第八章不对称短路PPT课件

.,1,电力系统分析基础PowerSystemAnalysisBasis（八）,主讲人：朱晓荣,.,2,第八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？,.,3,8.1对称分量法在不对称短路计算中的应用,一、对称分量法,在三相系统中，任意不对称的三相量可分为对称的三序分量,.,4,一、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,.,5,一、对称分量法,三相量用三序量表示三序量用三相量表示,.,6,二、各序分量的独立性,静止的三相电路元件,称为序阻抗矩阵,.,7,当元件参数完全对称时,二、各序分量的独立性,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。各序分量是对称的，只分析一相。,.,8,二、各序分量的独立性,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,.,9,三、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,.,10,三、对称分量法在不对称短路计算中的应用,a相接地的模拟,.,11,三、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,.,12,应用叠加原理进行分解,.,13,三、对称分量法在不对称短路计算中的应用,正序网,.,14,三、对称分量法在不对称短路计算中的应用,负序网,.,15,三、对称分量法在不对称短路计算中的应用,零序网,.,16,.,17,8.2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。,.,18,一、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,.,19,1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,.,20,2.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）：零序电抗典型值发电机中性点通常不接地,.,21,二、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；异步电机和综合负荷的零序电抗：X0=。（绕组通常接成三角形和不接地星形）,.,22,三、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。,.,23,1.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。,.,24,零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：Xm0=0.31.0,.,25,2.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。,.,26,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。,.,27,Y0/接法三角形侧的零序环流,.,28,变压器零序等值电路与外电路的联接,.,29,3.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,.,30,4.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,.,31,中性点经电抗接地的自耦变压器,.,32,四、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,.,33,四、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,.,34,Ra为导线电阻，Rg为大地等值电阻约为0.05,(1)、单根导线大地回路的自阻抗,r为导线的等值半径，Dg为等值深度，一般取Dg1000m,(2)、两个“导线大地”回路间的互阻抗,.,35,(3)、单回路架空线的零序阻抗,三相不对称排列，互感为：,经完全换位后，互感接近相等为：,Dm为几何均距：,每一相的零序阻抗为：,Ds为组合导线的等值半径：,.,36,四、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,.,37,两回路间任意两相间的互阻抗为：,经完全换位后，第二回对第一回某相的互阻抗接近相等为：,两回路间的几何均距,双回路等值电路：,.,38,四、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。,.,39,架空地线的自阻抗为：,三相导线与架空地线的互阻抗为：,等值电路：,地线去磁，零序阻抗减少,.,40,四、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,.,41,五、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。,.,42,正序网络,.,43,负序网络,正序网络,.,44,零序网络：必须首先确定零序电流的流通路径。,.,45,零序网络,例8-1,.,46,8.3不对称短路时故障处的短路电流和电压,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。