电力系统各元件的序参数和等值电路培训课件(ppt 71页)
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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
X
" d
+X、X
q代" 替X。、X
ห้องสมุดไป่ตู้
0
X
3）短路电流计算中，
X2
1 2
(
X
" d
X
" q
)
二、同步发电机的零序电抗
X d"、X q"、X 0
定义：施加在发电机端的零序电压的同步频率分量与流入定
表7-2 同步电机的负序电抗X2和零序电抗X0
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 0.07 0.06
0.07
0.08
第七章 电力系统各元件的序参数和等值电路
第三节 异步电动机的参数和等值电路
一、异步电动机的次暂态参数和等值电路
异步电动机的等值电路：
Rr
jX r
jX s
Rs
.
.
S：转差率
s N N
I2
1 s s Rr
. I0
Rm
jX m
I1
图7-2 异步电动机的等值电路
.
U1
1-S：异步电动机的转速
1 s
s
Rr：电动机机械功率
的等值电阻
第七章 电力系统各元件的序参数和等值电路
X r
X s
X r
X s
Xm
X ''
X ''
第一节 对称分量法
对称分量法：由一组不对称三相系统的三个相量可以分解出 三相对称的正序、负序、零序；反之由三相对称的正序、负 序、零序也可以合成一组不对称三相系统的相量。如图7-1。
..
.
Ib
Ic
Ia
设 Ia 、Ib 、Ic 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（其他三相系统的
（a）
（b）
图7-3 异步电动机次暂态电抗的等值电路
（a）简化等值电路
（b）进一步简化电路
直流分量 ➢ 三相短路时，定子电流
同步频率交流分量
➢ 机端短路时，电流分量衰减为零，参数一般称为次暂态参数。
由于它衰减很快，相当于同步发电机次暂态电流的衰减，
第七章 电力系统各元件的序参数和等值电路
1、异步电动机的次暂态电抗 X ''
➢ 正常运行时的电压方程为：
.
.
.
E '' (0)
U(0)
j I(0)
X ''
（7-10）
第七章 电力系统各元件的序参数和等值电路
➢ 作出正常运行时异步电动机的相量图如图7-4所示： . U (0)
.
j I (0) X ''
(0)
.
. E''(0)
I (0)
图7-4 异步电动机正常运行时的相量图
电磁量也可以）。
.
Ia
.
I a1
.
Ia2
.
Ia0
. Ib
.
Ib1
.
Ib2
.
Ib0
a2
.
Ia1 a
.
Ia2
.
Ia0
.
.
.
.
.
.
.
Ic
I c1
Ic2
Ic0
a Ia1 a2
Ia2
Ia0
(7-1)
第七章 电力系统各元件的序参数和等值电路
.
I c1
.
.
Ib2
Ia2
.
I a1
.
Ib1
（a）
➢ 异步电动机的次暂态电动势为：
.
E''(0)
U ( 0)
cos
2
U ( 0 )
sin
I(0)
X
''
2
U(0)
I(0) X
''sin (0)
第七章 电力系统各元件的序参数和等值电路
3、自由分量衰减的时间常数 T ''
➢定子回路同步频率交流自由分量衰减的时间常数表达式为：
T '' X r X s (rad ) ➢定子直流自由分量衰减的Rr 时间常数其表达式为：
。
对式（7-3）左乘
T 1
Is
T 1IP
对T求逆
1 a a2
T
1
1 3
1 1
a2 1
a
1
对电压进行 相同的变换：
UP TUS U S T 1U P
（7-4）
（7-5） （7-6）
第七章 电力系统各元件的序参数和等值电路
第二节 同步发电机的负序电抗和零序电抗
一、同步发电机的负序电抗
定义：发电机端点的负序电压的同步频率分量与流入定
I
. a
0
1 3
.
(Ia
.
Ib
.
Ic )
（7-2）
式（7-1）可写成矩阵的形式 IP TIs
（7-3）
1 1 1
其中： 1）
T
a
2
a
1 为对称分量变换阵；
a a2 1
第七章 电力系统各元件的序参数和等值电路
...
2） I p [Ia Ib Ic ]T
；
.. .
3） Is [Ia1 Ia2 Ia0 ]T
（7-12）
T
'' a
X r X s Rs
(rad )
（7-13）
T '' Rr
X r
X s
X r
X s
Rs
T ''
. （b） Ic2
.
Ia0
.
Ib0
.
Ic0
（c）
.
Ic
.
Ia
.
Ib
（d）
图7-1 对称分量法
（a）正序分量（b）负序分量（c）零序分量
（d）三序分量的合成
第七章 电力系统各元件的序参数和等值电路
解式（7-1）可得
I
. a1
1 3
.
(Ia
a
.
Ib
a2
.
Ic )
I
. a
2
1 3
(I
. a
a
2
.
.
