第四讲_电力系统各元件的序阻抗和等值电路

1、第四讲第四讲 电力系统各元件的序阻抗和等值电路电力系统各元件的序阻抗和等值电路4-4 变压器的零序等值电路及其参数变压器的零序等值电路及其参数4-1 对称分量法在不对称短路计算中的应用对称分量法在不对称短路计算中的应用4-2 同步发电机的负序和零序电抗同步发电机的负序和零序电抗4-5 架空线路的零序电抗及其等值电路架空线路的零序电抗及其等值电路4-6 电力系统各序网络的制订电力系统各序网络的制订4-3 异步电动机的负序和零序电抗异步电动机的负序和零序电抗1、对称分量法及其在电力系统不对称故障分析中的对称分量法及其在电力系统不对称故障分析中的应用；应用；2、发电机及异步电动机的负序和零序电抗；发

2、电机及异步电动机的负序和零序电抗；3、变压器、输电线及电缆的零序电抗；变压器、输电线及电缆的零序电抗；重点重点4、电力系统序网络的绘制方法。电力系统序网络的绘制方法。4-1 对称分量法在不对称短路计算中的应用对称分量法在不对称短路计算中的应用一一 对称分量法对称分量法 就是将一组就是将一组不对称的三相相不对称的三相相量分解为三组对量分解为三组对称的三相相量，称的三相相量，或者将三组对称或者将三组对称的三相相量合成的三相相量合成为一组不对称的为一组不对称的三相相量的方法。三相相量的方法。1cI1bI1aI2cI2bI2aI0aI0bI0cI1cI1aI1bI2bI2aI2cI0aI0bIbIcI

3、aI0cI1、图中相量图中相量 幅值相等，相位彼此互差幅值相等，相位彼此互差1200，且，且a超前超前b，b超前超前c，称为正序分量；称为正序分量；0aI0bI0cI1cI1aI1bI2cI2aI2bI111cbaIII、2、图中相量图中相量 幅值相等，相位关系与正幅值相等，相位关系与正序相反，称为负序分量；序相反，称为负序分量；222cbaIII、3、图中相量图中相量 幅值和相位均相同，称为幅值和相位均相同，称为零序分量零序分量。 222cbaIII、若旋转因子若旋转因子 ，则，则 。那么那么)0()2(2) 1 ()0()2() 1 (2)0()2() 1 (IIIIIIIIIIIIcba

4、23210120jej232102402jej)0()2()1(2211111IIIIIIcbaspTII 从而有从而有psITI1cbaIIIIII111113122)0()2()1(注意 对称分量法的实质是叠加原理对称分量法的实质是叠加原理在电力系统中的应用；在电力系统中的应用； 只适用于线性系统的分析。只适用于线性系统的分析。二二 对称分量法在不对称故障分析中的应用对称分量法在不对称故障分析中的应用对于三相对称的元件，各序分量是独立的。对于三相对称的元件，各序分量是独立的。设输电线路末端发生了不对称短路。设输电线路末端发生了不对称短路。线路上流过三线路上流过三相不对称的电相不对称的电流，

5、则三相电流，则三相电压降也是不对压降也是不对称的。称的。1、应用对称分量法将故障处电压分解为正序、负序、应用对称分量法将故障处电压分解为正序、负序、零序三组对称分量。零序三组对称分量。 故障网络故障网络分解为三个独分解为三个独立的序网：立的序网： 正序网正序网 负序网负序网 零序网零序网正序网：正序网：包含发电机的正序电源电势和故障点正序电包含发电机的正序电源电势和故障点正序电压分量，网络中通过正序电流，对应的各元件阻抗皆压分量，网络中通过正序电流，对应的各元件阻抗皆为正序阻抗；为正序阻抗；负序网：负序网：只有故障点电压的负序电势，网络中通过负只有故障点电压的负序电势，网络中通过负序电流，对应

6、的各元件阻抗为负序阻抗。序电流，对应的各元件阻抗为负序阻抗。零序网：零序网：只有故障点电压的零序电势，网络中通过零只有故障点电压的零序电势，网络中通过零序电流，对应的各元件阻抗为零序阻抗。序电流，对应的各元件阻抗为零序阻抗。中性线电流中性线电流为三倍零序为三倍零序电流，故在电流，故在单相零序网单相零序网中接入中接入3Zn的接地阻抗的接地阻抗建立系统的电路模型时，一般可以：建立系统的电路模型时，一般可以： 忽略线路对地电容和变压器的励磁回路忽略线路对地电容和变压器的励磁回路; ; 高压电网可以忽略线路电阻高压电网可以忽略线路电阻; ; 标幺值计算不考虑变压器的实际变比，标幺值计算不考虑变压器的实

