4.3对称分量法ppt课件

1、1第四章第四章 电力系统故障分析电力系统故障分析4.3 电力系统不对称运行分析方法电力系统不对称运行分析方法 对称分量法对称分量法22006-5-20 电力系统故障分析 2 对称分量法对称分量法不对称相量不对称相量,abcFFF 对称分量法对称分量法正序分量正序分量111222000,abcabcabcFFFFFFFFF负序分量负序分量零序分量零序分量对称对称分量分量012012012aaaabbbbccccFFFFFFFFFFFF 32006-5-20 电力系统故障分析 3 v负序分量负序分量v零序分量零序分量v正序分量正序分量1aF 1cF 1bF 120 120 120 2aF 2bF

2、2cF 120 120 120 0aF 0bF 0cF 1201112011jbajcaFFeFFe 1202212022jbajcaFFeFFe 000bcaFFF42006-5-20 电力系统故障分析 4 v负序分量负序分量v零序分量零序分量v正序分量正序分量1201112011jbajcaFFeFFe 1202212022jbajcaFFeFFe 000bcaFFF0120201201 1201120jjaeae 引入旋转因子（算子）引入旋转因子（算子）210aa 1a2a120 120 120 21111bacaFa FFa F 22222bacaFa FFa F 52006-5-20

3、 电力系统故障分析 5 012012012aaaabbbbccccFFFFFFFFFFFF 01220122012aaaabaaacaaaFFFFFFa FaFFFaFa F 0212211111aabacaFFFaaFaaFF 012abc FFFFA A1221111131aaaa A A1012abc F FF FA A0212211111aaabacFFFaaFaaFF 62006-5-20 电力系统故障分析 6 对称分量法分析不对称短路对称分量法分析不对称短路GZaE GZbE GZcE aI 0aU 0bI bU 0cI cU LZLZLZnZGZaE GZbE GZcE aI a

4、U bI bU cI cU LZLZLZnZabcGZGZGZaE bE cE (1)kLZLZLZa相短相短路为路为例例特殊相：特殊相：a相相对称电路？对称电路？ 方法？方法？ 思路？思路？72006-5-20 电力系统故障分析 7 GZaE GZbE GZcE aI aU bI bU cI cU LZLZLZnZ012012012aaaabbbbccccFFFFFFFFFFFF 对称分量法对称分量法GZaE GZ2aa E GZaaE aI 0aU bI cI LZLZLZnZ2aU 1aU 0aU 2aaU 21aa U 0aU 22aa U 1aaU 012012012aaaabbbb

5、ccccUUUUUUUUUUUU 短路点阻抗、电压、电流不对称短路点阻抗、电压、电流不对称82006-5-20 电力系统故障分析 8 正序正序网网负序负序网网零序零序网网GZaE GZ2aa E GZaaE aI 0aU bI cI LZLZLZnZ2aU 1aU 0aU 2aaU 21aa U 0aU 22aa U 1aaU 1GZaE 2aa E aaE 1aI 1bI 1cI 1LZnZ1aU 21aa U 1aaU 1GZ1LZ1GZ1LZ2GZ2aI 2bI 2cI 2LZnZ2aU 2aaU 22aa U 2GZ2LZ2GZ2LZ0GZ0aI 0bI 0cI 0LZnZ0aU 0a

6、aU 20aa U 0GZ0LZ0GZ0LZ电源？电源？ 三相正序网、三相负序网三相正序网、三相负序网 三相零序网三相零序网 特点？特点？ 单相序网！思路！单相序网！思路！ 92006-5-20 电力系统故障分析 9 1Z aE 1aI 1aU 2Z 2aI 2aU 0Z 0aI 0aU v各序分量三相对称：大小、相位关系固定各序分量三相对称：大小、相位关系固定 三相电路对称三相电路对称单相各序电路（序网）单相各序电路（序网）正序网正序网负序网负序网零序网零序网v序网基本方程序网基本方程111aaaUEIZ 222aaUIZ 000aaUIZ 三个方程，六个变量，需补充三个方程三个方程，六个变

7、量，需补充三个方程102006-5-20 电力系统故障分析 10 111aaaUEIZ 222aaUIZ 000aaUIZ v边界条件：短路点处电压、电流方程边界条件：短路点处电压、电流方程0,0,0abcUIIv序网基本方程序网基本方程,0,bcabcUUIII 0,0,0bcaUUI a相短路：相短路：b、c两相短路：两相短路：b、c两相接地短路：两相接地短路：用序用序分量分量表示表示112006-5-20 电力系统故障分析 11 电力系统元件的各序参数和等值电路电力系统元件的各序参数和等值电路 应用对称分量法进行电力系统的不对称分析，首先必须确定系统中各元件的各应用对称分量法进行电力系统

