电能系统第1章教材

电能系统基础徐州师范大学电气工程及自动化学院白春艳关于电能系统基础课程1.本课程特点、前修课程、后续课程特点：专业基础课、与生产实际联系紧密前修课程：电路理论、电机学后续课程：电力系统分析、继电保护、电力系统自动化等2.学习方式、要求学习方式：听课、课上习题、作业、实验要求：基本概念清楚、主要内容掌握、理论联系实际3.考核方式：

笔试（闭卷，60％），平时（10％），实验（10％）作业（20%）第一章电能系统概论１．１概述１．２电能系统负荷与负荷曲线１．３电能系统的电压等级１．４输电线路１．５发电厂、变电所电气设备１．６电能系统的电气连接方式１．７三相电能系统中性点运行方式１．８电能系统的运行特点和基本要求１．９电能系统的运行监视、控制与保护１．１０安全接地1.1概述1.1.1能和能源

能量是物质运动的量度，能量有许多形式，如机械能、热能、化学能。不同形式的能量可相互转换。能源则是指在自然界中可以转换成人们所需要的能量的一些资源。1.1.1能和能源(1)

１.电能的特点：

⑴电能可以方便地由其它电能形式转化而来，也可以简便地转化成其他形式地能量。

⑵电能便于大规模生产、输送、分配、并且价格低廉。

⑶

电能的生产、输送、分配、控制及测量等各环节容易实现自动控制。1.1.1能和能源(2)

2.能源的分类：一次能源：指以现成的形式存在于自然界的能源。

二次能源：指由一次能源直接或间接转换而来的其它形式的能源或人工制造的能源。 电能属于二次能源。常用的用来发电的一次能源有：燃料化学能、水能、核能等。还可继续开发的发电能源，如潮汐发电、太阳能发电、风力发电等。3、能源评价

（1）能量密度

（2）能源品位

（3）技术的难易程度和开发费用

（4）运输费用和损耗

（5）对环境的污染程度我国具有丰富的能源资源。1.1.1能和能源(3)

3.环境保护:

火力发电厂生产的三废（废水、废气、废渣）已对环境造成相当严重的污染，使生态平衡造成破坏。因此，对火电厂引起的环境污染，采取措施加强治理乃是当务之急。1.1.2电能系统与电力系统的定义(1)1．

动力系统：

转化、分配和应用电能及热能的全部环节称为动力系统，包括锅炉、汽轮机、发电机、核反应堆、输电线、热力管道、电力变压器、电动机、电热装置、换流装置及电动机传动机械等等。1.1.2电能系统与电力系统的定义(2))

2．

电能系统：在动力系统中，生产、输送、转换的能量主要部分是电能的，称为电能系统。

3．

电力系统： 电能系统中的电气部分称为电力系统。（由发电机、变压器、输电线路以及用电设备，这些生产、输送、分配和消费电能的各种电器设备连接在一起而组成的整体称为电力系统）发电厂： 生产电能变电所： 变换和分配电能输配电线路： 输送电能用户： 消费电能4．

电力网： 在电力系统中通常把发电机和用电之间属于输电和配电的环节称为电力网。（由变压器和不同电压等级输电线路组成的网络）图1-1电能系统、电力系统、电力网示意图1.1.3发电厂、变电所、电力网概述-发电厂（１）１.发电厂发电厂是电能系统的电源，它的作用是把不同种类的一次能源转换成电能。根据一次能源的不同，可分为火力发电厂、水力发电厂、核动力发电厂和利用其它能量发电的电厂。

1.1.3发电厂、变电所、电力网概述-发电厂（２）火电厂：

火电厂按原动机类型不同可分为汽轮机发电厂、蒸汽机发电厂、燃气轮机发电厂等。

凝汽式汽轮机发电厂电能生产过程：燃料化学能锅炉热能汽轮机机械能发电机电能(2)水电厂

基本能量转化过程：

水能水轮机机械能发电机电能

装机容量可用如下公式表示：

1.1.3发电厂、变电所、电力网概述-发电厂（３）

水电厂可分为坝式水电厂、引水式电厂及混合式水电厂。1.1.3发电厂、变电所、电力网概述-发电厂（4）

(3)核电厂:

基本能量转化过程:

重核裂变能核蒸汽发生系统热能汽轮机机械能发电机电能利用其他能源如地热、潮汐、太阳能、风能、生物质能等也都可以建成电厂。1.1.3发电厂、变电所、电力网概述－电力网（１）

2.电力网:电力网由不同电压等级的电力线路和变电所组成。按其供电范围的大小和电压等级高低可分为地方电力网、区域电力网以及超高压远距离输电网络。

(1)地方电力网:电压不超过110kV,输送距离在几十千米内的电力网，主要指一般城市、工矿区、农村配电网络。1.1.3发电厂、变电所、电力网概述－电力网（２）

(2)区域电力网:电压为110~220kV级的电力网，区域电力网输电线路较长，用户类型较多。

(3)超高压远距离输电网络:由330kV和550kV的远距离输电线路组成，担负着远距离、大容量发电厂的电能输送任务，往往同时联系几个区域电力网形成跨省、跨地区的大型联合系统。超高压远距离输电网地方电力网区域电力网110kV~35kV~35kV500kV220kV110kV10kV水力发电厂火力发电厂变电所A：枢纽变电所C：地方变电所D：终端变电所B：中间1.1.3发电厂、变电所、电力网概述－变电所

变电所的任务是汇集电源、升降电压、分配电能。变电所分类：升压变电所和降压变电所;

户外变电所、户内变电所及地下变电所;

枢纽变电所、中间变电所和终端变电所(按变电所容量和重要性不同)。1.1.４我国电力工业发展概况

1.1882年4月，英国人利特尔成立上海电光公司，在南京路上创办了中国第一座发电厂。

2.1949年，发电量仅有43亿kW.h。

3.新中国成立以来，我国电力工业取得了长足的发展。1996年，我国百万千瓦以上容量的电厂就有19座，有大亚湾和秦山两座核电站。

4.我国今后电力工业发展方向：我国电源结构要坚持优化火电结构、优先发展水电、适当发展核电、积极利用新能源的方针。1.2电能系统负荷与负荷曲线

1.2.1电能系统的负荷与分类

1.

