电力系统不对称故障的分析计算.pptx
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电力系统不对称故障的分析计算.pptx
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*电力系统分析20131第第8章章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对称分量法对称分量法对称分量法在不对称故障分析计算中的应用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简单不对称故障的分析计算1.1.什么是对称分量法?
什么是对称分量法?
2.2.为什么要引入对称分量法?
为什么要引入对称分量法?
分析过程是什么?
分析过程是什么?
1.1.各元件的序参数是怎样的?
各元件的序参数是怎样的?
2.2.如何绘制电力系统的序网图?
如何绘制电力系统的序网图?
如何利用对称分量法如何利用对称分量法对简单不对称故障进对简单不对称故障进行分析与计算?
行分析与计算?
*电力系统分析201328.18.1对称分量法在不对称短路计算中的应对称分量法在不对称短路计算中的应用用8.1.1对称分量法对称分量法正序分量正序分量零序分量零序分量负序分量负序分量合成合成*电力系统分析201338.1.18.1.1对称分量法对称分量法正序分量:
三相量大小相等,互差正序分量:
三相量大小相等,互差1200,且与系,且与系统正常运行相序相同。
统正常运行相序相同。
负序分量:
三相量大小相等,互差负序分量:
三相量大小相等,互差1200,且与系,且与系统正常运行相序相反。
统正常运行相序相反。
零序分量:
三相量大小相等,相位一致。
零序分量:
三相量大小相等,相位一致。
逆时针旋转逆时针旋转120012000002222211121,acbacabacabFFFFaFFaFFaFFaF120jea*电力系统分析20134三相量用三序量表示三相量用三序量表示三序量用三相量表示三序量用三相量表示8.1.18.1.1对称分量法对称分量法02210210212021021aaaccccaaabbbbaaaaFFaFaFFFFFFaFaFFFFFFFFcbaaaaFFFaaaaFFF111113122021abcFSF12011111221aaaaS1201FSFabc*电力系统分析201358.1.28.1.2序阻抗的概念序阻抗的概念静止的三相电路元件序阻抗静止的三相电路元件序阻抗称为序阻抗矩阵称为序阻抗矩阵cbaccbcacbcbbabacabaacbaIIIZZZZZZZZZVVVabcabcZIV1201201120IZISZSVsc1SZSZsc*电力系统分析20136当元件参数完全对称时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独立性,因此,可以对正序、负序、零序分量分别进行计算。
8.1.28.1.2序阻抗的概念序阻抗的概念mcabcabsccbbaaZZZZZZZZ0210000002000000ZZZZZZZZZZmsmsmssc120120IZVsc000222111aaaaaaIZVIZVIZV*电力系统分析20137阻序抗:
元件三相参数对称时,元件两端某一序的电压降阻序抗:
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。
与通过该元件的同一序电流的比值。
正序阻抗正序阻抗负序阻抗负序阻抗零序阻抗零序阻抗8.1.28.1.2序阻抗的概念序阻抗的概念000222111/aaaaaaIVZIVZIVZ*电力系统分析201388.1.3对称分量法在不对称短路计算中的应对称分量法在不对称短路计算中的应用用一台发电机接于空载线路,发电机中性点经阻抗一台发电机接于空载线路,发电机中性点经阻抗Zn接地接地。
aa相发生单相接地相发生单相接地000000ccbbaaIVIVIV*电力系统分析20139aa相接地的模拟相接地的模拟8.1.3对称分量法在不对称短路计算中的应对称分量法在不对称短路计算中的应用用000000ccbbaaIVIVIV*电力系统分析201310将不对称部分用三序分量表示将不对称部分用三序分量表示8.1.3对称分量法在不对称短路计算中的应对称分量法在不对称短路计算中的应用用*电力系统分析201311应用叠加原理进行分解应用叠加原理进行分解8.1.3对称分量法在不对称短路计算中的应对称分量法在不对称短路计算中的应用用*电力系统分析201312正序网正序网8.1.3对称分量法在不对称短路计算中的应对称分量法在不对称短路计算中的应用用11121111)()(anaaaLGaaVZIaIaIZZIE1111)(aLGaaVZZIE21111110abcaaaIIIIIIaa+=+=&*电力系统分析201313负序网负序网8.1.3对称分量法在不对称短路计算中的应对称分量法在不对称短路计算中的应用用21222)(0aGaVZZI*电力系统分析201314零序网零序网8.1.3对称分量法在不对称短路计算中的应对称分量法在不对称短路计算中的应用用000003)(0anaLGaVZIZZI0000)3(0anLGaVZZZI00003acbaIIII*电力系统分析2013158.1.3对称分量法在不对称短路计算中的应对称分量法在不对称短路计算中的应用用1111)(aLGaaVZZIE21222)(0aGaVZZI0000)3(0anLGaVZZZI00022211100aaaaaaVZIVZIVZIE*电力系统分析2013168.28.2电力系统各元件序参数和各序网络电力系统各元件序参数和各序网络静止元件:
正序阻抗等于负序阻抗,不等于零序静止元件:
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。
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、电旋转元件:
各序阻抗均不相同。
如:
发电机、电动机等元件。
动机等元件。
*电力系统分析2013178.2.1同步发电机的负序和零序电同步发电机的负序和零序电抗抗1.同步发电机的负序电抗同步发电机的负序电抗负序旋转磁场与转子旋转方负序旋转磁场与转子旋转方向相反,因而转子在不同的向相反,因而转子在不同的位置会遇到不同的磁阻(因位置会遇到不同的磁阻(因转子不是任意对称的),负转子不是任意对称的),负序电抗会发生周期性变化。
序电抗会发生周期性变化。
有阻尼绕组发电机有阻尼绕组发电机无阻尼绕组发电机无阻尼绕组发电机qdXXqdXX*电力系统分析2013181.同步发电机的负序电抗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汽轮发电机调相机和大型同步电动机有阻尼绕组无阻尼绕组0.150.350.320.550.1340.180.240.040.1250.040.1250.0360.080.08)(212qdXXXqdXXX2dXX22.12dXX45.120X2X*电力系统分析2013192.2.同步发电机的零序电抗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。
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):
构形式不同):
零序电抗零序电抗典型值典型值dXX)6.015.0(0*电力系统分析2013208.2.2异步电动机和综合负荷的序阻抗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:
异步电机和综合负荷的正序阻抗:
Z1=0.8+j0.6或或X1=1.2;异步电机负序阻抗:
异步电机负序阻抗:
X2=0.2;综合负荷负序阻抗:
综合负荷负序阻抗:
X2=0.35;异步电机和综合负荷的零序电抗:
异步电机和综合负荷的零序电抗:
X0=。
*电力系统分析2013218.2.3变压器的零序电抗及其等值电路变压器的零序电抗及其等值电路1.1.普通变压器的零序阻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。
正序、负序和零序等值电路结构相同。
*电力系统分析2013221.1.普通变压器的零序阻抗及其等值电路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。
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相等。
因此,变压器的正、负序等值电路参数完全相同。
全相同。
变压器的零序励磁电抗与变压器的铁心结构相关变压器的零序励磁电抗与变压器的铁心结构相关。
*电力系统分析201323零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零序励磁电抗比正序励磁电抗小得多:
电抗小得多:
Xm0=0.3Xm0=0.31.01.0*电力系统分析2013242.2.变压器的零序等值电路与外电路的连接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。
*电力系统分析201325考虑三个方面:
考虑三个方面:
(11)当外电路向变压器某侧施加零序电压时,如果能在该)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;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。
法绕组才能与外电路接通。
(22)当变压器绕组具有零序电势(由另一侧感应过来)时)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,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。
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。
据此:
只有中性点接地星形接法绕组才能与外电路接通。
(33)三角形接法的绕组中,绕组的零序电势虽然不能作用)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。
路中该侧绕组端点接零序等值中性点。
2.2.变压器的零序等值电路与外电路的连接变压器的零序等值电路与外电路的连接*电力系统分析201326Y0/Y0/接法三角形侧的零序环流接法三角形侧的零序环流2.2.变压器的零序等值电路与外电路的连接变压器的零序等值电路与外电路的连接*电力系统分析201327变压器绕组接法变压器绕组接法开关位置开关位置绕组端点与外电路的连接绕组端点与外电路的连接YY11与外电路断开与外电路断开Y0Y022与外电路接通与外电路接通33与外电路断开,但与励磁支路并联与外电路断开,但与励磁支路并联变压器零序等值电路与外电路的联接变压器零序等值电路与外电路的联接2.2.变压器的零序等值电路与外电路的连接变压器的零序等值电路与外电路的连接*电力系统分析2013283.3.中性点有接地电阻时变压器的零序等值电路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变压器中性点经电抗接地时的零序等值电路*电力系统分析2013294.4.自耦变压器的零序阻抗及其等值电路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直接接地的自耦变压器*电力系统分析201330中性点经电抗接地的自耦变压器中性点经电抗接地的自耦变压器23年6月27日南京理工大学807304.4.自耦变压器的零序阻抗及其等值电路自耦变压器的零序阻抗及其等值电路12IIIIII1212IIII12II3)1(3)1(3kXXXkkXXXkXXXnnn*电力系统分析2013318.2.4架空线路的零序阻抗及其等值电路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零序电流必须借助大地及架空地线构成通路*电力系统分析201332零序阻抗比正序阻抗大零序阻抗比正序阻抗大