7、际变比，认为变压器的变比认为变压器的变比 均为平均额定电压之比。均为平均额定电压之比。三三 负荷对短路电流的影响负荷对短路电流的影响1、如果正常情况下的负荷电流远小于短路电如果正常情况下的负荷电流远小于短路电流，可以在计算用的等值网络中忽略负荷。若需要流，可以在计算用的等值网络中忽略负荷。若需要计及，则计及，则4-2 同步发电机的负序和零序电抗同步发电机的负序和零序电抗一一 同步发电机各序磁场同步发电机各序磁场1、正序：与三相对称短路情形相同正序：与三相对称短路情形相同; ;2、零序：在三相绕组中产生大小相同的脉零序：在三相绕组中产生大小相同的脉动磁场，不能在转子空间形成旋转磁场，而只动磁场，

8、不能在转子空间形成旋转磁场，而只形成各相绕组的漏磁场，从而对转子没有影响形成各相绕组的漏磁场，从而对转子没有影响; ;3、负序：在气隙中产生以同步速与转子旋负序：在气隙中产生以同步速与转子旋转方向相反的旋转磁场，它与转子的相对速度转方向相反的旋转磁场，它与转子的相对速度为两倍同步频速，并在转子绕组中感生两倍频为两倍同步频速，并在转子绕组中感生两倍频交流电流，进而产生两倍基频脉动磁场，可以交流电流，进而产生两倍基频脉动磁场，可以分解为两个按不同方向旋转的旋转磁场。分解为两个按不同方向旋转的旋转磁场。无阻尼绕组的水轮发电机：无阻尼绕组的水轮发电机：汽轮发电机及有阻尼绕组的水轮发电机：汽轮发电机及有

9、阻尼绕组的水轮发电机：二二 同步发电机的负序和零序电抗同步发电机的负序和零序电抗1、同步发电机负序电抗同步发电机负序电抗 如果发电机中性点不接地，不能构成零序电流的通路，此时其零序电抗为无限大。dqdGGxxxIUx )22. 11 ()(21)2()2()2(dqdGGxxxIUx45. 1)2()2()2(2、同步发电机零序电抗同步发电机零序电抗dGGxIUx )6 . 015. 0()0()0()2(4-3 异步电动机的负序和零序电抗异步电动机的负序和零序电抗1 1、负序阻抗、负序阻抗 xx )2(2 2、零序阻抗、零序阻抗 由于异步电动机的三相绕组通常接成三角形或不由于异步电动机的三相

10、绕组通常接成三角形或不接地的星形，无零序电流的通路，因而零序电抗数值接地的星形，无零序电流的通路，因而零序电抗数值为无限大。为无限大。)0(x4-4 变压器的零序等值电路及其参数变压器的零序等值电路及其参数1 1、正序电抗：即稳态运行时变压器的等值电抗；、正序电抗：即稳态运行时变压器的等值电抗；2 2、负序电抗：其值与正序电抗相等。、负序电抗：其值与正序电抗相等。 对于静止元件，对于静止元件，二者总是相等的。二者总是相等的。一一 双绕组变压器双绕组变压器 不计绕组电阻和铁芯损耗，双绕组变压器的零不计绕组电阻和铁芯损耗，双绕组变压器的零序等值电路如图所示。序等值电路如图所示。 其中其中x、 x分

11、别为分别为两侧绕组漏抗，两侧绕组漏抗， 为零为零序励磁电抗。序励磁电抗。1、零序电压施加在变压器绕组的三角形侧或不接地星零序电压施加在变压器绕组的三角形侧或不接地星形侧：形侧：)0(x 图图4-1 YN4-1 YN，d d接线变压器零序等值电路接线变压器零序等值电路 2 2、YNYN，d d 接线变压器接线变压器00)0(mmxxxxxx3 3、YNYN，y y 接线变压器接线变压器0)0(mxxx 图图4-2 YN4-2 YN，y y接线变压器零序等值电路接线变压器零序等值电路4 4、YNYN，ynyn 接线变压器接线变压器图图4-3 YN，yn接线变压器零序等值电路接线变压器零序等值电路

12、如果二次侧除接地的中性点外，没有其它接地点，如果二次侧除接地的中性点外，没有其它接地点，此时零序电抗的计算与此时零序电抗的计算与YN，y 相同相同； 如果二次侧另外有一个接地点。如果二次侧另外有一个接地点。xxxxxxxxmm00)0()(xm0 的数值主要决定于变压器的铁芯结构的数值主要决定于变压器的铁芯结构 三个单相变压器组成的三相变压器，三三个单相变压器组成的三相变压器，三相四柱式或（五柱式）变压器以及铁壳式变压相四柱式或（五柱式）变压器以及铁壳式变压器器, ,可以近似认为：可以近似认为： 对于三相三柱式变压器，磁通路径磁阻对于三相三柱式变压器，磁通路径磁阻大，零序电抗较小，一般需经试验

13、方法求得零大，零序电抗较小，一般需经试验方法求得零序励磁电抗。序励磁电抗。0mx二二 三绕组变压器三绕组变压器 可以忽略其零可以忽略其零序励磁电抗序励磁电抗xm01 1、YNYN，d,yd,y 接线变压器接线变压器xxxx)0( 如没有另一接地点，变压器的零序电抗与如没有另一接地点，变压器的零序电抗与YNYN，d,yd,y 相同；相同； 如如侧另有一对地电抗为侧另有一对地电抗为x x的接地点的接地点。2 2、YNYN，d,ynd,yn 接线变压器接线变压器xxxxxxxx)()0(3 3、YNYN，d,dd,d 接线变压器接线变压器xxxxxx)0(三三 自耦变压器自耦变压器a a、自耦变压器

