
为不对称三相系统的三相电流相量，可以按
下列关系分解出三组对称三相系统的电流相量。

I c1

I a1

I b1 (a)正序分量

I b2
I a2

I c2
(b) 负序分量

I a0

I b0

I c0
(c) 零序分量

Ic

Ia
Ib
(d) 三序分量的合成

1.22
X
" d
对于无阻尼绕组的发电机，可采用 X 2 1.45 X d 如无电机的确切参数，也可按下表取值：
更正教材
同步电机类型汽轮发电机
有阻尼绕组水轮发电机无阻尼绕组水轮发电机调相机和大型同步电动机
X2 0.16 0.25 0.45 0.24
X0 0.06 0.07 0.07 0.08
定义：发电机端点的负序电压的同步频率分量与流入定子绕组负序电流的同步频率分量的比值。
不同类型的短路，负序电抗不同。
两相短路单相接地短路两相接地短路

变压器的零序参数和等值电路

三绕组变压器一般都设有d绕组，可使三次谐波电流在d绕组中形成环流，并使零序励磁电抗Xm0较大，可认为无限大。 1. YN，d，d接线变压器（图7-14）
X 0 X X // X
2. YN，d，y接线变压器（图7-15）
X 0 X X X
将I绕组开路，则归算到I侧的Ⅱ、Ⅲ侧绕组的零序电抗为：
2 X X 3 X n k12
因此，零序电路中归算到I侧的各支路零序电抗为：
1 ) X 3 X n (1 k12 ) X ( X X X 2 1 X ( X X X ) X 3 X n (k12 1)k12 2 1 X ( X X X ) X 3 X n k12 2
YN/y接法变压器
I I (0)
I 0 II ( 0 )
U ( 0)
YN侧有零序电流，y侧无零序电流通路，等值电路为
jx I
U ( 0)
jxII
jxm(0)
YN/yn接法变压器
I I (0)
I II ( 0 )
U ( 0)
II侧因中性点接地, 提供了零序通路，等值电路为：
对于三相三柱式变压器，零序主磁通通过充油空
间及油箱壁形成闭合回路，因磁导小，励磁电流很
大，所以零序励磁电抗要比正序励磁电抗小得多，
在短路计算中，应视为有限值，通常取Xm0 =0.3~1。变压器零序电抗与三相绕组接线方式的关系 Y接线：零序电流流不通，从等效电路看，相当于变压器绕组开路；
YN接线：零序电流能流通，从等效电路看，相当
XⅠ、XⅡ、XⅢ是各绕组自感和互感的组合电抗，即等值电抗，一般通过短路试验按下式求出：

变压器的零序参数和等值电路备课讲稿

路中具有对称性，因此这三点的
电位相等。所以在ea0、eb0、ec0三个电动势的作用下只能在三角形
绕组中引起零序环流，而不能流
到绕组外面的线路上去。这与变
压器Ⅱ侧三相短路完全一样，其
等值电路如图7-9b所示。
图7-10 三角形绕组中的零序电动势和电流
∴
X0XX X X X m 0 m 0XX X1 (Xm0X )
➢自耦变压器的特点：它的某两个绕组之间不仅有磁的联系，而且还有电的联系。在中性点绝缘的情况下，它的绕组中可能还会有零序电流流过。 ➢为了避免当高压侧发生单相接地短路时，自耦变压器中性点电位升高而引起中压侧或低压侧过电压，通常将其中性点直接接地或经电抗接地，且均认为Xm0=∞。
1. 自耦变压器中性点直接接地
X；
U jIN 0j3X n(jII0 0 I0 )3X n(1k)
∴
X X 3 X n(1 k)2
由图7-19(b) ，可得其零序电抗为：
X 0 X X X 3 X n ( 1 k ) 2 X
三绕组YN，yn，d接线自耦变压器（图7-20）
图7-20 中性点经电抗接地时YN,yn,d接线自耦变压器的零序电流回路及其等值电路
在图（a）中，当零序电压加于变压器YN侧时，零序电流由Ⅰ侧绕组中性点入地形成回路。
图7-9 YN，d接线变压器的零序电流回路及其等值电路
(a)零序电流回路 (b)零序等值电路
由于Ⅰ侧与Ⅱ侧绕组间有耦合关系，将会在Ⅱ侧的三个绕组中感应出三个大小相等、相位相同的电动势，如图所示。
由图可见，a、b、c三点在电
当变压器YN侧中性点经电抗Xn接地时（图7-11a），将有3I0电流流过Xn ，其零序等值电路如图7-11b所示。