8、的不对称分析，首先必须确定系统中各元件的各序参数序参数 元件的序阻抗指元件中流过某序电流时元件两端所产生的序电压降与该序电流元件的序阻抗指元件中流过某序电流时元件两端所产生的序电压降与该序电流的比值的比值 静止元件静止元件无论流过正序电流还是负序电流，并不改变相与相之间的磁耦合无论流过正序电流还是负序电流，并不改变相与相之间的磁耦合关系，其正序阻抗与负序阻抗相等；零序电抗较为复杂；关系，其正序阻抗与负序阻抗相等；零序电抗较为复杂； 旋转元件旋转元件，各序电流流过时引起不同的电磁过程，三序电抗不相同，各序电流流过时引起不同的电磁过程，三序电抗不相同122006-5-20 电力系统故障分析 12

9、v同步发电机各序参数同步发电机各序参数同步发电机定子绕组中流过同步频率的负序电流时，产生的旋转磁场与转子同步发电机定子绕组中流过同步频率的负序电流时，产生的旋转磁场与转子转向相反，相对转子的速度是同步转速的转向相反，相对转子的速度是同步转速的2倍。由电磁感应定律，转子的励倍。由电磁感应定律，转子的励磁绕组和阻尼绕组中将感应出磁绕组和阻尼绕组中将感应出2倍额定频率的感应电流。倍额定频率的感应电流。正常运行情况下，同步发电机定子绕组的空载电势三相对称，产生的交流电正常运行情况下，同步发电机定子绕组的空载电势三相对称，产生的交流电流是正序电流，电枢反应产生的旋转磁场与转子主磁通同速同方向。流是正序电

10、流，电枢反应产生的旋转磁场与转子主磁通同速同方向。同步发电机正序电抗同步发电机正序电抗1dXX 同步发电机负序电抗同步发电机负序电抗 212dqXXX 132006-5-20 电力系统故障分析 13 同步发电机定子绕组中流过零序电流时，合成磁场为零，只存在定子绕组的同步发电机定子绕组中流过零序电流时，合成磁场为零，只存在定子绕组的漏磁通。零序漏磁比正序漏磁小，减小的程度视绕组型式而定。同步电机零漏磁通。零序漏磁比正序漏磁小，减小的程度视绕组型式而定。同步电机零序电抗的标幺值差别较大。零序电阻和正序电阻相等。序电抗的标幺值差别较大。零序电阻和正序电阻相等。同步发电机零序电抗同步发电机零序电抗0(

11、0.150.6)dXX 汽轮发电机汽轮发电机水轮发电机水轮发电机同步调相机和大型同步电同步调相机和大型同步电动机动机x2 0.1340.180.150.350.24x0 0.0360.080.040.1250.08142006-5-20 电力系统故障分析 14 变压器是静止的磁耦合元件，正、负序参数和等值电路完全相同变压器是静止的磁耦合元件，正、负序参数和等值电路完全相同 变压器通入零序电流时，不同变压器结构的零序磁通磁路不同，不变压器通入零序电流时，不同变压器结构的零序磁通磁路不同，不同绕组接线的零序电流回路不同，所以零序参数和等值电路不同同绕组接线的零序电流回路不同，所以零序参数和等值电路

12、不同v三相变压器各序参数和等值电路三相变压器各序参数和等值电路152006-5-20 电力系统故障分析 15 各种接线方式双绕组变压器的零序等值电路各种接线方式双绕组变压器的零序等值电路1x2x0mx1210I 20I 110I 103I 220I 203I 1210I 103I 1x2x0mx1210I 110I 103I 220I 1x2x0mx1210I 20I 162006-5-20 电力系统故障分析 16 3110I 103I 220I 1x3x0mx1310I 20I 22x110I 103I 220I 330I 303I 1x3x0mx1310I 20I 22x30I 110I

13、103I 220I 330I 1x3x0mx1310I 20I 22x30I 各种接线方式三绕组变压器的零序等值电路各种接线方式三绕组变压器的零序等值电路172006-5-20 电力系统故障分析 17 三个单相变压器接成的三相变压器组，各相铁芯独立，磁通分布情况与三个单相变压器接成的三相变压器组，各相铁芯独立，磁通分布情况与所加电压相序无关，零序励磁电流很小，可认为激磁电抗无穷大。零序所加电压相序无关，零序励磁电流很小，可认为激磁电抗无穷大。零序漏抗与正序漏抗完全相同。漏抗与正序漏抗完全相同。三相三柱式变压器，通入正序或负序电流时，各相主磁通均在铁芯内形三相三柱式变压器，通入正序或负序电流时，