Ib a Ic )
子绕组负序电流的同步频率分量的比值。
不同类型的短路时，负序电抗X
也不同，列表如下：
2
表7-1同步发电机的负序电抗
两相短路 单相接地短路 两相接地短路
X
" d
X
" q
X
" d
X
" q
(
X
" d
X0 2
)(
X
" q
X0 ) 2
X0 2
X
" d
X
" q
(2
X
0
X
" d
)(2 X 0
X
" q
)
2X0
X
" d
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
X
" d
+X、X
q代" 替X。、X
ห้องสมุดไป่ตู้
0
X
3）短路电流计算中，
X2
1 2
(
X
" d
X
" q
)
二、同步发电机的零序电抗
X d"、X q"、X 0
定义：施加在发电机端的零序电压的同步频率分量与流入定
表7-2 同步电机的负序电抗X2和零序电抗X0
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 0.07 0.06
0.07
0.08
第七章 电力系统各元件的序参数和等值电路
第三节 异步电动机的参数和等值电路
一、异步电动机的次暂态参数和等值电路
异步电动机的等值电路：
Rr
jX r
jX s
Rs
.
.
S：转差率
s N N
I2
1 s s Rr
. I0
Rm
jX m
I1
图7-2 异步电动机的等值电路
.
U1
1-S：异步电动机的转速
1 s
s
Rr：电动机机械功率
的等值电阻
第七章 电力系统各元件的序参数和等值电路
X r
X s
X r
X s
Xm
X ''
X ''
第一节 对称分量法
对称分量法：由一组不对称三相系统的三个相量可以分解出 三相对称的正序、负序、零序；反之由三相对称的正序、负 序、零序也可以合成一组不对称三相系统的相量。如图7-1。
..
.
Ib
Ic
Ia
设 Ia 、Ib 、Ic 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（其他三相系统的
（a）
（b）
图7-3 异步电动机次暂态电抗的等值电路
（a）简化等值电路
（b）进一步简化电路
直流分量 ➢ 三相短路时，定子电流
同步频率交流分量
➢ 机端短路时，电流分量衰减为零，参数一般称为次暂态参数。
由于它衰减很快，相当于同步发电机次暂态电流的衰减，
第七章 电力系统各元件的序参数和等值电路
1、异步电动机的次暂态电抗 X ''
➢ 正常运行时的电压方程为：
.
.
.
E '' (0)
U(0)
j I(0)
X ''
（7-10）
第七章 电力系统各元件的序参数和等值电路
➢ 作出正常运行时异步电动机的相量图如图7-4所示： . U (0)
.
j I (0) X ''
(0)
.
. E''(0)
I (0)
图7-4 异步电动机正常运行时的相量图
电磁量也可以）。
.
Ia
.
I a1
.
Ia2
.
Ia0
. Ib
.
Ib1
.
Ib2
.
Ib0
a2
.
Ia1 a
.
Ia2
.
Ia0
.
.
.
.
.
.
.
Ic
I c1
Ic2
Ic0
a Ia1 a2
Ia2
Ia0
(7-1)
第七章 电力系统各元件的序参数和等值电路
.
I c1
.
.
Ib2
Ia2
.
I a1
.
Ib1
（a）
➢ 异步电动机的次暂态电动势为：
.
E''(0)
U ( 0)
cos
2
U ( 0 )
sin
I(0)
X
''
2
U(0)
I(0) X
''sin (0)
第七章 电力系统各元件的序参数和等值电路
3、自由分量衰减的时间常数 T ''
➢定子回路同步频率交流自由分量衰减的时间常数表达式为：
T '' X r X s (rad ) ➢定子直流自由分量衰减的Rr 时间常数其表达式为：
。
对式（7-3）左乘
T 1
Is
T 1IP
对T求逆
1 a a2
T
1
1 3
1 1
a2 1
a
1
对电压进行 相同的变换：
UP TUS U S T 1U P
（7-4）
（7-5） （7-6）
第七章 电力系统各元件的序参数和等值电路
第二节 同步发电机的负序电抗和零序电抗
一、同步发电机的负序电抗
定义：发电机端点的负序电压的同步频率分量与流入定
I
. a
0
1 3
.
(Ia
.
Ib
.
Ic )
（7-2）
式（7-1）可写成矩阵的形式 IP TIs
（7-3）
1 1 1
其中： 1）
T
a
2
a
1 为对称分量变换阵；
a a2 1
第七章 电力系统各元件的序参数和等值电路
...
2） I p [Ia Ib Ic ]T
；
.. .
3） Is [Ia1 Ia2 Ia0 ]T
（7-12）
T
'' a
X r X s Rs
(rad )
（7-13）
T '' Rr
X r
X s
X r
X s
Rs
T ''
. （b） Ic2
.
Ia0
.
Ib0
.
Ic0
（c）
.
Ic
.
Ia
.
Ib
（d）
图7-1 对称分量法
（a）正序分量（b）负序分量（c）零序分量
（d）三序分量的合成
第七章 电力系统各元件的序参数和等值电路
解式（7-1）可得
I
. a1
1 3
.
(Ia
a
.
Ib
a2
.
Ic )
I
. a
2
1 3
(I
. a
a
2
.
.
Ib a Ic )
子绕组负序电流的同步频率分量的比值。
不同类型的短路时，负序电抗X
也不同，列表如下：
2
表7-1同步发电机的负序电抗
两相短路 单相接地短路 两相接地短路
X
" d
X
" q
X
" d
X
" q
(
X
" d
X0 2
)(
X
" q
X0 ) 2
X0 2
X
" d
X
" q
(2
X
0
X
" d
)(2 X 0
X
" q
)
2X0
X
" d