电能系统的负荷:

电能系统的负荷指从电力系统中取用功率或电能的各种用电设备。

2.负荷分类:(1)

一级负荷:指供电突然中断将造成人伤亡，或政治上造成极坏影响，经济上造成重大损失或引起社会混乱的负荷。

1.2.1电能系统的负荷与分类

(2)

二级负荷:指供电突然中断将造成政治上不好影响，经济上较大损失或社会生活的正常规律被打乱的负荷。

(3)

三级负荷:指有计划停电时不会造成较大影响的负荷。1.2.2电力负荷曲线及其特性系数（１）

1.负荷曲线定义：

电力负荷大小随时间变化的图形。

2.负荷曲线分类：有功负荷曲线和无功负荷曲线（负荷种类）；日负荷曲线、月负荷曲线，年负荷曲线（时间长短）。

1.2.2电力负荷曲线及其特性系数（２）

3.负荷曲线的用途:(1)计划和分配各发电厂的发电任务（日负荷预测曲线）。各发电厂负荷分配如图1－8。

(2)确定系统装机容量，安排主要设备检修计划（年最大负荷曲线）。

4.负荷曲线的绘制及其特性系数

(1)运行日负荷曲线:指以横轴代表时间延续，以纵轴代表实测的功率变化，逐点描绘而成的曲线。该曲线下包围的面积表示一天24小时内的电能消耗。图1-8电力系统日负荷曲线的分配图1-10日有功负荷曲线梯形图1.2.2电力负荷曲线及其特性系数（３）曲线中平均功率:

负荷系数：1.2.2电力负荷曲线及其特性系数（４）

２）年负荷曲线:

运行年负荷曲线：其绘制与运行日负荷曲线相似。电力负荷全年持续曲线：选择典型夏季日负荷曲线和典型冬季日负荷曲线，冬季取213天，夏天取152天，以全年8760h为横轴，从最大功率开始，依功率递减顺序依次绘制出功率及其该功率在全年持续的时间。图1-11全年时间负荷曲线1.2.2电力负荷曲线及其特性系数（５）负荷全年持续曲线下的面积代表一年消耗的电能:最大负荷利用小时：

Tmax的大小反映了设备利用的程度和用户负荷平稳的程度。年平均负荷功率：1.2.3

电能负荷的计算（１）

计算负荷：按发热条件选择电气设备的等效负荷，即计算负荷产生的热效应和实际变动负荷产生的热效应相等。一般计算负荷可认为是持续半小时及以上的最大负荷，用、、表示。计算负荷是选择电器设备和导线的基本依据。

1.2.3

电能负荷的计算（２）

1.单台用电设备的计算负荷负荷点1的单台设备计算负荷：

2.用电设备组的计算负荷

负荷点2处的用电设备组的计算负荷:

称为该设备组的需要系数，指用电设备组在最大负荷时需要的有功功率与其总设备负荷容量的比值。1.2.3

电能负荷的计算（３）

-----用电设备组各工作设备的同时系数。

-----用电设备组各工作设备的负荷系数。

-----用电设备组各工作设备的平均效率。

-----供电线路的效率。1.2.3

电能负荷的计算（４）

3.变压器低压母线侧的计算负荷:负荷点3处的计算负荷：

式中，、为有功和无功同时系数。1.3电能系统的电压等级:

1、综合经济技术比较，对应一定的输送功率和输送距离有一最合适的线路电压。线路电压(kv)输送容量(MV)输送距离(km)60.1~0.24~15100.2~2.06~20352~1020~5011010~5050~150220100~500100~300330200~800200~6005001000~1500250~8507502000~2500500以上

2、设备只有在额定电压和额定频率下时，其技术经济性能才能最好。为使电力工业和电工制造业的生产标准化、系列化和统一化，世界各国都制定有关于额定电压等级的标准。

3、额定电压是用来代表电力网或电气设备运行电压特性的数值。

设备的最高电压是指保证设备正常运行的电压限值。

包括电力系统的额定电压和最高电压以及电气设备的额定电压和最高电压。电力系统的额定电压：由国家根据技术经济条件规定的电压等级标准，又称电力网的额定电压或线路的额定电压。电力系统的最高电压：电力系统正常运行时，在任何时间系统中任何一点上所出现的电压最高值。电气设备的额定电压：电气设备制造厂根据所规定的电气设备工作条件而确定的电压。电气设备的最高电压：考虑到设备的绝缘性能和与最高电压有关的其它性能（如变压器的激磁电流及电容器的损耗等）所确定的允许最高运行电压，其数值等于所在电力系统的最高电压值。注意：电气设备分为供电设备和受电设备，同一电压等级下，两者的额定电压是不同的。电力系统的电压等级4、我国规定的额定电压（交流为线电压有效值，直流为平均值）1）.低于3kV系统的额定电压低于3kV三相/单相交流系统额定电压和电气设备额定电压注：受电设备的额定电压＝电力系统的额定电压。低于3kV直流系统的额定电压：100V以下的额定电压，受电设备与供电设备相同。对受电设备为110V、220V和440V的直流系统，供电设备的额定电压分别为115V、230V和460V。2.3kV及以上系统的额定电压额定电压：发电机、变压器、用电设备等正常运行时最经济的电压在同一电压等级中，电力系统的各个环节（发电机、变压器、电力线路、用电设备）的额定电压各不相同。某一级的额定电压是以用电设备为中心而定的。用电设备的额定电压是其他元件的参考电压。

