第七章电力系统简单不对称故障的分析计算
不对称故障的分析与计算
《电力系统分析》
不对称故障的分析与计算
水利与建筑工程学院
电气与动力实验室
1、不对称短路分析与计算
一、实验目的
1、掌握运用Matlab进行电力系统仿真实验的方法；
2、理解导纳矩阵、阻抗矩阵及其求解方法；
3、掌握不对称短路的分析和计算方法；
4、学会编写程序分析不对称故障。
二、预习与思考
1、用Matlab对基本的矩阵进行运算。
2、导纳矩阵、阻抗矩阵有何关系，如何求取阻抗矩阵？
3、不对称短路有哪些，它们的边界条件分别是什么，如何形成它们的复合序网络图？
4、如何用程序实现不对称短路的计算？
三、系统网络及参数
图1 系统网络图
表1 元件参数及阻抗
四、实验步骤和要求
1、根据以上网络和参数，编写程序进行下列故障情况下的故障电流、节点电压和线路电流的计算。
（1）通过故障阻抗Z f=j0.1p.u., 节点3发生三相短路；
（2）通过故障阻抗Z f=j0.1p.u.,节点3发生单相接地短路；
（3）通过故障阻抗Z f=j0.1p.u.,节点3发生相间短路；
（4）通过故障阻抗Z f=j0.1p.u.,节点3发生两相接地短路。
五、实验报告
1、完成下表2-表9。
表2 节点3发生三相对称短路时的故障电流
表3 节点3发生三相对称短路时各节点电压
表4 节点3发生单相短路时的故障电流
表5 节点3发生单相短路时各节点电压
表6 节点3发生相间短路时的故障电流
表7 节点3发生相间短路时各节点电压
表8 节点3发生两相接地短路时的故障电流
表9 节点3发生两相接地短路时各节点电压
2、书面解答本实验的思考题。
电力系统故障分析
Ika 1 Ika 0
0
Ika 2
(1) (2)
U ka1 U ka 2 (3)
Uka
Ikc
Uka2 Uka1
Ikc1 Ika2
Ukc1
Ukc2
Ikb1
Ukb2
U kc Ukb
Ukb1
Ikc2
Ika1 Ika＝0
Ikb2
(a)
Ikb (b)
图3—4 两相短路时短路处的电压电流相量图
(
Ika
Ikb
Ikc )
0
Ika1
1 3
( Ik a
Ikb
2 Ikc )
jIkb 3
Ika2
1 3
(
Ik
a
2 Ikb Ikc )
jIkb 3
Ik a1 Ik a2
UUkkcb
Uka0 Uka0
2Uka1 Uka2 Uka1 2Uka2
Ukb Ukc
Uka1 Uka2
所以有以序分量表示的边界条件-三个方程：
Ik1aZ1E Z a 21 Z0Ik2aIk0a
UUkkaa02
Ika2Z2 Ika0Z0
Ika1Z2 Ika1Z0
Uka1 (Uka2 Uka0)
Ika1(Z2 Z0) Ea1 Ika1Z1
所以短路处的各相的电流、电压为：
IIk k＝ b a I(k1 ＋ a 2 Ik2 a ＋ 1 I)k Ik 0 a1 a 3IIk k1 c a 0 3Ik2 a3Ik0 a
对称分量法 在三相电路中，对于任意一组不对称的三相相
量可以分解为三相对称的三组相量，这就是“三相相 量对称分量法”。当选择a相作为基准相时，三相相 量与其对称分量之间的关系（如电压）为：
暂态第八章(小结及例题)
第七章 电力系统简单不对称故障分析
二、主要内容讲解
1、对称分量法 实际电力系统中的短路故障大多数是不对称的， 为了保证电力系统和它的各种电气设备的安全运 行，必须进行各种不对称故障的分析和计算。简 单不对称故障，是仅在电力系统中的一处发生不 对称短路或断相的故障。对称分量法是分析计算 不对称故障的常用的方法。
第七章 电力系统简单不对称故障分析
7、对称分量法求解不对称故障的一般做法 应用对称分量法分析不对称故障，求解故障时 各序电压和电流可分别用三个序网描述，它们的 电压方程式如下：
U
D1
U
D0
Z D1 I D1
U
D2
Z D 2 I D2 Z D0 I D0
（7-1）
U
D0
第七章 电力系统简单不对称故障分析
5、输电线路各序电抗 三相线路流过正序或负序电流时，由于三相电 流之和为零，所以三相线路互为回路，空间磁场 之取决于三相导线本身。当三相线路流过零序电 流时，由于三相电力相同，它们之和为各相电流 的三倍，必须另有回路才能流通。
第七章 电力系统简单不对称故障分析
6、零序网络的制定 零序网络是三序网络中最应值得注意的。零序 网络中各发电机没有零序电动势，只有在不对称 故障点加有等效的零序电压源，由它提供零序电 流。由于三相中的零序电流完全相同，只能流过 星型接法且有中性点接地的元件，并从大地返回。 变压器的接法和中性点接地方式，对网络中零序 电流的分布及零序网络的结构有决定性的影响。 另外，不同地点发生不对称故障，零序电流分布 和零序网络结构不相同。因此，一般情况下零序 网络结构和正序、负序网络不一样，而且元件参 数不相同。