14、中两个有直接电气联系的自耦绕组，、自耦变压器中两个有直接电气联系的自耦绕组，一般用来联系两个直接接地系统；一般用来联系两个直接接地系统；b b、两个自耦绕组共用一个中性点和接地线，如果有、两个自耦绕组共用一个中性点和接地线，如果有第三绕组，一般接成三角形。第三绕组，一般接成三角形。 中性点直接接地的中性点直接接地的YNYN，a a 和和YNYN，a,da,d 接线自耦变压器接线自耦变压器零序电抗的求解与普通的变压器相同。零序电抗的求解与普通的变压器相同。 当自耦变压器的中性点经电抗接地时，两个绕当自耦变压器的中性点经电抗接地时，两个绕组的零序电流要影响中性点电位，其值为组的零序电流要影响中性点

15、电位，其值为: : 中性点经电抗接地的中性点经电抗接地的YN,a 和和YN,a,d 接线自耦变压器接线自耦变压器)(300IIxUnn1 1、YNYN，a a 接线的自耦变压器接线的自耦变压器 折算到一次侧的等值零序电抗折算到一次侧的等值零序电抗0/ )(IUUUUxNNnn 如果中性点经电抗接地，折算到一次侧的零序等如果中性点经电抗接地，折算到一次侧的零序等值电抗为：值电抗为：2)1 (3NNnUUxxx2 2、YNYN，a a，d d 接线的自耦变压器接线的自耦变压器星形零序等值电路中折算至一次侧的各电抗为：星形零序等值电路中折算至一次侧的各电抗为：)(3)(21)(3)(211 (3)(

16、212NNnNNNNnNNnUUxxxxxxUUUUxxxxxxUUxxxxxx）从变压器从变压器I I侧观察到的零序等值电抗的有名值为：侧观察到的零序等值电抗的有名值为：xxxxxxxx)()0(4-5 架空线路的零序电抗及其等值电路架空线路的零序电抗及其等值电路输电线的正、负序阻抗及等值电路完全相同。输电线的正、负序阻抗及等值电路完全相同。研究零序阻抗，必须考虑大地（或架空地线）的影响。研究零序阻抗，必须考虑大地（或架空地线）的影响。一一 “导线大地导线大地”回路的自阻抗与互阻抗回路的自阻抗与互阻抗1 1、“单导线大地单导线大地”回路回路单导线大地回路单位长度的自阻抗为：单导线大地回路单位

17、长度的自阻抗为：seeaSDDjrrZlg1445. 0aeDeekmre/05. 02、“双导线大地双导线大地”回路回路 双回路间单位长度的互阻抗为：双回路间单位长度的互阻抗为：abeemDDjrZlg1445. 0aeDeebeDee零序电抗为：零序电抗为：sTeeamDDjrrZlg1445. 03 两回路间的距离愈小，回路间的互感抗愈大，两回路间的距离愈小，回路间的互感抗愈大，使每回输电线的零序等值电抗愈大。使每回输电线的零序等值电抗愈大。0eI 由于架空地线中的零序电流与输电线的零序电由于架空地线中的零序电流与输电线的零序电流相反，相当于导线旁边的一个短路线圈，其互感流相反，相当于导

18、线旁边的一个短路线圈，其互感为去磁作用，减小了输电线的等值零序阻抗。为去磁作用，减小了输电线的等值零序阻抗。因此，零序阻抗与因此，零序阻抗与架空地线的材质、架空架空地线的材质、架空地线与输电线间的距离地线与输电线间的距离有关。有关。 对已建成的线路一对已建成的线路一般都通过实测确定其零般都通过实测确定其零序阻抗。序阻抗。电缆线路的零序阻抗可能介于以下两种情况之间：电缆线路的零序阻抗可能介于以下两种情况之间： 铅（铝）包护层各处都有良好的接地，大地和铅（铝）包护层各处都有良好的接地，大地和护层中都有零序电流流通。在这种情况下，地中电流护层中都有零序电流流通。在这种情况下，地中电流达到最大值，而护层中电流达到最小值。护层中电流达到最大值，而护层中电流达到最小值。护层中电流的去磁作用最小，零序电抗达到最大值。的去磁作用最小，零序电抗达到最大值。 铅（铝）包护层在各处都经相当大的阻抗接地，铅（铝）包护层在各处都经相当大的阻抗接地，从而可以认为零序电流只通过护层返回，零序电抗达从而可以认为零序电流只通过护层返回，零序电抗达到最小值。到最小值。电缆线路的零序阻抗一般也是通过实测确定。电缆线路的零序阻抗一般也是通过实测确定。在近似计算中可取在近似计算中可取101