用电设备端压允许在额定电压UN的5%内波动输电线路的额定电压为线路的平均电压

[UN(1+5%)+UN(1-5%)]/2=UN1000V以下：供电设备比受电设备额定电压高5%1000V以上：发电机额定电压比同等电压级的电力网电压高5%发电机的额定电压UN(1+5%)变压器的额定电压为变压器两侧的额定电压，以变比表示为k=U1N/U2N一次侧

直接与发电机相连：U1N=UN(1+5%)<35kv

联络（相当于用电设备）与相连的线路或母线电压相同：U1N=UN二次侧相当于发电机（本身有5%的压降）空载U2N=UN(1+5%)

带负载U2N=UN(1+10%)（内部压降约5%）

Us%<7.5或直接连负载时U2N=UN(1+5%)额定电压指主接头的空载电压

.关于额定电压要注意以下几点：（1）对于交流系统指的是线电压有效值；（2）输电线路的额定电压取系统的额定电压，因为输电线路沿线各点的电压是不相等的；（3）变压器约有5％的电压损耗，输电线路约有10％的电压损耗；（4）发电机考虑有直配线，其额定电压比系统电压高5％；（5）供电设备的额定电压比系统额定电压高5％或10％，受电设备额定电压取系统额定电压；（6）要考虑相互连接和相互配合，使各电气设备都在其额定电压附近运行。不同电压等级的适用范围：

154、60kV电压等级不宜推广。

330、500、750:超高压>750:特高压；500、330、220kv多半用于大电力系统的主干线；110kv既用于区域网，中小电力系统的主干线，也用于大电力系统的二次网络；35kv服用于大城市或大工业企业内部网络，也广泛用于农村网络；10kv则是常用的更低一级配电电压，只有负荷中高压电动机的比重很大时，才考虑以6kv配电的方案。3kv用于企业内部我国电力系统的电压等级在西北系统采用330/110/35/10KV。东北地区采用500/220/63/10KV，其它地区采用500/220/110/35/10KV，低压常用0.38/0.22KV电压等级。为了适应电力系统运行调节的需要，通常在变压器的高压绕组上设计制造有分接抽头。分接头用百分数表示，即表示分接头电压与主抽头电压的差值为主抽头电压的百分之几。对同一电压级的变压器，升压和降压变压器，即使分接头百分值相同，分接头的额定电压也不同。如下所示220kV电压级的变压器：例题1：电力系统的部分接线如题图所示，各电压级的额定电压及功率输送方向已标明在图中。试求：（1）发电机及各变压器高、低压绕组的额定电压；（2）各变压器的额定变比；（3）当变压器T-1工作于+5%抽头，T-2、T-4工作于主抽头，T-3工作于-2.5%抽头时，各变压器的实际变比是多少？例题（选做）确定图中电力系统各元件的额定电压GMT1T2T3T410kv110kv35kv10kv6kv380vXG:10.5kvT1:10.5/121kvT2:110/38.5/11kv

T3:35/6.3kvT4:10kv/400vM:6kvL:220v作业：1、什么是电力系统？什么是电力网？2、电力系统的部分接线如题图所示，各电压级的额定电压及功率输送方向已标明在图中。试求：（1）发电机，电动机及各变压器高、中、低压绕组的额定电压；（2）当变压器T-1高压侧工作于+2.5%抽头，中压侧工作于+5%抽头；T-2工作于额定抽头；T-3工作于-2.5%抽头时，各变压器的实际变比是多少？1.4输电线路电力线路按结构通常可分为架空和电缆线路和架空线路与电缆线路的混合线路。1.4.1架空线路:架空线路由导线、避雷线(架空地线)、绝缘子、金具和杆塔等主要部件组成。1.4.1架空线路（１）１.导线和避雷线:

导线可分为裸线和绝缘导线两大类。高压输电线常采用裸导线，低压线路常采用绝缘导线。导线材料主要有铝、铜、钢等。导线按结构形式不同分为单股、多股绞线和钢芯铝绞线三种。其中，钢芯铝绞线机械强度较高，较为常用。其型号有LGJQLGJ和LGJJ型。导线型号有材料、结构和截面积三部分表示。如LGJ－120表示为120mm2的钢芯铝绞线。

220KV以上输电线路为减小电晕损耗，常采用分裂导线。1.4.1架空线路（２）

2.杆塔：

按材料不同可分为木杆、铁塔和钢筋混凝土杆三种。按使用目的和受力情况不同通常分为直线杆、转角杆、耐张杆、终端杆、换位杆和跨越杆。

3.绝缘子和金具

1）绝缘子：其作用为支撑和悬挂导线，并使导线与杆塔绝缘。其主要型式有针式、悬式和棒式。

2）金具：连接导线和绝缘子所使用的金属部件总称为金具。

1.4.2电缆线路

1.电力电缆结构：电力电缆主要由三部分组成：导线、绝缘层和保护层。

2.电力电缆的敷设：

电力电缆的敷设有以下几种：直接埋入土中、电缆沟敷设及穿管敷设。1.5发电厂变电所的主要电电器设备发电厂变电所的主要电气设备有：高压开关电器、高压保护电器、高压测量电器等。

1.5.1开关电器开断电路时的电弧

1.电弧的危害：１）延长电路开断的时间；２）破坏开关触头、引起电器烧毁；３）形成相间短路；

1.5.1开关电器开断电路时的电弧（１）

2.电弧中的游离和去游离方式：

１）游离方式：电弧中的游离方式有：强电场发射、热电发射、碰撞游离、热游离。２）去游离方式：电弧中的去游离方式有：复合、扩散。1.5.1开关电器开断电路时的电弧（２）