电力系统不对称故障的分析计算
电力系统不对称故障的分析计算1. 引言电力系统是现代社会中不可或缺的根底设施之一。
然而，由于各种原因，电力系统可能会发生不对称故障，导致电力系统的正常运行受到严重影响甚至导致短路事故。
因此，对电力系统不对称故障进行分析和计算是非常重要的。
本文将分析电力系统不对称故障的原因、特点以及进行相应计算的方法，并使用Markdown文本格式进行输出。
2. 不对称故障的原因和特点不对称故障是指电力系统中出现相序不对称的故障。
其主要原因包括：单相接地故障、双相接地故障以及两相短路故障等。
不对称故障的特点如下：1.电流和电压的相位不同：在不对称故障中，电流和电压的相位不同，通常表现为电流和电压波形的不对称。
2.非对称系统功率：由于不对称故障，电力系统中的功率将变得非对称。
正常情况下，三相电流和电压的功率应该平衡，但在不对称故障中，这种平衡被破坏。
3.对称分量的存在：在不对称故障中，由于相序的不同，电流和电压中会存在对称正序分量、对称负序分量和零序分量。
3. 不对称故障的分析计算方法对于不对称故障的分析计算，一般可以采用以下步骤：3.1 系统参数获取首先，需要获取电力系统的各项参数，包括发电机、变压器、线路和负载的参数等。
这些参数将用于后续的计算。
3.2 故障状态建模根据故障的类型和位置，对故障状态进行建模。
常见的故障状态包括单相接地故障、双相接地故障和两相短路故障等。
3.3 网络方程建立基于故障状态的建模，可以建立电力系统的节点方程或潮流方程。
通过求解节点方程或潮流方程，可以得到电流和电压的分布情况。
3.4 不对称故障计算根据网络方程的求解结果，可以计算不对称故障中电流、电压和功率的各项指标，包括正序分量电流、负序分量电流、零序电流等。
3.5 故障保护和控制根据不对称故障的计算结果，可以对故障保护和控制系统进行设计和优化。
通过故障保护和控制系统的响应，可以及时检测和隔离故障，保证电力系统的平安运行。
4. 结论电力系统不对称故障的分析计算是确保电力系统平安运行的重要步骤。
[工学]第七章电力系统不对称故障分析
![[工学]第七章电力系统不对称故障分析](https://img.taocdn.com/s3/m/a3642c3f657d27284b73f242336c1eb91b373355.png)
153第七章 电力系统不对称故障分析电力系统是三相输电系统，由于各相之间存在电磁耦合，因此各相之间存在互阻抗和互导纳。
例如如图7-1所示的三相系统，各相除了具有损耗r a 、r b 、r c ，自感L a 、L b 、L c ，以及对地电容外C a 、C b 、C c 外，相间还存在互感m ab 、m bc 、m ca 和互电容C ab 、C bc 、C ca 。
图7-1 三相电磁耦合系统根据电路理论可知，如果三相系统的自阻抗和自导纳参数相等，相间的互阻抗、互导纳参数也分别相等，那么这样的三相系统称为三相“平衡系统”。
只有在三相平衡系统中，当电源电压对称时系统中各个节点或支路的电压和电流才是对称的。
以7-1系统为例，假设三相的自感相等，相间互感也相等，自阻抗用Z s 表示，互阻抗用Z m 表示，则三相电压与电流的关系为：⎪⎩⎪⎨⎧++=++=++=cs b m a m c c m b s a m b c m b m a s a I Z I Z I Z E I Z I Z I Z E I Z I Z I Z E (7-1)如果三相电源对称，那么将7-1中三个方程相加就得到：0))(2(=+++=++cb a m sc b a I I I Z Z E E E (7-2) 根据7-2可知：0=++cb a I I I 那么三相电压方程7-1变为：⎪⎩⎪⎨⎧-=++=-=++=-=++=cm s c s b m a m c b m s c m b s a m b a m s c m b m a s a I Z Z I Z I Z I Z E I Z Z I Z I Z I Z E I Z Z I Z I Z I Z E )()()( (7-3)上式说明，三相电流也对称。
上面的三个式子是在三相系统平衡且对称情况下，用单相法进行三相电路计算的基础。
然而电力系统发生的故障大多数情况下都是不对称故障，我们用什么方法来进行分析和计算呢？很显然，不对称的三相系统之所以不可以用单相来代替，如果采用三相电路方程进行计算，不对称故障分析将非常复杂（随着计算机技术的发展，很多计算是采用三相电路计算的）。
电力系统分析第章电力系统简单不对称故障的
