电力系统分析第10章

第10章

电力系统不对称故障分析与计算对称分量法及其应用10.110.1对称分量法及其应用电力系统为三相电路，正常运行时是三相对称的，各元件三相阻抗相同，三相电压和电流幅值相等、相位相差120度。因此，可用一相电路求解。当系统发生不对称故障时，三相电压电流幅值不再相等、相位也不对称。问题求解三相不对称电路；利用对称分量法分别求解三个对称电路再叠加。解决方案10.1.1对称分量法对于任意不对称三相相量：可以分解为三组相序不同的对称分量：（1）正序分量与稳态运行时三相变量相序相同；（2）负序分量稳态运行时三相变量相序相反；（3）零序分量三相幅值、相位均相同。其中：10.1.1对称分量法——正序分量10.1.1对称分量法——负序分量10.1.1对称分量法——零序分量10.1.1对称分量法——对称分量分解10.1.1对称分量法——对称分量分解10.1.2序阻抗10.1.2序阻抗解耦10.1.3对称分量法在不对称短路计算中的应用正序负序零序10.1.3对称分量法在不对称短路计算中的应用10.1.3对称分量法在不对称短路计算中的应用基本前提：

三相对称——各序分量独立（解耦）

线性网络——叠加原理基本方法：

用一组不对称电势源代替故障口的不对称结构

然后进行对称分量分解故障边界条件电力系统各元件的序阻抗10.2正序网络的结构及参数与正常运行时的等值网络相同；负序网络的结构与正序网络相同但部分元件参数有所不同；零序网络的结构及参数与正序网络均有很大的差别。10.2电力系统各元件的序阻抗10.2.1同步发电机的负序和零序阻抗同步电机负序和零序阻抗同步电机负序电抗为定子绕组流过基频负序电流时，机端负序电压平均值与负序电流之比。对于无阻尼绕组凸极机：10.2.1同步发电机的负序和零序阻抗同步电机零序阻抗同步电机零序电抗为发电机端点的零序电压基频分量与流入定子绕组的零序电流基频分量的比值。发电机的零序电抗仅由定子线圈的等值漏磁通确定，零序电流产生的漏磁通与正序电流产生的漏磁通不同，其差别与绕组结构型式有关电机类型电机类型汽轮发电机0.160.06无阻尼绕组水轮发电机0.450.07有阻尼绕组水轮发电机0.250.07同步调相机和大型同步电动机0.240.0810.2.2输电线路的负序和零序阻抗无避雷线的单回架空线：无避雷线的双回架空线：有铁磁导体避雷线的单回架空线：有铁磁导体避雷线的双回架空线：有良导体避雷线的单回架空线：有良导体避雷线的双回架空线：电缆线路的零序阻抗：输电线路的负序电抗及等值电路与正序完全相同；输电线路三相零序电流大小相等、方向相同，必须借助大地及架空线来构成零序电流通路。为什么零序阻抗要比正、负序阻抗大？？10.2.3异步电机及综合负荷的负序和零序阻抗异步电机是旋转元件，其负序电抗不同于正序阻抗，可近似取为：由于异步电机三相绕组通常接成三角形或不接地的星形，零序电流不能流通，即异步电机的零序电抗为：综合负荷的正序参数常用恒定阻抗表示：10.2.4变压器的负序和零序阻抗及其等值电路变压器序阻抗变压器各绕组电阻与电流序别无关变压器正序、负序及零序的等值电阻相等变压器各绕组漏磁通的路径与电流序别无关变压器正序、负序及零序的等值漏抗相等变压器正、负序电流主磁通路径相同变压器正、负序励磁电抗相等变压器正、负序等值电路及其参数完全相同变压器的零序励磁电抗与变压器铁芯结构密切相关10.2.4变压器的负序和零序阻抗及其等值电路变压器零序励磁电抗10.2.4变压器的负序和零序阻抗及其等值电路变压器零序等值电路外电路向变压器施加零序电压时，如果能在该侧绕组产生零序电流，则等值电路中该侧与外电路接通；（YN）当变压器绕组具有零序电势（由另一侧的零序电流感应而来）时，如果它能将此电势施加到外加电路上去并能提供零序电流的通路，则认为等值电路中该侧与外电路接通；（YN）三角形接法的绕组中，零序电势不能作用到外电路中，但能在三相绕组中形成零序环流，认为该绕组短接接地。