3.交流电弧的灭弧条件和方法：１）灭弧条件：交流电弧自然过零后，弧隙介质强度始终大于加在触头两端的恢复电压。

1.5.1开关电器开断电路时的电弧（３）２）开关电器中常用的灭弧方法：提高触头的分离速度；利于高速气体或油吹灭电弧；采用多断口将长电弧分成多段短电弧；利用磁吹线圈使电弧不断移动与拉长来灭弧；采用介质强度高的物质作灭弧介质，如SF６、真空、压缩空气、油等。1.5.1开关电器开断电路时的电弧（４）

4.直流电弧的灭弧方法：１）在直流电流上叠加一振动电流，使弧电流过零，用交流电弧相似的方法熄灭直流电弧。２）电阻耗散能量限流法：在开断电路的过程中，逐级串入电阻，使直流弧电流不断减小直至熄灭，并保证基本不产生过电压。1.5.2高压断路器与重合闸（１）１.高压断路器的功能正常工作时开断与闭合电路配合继电保护装置，自动开断电网中的短路故障。配合自动重合闸装置，在跳闸后能够自动重合闸。

1.5.2高压断路器与重合闸（２）２.高压断路器种类(灭弧方式）：

油断路器压缩空气断路器

SF６断路器

真空断路器1.5.2高压断路器与重合闸（３）

3.

重合器重合器主要用在35kV及以下中压电网。重合器的功能:自动检测故障电流；在给定时间内开断故障电流；按给定次数重合电路。1.5.3隔离开关

1.主要功能：

检修时用于可靠的隔离电源。

2.结构特点：

无灭弧装置；触头暴露在空气中；有明显、清晰可见的断开点。隔离开关不能拉合负荷电流和短路电流，必须与断路器配合使用，按重合闸操作规则进行操作。

GN2GW4-1101.5.4负荷开关与分断器

1.负荷开关：

用于开合负载电流及过载电流的开关电器，具有一定的灭弧能力，不能开断短路电流，常与熔断器配合使用。

2.分断器：

配电系统中用来隔离线路区段的自动装置。可用来开断负载电流，不能开断故障电流，通常与重合器或断路器配合使用。需手合。1.5.5熔断器（了解）

1.功能：

在短路、过载或过电压时切断电路。

2.结构：

熔断器由金属熔件，触头装置及外壳构成。

3.灭弧方法：

纵向吹弧灭弧、利用石英砂填料冷却灭弧。

4.分类：

限流式熔断器与非限流式熔断器。1.5.6仪用互感器（了解）

仪用互感器的作用：将一次侧的高电压大电流变换成二次侧的标准的低电压、小电流，使二次侧装置标准化、系列化。将二次侧与高电压隔离，保证设备和人身安全。使二次侧可以使用低压小截面控制电缆传送电压、电流信号。1.5.6仪用互感器—电压互感器（１）

1.电压互感器电磁式电压互感器工作原理与电力变压器相同。

１）测量误差：

电压误差1.5.6仪用互感器—电压互感器（２）角误差：

为与之间的夹角。

电压互感器测量误差与空载电流、二次负载等因素有关。２）准确度级：电压互感器的准确度级用最大允许误差表示。有０.１、０.２、０.５、１、3、３P、6P等准确度级，分别用在不同的测量与保护场合。1.5.6仪用互感器—电压互感器（３）３）结构类型：电磁式（包括普通的电磁式电压互感器，及串级式电压互感器）；电容分压式；４）运行注意事项：电压互感器工作时，二次侧有一端必须可靠接地，运行中二次侧不允许短路。

1.5.6仪用互感器—电流互感器（１）２．电流互感器电磁式电流互感器工作原理与变压器相同。1）电流互感器结构特点：一次侧匝数很数少，二次侧匝数多。正常工作时，二次侧负荷阻抗很小，接近短路状态。

图1-34电流互感器原理图1.5.6仪用互感器—电流互感器（２）

2）电流互感器的误差：

电流误差：角误差：为与－之间的夹角。电流互感器的误差与互感器铁心材料、结构、一次侧电流、二次侧负载等因素有关。

３）确度级：电流互感器有0.2、0.5、1、3、5、D、B、P等准确度级，可供不同的测量和保护场合使用。1.5.6仪用互感器—电流互感器（３）不同准确度级的电流互感器有不同的额定二次负荷。４）运行注意事项：电流互感器运行二次侧不允许断开。否则二次侧会感应出极高电压，危及人身和设备安全。电流互感器二次侧有一端应可靠接地。1.5.7避雷器

（１）（了解）

1.功能：用来限制过电压的一种主要保护电器，是发电厂变电所防雷保护的基本保护措施之一。

2.工作原理：

避雷器与被保护设备并联，当线路上有雷电侵入时，首先击穿避雷器对地放电，从而保护设备绝缘。

1.5.7避雷器（２）

3.结构类型：放电间隙；阀形避雷器；管形避雷器；压敏避雷器；1.6电能系统的电气连接方式

（１）1.电能系统的接线图电气接线图（如图１－１）地理接线图（如下图）图1-38电力系统的地理接线图1.6电能系统的电气连接方式

（２）２.电能系统的接线方式

1）无备用电源接线无备用接线包括：单回放射式、树干式、链式网络。特点1、供电可靠性差、电能质量差

2、简单、经济性好

3、运行方便1.6电能系统的电器连接方式（３）

2）有备用电源接线有备用接线方式包括：

双回放射式、树干式、链式、两端供电网、环形接线

。特点：供电可靠，电能质量高

运行操作和继电保护复杂，经济性差1.7

三相电能系统中性点运行方式三相电能系统的中性点运行方式有：

中性点不接地；中性点经消弧线圈接地；中性点直接接地；1.7.1中性点不接地电力系统（图）1.7.1中性点不接地电力系统（１）１.中性点不接地电力系统正常工作情况三相对地电压对称并等于相电压；三相对地电容电流对称；中性点与地同电位；1.7.1中性点不接地电力系统（２）