第七章自耦变压器 PPT

高。 k A 越接近1, k x y 越小, 电磁容量(绕组
容量)越小, 节材效果越明显.
缺点： 1）短路阻抗标幺值比双绕组小，短路电流较大。
2）由于自耦变压器原副边有电的直接联系，高压边过电压时，低压边也产生严重的过电压，两边均需要装设避雷器。
7.2 三绕组变压器
一、结构特点
每个铁心柱上套有三个不同电压级别的绕组，通常高压绕组放在最外层，低压绕组或中压绕组放在内层。
U & 2 E & 2 k A I & Z a x E & 1 E & 2 k A I & Z a x①
① 代入U & 1 I & 1 Z A a I & Z a x E & 1 E & 2
得 U & 1 U & 2 I & 1 Z A a I & Z a x ( k A 1 )
U a x I 2 0 0 1 2 0 0 V A k x y S N A
SNA S电磁 S传导 kxySNA S传导
k A 越接近1, k x y 越小, 电磁容量(绕组容量)
越小, 传导容量越大,节材效果越明显。
2.简化等值电路（推导过程不要求）
U & 2E & 2I& Zax 同uuu乘uuukurA kA U & 2 kA E & 2 kA I& Z a x
3）容量关系
SNA U1I1 (UAa U2 )I1 UAaI1 U2I1 S电磁 S传导
实例: 原边输入容量
2 2 0 1 0 2 2 0 0 V A
双绕组变压器原边输入容量
2010200 V A

电力系统各元件的序阻抗和等值电路PPT课件

( UIN U IIN
)
第29页/共75页
•从变压器I侧观察到的零序等值电抗的有名值为：
x0
xI
xIII (xII x) xIII xII x
（10.17）
图10.10 中性点经电抗接地的自耦变压器零序等值电路第30页/共75页
10.6 架空输电线的零序阻抗
“导线－大地”回路的自阻抗与互阻抗单回路架空输电线的零序阻抗双回路架空输电线的零序阻抗有架空地线时输电线的零序阻抗
第7页/共75页
10.2 对称分量法在不对称故障分析中的应用
➢对于三相对称的元件，各序分量是独立的
➢设输电线路末端则三相电压降也是不对
称的。
第8页/共75页
10.2 对称分量法在不对称故障分析中的应用
➢ 元件序阻抗，即该元件通过某序电流时，产生相应的序电压与该序电流的比值。 ➢ 静止元件，如线路、变压器等，正序和负序阻抗相等； ➢ 对于旋转设备，各序电流会引起不同的电磁过程，三序阻抗总是不相等的。
➢ 对于三相三柱式变压器，磁通路径磁阻大，零序电抗较小，一般需经试验方法求得零序励磁电抗。
第21页/共75页
三绕组变压器的零序电抗
1. YN, d, y 接线变压器
x0 xI xII x
（10.12）
• 可以忽略其零序励磁电抗
xm0
第22页/共75页
三绕组变压器的零序电抗
2.YN, d, yn 接线变压器 ➢ 如没有另一接地点，变压器的零序电抗与 YN, d, y 相同
•
•
•
•
U a1 ZS I a1 Zm I b1 ZS I c1
•
•
•
I a1 I b1 I c1 0