电力系统分析第章电力系统简单不对称故障的处理电力系统是现代社会中不可或缺的一部分，其稳定运行对于保障人们的生活质量，维持经济的发展和社会的稳定至关重要。
在电力系统的运行过程中，经常会出现各种各样的故障，随着电力系统的不断发展和提高，各种故障也越来越多样化和复杂化。
其中，不对称故障是一种非常重要的故障类型，本文将对电力系统中简单的不对称故障进行详细的分析和处理。
不对称故障的定义不对称故障是指电力系统中发生的一种故障，其导致各相之间电路参数不一致，从而导致电流的不均衡。
不对称故障主要有以下几种形式：•单相短路故障（短路故障发生在一条支路上）；•两相短路故障（短路故障发生在两条支路上）；•相间短路故障（短路故障发生在两个相之间）；•单相接地故障（故障相接地）；•两相接地故障（两个相接地）；•相间接地故障（两个相接地）。
不对称故障的分析不对称故障的分析过程主要分为两个步骤，分别是故障检测和故障定位。
故障检测的主要目的是确定发生故障的支路或电气设备，以便进行故障隔离和修复。
常用的故障检测方法有以下几种：•变压器过热检测法；•相序保护法；•电流差动保护法；•波形比较法；•同步检测法。
故障定位故障定位的主要目的是确定故障的位置，以便快速修复。
常用的故障定位方法有以下几种：•距离保护法；•相位比较法；•反演法；•差动保护法不对称故障的处理不对称故障的处理主要分为两个步骤，分别是故障隔离和故障恢复。
故障隔离的主要目的是将故障部分与正常工作部分切断联系，以免故障扩大影响，损坏更多的设备甚至引起电力系统的崩溃。
常用的故障隔离方法有以下几种：•手动隔离法；•自动隔离法；•线路转换法。
故障恢复故障恢复的主要目的是修复故障，恢复电力系统的正常运行。
故障恢复的步骤主要分为以下几个阶段：•修复故障部分；•恢复与故障部分切断的联系；•逐步恢复电力系统的正常运行。
结论不对称故障是电力系统中常见的故障类型之一，其在电力系统的运行过程中有着重要的意义。
不对称短路故障分析与计算(电力系统课程设计)
不对称短路故障分析
02
不对称短路故障类型
单相接地短路
其中一相电流通过接地电阻，其余两 相保持正常。
两相短路
两相接地短路
两相电流通过接地电阻，另一相保持 正常。
两相之间没有通过任何元件直接短路。
不对称短路故障产生的原因
01
02
03
设备故障
设备老化、绝缘损坏等原 因导致短路。
外部因素
如雷击、鸟类或其他异物 接触线路导致短路。
操作错误
如误操作或维护不当导致 短路。
不对称短路故障的危害
设备损坏
短路可能导致设备过热、烧毁或损坏。
安全隐患
短路可能引发火灾、爆炸等安全事故。
停电
短路可能导致电力系统的局部或全面停电。
经济损失
停电和设备损坏可能导致重大的经济损失。
不对称短路故障计算
03
方法
短路电流的计算
短路电流的计算是电力系统故障分析中的重要步骤，它涉及到电力系统的 运行状态和设备参数。
不对称短路故障分析与 计算(电力系统课程设计)
contents
目录
• 引言 • 不对称短路故障分析 • 不对称短路故障计算方法 • 不对称短路故障的预防与处理 • 电力系统不对称短路故障案例分析 • 结论与展望
引言
01
课程设计的目的和意义
掌握电力系统不对称短路故障的基本原理和计算 方法
培养解决实际问题的能力，提高电力系统安全稳 定运行的水平
故障描述
某高校电力系统在宿舍用电高峰期发生不对称短路故障，导致部 分宿舍楼停电。
故障原因
经调查发现，故障原因为学生私拉乱接电线，导致插座短路。
解决方案
加强学生用电安全教育，规范用电行为；加强宿舍用电管理，定 期检查和维护电路。
陕西省国网考试现代电力系统分析大纲
陕西省国网考试现代电力系统分析大纲考试范围和重点：电力系统分析的考试范围在第三章至第八章，第三章的重点是开式网络的电压和功率分布，第四章的重点是电力系统的频率特性，第五章的重点是电力系统的电压管理和调整以及无功功率补偿调压，第六章的重点是电力系统三相短路的实用计算，第七章的重点是不对称短路时网络中电压和电流的计算，第八章的重点是电力系统的静态稳定性和暂态稳定性的分析计算方法。
第1章电力系统概述了解：了解电力系统的基本概念与发展历史。
掌握：掌握电力系统的组成和生产过程、电力系统的负荷特点、电力系统运行的特点和基本要求、电力系统接线方式和电压等级、中性点接地方式。
应用：能分析不同中性点接地方式的区别和联系。
第2章电力系统元件模型及参数计算了解：了解系统等值模型的基本概念。
掌握：掌握输电线路的等值电路和参数计算方法、长距离输电线路的稳态方程和等值电路的推导、变压器的等值电路和参数计算方法、发电机和负荷模型构成。
应用：能给出电力系统的稳态等值电路。
第3章电力网的电压和功率分布了解：了解网络元件的电压降落和功率损耗的基本概念。