2.若发生一相接地（例C相接地）1.7.1中性点不接地电力系统（3）由c相接地时的相量图可见:中性点对地电压升高为相电压，如图oo’相量。接地相对地电压为０。未接地两相对地电压升高为线电压。1.7.1中性点不接地电力系统（４）接地点电容电流是正常运行时一相对地电容电流的三倍。

因此，这种情况下应发出预告信号，允许继续运行２小时。

1.7.1中性点不接地电力系统（５）接地点处产生接地电弧，可能引起电器设备损坏，甚至造成相间短路。接地点处产生断续电弧，可能引起电网的谐振过电压。供电可靠性高，绝缘成本高。<35kv电网1.7.2中性点经消弧线圈接地系统

当10KV电网接地电流大于30A时，35KV电网接地电流大于10A时，电源中性点应采用经消弧线圈接地的方式，经消弧线圈补偿后，接地点电流较小，将不会发生电弧。有过补偿和欠补偿之分。

1.7.2中性点经消弧线圈接地线圈接地系统（图）1.7.3

中性点直接接地系统（１）中性点直接接地系统发生单相接地短路时：中性点对地电压不变；非接地相对地电压不变；单相短路的短路电流较大，易造成供电中断；供电可靠性低，绝缘成本低。>110kv电网1.7.3

中性点直接接地系统（２）

我国380/220低压配电系统，也广泛采用中性点直接接地的三相四线制。1.8电能系统的运行特点与基本要求(1)

1.电能系统的运行特点电能不易贮存;

电能的生产、变换、输送、分配和使用必须同时进行的。暂态过程十分短暂;要求控制操作自动化程度高。电能和国民经济各部门及人民生活密切;

电力系统的地区性特点较强：发展各具特色。1.8电能系统的运行特点与基本要求(2)

2.对电能系统的基本要求为用户提供充足的电能

;

保证电能系统供电的可靠性;

保证电能的质量;

保证电能系统运行的经济性;

环境保护问题;1.9.1发电厂变电所的运行监视与控制

1.9.1发电厂变电所的运行监视与控制

发电厂和变电所利用各种监视仪表和信号装置随时监视系统和设备的运行状态。发电厂和变电所的信号装置可分为断路器位置信号、预告信号和事故信号。也可分为瞬时动作信号和延时动作信号。发电厂和变电所的控制对象主要是高压断路器，其控制方式多采用控制室内的集中控制方式。

1.9.2电能系统的运行监视与控制

电能系统的监控系统包括：信息收集、信息传输、信息管理、显示打印、遥远控制、遥远调节以及能量管理系统EMS和配电管理系统DMS的高级应用软件系统等各环节。1.9.3电力系统的故障与继电保护(1)

1．继电保护的作用：当被保护元件发生故障时，将该元件切除，避免该元件继续遭受损坏。当元件出现异常运行情况时，发出信号，以便采取措施恢复正常运行情况。

2．

继电保护的分类

1）线路保护

过电流保护、接地保护、功率方向保护、距离保护、高频保护、

线路纵差保护、高频保护。1.9.3电力系统的故障与继电保护(2)

2）变压器保护

瓦斯保护、差动保护、

过负荷保护、变压器后备保护

3）发电机保护

差动保护、定子接地保护、转子接地保护、失磁保护、负序保护及后备保护。

4）母线保护1.9.3电力系统的故障与继电保护(3)

3.对继电保护装置的基本要求选择性速动性灵敏性可靠性

1.10安全接地

1.10.1

电流对人体的危害

1.电击：电流流过人体时，造成人体外部组织局部伤害的现象。

2.电伤：电流流过人体时，造成人体内部组织的破坏属于电伤。我国规定的1秒钟安全电流为30mA(50HZ).什么是接地为了保证电力网或电气设备的正常运行和工作人员的人身安全，人为地使电力网及其某个设备的某一特定地点通过导体与大地作良好的连接，称为接地。接地分类：工作接地：为了保证电气设备在正常或发生故障情况下可靠地工作而采取的接地。保护接地：将一切正常工作时不带电而在绝缘损坏时可能带电的金属部分接地，以保证工作人员接触时的安全。保护接零：在中性点直接接地的低压电力网中，把电气设备的外壳与接地中性线（也称零线）直接连接，以实现对人身安全的保护作用。防雷接地：为消除大气过电压对电气设备的威胁，而对过电压保护装置采取的接地措施。防静电接地：对生产过程中有可能积蓄电荷的设备所采取的接地。1.10.2保护接地的基本概念(图）1.10.2保护接地的基本概念接地体接地线接地装置接触电压跨步电压1.10.3保护接地的技术要求

1.

保护接地的两种形式：保护接地保护接零

2.

大接地电流系统的保护接地要求

3.小接地电流系统的保护接地要求

4.

