不对称三相电路的特点及分析
不对称三相电路如何分析计算不对称三相电路
中线的作用
• 中线的作用就在于使星形连接的不对称负 载的相电压对称。为了保证负载的相电压 对称,就不应让中线断开。因此,为防止 误动作,规定中线内不允许接入熔断器或 闸刀开关。
例4求负载相电压、负载电流及 中线电流。
• 已知电路如图所示,电源电压对称,每相 电压Up=220V;负载为电灯组,在额定电 压下其电阻分别为RA=5Ω,RB=10Ω, RC=20Ω。(灯泡的额定电路为220V)
IC'A' = 1.11 –118.20 A
求解负载端 线电压
• 从原图中可知: UA'B' = IA'B' Z△=1.11 –1.80×300/300 =333/ 28.20V
求解负载端线电压
IA
或根据一相等效电路先求出负载相电压 UA'N' = IA ZY = 1.93 –31.80× 100 300 =193 –1.80 V
• 当三相系统发生故障时也会引起不对称。
不对称星形连接的三相电路
IN
不对称星形负载的相电压(S断开)
• 开关S断开时,由弥尔曼定理得:
UN'N =
UA ZA
+
UB ZB
+
UC ZC
1 ZA
+
1 ZB
+
1 ZC
≠0
各相电压为 UAN' =UA- UN'N
UBN' =UB- UN'N
UCN' =UC- UN'N
幻灯片
IA
IA= UA/Z=220 00 /22 200=10 –200A • 根据对称性可写出
IB= IA –1200=10 –1400A
三相电路基础知识讲解
A'
•
U •
I ab
IB A'N 'ZAB
ZCA• I ca
B'
•
IC
•
I
bc
ZBC
C'
负载的相电压:每相负载上的电压。 U A'N ' ,U B'N ' ,U C'N '
负载的线电压:负载端线间的电压。 U A'B' ,U B'C' ,U C'A' 线电流:流过端线的电流。 IA , IB , IC 相电流:流过每相负载的电流。Iab , Ibc , Ica
•
UBC
•
UBN
•
UCN
U
120o
U120o
3U 90o
•
U CA
•
UCN
•
UA
N
U120o
U0o
3U150o
利用相量图得到相电压和线电压之间的关系:
•
UCA
•
UCN
30o
•
30
U
U BN
AB
U o • AN
30o
•
UB N
•
UB C
一般表示为:
•
UAB
3
•
U
AN
30o
•
UBC
3
•
U AN
•
UBN
•
UCN
1
•
U
AB
30o
3
1
•
U
B
C
30o
3
1
•
U
CA
第八章电力系统不对称故障的分析
•
U
fc (1)
•
U
fc ( 2 )
•
U
fc ( 0 )
1
•
U
fc
3
同一类型短路故障发生在不同相上时,基准相的序分量 故障边界条件的形式不会改变,于是复合序网的形式不 会改变,计算公式、结论均不会改变,只是表达式中下 脚符号改变而已。
j a2 a X ff (2) a2 1 X ff (0) I&fa(1)
U&fc aU&fa(1) a2U&fa(2) U&fa(0)
j a a2 X ff (2) a 1 X ff (0) I&fa(1)
(四)向量图:
Ifc(2) Ifb(1)
Ifc(1) Ifb(2)
•
I fa(2)
X ff (0)
•
I fa(1)
X ff (2) X ff (0)
•
I fa(2)
X ff (2)
•
I fa(1)
X ff (2) X ff (0)
U&fa(1) U&fa(1) U&fa(1)
j
X X ff (2) ff (0)
•
I fa(1)
X ff (2) X ff (0)
(2)两故障相中的短路电流的绝对值相等,方向相反, 数值上为正序电流的 3 倍;
(3)当在远离发电机的地方发生两相短路时,可通过对序网 进行三相短路计算来近似求两相短路的电流;
(4)两相短路时的正序电流在数值上与在短路点加一个附加阻
抗
Z (2)
构成一个增广正序网而发生三相短路时的电流相等。即
•
•
•
不对称短路的分析和计算