14、各相主磁通均在铁芯内形成回路，所以励磁电流很小，励磁电抗很大；当通入零序电流时，三相成回路，所以励磁电流很小，励磁电抗很大；当通入零序电流时，三相零序主磁通大小相等相位相同，不能在铁芯中形成回路，只能通过绝缘零序主磁通大小相等相位相同，不能在铁芯中形成回路，只能通过绝缘介质和外壳形成回路，所以零序励磁电流相当大，零序励磁电抗为有限介质和外壳形成回路，所以零序励磁电流相当大，零序励磁电抗为有限值。值。182006-5-20 电力系统故障分析 18 变压器中性点经阻抗接地的零序等值电路变压器中性点经阻抗接地的零序等值电路110I 103I 330I 220I 203I 1nZ2nZ110I 103

15、I 330I 220I 203I 13nZ13nZ13nZ23nZ23nZ23nZ1x0mx1310I 20I 22x30I 3x13nZ23nZ192006-5-20 电力系统故障分析 19 单回路架空线的正（负）序阻抗单回路架空线的正（负）序阻抗gI abca b c aI bI cI aU bU cU aU bU cU gabcIIII单位长度单位长度aaaaLMMbbbMLMbMMLccccUUUIZZZUUUZZZIZZZUUUI 流入正序电流流入正序电流1LMZZZ v电力线路序参数电力线路序参数22baacaaIaIa IIa IaI 111aaabLcMbcUIIUZ IZZZ

16、ZUI 202006-5-20 电力系统故障分析 20 单回路架空线的零序阻抗单回路架空线的零序阻抗gI abca b c aI bI cI aU bU cU aU bU cU gabcIIII单位长度单位长度aaaaLMMbbbMLMbMMLccccUUUIZZZUUUZZZIZZZUUUI 0abcIIII 代入代入 0002aabbccMaLUIIUZ IUZ IZZZ 02LMZZZ212006-5-20 电力系统故障分析 21 架空导线架空导线假想导线假想导线agDI I Carson定理：计算定理：计算“导线地导线地”回路自感时，可以用一根与架空导线平行回路自感时，可以用一根与架空

17、导线平行的假想地中导线代替大地，地中电流集中在假想导线中流过。的假想地中导线代替大地，地中电流集中在假想导线中流过。设架空导线半径设架空导线半径 假想导线等值半径假想导线等值半径 两平行导线间的距离两平行导线间的距离rgRagD回回路路自自感感200001lnln24211lnlnH m2424aaggggaggDDLrRrDDRr 2gaggDDR 222006-5-20 电力系统故障分析 22 回路自感回路自感01lnH m24gDLr 2660mgaggDDRf 假想导线的等值深度假想导线的等值深度f电流频率电流频率Hz 大地电导率大地电导率S/m 50Hzf 时，时，“导线地导线地”回

18、路的自感抗回路的自感抗20.06283ln0.0157/mgLDxfLr “导线地导线地”回路的自阻抗回路的自阻抗 10.06283ln0.0157/mgLgDZrrjr 1r架空导线电阻架空导线电阻gr大地电阻大地电阻232006-5-20 电力系统故障分析 23 10.06283ln/mgMLgmDZZZrjD第二章已推导出正序阻抗第二章已推导出正序阻抗110.06283ln0.0157H mmDZrjr 由此由此 3012123230.06283ln0.015730.1885ln0.0157/mgLmgmggmDZZZrrjrDDrrjrD单回路架空线的零序阻抗单回路架空线的零序阻抗24

19、2006-5-20 电力系统故障分析 24 正序网络与计算三相短路时的等值网络完全相同。正序网络与计算三相短路时的等值网络完全相同。 除中性点接地阻抗和空载线路外，电力系统各元件均应包括在正序网络除中性点接地阻抗和空载线路外，电力系统各元件均应包括在正序网络中中v正序网络正序网络252006-5-20 电力系统故障分析 25 发电机不产生负序电势发电机不产生负序电势，故所有电源的负序电势为零。，故所有电源的负序电势为零。 负序网络的组成元件与正序网络完全相同。负序网络的组成元件与正序网络完全相同。 发电机等旋转元件的电抗应以其负序电抗代替，其它静止元件的负发电机等旋转元件的电抗应以其负序电抗代

20、替，其它静止元件的负序电抗与正序电抗相同。序电抗与正序电抗相同。v负序网络负序网络262006-5-20 电力系统故障分析 26 发电机不产生零序电势发电机不产生零序电势，故所有电源的零序电势为零。，故所有电源的零序电势为零。 零序电流相同相位，只能通过大地或与地连接的其他导体才能构成零序电流相同相位，只能通过大地或与地连接的其他导体才能构成通路。通路。 v零序网络零序网络272006-5-20 电力系统故障分析 27 例例正正序序网网络络282006-5-20 电力系统故障分析 28 负负序序网网络络292006-5-20 电力系统故障分析 29 零零序序网网络络302006-5-20 电力系统故障分析 30 练习：画出图所示系统，练习：画出图所示系统， 在在D点发生不对称短路时的正序、负序、零序网络点发生不对称短路时的正序、