低压电网的保护接地要求

第２章

电力系统元件及其参数输电线路电力变压器同步发电机负荷多电压等级网络等值2.1概述电力系统分析计算的一般过程：

元件参数：表述元件电气特征的参量；数学模型：元件或整个系统物理模型的数学描述。建立数学模型电力系统运行状态元件参数等值电路2.2输电线路（１）

单位长度基本参数电阻－决定线路上有功功率损耗和电能损耗的参数，是串联参数。电导－用来描述绝缘子表面泄漏损耗和导线电晕损耗的参数，是线路并联参数。2.2输电线路（２）电纳－输电线相间及相对地之间有一定电容存在，因而存在容性电纳，电纳是并联参数。电抗－导线通过交流电流时，在导线及其周围产生交变磁场，因而有电感和电抗，电抗是串联参数。习题

1、110KV架空输电线路的导线型号为LGJ-185，计算直径为19mm，导线水平排列，相间距离为4m。求线路参数。解:线路的电阻线路的电抗线路的电纳习题

2、有一330KV架空输电线路，导线水平排列，相间距离为8m，每相采用2×LGJQ-300分裂导线，分裂间距为400mm，计算直径为23.5mm，求线路参数。解:线路的电阻线路的电抗线路的电纳2.2.5

输电线路的等效电路

1.II型和T型等效电路

适用范围：长度在100～300km之间的架空线路，或长度小于100km的电缆线路。2.2.5

输电线路的等效电路(2.一字型等效电路（长度小于100km的架空线路）忽略并联电容，只考虑串联阻抗。

3.分布参数

(长度大于300km的架空线路，或长度大于100m的电缆线路)2.3电力变压器2.3.1双绕组变压器2.3.1双绕组变压器（1）1）短路实验测定电阻、电抗

归算到一次侧的电阻、电抗分别为：2.3.1双绕组变压器（2）２）空载实验测定电导、电纳

归算到一次侧的变压器电导、电纳为：2.3.2三绕组变压器（１）三绕组变压器等效电路：2.3.2三绕组变压器（２）1.空载实验测定电导和电纳：

2.短路实验测定各绕组阻抗：因为变压器短路实验测得的功率损耗和短路电压百分比分别为：

2.3.2三绕组变压器（３）因此各绕组的短路损耗和短路电压百分比为：

2.3.2三绕组变压器（４）由此可得三绕组变压器等效电阻、等效电抗分别为：

2.3.2三绕组变压器（5）三绕组变压器特点：1.升压变压器低压侧绕组或降压变压器中压侧绕组的等效漏抗很小或为负值。2.三个绕组的容量有三类：

(1)容量比为100/100/100；

(2)容量比为100/100/50；

(3)容量比为100/50/100；必须先将所有短路试验数据折算至统一的额定容量下。（书72页）2.3.3

自耦变压器（１）自耦变压器的变压比为：效益系数：

2.4同步发电机同步发电机的参数和数学模型有：

1.稳态运行参数和数学模型。2.电磁暂态过程参数和数学模型。

3.机电暂态过程参数和数学模型。2.4.1

同步发电机稳态运行参数及数学模型（图）2.4.1

同步发电机稳态运行参数及数学模型（1）1.隐极同步发电机稳态运行参数及数学模型

2.4.1同步发电机稳态运行参数及数学模型（2）

隐极机电压方程：

：同步发电机直轴同步电抗。物理意义：将转子励磁绕组开路，定子三相施加三相对称电流并使其产生的定子合成磁通产生单纯d轴磁场时，任意一相定子绕组的电抗。2.4.1同步发电机稳态运行参数及数学模型（3）

2.凸极同步发电机稳态运行参数及数学模型

2.4.1同步发电机稳态运行参数及数学模型（4）

凸极机电压方程：

：同步发电机直轴同步电抗；:同步发电机交轴同步电抗。物理意义：将转子励磁绕组开路，定子三相施加三相对称电流并使其产生的定子合成磁通产生单纯q轴磁场时，任意一相定子绕组的电抗。2.4.2同步发电机电磁暂态参数（１）

1.同步发电机暂态电抗

2.4.2同步发电机电磁暂态参数（２）2.4.2同步发电机机电暂态参数（1）2.同步发电机d轴次暂态电抗及q轴次暂态电抗

2.4.2同步发电机机电暂态参数（2）次暂态电抗等效电路：2.5

负荷（１）静态负荷模型：2.5

负荷（２）

几种广泛采用的负荷静态模型：

1.恒功率负荷模型：2.恒阻抗负荷模型：2.6标幺值在电力系统的分析计算中，需将网络元件按各自的等效电路代换，按实际联结方式连接，从而得到整个网络的等效电路，即可对该网络进行分析计算。如图2－31中图b为图a的等效电路图。

对实际的等效网络还需解决以下两个问题：一、参数归算的问题。二、标幺值有名制：在电力系统计算时，采用有单位的阻抗、导纳、电压、电流和功率等进行计算。标幺制：在电力系统计算时，采用没有单位的阻抗、导纳、电压、电流和功率等进行计算。它是相对值。

标么制的优点：

①线电压与相电压的标么值相等；②三相功率与单相功率的标么值相等；③计算结果清晰，便于对结果进行分析比较。便于迅速判断结果的正确性，还可简化计算。

2.6标幺值（图）2.6.1多电压等级网络中参数归算（1）（1）基本级（基准级）

归算各元件参数形成多电压等级电力网等效电路时指定的某一电压等级。（2）归算原则：归算前后功率保持不变（功率无需归算）2.6.1多电压等级网络中参数归算（2）（3）参数归算方法：设某电压等级与基准级之间串联有变比为k1,k2,…,kn的n台变压器，则注：各变压器变比为靠近基准级一侧的电压与靠近需归算一侧的电压之比。2.6.1多电压等级网络中参数归算（3）(4)计算步骤（例2－6）