武汉理工大学《电力系统分析》课程设计说明书目录摘要 (3)1 电力系统短路故障的基本概念 (4)1.1短路故障的概述 (4)1.2 三序网络原理 (5)1.2.1 同步发电机的三序电抗 (5)1.2.2 变压器的三序电抗 (5)1.2.3 架空输电线的三序电抗 (6)1.3 标幺制 (6)1.3.1 标幺制概念 (6)1.2.2标幺值的计算 (7)1.4 短路次暂态电流标幺值和短路次暂态电流 (8)2 简单不对称短路的分析与计算 (9)2.1单相(a相)接地短路 (9)2.2 两相(b,c相)短路 (10)2.3两相(b相和c相)短路接地 (12)2.4 正序等效定则 (14)3 不对称短路的计算的实际应用 (14)3.1 设计任务及要求 (14)3.2 等值电路及参数标幺值的计算 (15)3.3 各序网络的化简和计算 (17)3.3.1 正序网络 (17)3.3.2 负序网络 (19)3.3.3 零序网络 (20)3.4 短路点处短路电流、冲击电流的计算 (20)4 实验结果分析 (21)5 心得体会 (22)6 参考文献 (23)2摘要电力系统的安全、稳定、经济运行无疑是历代电力工作者所致力追求的,但是从电力系统建立之初至今电力系统就一直伴随着故障的发生而且电力系统的故障类型多样。
在电力系统运行过程中,时常会发生故障,且大多是短路故障。
短路通常分为三相短路、单相接地短路、两相短路和两相接地短路。
其中三相短路为对称短路,后三者为不对称短路。
电力运行经验指出单相接地短路占大多数,因此分析与计算不对称短路具有非常重要意义。
求解不对称短路,首先应该计算各原件的序参数和画出等值电路。
然后制定各序网络。
根据不同的故障类型,确定出以相分量表示的边界条件,进而列出以序分量表示的边界条件,按边界条件将三个序网联合成复合网,由复合网求出故障处各序电流和电压,进而合成三相电流电压。
关键词: 不对称短路计算、对称分量法、节点导纳矩阵31电力系统短路故障的基本概念1.1短路故障的概述在电力系统运行过程中,时常发生故障,其中大多数是短路故障。
不对称三相电路的概念和特点
不对称三相电路的概念和特点
不对称三相电路是指三相电源的相量或相电压不完全相等的情况。
其特点如下:
1. 电压不均衡:不对称三相电路中每个相的电压不相等,可能产生较大的电压偏差,使得电气设备受电影响。
2. 电流不均衡:不对称三相电路中每个相的电流不相等,可能产生较大的电流偏差,使得设备受电流影响。
3. 功率不均衡:不对称三相电路中每个相的功率不相等,可能会导致三相电力系统不平衡,造成各种电能质量问题。
4. 不良影响:不对称三相电路会产生较大的谐波电压和电流,进一步影响电能质量与设备的正常运行。
5. 维护成本:不对称三相电路需要加装设备来平衡电压和电流,增加了维护成本。
6. 性能不佳:不对称三相电路会降低电能传输效率和设备的使用寿命,其电能质量不如对称三相电路。
变电站10kV母线三相电压不对称现象浅析
变电站10kV母线三相电压不对称现象浅析变电站是电压和能量转化为电力系统、接收和分配的地方。
10kv电压的电能质量直接影响用户的电能质量。
三相电压不平衡是指电力系统三相电压幅值不一致,幅值超过规定区间。
三相电压不平衡会导致严重后果,如电气设备损坏和驱动器关闭。
标签:10kV母线;相电压;不对称;分析引言金店运维团队管辖的110千伏冯村站,最近出现了很多10kV电压不对称现象,引起了我的注意。
10 kV母线负载不对称,主要为附近的钢厂和奎山水泥厂供电。
在满负荷生产期间,它对变压器的安全和成本效益有重大影响,经常导致低压侧10 kV母线三相电压的异常指示。
作为现场的电气操作人员,根据实际操作情况和10 kV负荷情况,本文对某些异常情况进行了分析,以便大家很好地了解,从而更好地做好今后的电力工作。
1 三相交流电源电压的对称和不对称三相电源通常为115 / 200伏、400赫兹。
理想的功率状态是115/200伏、400赫茲三相恒定电压和120度三相相位差。
然而,在实际工程应用中,特征三相功率曲线提供了其正常功能的极限,并呈现出与理论数据的一些偏差。