第七章电力系统元件的各序参数和等值电路

简单不对称故障的分析计算
2
8.1 对称分量法
正序分量
负序分量
零序分量合成
3
一、对称分量法 • 正序分量：三相量大小相等，互差1200，且与系统正常运行相序相同。 • 负序分量：三相量大小相等，互差1200，且与系统正常运行相序相反。 • 零序分量：三相量大小相等，相位一致。
逆时针旋转1200
a1 a1
a1
0
I (Z Z ) V E a a1 G1 L1 a1
13
三、对称分量法在不对称短路计算中的应用
负序网
(Z Z ) V 0I a2 G2 12 a2
14
三、对称分量法在不对称短路计算中的应用零序网
I I 3I I a0 b0 c0 a0
19
2.同步发电机的零序电抗
• 三相零序电流在气隙中产生的合成磁势为零，因此其零序电抗仅由定子线圈的漏磁通确定。 • 同步发电机零序电抗在数值上相差很大（绕组结构形式不同）： X 0 (0.15 ~ 0.6) X d • 零序电抗典型值
20
8.2.2 异步电动机和综合负荷的序阻抗
• 异步电机和综合负荷的正序阻抗： Z1=0.8+j0.6或X1=1.2； • 异步电机负序阻抗：X2=0.2； • 综合负荷负序阻抗：X2=0.35；
1 1 1
SI I 120 abc
S 1I I abc 120
5
二、序阻抗的概念
• 静止的三相电路元件序阻抗
Z V aa a Vb Z ab Z Vc ac Z ab Z bb Z bc Z ac I a Z bc I b Z cc I c

电力课件第七章第4节自耦变压器的零序参数和等值电路算法【word版可编辑】p

由图7-18（b），可求其零序等值电抗为
其中性点入地电流仍为
2.自耦变压器中性点经阻抗接地
对于双绕组YN，yn接线自耦变压器，当中性点经阻抗接地时，其零序电流回路如图7-19（a）所示。由于接地电抗的存在，使其等值电路的不同于中性点直接接地的情况。如按有名值计算时，设中性点对地电位，则Ⅰ、Ⅱ绕组端点对地电位、分别为
式中，、为中性点直接接地时，归算至Ⅱ侧Ⅱ、Ⅲ绕组的等值电抗。
再将归算至Ⅰ侧，就得到归算至Ⅰ侧Ⅱ、Ⅲ绕组的等值电抗为
式中，为当时，归算至Ⅰ侧Ⅱ、Ⅲ绕组的等值电抗。
由、、就
其中，、分别为Ⅰ、Ⅱ绕组端对中性点的电压。
于是可写出归算至Ⅰ侧的Ⅰ、Ⅱ绕组间的零序等值电抗为
式中，、为Ⅰ、Ⅱ侧绕组实际运行分接头电压；为中性点直接接地时（）归算至Ⅰ侧的自耦变压器的零序等值电抗；、为Ⅰ、Ⅱ绕组未归算值的实际电流。
其零序等值电路如图7-19（b）所示。
由图7-19（b），可求其零等值电路
自耦变压器一般用以联系两个中性点直接接地的电力系统。为了避免当高压侧发生单相接地短路时，自耦变压器中性点电位升高引起中压侧或低压侧过压，通常将自耦变压器中性点直接接地，也可经电抗接地，且均认为。
1.自耦变压器中性点直接接地
双绕组YN，yn接线自耦变压器中性点直接接地时，其零序电流回路和零序等值电路如图7-17所示。
中性点入地电流仍为。
对于中性点经电抗接地的YN，yn，d接线的三绕组自耦变压器，其零序电流回路和零序等值电路如图7-20所示。
同样由于有了中性点接地电抗，致使归算至Ⅰ侧的等值电抗、、与图7-18（b）中各支路电抗不同。以下分别求、、。
将Ⅲ绕组开路，归算至Ⅰ侧的Ⅰ、Ⅱ绕组的零序等值电抗为式（7-27）所求的。