(1)回路中包含了大地电阻)回路中包含了大地电阻
(2)自感磁通和互感磁通是助增的)自感磁通和互感磁通是助增的8.2.4架空线路的零序阻抗及其等值电路架空线路的零序阻抗及其等值电路*电力系统分析201333平行架设双回线零序等值电路平行架设双回线零序等值电路8.2.4架空线路的零序阻抗及其等值电路架空线路的零序阻抗及其等值电路*电力系统分析201334有架空地线的情况:
零序阻抗有所减小。
有架空地线的情况:
零序阻抗有所减小。
8.2.4架空线路的零序阻抗及其等值电路架空线路的零序阻抗及其等值电路*电力系统分析201335实用计算中一相等值零序电抗实用计算中一相等值零序电抗无架空地线的单回线路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双回线路有钢质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有良导体架空地线的单回线路无架空地线的双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有良导体架空地线的双回线路8.2.4架空线路的零序阻抗及其等值电路架空线路的零序阻抗及其等值电路10101010101037.45.5235.3xxxxxxxxxxxx*电力系统分析2013368.2.5电力系统各序网络电力系统各序网络等值电路的绘制原则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。
网络中,并用相应的序参数及等值电路表示。
*电力系统分析201337正序网络正序网络*电力系统分析201338负序网络负序网络正序网络正序网络*电力系统分析201339零序网络:
必须首先确定零序电流的流通路径。
零序网络:
必须首先确定零序电流的流通路径。
0aV*电力系统分析201340零序网络零序网络例例8-18-10aV*电力系统分析2013418.38.3简单不对称短路的分析计简单不对称短路的分析计算算当网络元件只用电抗表示时,不对称短路的序网当网络元件只用电抗表示时,不对称短路的序网络方程络方程该方程组有三个方程,但有六个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未知数,必须根据边界条件列出另外三个方程才能求解。
另外三个方程才能求解。
00022211100aaaaaaVZIVZIVZIE000222111aaaaaaVIjXVIjXVIjXE*电力系统分析2013428.3.1单相接地短路单相接地短路000cbaIIV00002210212021aaaaaaaaaIIaIaIIaIaVVV0210210aaaaaaIIIVVV000222111aaaaaaVIjXVIjXVIjXE)(0211XXXjEIa100122102111102)(aaaaaaaaaaIjXVIjXVIXXjIjXEVIII*电力系统分析201343单相接地故障的复合序单相接地故障的复合序网网0210210aaaaaaIIIVVV000222111aaaaaaVIjXVIjXVIjXE)(0211XXXjEIa100122102111102)(aaaaaaaaaaIjXVIjXVIXXjIjXEVIII*电力系统分析201344单相接地的短路电流和短路点非故障相电压单相接地的短路电流和短路点非故障相电压单相接地电流的特点:
为正序电流的3倍。
1aI2aI1021)1(3aaaaafIIIIII10020221100202123)2(233)2(23aaaacaaaabIXjXXVVaVaVIXjXXVVaVaV100122102111021102)()(aaaaaaaaaaIjXVIjXVIXXjIjXEVXXXjEIII02XX邋*电力系统分析2013458.3.28.3.2两相短路两相短路000222111aaaaaaVIjXVIjXVIjXEcbcbaVVIII00120221201202212012000aaaaaaaaaaaaaaaIIIaIaIIaIaIIaVaVVaVaVV+=+=+=+&2121000aaaaaVVIII)(211XXjEIa000122221012aaaaaaaaVIjXIjXVVIII*电力系统分析201346两相短路的复合序网两相短路的复合序网2121000aaaaaVVIII000222111aaaaaaVIjXVIjXVIjXE)(211XXjEIa000122221012aaaaaaaaVIjXIjXVVIII*电力系统分析201347两相短路的短路电流两相短路的短路电流讨论两相短路电流的特点:
为正序电流的倍。