通常,当三相负载在给定间隔内变化时,三相固定电压幅度不超过3 v,相位差不超过8度,并且三相电压是对称的。
所生产的变电站通常是对称的,而合格的电力系统在地面和飞行中经过全面测试,以满足电力对称要求。
在当今的电力系统中,随着大功率电源的增加和消除,三相电源的对称性(或平衡)会受到影响,有时甚至会克服电力系统允许的波动。
三相饮食的不对称性被定义为三相电压根据电力系统的正常功能而不同。
张力不对称通常用最大相张力和最小相张力之差来表示。
当相间的不对称负载达到标称电流的15%,并且最大相电压和最小相电压之间的差值大于3 v时,认为相位不对称。
不对称指数也可以表示为相张力和三相平均电压之间差值的最大值之比的百分比。
相位张力对称性是影响稳态电压极限的主要因素,也是馈电质量的指标之一。
不对称三相电路
【例1】 对称三相三线制Y-Y电路,电源线电压380V,三相负载对称, 每相阻抗为Z=38Ω,试求A相负载短路时各相负载的电压和电流。
UA
A
IA Z
N
UB B
IB Z
N
UC C
IC Z
解:设 U AN 0 ,当A相负载短路时,有
U BN
U BA
380 150 V
U CN
U CA
380150 V
.
UC
U AN U A U NN
.
U CN′
.
U N N′
U BN U B U NN
U CN U C U NN
.
UB
.
U BN′
U
A
U
p0 ,则可定性作出相量图。
.
U AN′
.
UA
分析:中性点位移使负载相电压不对称,负载不能 正常工作。另外一相负载变动将影响其他两相负载 的电压。
解决的办法:引入一条
2.不对称三相电路的分析——正弦交流电路的各种分 析 方法。
点位移的原因。
设电源三相对称,线路阻抗忽略不计,负载不对称,即
ZA ZB ZC
A
IA
A
UA
N
UC
C
UB
IN ZN
B
IB
ZA
U AN
N
C
ZC
U
Z
CN
B
U BN B
IC
由节点电压法:
U NN
YA U A YB U B YC U C
YA YB YC
YA YB YC
∴
U NN 0
此时负载各相电压为
ZN
0
第七章 三相电路
g g g
对称时还有关系式:
I A 3 I AB 30 g g I B 3 I BC 30 g g I C 3 I C A 30
对称三相电路Y-Y联结时有以下特点:
1) 中线不起作用 。无论有无中线、中线阻抗为多大,N、N’两 点 均可用无阻抗的导线相连接,而不影响电路工作状态;
2)独立性。每相负载直接获得对称的电源相电压。各相电压、电
流只与本相的电源及阻抗有关,而与其它两相无关; 3)对称性。各相负载线电流、相电流均对称。可以只求一相,其 他两相由对称原则推出。
图7-3 三相电源的星形联接
电工基础
第二节 三相电源的连接
(3)对称电源星形连接时相电压与线电压间的关系:
& & U AB 3U A30 & 3U &30 U BC B & & U CA 3U C 30
图7-4
三相电源星形联接时的相量图
电工基础
第二节 三相电源的连接
& 2200 U & I A1 A 11 53.1o A Z1 12 j16 I& 11 173.1o A
B1 o I& 11 66 . 9 A C1
三角形连接负载Z2的相电压等于线电流为380V,ÙAB=380∠30oV,相电流为
& U 38030 & I AB AB 6.33 6.8o A Z AB 48 j 36 I& 6.33 126.8o A
不对称三相电路的分析
IA=
UAN' ZA
IB=
UBN' ZB
IC=
UCN' ZC
不对称星形连接负载的相量图
UCN' UC
UN'N N' N
UB UBN'
UAN' UA
中性点位移
- UA +
A
YA
IA
- UB +
B
YB
N
IB
- UC +
C
YC
IC
ZN
S
中线电流为
N’ IN
当合上开关S,即接上 中线时,如果ZN≈0,则 可强使UN’N =0。 此时尽 管电路不对称,但各相 保持独立,各相负载的 相电压对称。因此在负 载不对称时中线的存在 是非常重要的。
典型的不对称三相电路 (3)
不对称星形连接的三相电路
- UA +
A
YA