掌握：掌握开式电力网的电压和功率分布、简单闭式电力网的电压和功率分布以及多缀电压环网的功率分布计算方法。
应用：能计算不同电力网的电能损耗。
第4章电力系统有功功率和频率调整了解：了解有功平衡和频率调整之间的关系。
掌握：掌握发电机、负荷以及电力系统的频率特性：电力系统的频率调整方法应用：能进行各类发电厂的合理组合以及实现电力系统有功功率的最优分配。
第5章电力系统无功功率和电压调整了解：电压调整的必要性以及电压调整的相关措施。
掌握：掌握如何采用不同的方法来进行电力系统的综合调压。
应用：能应用所学方法实现电力系统无功功率的最优分配第6章电力系统三相短路的分析计算了解：了解短路的- -般概念：三相短路的暂态过程：同步发电机的基本方程。
掌握：矩路电流的基本概念及其计算。
应用：能完成简单电力系统三相短路的实用计算。
电力系统不对称故障
对称分量中分解和合成的相量关系
Fa2 Fa1
Fc1
Fb1
(a)
Fb2
(b)
Fa0
Fa2
Fa
Fa1
Fc2
Fa0 Fb0 Fc0
(c)
Fc1
Fc2
Fc
Fb1 Fc0
Fb2
Fb
(d)
Fb0
注意：
➢ a b c T 1 2 0 是一对一的线性变换。独立总变 量数不变。
➢ 这样的转换并非纯数学的，各序电流、电压 是客观存在的，可以测出。
U a
a
Zs
Ia
U b
Zm
b
Zm
Zs
U c
Ib
Zm
c
Zs
Ic
从变换上来看：
U UbaZZm a
Zm Zb
Uc Zm
Zm
U a b c Z a b c Ia b c
Zm Zm
IIba
Zc Ic
将三相电压降和三相电流变换成对称分量 ：
U 1 2 0 T 1 U a b c T 1 Z a b c T I 1 2 0 Z 1 2 0 I 1 2 0
Y0 /Y/ 开 开 Y0/Y0/ 开 合
x(0) xI xII//xIII
xI xIII xIxII/I/x(II )
3、自耦变压器
自耦变压器的中性点一般都直接接地，或者 经过阻抗接地。如果有第三个绕组，则通常
都采用 接线。
（1）中性点直接接地的 Y0 / Y0 和 Y0 / Y0 / 自耦变压器
Y0 / Y0 接线
1
R1jX1
•
U0
R2jX2 RmojXmo
两侧绕组中都可以有零序电流流过。即等值 电路中的两个端点都可以与外电路相连。
第七章不对称故障分析
引入因子
ae
j120
一、对称分量法
• 三相量用三序量表示
F F F F a a1 a2 a0 F b F c 2 Fb1 Fb 2 Fb0 a Fa1 aFa 2 Fa 0 2 F F aF a F F F c1 c2 c0 a1 a2 a0
•简单不对称故障的分析计算
7.1 对称分量法在不对称短路计算中的应用
• 系统中发生最多的故障是不对称故障，即单
相短路、两相短路、单相断线等，与三相比最大
的区别就是不对称故障时三相电路时不对称的，
因此不能采用前面的“对称相分析法”分析。采
用将不对称问题 对称 化的处理方法
7.1.1、对称分量法 加拿大C.L.Fortescue在1918年提出的，任 意一组不对称的三相向量（三相电压或三 相电流）均可由三相对称分量合成。
零序网络
三、对称分量法在不对称短路计算中的应用 根据电路图分别列出各序网络的电压方程 正序网
I (Z Z ) ( I a2I aI )Z V E a a1 G1 L1 a1 a1 a1 n a1
I I I a1 b1 c1 2I I I
zab zbc zca zm
0 0 Z0
正序阻抗 负序阻抗 零序阻抗
V120 Zsc I120
Z I V a1 1 a1 V a 2 Z 2 I a 2 Z I V a0 0 a0
结论：在三相参数对称的线性电路中，各序对称分量具有独 立性，因此，可以对正序、负序、零序分量分别进行计算。
F 1 a a1 1 2 F 1 a a2 3 F 1 1 a 0
电力系统不对称故障的分析计算
电力系统不对称故障的分析计算电力系统不对称故障是指系统中发生了一相接地、两相短路或者两相间接地短路等故障情况。
这些故障会引起系统中电流、电压的不对称变化，给电力设备和系统带来了严重的影响和损坏。
因此，对于电力系统不对称故障的分析计算具有重要的理论和实际意义。
首先，在进行不对称故障分析计算之前，需要了解电力系统的基本参数和特性。
电力系统由发电机、变电站、输电线路和用户负载等组成，其中电力设备的参数包括电阻、电抗和电导等。
在进行计算时，需要收集和记录各个电力设备的参数。
然后，可以进行电力系统的不对称故障计算。
根据不同类型的故障情况，可以采用不同的计算方法和理论模型。
一般来说，对于发生了一相接地故障的情况，可以采用等值法来计算。