21202111()33baaaaacbaIaIaIIaaIjIIIjI=+=-=-=-=&1)2(3acbfIIII3)(211XXjEIa2100aaaIII=-=&*电力系统分析201348两相短路的电压两相短路的电压1aI2aIaabcaaaaabaaaaaaVVVVVVVVaVaVIXjVVVVV212122110212121021)(211XXjEIa12222112aaaaaaIjXIjXVVII*电力系统分析2013498.3.3两相短路接地两相短路接地000cbaIIV0210210aaaaaaIIIVVV000cbaVVI0210210aaaaaaVVVIII000222111aaaaaaVIjXVIjXVIjXE)/(0211XXXjEIa102020211022010202aaaaaaaaIXXXXjVVVIXXXIIXXXI*电力系统分析201350两相短路接地复合序网图两相短路接地复合序网图0210210aaaaaaVVVIII000222111aaaaaaVIjXVIjXVIjXE)/(0211XXXjEIa102020211022010202aaaaaaaaIXXXXjVVVIXXXIIXXXI*电力系统分析201351两相短路接地故障相电流、非故障电压两相短路接地故障相电流、非故障电压10202210202202211020221020220212)
(2)2(33)
(2)2(33aaaaacaaaaabIXXXXjXIXXXaXaIIaIaIIXXXXjXIXXaXXaIIaIaI120202)1,1()(13acbfIXXXXIII20222120333aaaaXXVVIjXjIXXSSSSS=-=+&)/(0211XXXjEIa022101202020120120aaaaaaaaXXIIIIXXXXXXVVVjIXXSSSSSSSSSS=-=-+=+&*电力系统分析201352两相短路接地相量图两相短路接地相量图2aI20XX)/(0211XXXjEIa022101202020120120aaaaaaaaXXIIIIXXXXXXVVVjIXXSSSSSSSSSS=-=-+=+&*电力系统分析2013538.3.4正序等效定则正序等效定则正序分量的计算正序分量的计算正序等效定则:
在简单不对称短路情况下,短路点电流的正序分量,与在该短路点每一相中加入附加电抗而发生三相短路时的电流相等。
(1)1120()aEIjXXXSSSS=+&
(2)112()aEIjXXSSS=+&(1,1)1120(/)aEIjXXXSSSS=+&)()(11naXXjEI()nXD*电力系统分析201354短路电流的计算短路电流的计算8.3.4正序等效定则正序等效定则1)1(3afII1)2(3acbfIIII120202)1,1()(13acbfIXXXXIII)
(1)()(nannfImI*电力系统分析201355附加电抗和比例系数附加电抗和比例系数短路类型f(n)三相短路f(3)01两相短路接地f(1,1)两相短路f
(2)X2单相接地短路f
(1)X2+X03例例8-28-38-28-33)(nX)(nm0202XXXX20202)(13XXXX)()(11naXXjEI)
(1)()(nannfImI*电力系统分析2013568.48.4不对称短路时网络中电流电压的计算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电压外,有时还需要知道网络中某些支路电流和节点电压。
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。
相电流和相电压。
*电力系统分析2013578.4.1对称分量经变压器后的相位变化对称分量经变压器后的相位变化1.Y1.YYY1212连接的变压器:
不发生相位移动。
连接的变压器:
不发生相位移动。
*电力系统分析2013582.Y2.Y1111连接的变压器连接的变压器:
移相移相3003001BV&1ABV&2BV&*电力系统分析2013592.Y2.Y1111连接的变压器连接的变压器111acaabIII=-&222acaabIII=-&*电力系统分析2013602.Y2.Y1111连接的变压器连接的变压器23年6月27日南京理工大学80760任意接线组别的变压器任意接线组别的变压器0030223011jAajAaeVVeVV0030223011jAajAaeIIeII)()()(212302230122121302301221222130230121000000AAjAjAaacAAjAjAaabAAjAjAaaaIaIajeIaeIaIaIaIIIjeIaeIaIaIaIIaIajeIeIIIIx00(12)3011(12)3022jaAjaAVVeVVexx-=&00(12)3011(12)3022jaAjaAIIeIIexx-=&*电力系统分析2013618.4.2网络中电流电压网络中电流电压分布计算分布计算1.1.电流分布计算电流分布计算常用电流分布系数法。
常用电流分布系数法。
2.2.电压分布的计算:
电压分布的计算:
例例8-48-4000022221111IjXVVIjXVVIjXVVfhfhfh*电力系统分析2013628.58.5非全相断线的分析计算非全相断线的分析计算非全相断线非全相断线横向故障和纵向故障横向故障和纵向故障*电力系统分析2013638.58.5非全相断线的分析计算非全相断线的分析计算000222111)0(aaaaaaffVIZVIZVIZV*电力系统分析2013648.5.1单相断开单相断开00cbaVVI0210210aaaaaaVVVIII000222111)0(aaaaaaffVIjXVIjXVIjXV)/(1022010202021)0(1aaaaffaIXXXIIXXXIXXXjVI*电力系统分析201365单相断开的复合序网单相断开的复合序网0210210aaaaaa
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