1.选取基准级；

2.计算各元件归算前参数；

3.求各串联变压器变比；

4.归算各元件参数到基准级；

5.画出等效电路图。2.6.2电力系统标幺值（１）

（1）有名值和标么值

有名值：具有量纲的实际值标么值：无量纲的相对值

基准值：对于相对值的相对基准。所选基准值不同，标幺值不同。

（2）标么值定义及表示标么值表示：相应符号加一右下标“*”；基准值表示：相应符号加一右下标“B”.2.6.2电力系统标幺值（２）（3）基准值选取原则：

1.基准值的单位要与有名值的单位相同。

2.全系统只能有一套基准值。

3.原则上可以是任意值，一般取额定值为基准值。

4.电压、电流、阻抗（导纳）和功率的基准值之间必须满足电路的基本关系。五个基准值其中只有两个可任意选定，并由此可以确定其余三个基准值。

2.6.2电力系统标幺值（３）

5.一般选择线电压、线电流和三相功率为电压、电流、功率的基准值。三相功率的基准值，一般可选定电力系统中某一发电厂总容量或系统总容量，也可以取某发电机或变压器的额定容量。

6.按照上述要求选择的基准电压、基准电流、基准功率之间满足以下关系：式中，SB为三相功率的基准值；UB、IB为线电压、线电流的基准值；ZB、YB为相阻抗、相导纳的基准值。2.6.2电力系统标幺值（4）

这样各参数的标幺值为：实际应用：

功率的基准值取某一整数，如100、1000等，单位为MV.A；线电压的基准值一般选取向其归算的作为基本级的额定电压，或各级平均额定电压。

有了上述基准值后，就可以求Z、Y、U、I的标么值，有按变压器实际变比和按平均额定电压之比计算两方法。结论：：线电压和相电压的标幺值数值相等；三相功率和单相功率的标幺值数值相等。标幺值结果换算成有名值：1.按变压器实际变比计算求取标么值的途径有两种：其一，采用标么值归算多电压等级电网等效电路的计算步骤（例2－7）：

（1）求出各元件参数未归算的有名值；将电力系统元件的阻抗、导纳及系统中各点电压、电流的有名值都归算至同一电压等级—基本级，然后选取功率和电压的基准值；除以与基本级相对应的基准值，得到阻抗、导纳、电压、电流的标么值。

（2）Z、Y、U、I为按变压器的实际变比归算至基本级的阻抗、导纳、电压、电流的有名值，ZB、YB、UB、IB为与基本级相对应的各基准值，SB为选取的三相功率的基准值。2.6.2电力系统标幺值（6）其二，“就地归算”法（归算和取标幺值同时进行）设某元件阻抗的有名值为Z，该元件所在电压级与基准级之间串有电压比为ｋ１、ｋ２…ｋｎ的ｎ台变压器，该参数在基准级下的归算值为，取基准电压为基准级额定电压，则归算后的标幺值为：2.6.2电力系统标幺值（7）

可见，对多电压级系统取标幺值运算时，无需先将参数进行归算，只要求出各电压级的基准电压值，就可直接用上述公式求得元件的参数标幺值。除基准级基准电压是选定的以外，其它每个电压等级都有了一个基准电压：

注：这个基准电压为基准级的基准值归算到所计算电压级的基准值2.6.2电力系统标幺值（8）(6)“就地归算”法的计算步骤（例2－8）：

1选取和；

2确定各计算级的电压基准值；

3计算各元件未归算时的参数；

4计算各元件参数标幺值。实质：用基准值归算代替元件参数归算2.6.2电力系统标幺值（9）（7）不同基准值下的标幺值的换算问题：若某元件以额定参数、为基准的标幺值为，则该元件换算到统一基准、下的标幺值为：2.6.2电力系统标幺值（10）电力系统常用元件的标幺值计算（例2－9）：

1.精确计算（按变压器实际变比计算）：

1）发电机：2）变压器:2.6.2电力系统标幺值（11）3）线路：

2.近似计算法（变压器变比为各电压等级的额定电压平均值之比）：

1）发电机：2.6.2电力系统标幺值（12）2）变压器：3）电抗器：2.按平均额定电压之比计算在电力系统计算中，用平均额定电压之比代替变压器的实际变比时，元件参数和变量标么值的计算可大为简化。首先将元件参数和变量归算到基本级，它们的标么值的表示式为式中，Uav.b为基本级的平均额定电压；Z、Y、U、I为按平均额定电压之比归算至基本级的阻抗、导纳、电压、电流的有名值。其次，将参数和变量的基准值由基本级归算至各元件所在电压级，那么标么值的表示式为式中，Uav.n=U’B为Z’、Y’、U’、I’所在电压级的平均额定电压；Z’、Y’、U’、I’为未经归算的参数和变量的有名值。由上可见，在选取了三相功率的基准值SB后，由元件所在级的平均额定电压为该电压的基准电压，再由各级电压的Z、Y、U、I就可以直接求其标么值。求取电力系统各元件电抗标么值的计算公式：（1）按变压器的实际变比计算。电力系统各元件（发电机G变压器T、电力线路l、电抗器L）电抗的标么值为（2）按平均额定电压之比计算。由于U‘B=Uav.n,且各元件的额定电压等于元件所在电压级的平均额定电压（Uav.n=UN.n），所以U‘B=Uav.n=UN.n，于是计算公式便简化为注意：电抗器的额定电压不等于所在电压级的平均额定电压，这是为减少电抗器电抗的计算误差。第三章电力系统稳态分析

3.1概述

3.2简单电力线路的分析和计算3.3

电力网潮流计算模型

3.4电力网潮流计算方程式3.8

配电网潮流计算特点3.1概述

1.电力系统稳态分析的目的：

针对电力系统正常的、相对静止的运行状态进行分析和计算，以确定系统中各点的电压和电力网功率分布。

2.