电力网各元件参数和等值电路PPT培训课件

性。并网运行时，需要考虑发电机的参数和等值电路，以确保与系统的
匹配和稳定。
02
参数匹配
发电机并网运行时，需要确保其参数与系统相匹配，包括电压、频率、
相位角等。这些参数的匹配能够减少并网时的冲击电流，提高系统的稳
定性。
03
等值电路应用
在发电机并网运行中，等值电路的应用非常重要。通过等值电路，可以
分析发电机的内阻抗、电抗和电感等参数，从而更好地了解发电机的性
THANKS
感谢观看
电力网各元件参数和等值电路PPT培训课件
• 电力网元件介绍 • 元件参数介绍 • 等值电路介绍 • 电力网元件参数和等值电路的关系 • 实际应用案例分析
01
电力网元件介绍
发电机
01
02
03
种类
水轮发电机、汽轮发电机、燃气轮发电机等。
工作原理
利用机械能转化为电能，通过转子磁场和定子线圈的相对运动产生感应电动势。
元件电容
元件电容的大小影响等值电路中的电容值，对电压的相位和波形产生影响。
等值电路在电力网中的应用
系统分析
01
等值电路可用于电力网的系统分析，帮助理解电力网的运行特
性和状态。
短路计算
02
等值电路可用于短路电流的计算，为保护装置的选择和整定提
供依据。
潮流计算
03
等值电路可用于电力网的潮流计算，确定各节点的电压和功率
额定电流
总结词
表示电器在正常工作时允许的最大电流。
详细描述
额定电流是指电器在正常工作时所允许的最大电流值，也是电器的一个重要参数。如果电流超过额定值，可能会引起电器过热、烧毁等故障。
额定功率

第七章自耦变压器ppt课件

精选
3
自耦变压器
A
X
单相自耦变压器
精选
绕组ax是一、二次侧
a
共用的，称为公共绕
铁心组，其匝数为N2 。
与公共绕组串联的绕
组 Aa ，称为串联绕绕组组，其匝数为N1 。
绕组 Aa 与 ax 的绕向
x
相同。
4
实例分析：从双绕组变压器到自耦变压器(1)
实例：假设图示
双绕组变压器
精选
a
x
6
实例分析：从双绕组变压器到自耦变压器(3)
首先分析双绕组变压器电流方向。
I&1
A
忽略励磁电流则：
a
N1I& 1N2I& 2 0
I&2
X
x
原副边电流符号相反：当原边电流在
原绕组中从同名端流向非同名端，则副边电流在副绕
组中从非同名端流向同名端！
精选
7
实例分析：从双绕组变压器到自耦变压器(4)
值称为效益系数 k x y
绕组容量额定容量 – 传导容量
效益系数 k x y
= ———— = ——————————
额定容量
额定容量
kxy
U1I1U2I1 U1I1
1 1
kA
A
E&1
a
绕组容量 UAaI1NkxySNA U & 1
E& 2
x
实例: kA1.1, kxy0.091X
2010200 V A 0 .0 9 0 9 2 2 0 0 2 0 0 V A
U & 2 E & 2 k A I & Z a x E & 1 E & 2 k A I & Z a x① ① 代入U & 1I& 1 Z A aI& Z a xE & 1E & 2 得 U & 1 U & 2 I & 1 Z A a I & Z a x(k A 1 )

华中科技大学-电气工程基础课件(熊银信)-第7章-电力系统的短路计算剖析

➢ 为设计和选择发电厂和变电所的电气主接线提供必要的数据；
➢ 为合理配置电力系统中各种继电保护和自动装置并正确整定其参数提供可靠的依据。
❖ 简化假设
I. 负荷用恒定电抗表示或略去不计；
II. 认为系统中各元件参数恒定，在高压网络中不计元件的电阻和导纳，即各元件均用纯电抗表示，并认为系统中各发电机的电势同相位，从而避免了复数的运算；
0.87
X
T1( N
)*
U
2 T 1(
N
)
ST1( N )
Sd
U
2 dI
10.5 10.52 100 31.5
100 10.52
0.33
X G( N )*
Sd SN
0.26 100 30
0.87
X T1(N )*
Sd ST1(N )
10.5 100 100 31.5
0.33
X
项目 UdⅡ UdⅢ
1. 准确计算法
U dI
/
K1
10.5 1 10.5 /121
121kV
U dI
/(K1K2 )
U dII
/
K2
121 1 110/ 6.6
7.26 kV
2. 近似计算法 UavⅡ＝115 kV UavⅢ＝6.3 kV
E=1.05
各元件电抗的标幺值分别为： 1
2
3
4
5
6
HUST_CEEE
HUST_CEEE
第一节电力系统的短路故障
短路：电力系统中一切不正常的相与相之间或相与地之间发生通路的情况。
一、短路的原因及其后果二、短路的类型三、短路计算的目的和简化假设
HUST_CEEE