,.,47,一、单相接地短路,1、边界条件,.,48,2、单相接地故障的复合序网,.,49,3、单相接地的短路电流和短路点非故障相电压,故障相电流:,结论:,不计电阻影响,设三相短路电流为,.,50,4、相量图,.,51,5、单相短路经阻抗接地,.,52,二、两相短路,1、边界条件,.,53,2、两相短路的复合序网,.,54,3、两相短路的短路电流和电压,结论:两相短路电流小于三相短路电流,结论:故障相电压是正常电压的二分之一。,.,55,4、相量图,.,56,5、两相经过阻抗短路,.,57,三、两相短路接地,1、边界条件,.,58,2、两相短路接地复合序网图,.,59,3、两相短路接地故障相电流,.,60,4、非故障相电压,注意:两相短路接地故障相电流的变化规律同单相接地非故障相电压变化规律有相似之处,注意:两相短路接地非故障相电压变化规律同单相接地故障相电流的变化规律有相似之处,.,61,5、两相短路接地相量图,.,62,6、两相短路经过阻抗接地,.,63,四、正序等效定则,正序分量的计算,.,64,四、正序等效定则,短路电流的计算,.,65,附加电抗和比例系数,选特殊相作基准相-故障处与另两相情况不同的一相,.,66,8.4非故障处电流电压的计算,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。,.,67,一、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8-4,.,68,二、对称分量经变压器后的相位变化,1.YY12连接的变压器：不发生相位移动。,.,69,2.Y11连接的变压器:移相300,.,70,2.Y11连接的变压器,.,71,2.Y11连接的变压器,.,72,8.5非全相断线的分析计算,非全相断线横向故障和纵向故障,.,73,8.5非全相断线的分析计算,.,74,一、单相断开,.,75,单相断开的复合序网,.,76,非故障相电流和断口电压,.,77,二、两相断开,.,78,两相断开时的复合序网,.,79,非故障相电流和断口电压,例8-5,.,80,总复习,第一章电力系统的基本概念,1、电力系统的概念和组成电力网、电力系统、动力系统及之间关系,2、电力系统为什么要互联运行经济、可靠、互补、备用,3、电能变换和电源构成水20%、火70%、核10%，了解新能源,4、电力系统的负荷了解负荷曲线、负荷率Kp、最大负荷利用小时Tmax,5、电力系统运行的特点及要求电能质量、运行特点、运行要求,6、电力系统的电压等级,用电设备允许偏差5%、首末端10%,发电机额定电压高于电网5%,变压器,升压变：=发电机额定电压,一次侧：用电设备,降压变：=电网额定电压UN,二次侧：发电设备,额定电压为空载电压,内部损耗约5%,二次电压高出10%,标称电压等级,.,81,7、了解电力网接线,8、掌握中性点的接地方式,有哪几种,无备用从一条线获得电源,不接地,中性点直接接地,适应范围,有备用从两条及以上线获得电源,中性点不直接接地,经消弧线圈接地,经电阻接地,中性点不接地系统的优缺点,.,82,第二章电力系统元件的电气参数及等值电路,1、了解电力线路的结构型号的表示,3、掌握变压器的电气参数及等值电路,多级电压网的归算问题确定基准级，按变压器变比归算,计算RT时归算,短路试验,归算问题三绕组容量不同时,标幺值电路的制定,2、熟悉电力线路的电气参数及等值电路-扩径、分裂、换位,空载试验,计算XT时不归算,4、熟练制作电力系统的等值电路,归算有名值,归算基准值,端部完全等值的变压器模型的作用及推导,.,83,5、了解电力设备运行的基本知识,正常运行,发电机,结构,变压器并列运行的条件,正常过负荷,迟相发P、Q,变压器,自然方式30%,运行极限图,组别一致,变比相同,非正常运行,进相发P、收Q,调相发、收Q,短时过负荷,异步运行失磁，吸收无功、发异步有功,不对称运行,强迫方式20%,事故过负荷牺牲寿命，不超过2倍,升压：铁-中-低-高,降压：铁-低-中-高,变压器接线形式,短路电压百分比值相等,断路器有灭弧能力，分合负荷及故障电流,.,84,第三章简单电力系统的潮流计算,1、掌握基本概念与计算,同一电压等级,如何求电压降落,3、熟悉双端供电网的潮流计算方法,电压降落,不同电压等级时，归算问题,2、掌握开式网的潮流计算方法,已知：末端功率与电压，一步完成,力矩原理,电压损耗,电压偏移,如何求功率损耗,已知：末端功率，首端电压，二步完成,功率分点,4、熟悉环型网的潮流计算方法,单电压级按两端供电，强迫=0,多电压级有强迫功率,5、熟悉电力网潮流的调整与控制手段,.,85,第四章复杂电力系统潮流的计算机算法,1、掌握节点导纳矩阵的形成与修改,PQ节点,3、了解高斯塞德尔迭代法的原理与步骤,2、掌握潮流计算中节点的分类方法,PV节点,平衡节点,4、了解牛顿拉夫逊法的原理与步骤局部线性化,.,86,第五章电力系统有功功率的最优分配与频率调整,1、掌握各类负荷的特点及调整方法,一次调频调速器调节,2、了解有功功率的最优分配原理等耗量微增率准则,频率与有功功率密切相关,3、掌握负荷及电源的频率静态特性及频率调节方法,二次调频调频器调节,三次调频经济分配,耗量特性及等微增率准则如果应如何调整机组出力,水、火电厂不计网损时：,水、火电厂计及网损时：,负荷,电源,有二次调频,为什么说只有一次调频是有差调节，二次调频可以做到无差调节，负荷变化时的频率计算PL0-PG0=-ksf,4、了解互联系统的频率调整方法,.,87,第六章电力系统的无功功率与电压调整,1、掌握无功电源的种类,发电机,2、了解无功功率的经济分布原理,电压与无功功率密切相关,3、掌握电压调节方法及概念,调相器,静止电容器,无功电源的最优分布等网损微增率,无功负荷的最优补偿最有网损微增率（容量确定、设