IA
- UB +
B
N
IB
- UC +
C
IC ZN
YB N’
YC
S
IN
(YA+ YB +YC)UN'N = UA YA + UB YB + UC YC
不对称星形负载的相电压(S断开)
开关S断开时,由节点电压法分析可知:
UA YA + UB YB + UC YC
上线电流滞后于相应的相电流300。
三相电路小结2
➢对称三相电路的计算,可归结为一相等效 电路的计算,再由电路的对称性求解。
➢一般取A相作为计算电路。 ➢三相功率的计算公式如下:
P 3U lIl cos Q 3U lIl sin
不对称三相电路的计算
V、W两相负载上旳总电压等于电源旳线电压, 因为V、W两相负载旳阻抗相等,在所选定旳参 照方向下,V、W两相负载电压为
U V
1 2 U VW
3 2 UP
U W
1 2
U
VW
3 2
U
P
负载中性点与电源中性点之间旳电压 及U相断路处旳电压为
uNN uV uV
uU uU u NN
190V
负载相电流和线电流
I U V
U W U Z
1 U VW 2Z
1 UL 2Z
1 2
380
A 4.75A
34.642 202
I V W
U VW Z
UL Z
380
A 9.5A
34.642 202
I U 0
IV
IW
3 U
380
A 14.25A
34.642 202
2
Ø 其他两相负载上旳电压和电流均减小到原来旳 3 倍。
2
3.对称三角形负载中一条端线断路
在对称三角形负载旳三相电路中,假 定U相端线断路,其电路如图示。→
U相端线断路后,电路中各负 载旳连接关系发生了变化,其 电路如图示。↓
U相端线断 路后负载 上旳电压 和电流旳 相量图如 图。 ←
三相负载旳相电压为
IW
U W ZW
UW ZW
iN iU iV iW 0
在不对称旳三相四线制电路中,中性线电流一般不等于零。 这表白中性线具有传导三相系统中旳不平衡电流或单相电 流旳作用。
2.一相负载短路旳三相不对称电路
(1)对称三角形负载中一相短路
若不计线路阻抗,则短路相旳 电压等于电源线电压,短路相旳阻 抗等于零。
什么是三相电路三相电路的特点
什么是三相电路三相电路的特点三相电路是指由三相交流电源供电的电路,那么你对三相电路了解多少呢?以下是由店铺整理关于什么是三相电路的内容,希望大家喜欢!三相电路的分类对称三相电源对称三相电源是由3个等幅值、同频率、初相依次相差120°的正弦电压源连接成星形(Y)或三角形(△)组成的电源。
这三个电源依次称为A相、B相和C相。
上述三相电压的相序(次序)A、B、C称为正序或顺序。
与此相反,称为反序或逆序。
电力系统一般采用正序。
对称三相电压满足条件:ua+ub+uc=0或向量表达U对称三相电压是有三相发电机提供的。
不对称三相电路在三相电路中,只要有一部分不对称就称为不对称三相电路。
在三相电路中,三相负载吸收的复功率等于各项复功率之和。
三相电路的瞬时功率为各相负载瞬时功率之和。
在三相三线制电路中,不论对称与否,都可以使用两个功率表测量三相功率。
即二瓦记法。
三相电路的特点对称三相电源和对称三相负载相连接,称为对称三相电路(一般情况下,电源总是对称的)。
三相电源与负载之间的连接方式有Y-Y,△-Y,△-△,Y-△连接方式。
三相电路实际是正弦交流电路的一种特殊类型。
在三相电路中,三相负载的连接方式决定于负载每相的额定电压和电源的线电压。
由于对称三相电路中每组的响应都是与激励同相序的对称量。
所以,每相不但相电压有效值相等,相电流有效值也相等。
而且每相电压与电流的相位差也相等。
从而每相的有功功率相等。
三相电路的功率测试一瓦特法只能用于三相对称电路的功率测试,三相功率之和等于单相功率读数的三倍。
二瓦特法采用两个功率表测量三相电路的三相总功率,三相功率之和等于两个单相功率表的读数之和。
其理论依据是基尔霍夫电流定律,适用于三相三线制系统的三相功率测试,与系统是否对称无关。
不对称三相电路的特点及分析
3 U AYA + U BYB + U CYC = = 100.73∠32.310 V YA + YB + YC + YN
第6章 三相电路
.