即将一相接地作为一个等效阻抗连接到系统中，然后进行系统的节点分析和电流计算。
对于发生了两相短路或者两相间接地短路的情况，可以采用对称分量法进行计算。
即将系统中的电流、电压分解为正序、负序和零序三个部分，然后分别计算其大小和方向，并根据这些结果来判断系统中的故障情况和对电力设备的影响程度。
不对称故障分析计算的输出结果主要包括故障电流、故障电压和故障功率等。
这些结果可以用来评估系统中电力设备的可靠性和安全性，并为对故障设备的维修和更换提供参考依据。
此外，还可以利用这些结果进行系统的保护和自动化控制设计，以提高电力系统的性能和可操作性。
总之，电力系统不对称故障的分析计算是电力系统研究和运行中的重要内容。
通过对故障情况的分析和计算，可以更好地了解和解决系统中的故障问题，提高系统的可靠性和稳定性，保障电力供应的安全和稳定。
7.4 简单不对称短路故障分析
7.4 简单不对称短路故障分析在中性点接地的电力系统中，简单不对称短路故障有单相接地短路、两相短路以及两相接地短路。
无论是哪一种短路，利用对称分量法分析时，都可以制订出正、负、零序网络，并经化简后从简化序网列写出各序网络故障点的电压平衡方程式，如式(7-11)。
如果略去正常分量只计故障分量，并忽略各元件电阻，可将式(7-11)改写为（7-45）式中，即是短路发生前故障点的电压。
要求解出上式中的三个电流序分量和三个电压序分量，应根据不对称短路的边界条件补充三个方程式。
由于短路类型不同，短路点的边界条件不同，补充的方程亦不同。
下面对三种不对称短路分别进行讨论。
7.4.1 单相接地短路设在中性点接地的电力系统中相接地短路，如图7-29，由图可列出短路点的边界条件图7-29 单相接地短路示意图（7-46）将上述边界条件转化为正、负、零序分量表示由有即（7-47）由有联立求解式(7-45)和式(7-47)，即可解出、、和、、，但这种解析法较繁，工程中不适用。
若按照边界条件，将正、负、零序网串联，如图7-30所示，也可求出单相接地短路时短路点电流和电压的各序分量。
这种由三个序网按不同的边界条件组合成的网络称复合序网。
在复合序网中，同时满足了序网方程和边界条件，因此复合序网中的电流和电压各序分量就是要求解的未知量。
图7-30 单相接地短路复合序网从复合序网中直接可得（7-48）则短路点的故障相电流为（7-49）在近似计算中，一般有，从式(4-129)看出，当，则单相接地短路电流大于同一地点的三相短路电流，反之则单相接地短路电流小于三相短路电流。
从序网方程式(7-45)可求出短路点电压的各序分量、、，然后利用对称分量法的合成算式即可求得短路点非故障相电压代入和，则（7-50）同理可得（7-51）从式(7-50)和式(7-51)看出：当，非故障相电压较正常运行时低，极限情况时，当，则、，故障后非故障相电压不变。
当，非故障相电压较正常运行时高，极限情况时，，相当于中性点不接地系统发生单相接地短路时，中性点电位升高至相电压，而非故障相电压升高为线电压的情况。
电力系统不对称故障分析与计算
学院毕业设计论文题目：电力系统不对称故障分析与计算学生姓名：学号：学部（系）：机械与电气工程学部专业年级：电气工程及其自动化专业指导教师：职称或学位：20 10年5月 25日目录摘要 (1)关键词 (1)Abstract (1)前言 (1)Key Words (1)1.电力系统短路故障的基本知识 (3)1.1 短路故障的概述 (4)1.2 标幺制 (4)1.3 短路次暂态电流标幺值和短路次暂态电流 (6)2对称分量法在不对称短路计算中的应用 (7)2.1 不对称三相量的分解 (7)2.2对称分量法在不对称短路计算中的应用 (8)3 简单不对称短路的分析与计算 (9)3.1 单相（a相）接地短路 (10)3.2 两相（b,c相）短路 (11)3.3 两相（b相和c相）短路接地 (13)3.4 正序等效定则 (15)4 简单不对称短路的分析与计算计算机计算程序法 (16)4.1 简单故障的计算程序原理框图 (16)4.2 网络节点方程的形成 (17)5 电力系统不对称短路计算实例 (19)5.1 单相接地短路和两相短路不对称故障分析与计算 (19)5.2 两种计算方法的对比 (26)结束语 (27)参考资料 (28)致谢 (29)附录：不对称短路电流计算程序 (29)电力系统不对称故障分析与计算摘要随着电力事业的快速发展，电力电子新技术得到了广泛应用；出于技术、经济等方面的考虑，500kV及以上的超高压输电线路普遍不换位，再加上大量非线性元件的应用，电力系统的不对称问题日益严重。
因此电力系统不对称故障分析与计算显得尤为重要。