电力系统各元件的序参数和等值电路培训课件(ppt 71页)

第七章电力系统各元件的序参数和等值电路
第七章电力系统各元件的序参数和等值电路
第一节第二节第三节第四节第五节第六节
对称分量法同步发电机的负序电抗和零序电抗异步电机的参数和等值电路变压器的零序参数和等值电路电力线路的零序阻抗和等值电路电力系统故障运行的等值电路
第七章电力系统各元件的序参数和等值电路
子绕组的零序电流的同步频率的分量的比值。由定子绕组的漏
抗确定。
➢
零序电抗的变化范围大致是（0.15～0.6）X
" d
➢ R0=R
第七章电力系统各元件的序参数和等值电路
➢
对汽轮发电机及有阻尼的水轮发电机，可采用 X 2
1.22
X
" d
➢
对于无阻尼绕组的发电机，可采用X 2
1.45
X
' d
➢ 如无电机的确切参数，也可按下表取值：
➢ 转子绕组短接，略去所有绕组的电阻时，由定子侧观察到的等值电抗，如图7-3（a）；
➢ 考虑到 X m X r ，从而简化为图7-3（b）所示，可得：
X '' X s X r
（7-8）
➢ 图7-3（b）也可表示异步电机启动时的等值电路，有：
X '' X st 1/ Ist
（7-9）
2、异步电动机的次暂态电动势 E''
X
" q
第七章电力系统各元件的序参数和等值电路
注意：1）若
X
" d
，X则q" 负序电抗
X。2
X
" d
2）同步发电机经外电抗短X路时，表中所有
都应以

电力网各元件等值电路和参数计算ppt课件

设经过整循环换位的三相线路的三相导线上每单位长度的电荷分别为+ga，+gb，+gc，三相导线的镜像上的电荷分别为-ga，-gb，-gc，沿线均匀分布六导线系统介电系数ε为常数，可应用叠加原理。选地面作为电位参考点，利用公式（2-23）分别计算三对线电荷单独存在时在a相导线产生的电位，
（2-23）
线路出现电晕现象的最小电压称为临界电压 Vcr 。三相导线排列在等边三角形顶点上时，电晕临界相电压的经验公式为：
（2-16）
m1：反映导线表面状况的系数(常量)，对多股绞线 m1=0.83~0.87 m2：反映气象状况的系数，对于干燥和晴朗的天气，m2=1 ，对于有雨、雪、雾等的恶劣天气，m2=0.8~1 （随天气变化）， δ为空气的相对密度；按左式计算： p为大气压力，单位Pa ; t为大气摄氏温度；当 t=25C， p=76Pa时，δ=1 r：导线的计算半径，单位为cm；D为相间距离单位与r相同。对水平排列的线路，两边线路的电晕临界电压Vcr比上式算得的值高6%；而中间线路的Vcr比上式算得的值低4％。
电力系统中元件的三相等值电路也有星形电路和三角形电路。
为了便于应用一相等值电路进行分析计算，要把三角形等值电路化为星形等值电路。
等值电路中的参数是计及了其余两相影响（如相间互感等）的一相等值参数
2－1 架空输电线路的参数
输电线路的参数包括：
电阻r0：反映线路通过电流时产生的有功功率损失；电憾L0：反映载流导线产生的磁场效应；电导g0：反映线路带电时绝缘介质中产生泄漏电流及导线附近空气游离而产生的有功功率损失；电容C0：反映带电导线周围电场效应的。
分裂导线线路的电抗值随分裂数的增加而减小
钢导线，由于集肤效应及导线内部的磁导率均随导线通过的电流大小而变化，它的电阻和电抗均不是恒定的，钢导线构成的输电线路将是一个非线性元件。钢导线的阻抗无法用解析法确定，一般用实验测定电压、电流值来确定其阻抗。