U A U N ′N ∴ IA = ZA = U B U N ′N IB ZB U C U N ′N IC = ZC
ZB = 4, ZC = j6
-
UA
. 第6章 三相电路
+
A ZA IA
-
UC
+
C Z C IC IN
时的线电流, (1)中线阻抗 Z N = (1 + j 2) 时的线电流,中线电 流和负载吸收的功率。 流和负载吸收的功率。 时的线电流,中线电流。 (2)当 ZN = 0 时的线电流,中线电流。 (3)无中线时的线电流 UAB 解(1)设: UA = ∠00 = 220∠00 V
= I A RA + IB RB + IC RC = 32.89W
时的线电流,中线电流。 (2)当 Z N = 0 时的线电流,中线电流。
UA UB = ∴ IA = 98.39∠ 26.6A IB = = 55∠ 120A ZA ZB . . . . UC 0 IC = = 36.67∠30 A I N = I A + I B + I C = 93.28∠8.96A ZC
第6章 三相电路
(3)无中线时的线电流
UN′N UAYA + UBYB + UCYC = YA + YB + YC
0
.
N
U
.
A
+ + +
A Z A I A B
电路原理9.3.1不对称三相电路的分析 - 不对称三相电路的分析
U&Cn U&CN U&nN U120o 0.632U108.4o 0.4U138.4o
若以接电容一相为A相,则B相电压比C相电压高。B相灯较
亮,C相较暗(正序)。据此可测定三相电源的相序。
三相电路
例6.
A1
S
Z
如图电路中,电源三相对 称。当开关S闭合时,电流
A2
Z 表的读数均为5A。
Z
(三相不对称) A
UCn 190 VC
n
n
UnN
N
A
U An
C
B
B
UBn 190 V
灯泡未在额定电压下工作,灯光昏暗。
三相电路
(3)A相短路 A
C UCn 380 V
A
n
N
n UnN
UAn 0 V
C B
B UBn 380 V
超过灯泡的额定电压,灯泡可能烧坏。
在实际工程中,照明中线不装保险,并且中线较粗。 一是减少损耗,二是加强强度(中线一旦断了,负载就不 能正常工作)。
U&An U&AN U&nN,U&Bn U&BN U&nN,U&Cn U&CN U&nN
三相电路
相量图:
A
C U&CN
U&Cn U&nN
n
U&An
N
U&ANA
N
n
U&BN B
U&Bn
B
C
负载中点n与电源中点N不重合,这个现象称为中性点位 移。
在电源对称情况下,可以根据中点位移的情况来判断负
U&nN
电路分析07-2不对称三相电路的计算
或:
P
3I
2 p
R
3 382
8
34656W
11
电 路 例 7-11
分析
求图示电路中各表的读数。已知: Z1=-j10,
Z2=(5+j12), 对称三相电路的线电压Ul =380V, 单相负载R吸
收的功率 P =24200W。
*
解:A1测三角形负
1 3 Ul,
IP Il
➢ 形接法中: UP Ul ,
IP
1 3 Il
P 3Ul Il cos
无功功率:Q = 3Up Ip sin = 3Ul Il sin
视在功率:S = 3Up Ip = 3Ul Il 功率因数: cos P
S
不对称三相电路的功率:各相功率单独计算相加。
解 用弥尔曼定理计算中性点之间
A
的电压,设 U A U0 V
U NN
U A jC U B R U C jC 1 R 1 R
R
jU U 120 U120 j2
U A
U C
N
U B
(0.2 j0.6)U
灯泡较暗的为C相
1
jC
N
B
R
R
C灯泡较亮的为B相
B相灯泡两端电压为 U BN U B U NN U 120 (0.2 j0.6)U