绕组接法开关位置与外电路连接状态Y1断开YN2接通d3与外电路断开；与励磁支路并联中性点经阻抗接地的YN接法通过零序电流时，阻抗将流过三倍零序电流，在单相零序等值电路中，应将中性点阻抗增大3倍10.2.4变压器的负序和零序阻抗及其等值电路举例电路10.2.4变压器的负序和零序阻抗及其等值电路举例电路10.2.4变压器的负序和零序阻抗及其等值电路经阻抗接地电路举例电力系统各序网络定制10.310.3电力系统各序网络定制在故障点施加各序电势，从故障点开始，逐步查明各序电流通流情况；凡是某一序电流能通过的元件，都必须包括在该序网络中，并用相应的序参数和等值电路表示。目的：分析计算不对称故障10.3电力系统各序网络定制举例电路正序网络10.3电力系统各序网络定制正序网络除中性点接地电阻、空载线路（不计导纳）及空载变压器（不计励磁），各元件均应包括在正序网络中10.3电力系统各序网络定制举例电路负序网络10.3电力系统各序网络定制负序网络负序电流能流通的元件与正序电流的相同，但所有电源的负序电势为零。10.3电力系统各序网络定制举例电路零序网络10.3电力系统各序网络定制零序网络10.3电力系统各序网络定制零序网络零序电流必须经过大地才能构成通路，与变压器中性点接地情况及变压器的接法密切相关。发电机、三角形变压器、中性点不接地星形接变压器等不通零序电流的元件无需画出例题举例电路例题例题例题简单不对称短路分析10.410.4电力系统各序网络定制三个方程包含六个未知数，需要根据不对称短路的具体边界条件求解依据：各序网络故障点电压方程式10.4.1单相接地短路用对称分量法表示则为：故障点的边界条件10.4.1单相接地短路+短路点各序电流和电压分量根据各序网电流、电压关系，可将三序网连接起来，组成复合序网10.4.1单相接地短路10.4.1单相接地短路故障点各相电流10.4.1单相接地短路故障点各相电压10.4.2两相短路（b、c相）用对称分量法表示则为：故障点的边界条件10.4.2两相短路（b、c相）短路点各序电流电压分量及复合序网10.4.2两相短路（b、c相）故障点各相电流10.4.3两相短路接地（b、c相）用对称分量法表示则为：故障点的边界条件短路点各序电流电压分量及复合序网10.4.3两相短路接地（b、c相）故障点各相电流10.4.3两相短路接地（b、c相）10.4.4正序等效定则三类故障边界条件10.4.4正序等效定则10.4.4正序等效定则正序等效定则013正序电流：短路电流：10.4.5简单不对称短路的分析方法制定各序网络；根据故障前故障口正常电压、各序输入阻抗，建立序网方程；根据故障类型选取参考相，确定用序分量表示的边界条件；由序网方程及边界条件对故障口电流电压各序分量进行求解（方法：方程求解或是复合序网）；对电压电流各序分量进行综合，得到故障口的电压与电流。求解一般步骤10.4.6不对称故障电流电压分布计算基本特点：正序电压电源点最高，短路点最低；负序电压故障点最高，电源点为零；零序电压故障点最高；变压器三角侧零序电压为零；网络中各点电压的不对称程度主要取决于负序分量的大小，负序分量越大，电压越不对称。由序网方程及边界条件对故障口电流电压各序分量进行求解（方法：方程求解或是复合序网）；由序网络计算电流电压各序分量的分布情况；对某一节点各序电压分量或者支路各序电流分量进行综合，即可得到相应的电压和电流相量需要注意经过变压器后的相位变换问题。求解一般步骤10.4.6不对称故障电流电压分布计算例题例题正、负序网络零序网络例题例题例题10.4.6电压电流对称分量经变压器后的相位变换Y-y0接法10.4.6电压电流对称分量经变压器后的相位变换Y-d11接法例题例题例题10.4.7非全相断线的分析计算横向故障：

网络节点出现相与相之间或相与零点位间的不正常接通；纵向故障：

网络中两个相邻节点出现不正常断开或则三相阻抗不相等的情况。单相断开两相断开导线一相或两相断线单相接地短路后跳闸开关合闸不同时10.4.7非全相断线的分析计算分析步骤：（1）应用对称分量法在故障口用正、负、零序分量代替不对称电势源（2）根