基于对称分量法的基本理论，对称分量法采取的具体方法之一是解析法，即把该网络分解为正，负，零序三个对称序网，这三组对称序分量可分别按对称的三相电路分解。
计算机程序法。
通过计算机形成三个序网的节点导纳矩阵，然后利用高斯消去法通过相应公式对他们进行数据运算，即可求得故障端点的等值阻抗。
电力系统简单不对称故障的分析计算
Ia1 Va1
Ia2 Va2
Ia0 Va0
0
E
jX 1 Ia1 jX 2 Ia2
Va1 Va
2
jX 0 Ia0
Va
0
两相短路接地故障相电流
Ib
a 2 Ia1
aIa2
Ia0
a 2
X 2 aX 0 X 2 X 0
Ia1
3X
2 j 3(X 2 2( X 2 X 0 )
3Ia1
I
(2) f
Ib
Ic
3I a1
Ia1
E j( X 1 X 2 )
Ia2 Va1
Ia1 Va2 jX 2 Ia2
jX
2
Ia1
两相短路的电压
Va Vb
Va1 Va2 Va0 2Va1 j2 X 2 Ia1
a 2Va1
aVa2
Va0
Va1
1 2
Va
Vc
Vb
开关位置 1
绕组端点与外电路的连接 与外电路断开
2
与外电路接通
3
与外电路断开，但与励磁支路并联
变压器零序等值电路与外电路的联接
4.自耦变压器的零序阻抗及其等值电路
• 中性点直接接地的自耦变压器
中性点经电抗接地的自耦变压器
X X
I II
X I 3X n X II 3X
(1 n k12
k12 ) (k12
X2
1 2
( X d
X q)
无阻尼绕组 X 2 X d X q
• 发电机负序电抗近似估算值
有阻尼绕组 X 2 1.22 X d 无阻尼绕组 X2 1.45Xd
• 无确切数值，可取典型值
电机类型 电抗
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2020/12/6
第七章电力系统简单不对称故障的分 析计算
•1、什么是对称分量法？ •2、为什么要引入对称分量法？
➢ 对称分量法
•分析过程是什么？
•1、各元件的序参数是怎样的？
➢ 对称分量法在不对称故•2、障如分何绘析制计电力算系中统的的序应网用图？
• 异步电机和综合负荷的零序电抗：X0=∞。
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第七章电力系统简单不对称故障的分 析计算
三、变压器的零序电抗及其等值电路
1. 普通变压器的零序阻抗及其等值电路 • 正序、负序和零序等值电路结构相同。
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第七章电力系统简单不对称故障的分 析计算
1 .普通变压器的零序阻抗及其等值电路
中性点经电抗接地的自耦变压器
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第七章电力系统简单不对称故障的分 析计算
四、架空线路的零序阻抗及其等值电路
• 零序电流必须借助大地及架空地线构成通路
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第七章电力系统简单不对称故障的分 析计算
四、架空线路的零序阻抗及其等值电路
• 零序阻抗比正序阻抗大 （1）回路中包含了大地电阻 （2）自感磁通和互感磁通是助增的
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第七章电力系统简单不对称故障的分 析计算
四、架空线路的零序阻抗及其等值电路 • 平行架设双回线零序等值电路
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第七章电力系统简单不对称故障的分 析计算
四、架空线路的零序阻抗及其等值电路
• 有架空地线的情况：零序阻抗有所减小。
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第七章电力系统简单不对称故障的分 析计算
四、架空线路的零序阻抗及其等值电路
➢ 实用计算中一相等值零序电抗
•无架空地线的单回线路 •有钢质架空地线的单回线路
•有良导体架空地线的单回线路 •无架空地线的双回线路
•有钢质架空地线的双回线路 •有良导体架空地线的双回线路
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第七章电力系统简单不对称故障的分 析计算
五、电力系统各序网络
➢等值电路的绘制原则 根据电力系统的原始资料，在故障点分别 施加各序电势，从故障点开始，查明各序 电流的流通情况，凡是某序电流能流通的 元件，必须包含在该序网络中，并用相应 的序参数及等值电路表示。