ZN 0 或 ZN = (无中线),则 U NN 0 。中性点位移, 即各相负载电压不对称。
ZN=0,UNN‘=0,电源中心与负载中心强制重合。故 无中性点位移。但中线电流 IN 0,即相电流不对称。
相量图:
C
N
A
U NN N
B
2
电 路 例 7-6
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不对称三相电路的特点及分析
三相电力系统是由三相电源、三相负载和三相输电线路三部分组成,只要有一部分不对称就称为不对称三相电路,不对称三相电路中各相电流之间一般不存在幅值相等、相位相差 120的关系,所以不能直接化为单相电路计算,而要作为一般正弦稳态电路分析。
产生不对称的原因很多,例如对称三相电路发生短路、断路等故障时,就成为不对称三相电路。
其次,有的电气设备或仪器正是利用不对称三相电路的某些特性而工作的。
本节主要讨论由对称三相电源向不对称三相负载供电而形成的不对称三相电路的特点。
图 5.11(a )所示为Y-Y 联接的三相三线制不对称三相电路。
由图5.11(a )写出节点电压方程为
C C B B
A A N N C
B A Z U Z U Z U U Z Z Z ++=
⎪⎭
⎫ ⎝⎛++'111
可得
C B A C C B B
A
A N
N Z Z Z Z U Z U Z U U 111++++='
虽然电源是对称的,但由于负载的不对称,一般0≠'N
N U ,即N '点和N 点电位不同了。
负载电压与电源电压的相量图如图 5.11(b )所示,由图可见,N '点和N 点不再重合,工程上称其为中点位移, 这导致负载电压不对称。
当中点位移较大时,会造成负载电压的严重不对称,可能会使负载工作不正常,甚至损坏设备。
另外,由于负载电压相互关联,每一相负载的变动都会对其它相造成影响。
因此工程中常采用三相四线制,在N N '间
用一阻抗趋于零的中线联接,0≈N Z 。
则可强使0='N
N U 。
这样尽管负载阻抗不对称也能保持负载相电压对称,彼此独立,各相可单独计算。
这就克服了无中线带来的缺点。
因此,在负载不对称的情况下中线的存在是非常重要的。
为了避免因中线断路而造成负载相
A
U N
Z A
(a)
N '
C
U
N C U '
(b)
图5.11不对称三相电路
电压严重不对称,要求中线安装牢固,而且在中线上不安装开关、熔断器。
由于相电流不对称,一般情况下中线电流不为零。
即 0≠++=C
B A N I I I I [例 5.2] 若把图 5.11(a )所示电路中A 相负载阻抗接成一个电容,即
C
j Z A ω1=
,B 相、C 相接上两个同功率的灯泡,若使阻值C
R ω1=
,即 Z B =Z C
=R ,这就组
成了一个测定三相电源相序的仪器,称为相序指示器。
试说明在相电压对称的情况下,如何根据两个灯泡的亮度确定电源的相序。
解 由图可得中点电压N
N U ' 为 C j U R U R U C j U C
B A N N 211+++='ωω
令R
G 1=
,
0∠=U U A V ,则 4.10863.0)6.02.0(2
222∠=+-=+++=+++='U U j U j a a j G C j U Ga U Ga U C j U A
A A A A N N ωω
B 相、
C 相灯泡承受的电压分别为
5.1015.1)
6.02.0(2-∠=+--=-=''U U j U a U U U A
A N N BN N
B 所以 U U N B 5.1='
1384.0)6.02.0(∠=+--=-=''U U j U a U U U A
A N N CN N C 得 U U N C 4.0='
由此可以判断:若把接电容器的作为A 相,则灯泡较亮的一相为B 相,较暗的是C 相。