第七章电力系统分析.ppt

2021/2/7,电力系统分析,1,第七章电力系统简单不对称故障的分析计算,对称分量法对称分量法在不对称故障分析计算中的应用电力系统元件序参数及系统的序网图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,分析过程是什么,1、各元件的序参数是怎样的2、如何绘制电力系统的序网图,如何利用对称分量法对简单不对称故障进行分析与计算,2021/2/7,电力系统分析,2,7.1对称分量法在不对称短路计算中的应用,一、对称分量法,2021/2/7,电力系统分析,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,,2021/2/7,电力系统分析,4,一、对称分量法,三相量用三序量表示三序量用三相量表示,,,,,,,,,电力系统分析,5,二、序阻抗的概念,静止的三相电路元件序阻抗,,,,,,,称为序阻抗矩阵,2021/2/7,电力系统分析,6,当元件参数完全对称时,二、序阻抗的概念,,,,,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。,2021/2/7,电力系统分析,7,二、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,2021/2/7,电力系统分析,8,三、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。a相发生单相接地,2021/2/7,电力系统分析,9,三、对称分量法在不对称短路计算中的应用,a相接地的模拟,,2021/2/7,电力系统分析,10,三、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,2021/2/7,电力系统分析,11,,应用叠加原理进行分解,2021/2/7,电力系统分析,12,三、对称分量法在不对称短路计算中的应用,正序网,,,,2021/2/7,电力系统分析,13,三、对称分量法在不对称短路计算中的应用,负序网,,2021/2/7,电力系统分析,14,三、对称分量法在不对称短路计算中的应用,零序网,,,2021/2/7,电力系统分析,15,,,2021/2/7,电力系统分析,16,7.2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。旋转元件各序阻抗均不相同。如发电机、电动机等元件。,2021/2/7,电力系统分析,17,一、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。有阻尼绕组发电机无阻尼绕组发电机,2021/2/7,电力系统分析,18,1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,,,2021/2/7,电力系统分析,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）零序电抗典型值,2021/2/7,电力系统分析,20,二、异步电动机和综合负荷的序阻抗,异步电机和综合负荷自身额定容量为基准的正序阻抗Z10.8j0.6或X11.2；异步电机负序阻抗X20.2；综合负荷负序阻抗X20.35；异步电机和综合负荷的零序电抗X0∞。,2021/2/7,电力系统分析,21,三、变压器的零序电抗及其等值电路,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。,2021/2/7,电力系统分析,22,1.普通变压器的零序阻抗及其等值电路,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。,2021/2/7,电力系统分析,23,零序励磁电抗等于正序励磁电抗,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Xm00.31.0,2021/2/7,电力系统分析,24,2.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。,2021/2/7,电力系统分析,25,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。,2021/2/7,电力系统分析,26,Y0/Δ接法三角形侧的零序环流,2021/2/7,电力系统分析,27,,变压器零序等值电路与外电路的联接,2021/2/7,电力系统分析,28,3.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,2021/2/7,电力系统分析,29,4.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,2021/2/7,电力系统分析,30,中性点经电抗接地的自耦变压器,,2021/2/7,电力系统分析,31,四、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,2021/2/7,电力系统分析,32,四、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,2021/2/7,电力系统分析,33,四、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,2021/2/7,电力系统分析,34,四、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。,2021/2/7,电力系统分析,35,四、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,有钢质架空地线的双回线路,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,有良导体架空地线的双回线路,,,,,,,2021/2/7,电力系统分析,36,五、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。,2021/2/7,电力系统分析,37,正序网络,2021/2/7,电力系统分析,38,负序网络,正序网络,2021/2/7,电力系统分析,39,零序网络必须首先确定零序电流的流通路径。,,2021/2/7,电力系统分析,40,零序网络,例7-1,,2021/2/7,电力系统分析,41,7.3简单不对称短路的分析计算,当网络元件只用电抗表示时，不对称短路的序网络方程,,,,该方程组有三个方程，但有六个未知数，必须根据边界条件列出另外三个方程才能求解。,2021/2/7,电力系统分析,42,一、单相接地短路,,,,,,,,,,,2021/2/7,电力系统分析,43,单相接地故障的复合序网,,,2021/2/7,电力系统分析,44,单相接地的短路电流和短路点非故障相电压,,,,2021/2/7,电力系统分析,45,二、两相短路,,,,,,,,,,,2021/2/7,电力系统分析,46,两相短路的复合序网,,,2021/2/7,电力系统分析,47,两相短路的短路电流,,,,,,2021/2/7,电力系统分析,48,两相短路的电压,,,,,,,2021/2/7,电力系统分析,49,三、两相短路接地,,,,,,,,,,2021/2/7,电力系统分析,50,两相短路接地序网图,,2021/2/7,电力系统分析,51,两相短路接地故障相电流,,,,2021/2/7,电力系统分析,52,两相短路接地相量图,,2021/2/7,电力系统分析,53,四、正序等效定则,正序分量的计算,,,,,,2021/2/7,电力系统分析,54,四、正序等效定则,短路电流的计算,,,,,,2021/2/7,电力系统分析,55,附加电抗和比例系数,,,,,,例7-27-3,2021/2/7,电力系统分析,56,7.4不对称短路时网络中电流电压的计算,电力系统设计运行中，除需要知道故障点的短路电流和电压外，有时还需要知道网络中某些支路电流和节点电压。基本思路先求出电流电压的各序分量在网络中的分布，然后将相应的各序分量进行合成求得各相电流和相电压。,2021/2/7,电力系统分析,57,一、对称分量经变压器后的相位变化,1.Y／Y－12连接的变压器不发生相位移动。,2021/2/7,电力系统分析,58,2.Y／△－11连接的变压器移相300,2021/2/7,电力系统分析,59,2.Y／△－11连接的变压器,2021/2/7,电力系统分析,60,2.Y／△－11连接的变压器,,,,2021/2/7,电力系统分析,61,二、网络中电流电压的分布计算,1.电流分布计算常用电流分布系数法。2.电压分布的计算,,例7-4,2021/2/7,电力系统分析,62,7.5非全相断线的分析计算,非全相断线横向故障和纵向故障,2021/2/7,电力系统分析,63,7.5非全相断线的分析计算,,,,2021/2/7,电力系统分析,64,一、单相断开,,,,,,,,2021/2/7,电力系统分析,65,单相断开的复合序网,,,,2021/2/7,电力系统分析,66,非故障相电流和断口电压,,,,2021/2/7,电力系统分析,67,二、两相断开,,,,,,,,2021/2/7,电力系统分析,68,两相断开时的复合序网,,2021/2/7,电力系统分析,69,非故障相电流和断口电压,,,例7-5,2021/2/7,电力系统分析,70,,