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•正序网络
第七章电力系统简单不对称故障的分 析计算
• 有阻尼绕组发电机 • 无阻尼绕组发电机
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第七章电力系统简单不对称故障的分 析计算
1 同步发电机的负序电抗
• 实用计算中发电机负序电抗计算
有阻尼绕组
无阻尼绕组
• 发电机负序电抗近似估算值
有阻尼绕组
无阻尼绕组
• 无确切数值，可取典型值
电机类型 电抗
水轮发电机 有阻尼绕组
0.15~0.35
• 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）：
• 零序电抗典型值
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第七章电力系统简单不对称故障的分 析计算
二、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；
• 旋转元件：各序阻抗均不相同。如：发电机、电 动机等元件。
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第七章电力系统简单不对称故障的分 析计算
一、同步发电机的负序和零序电抗
1 同步发电机的负序电抗
• 负序旋转磁场与转子旋转 方向相反，因而在不同的 位置会遇到不同的磁阻 （因转子不是任意对称 的），负序电抗会发生周 期性变化。
➢ 电力系统元件序参数及•对如系简何单统利不用的对对称序称故分网障量图进法行
分析与计算？
➢ 简单不对称故障的分析计算
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第七章电力系统简单不对称故障的分 析计算
4.1 对称分量法
•正序分量
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•负序分量
•零序分量
•合成
第七章电力系统简单不对称故障的分 析计算
一、对称分量法
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二、序阻抗的概念
• 静止的三相电路元件序阻抗
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•称为序阻抗矩阵
第七章电力系统简单不对称故障的分 析计算
• 当元件参数完全对称时
•结论：在三相参数对称的线性电路中，各序对称分量具有 独立性，因此，可以对正序、负序、零序分量分别进行计算。
➢ 漏磁通的路径与所通电流的序别无关，因此变压 器的各序等值漏抗相等。
➢ 励磁电抗取决于主磁通路径，正序与负序电流的 主磁通路径相同，负序励磁电抗与正序励磁电抗 相等。因此，变压器的正、负序等值电路参数完 全相同。
• 变压器的零序励磁电抗与变压器的铁心结构相关。
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第七章电力系统简单不对称故障的分 析计算
无阻尼绕组 0.32~0.55
汽轮发电机 0.134~0.18
调相机和 大型同步电动机
0.24
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0.04~0.125 0.04~0.125 0.036~0.08
0.08
第七章电力系统简单不对称故障的分 析计算
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。
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第七章电力系统简单不对称故障的分 析计算
•考虑三个方面： •（1）当外电路向变压器某侧施加零序电压时，如果能在该 侧产生零序电流，则等值电路中该侧绕组端点与外电路接通； 反之，则断开。根据这个原则：只有中性点接地的星形接法 绕组才能与外电路接通。 •（2）当变压器绕组具有零序电势（由另一侧感应过来）时， 如果它能将零序电势施加到外电路并能提供零序电流的通路， 则等值电路中该侧绕组端点与外电路接通，否则断开。据此： 只有中性点接地星形接法绕组才能与外电路接通。 •（3）三角形接法的绕组中，绕组的零序电势虽然不能作用 到外电路中，但能在三相绕组中形成环流。因此，在等值电 路中该侧绕组端点接零序等值中性点。
• 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
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第七章电力系统简单不对称故障的分 析计算
• 三相量用三序量表示 • 三序量用三相量表示
ห้องสมุดไป่ตู้
•零序励磁电抗等于正序励磁电 抗
•零序励磁电抗比正序励磁 电抗小得多：Xm0=0.3~1.0
•零序励磁电抗等于正序励磁电抗
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第七章电力系统简单不对称故障的分 析计算
2.变压器的零序等值电路与外电路的连接
基本原理 a) 变压器零序等值电路与外电路的联接取决于零 序电流的流通路径，因此，与变压器三相绕组联 结形式及中性点是否接地有关。 b)不对称短路时，零序电压施加于相线与大地之 间。
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第七章电力系统简单不对称故障的分 析计算
二、序阻抗的概念
• 序阻抗：元件三相参数对称时，元件两端某一序的电压降 与通过该元件的同一序电流的比值。
•正序阻抗 •负序阻抗 •零序阻抗
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第七章电力系统简单不对称故障的分 析计算
三、对称分量法在不对称短路计算中的应用
• 一台发电机接于空载线路，发电机中性点经阻抗 Zn接地。
第七章电力系统简单不对称故障的分 析计算
三、对称分量法在不对称短路计算中的应用 ➢ 零序网
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第七章电力系统简单不对称故障的分 析计算
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第七章电力系统简单不对称故障的分 析计算
4.2 电力系统各序网络
• 静止元件：正序阻抗等于负序阻抗，不等于零序 阻抗。如：变压器、输电线路等。
第七章电力系统简单不对称故障的分 析计算
3.中性点有接地电阻时变压器的零序等值电路
•变压器中性点经电抗接地时的零序等值电 路
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第七章电力系统简单不对称故障的分 析计算
4.自耦变压器的零序阻抗及其等值电路
• 中性点直接接地的自耦变压器
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第七章电力系统简单不对称故障的分 析计算
第七章电力系统简单不对称故障的分 析计算
•
应 用 叠 加 原 理 进 行 分 解
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第七章电力系统简单不对称故障的分 析计算
三、对称分量法在不对称短路计算中的应用 ➢正序网
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第七章电力系统简单不对称故障的分 析计算
三、对称分量法在不对称短路计算中的应用 ➢ 负序网
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• a相发生单相接地
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第七章电力系统简单不对称故障的分 析计算
三、对称分量法在不对称短路计算中的应用
• a相接地的模拟
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第七章电力系统简单不对称故障的分 析计算
•
三、对称分量法在不对称短路计算中的应用 将 不 对 称 部 分 用 三 序 分 量 表 示
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•正序网络
•负序网络
第七章电力系统简单不对称故障的分 析计算
零序网络：必须首先确定零序电流的流通路径。
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3rew
演讲完毕，谢谢听讲!
再见，see you again
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2020/12/6
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