潮流计算：

潮流计算的数学模型：3.2简单电力线路的分析和计算

3.2.1电压降落、功率损耗

1.电压降落

1）电压降落：电压降落是指线路始端与末端电压的相量差。3.2.1电压降落，功率损耗（１）

电压降落：

电压降落的计算以为参考向量，已知、：

电压降落的计算始端电压：电压降落的纵分量：

电压降落的横分量：

电压降落的计算

以为参考向量，已知、：电压降落的计算电压降落的纵分量：电压降落的横分量：电压降落的计算则末端电压的幅值：始末端电压的相位差为：电压损耗、电压偏差

2）电压损耗：电压损耗(%)：

3）电压偏差：始端电压偏差(%)末端电压偏差(%)

线路中的功率损耗计算

2.线路中功率损耗计算

线路中的功率损耗计算

1）线路末端导纳支路上的功率损耗：线路中的功率损耗计算2）线路阻抗中的功率损耗：线路中的功率损耗计算线路中的功率损耗计算3）线路始端导纳支路上的损耗:

变压器中的功率损耗

3.变压器中的功率损耗变压器等效电路：变压器中的功率损耗

阻抗上的功率损耗：

变压器中的功率损耗导纳上的功率损耗

:3.2.2简单输电系统的潮流计算（图）3.2.2简单输电系统的潮流计算（１）

设：已知始端发电厂母线电压和负荷功率、，则潮流计算方法为：1.假设全网运行在额定电压下，计算各段功率损耗及电源功率

１）变压器上损耗

3.2.2简单输电系统的潮流计算（２）得节点4的等效负荷：

2）计算线路的功率损耗线路末端导纳支路上的功率损耗：节点4运算负荷：3.2.2简单输电系统的潮流计算（３）线路阻抗上的功率损耗：线路始端导纳支路损耗:线路始端功率：3.2.2简单输电系统的潮流计算（４）3）计算变压器的功率损耗节点3的等效负荷：3.2.2简单输电系统的潮流计算（５）4）计算线路的功率损耗

线路末端导纳支路上的功率损耗:节点3运算负荷：3.2.2简单输电系统的潮流计算（６）

线路阻抗上的功率损耗:

线路始端导纳支路损耗

:

线路始端功率：3.2.2简单输电系统的潮流计算（７）5）计算变压器的功率损耗、

得电源功率为：3.2.2简单输电系统的潮流计算（８）

2.用始端电压和计算出的电源功率，计算各段的电压降落：以始端电压为参考电压。1）计算变压器上的电压降落3.2.2简单输电系统的潮流计算（9）3.2.2简单输电系统的潮流计算（10）

2）计算线路上的电压降落:

3.2.2简单输电系统的潮流计算（11）3）计算变压器上的电压降落：

负荷b侧电压为：3.2.2简单输电系统的潮流计算（12）4）计算线路上的电压降落

3.2.2简单输电系统的潮流计算（13）5）计算变压器上的电压降落

负荷ａ侧的电压为：

3.2.2简单输电系统的潮流计算（14）3.利用计算出的各点电压，重新按步骤１计算各阻抗、导纳支路上功率损耗，以求得较准确的发电机电源功率。3.3.3节点导纳矩阵（１）

自导纳：在等效网络的第ｉ个节点施加单位电压，其余各节点全部接地时，经节点ｉ注入网络的电流。

3.3.3节点导纳矩阵（２）

互导纳：在ｊ节点施加单位电压，其余节点全接地时，ｉ节点的注入电流。3.3.3节点导纳矩阵（３）n个节点的电力网络节点导纳矩阵的特点：阶方阵；对称矩阵；复数矩阵；

高度稀疏矩阵；每一对角元素是节点ｉ和ｊ间支路导纳的负值；对角元素为所有连接于节点ｉ的支路导纳之和；3.3.4节电阻抗矩阵（１）

节点阻抗矩阵：

自阻抗：节点ｉ注入单位电流，其余节点注入电流全为零，即其余节点全部开路时，节点ｉ的电压。

3.3.4节电阻抗矩阵（２）

互阻抗：节点ｉ注入单位电流，网络其余节点注入电流全为零时，节点ｊ的电压。3.8配电网潮流计算的特点3.8.1辐射形配电网潮流计算的特点辐射形配电网的接线可分为辐射式、链式、干线式三种网络。辐射形配电网潮流计算的特点：１、辐射形配电网的支路数一定小于节点数，节点导纳矩阵的稀疏度很高。２、电压配电网线路电阻较大，一般不满足R<<X，因此通常不能采用快速解耦法进行网络潮流计算。3.8.1辐射形配电网潮流计算特点３、对于末端负荷节点前的支路功率就是末端运算负荷功率，所以可直接求支路功率损耗和电压损耗，并依次前推。配电网潮流计算可以采用一种类似于简单手算潮流的方法进行辐射形配电网的潮流计算，也称前推回推法。3.8.2配电网的前推回推潮流计算方法（１）辐射形配电网络辐射形配电网的等效电路3.8.2配电网的前推回推潮流计算方法（２）考虑对地导纳支路的影响，各节点的实际运算功率为：等值网络中任一支路功率：3.8.2配电网的前推回推潮流计算方法（３）3.8.2配电网的前推回推潮流计算方法（４）3.8.2配电网的前推回推潮流计算方法（５）式中：－－－除ｉ节点外所有与ｊ节点相连的节点的集合。－－－除支路ｉｊ外所有与ｊ节点相连的支路功率之和。若已知始端功率和始端电压，则末端节点电压为：3.8.2配电网的前推回推潮流计算方法（６）3.8.2配电网的前推回推潮流计算方法（７）配电网前推回推潮流计算的步骤：１）初始化：给定平衡节点（电源点）电压，为全网其它PQ节点赋电压初始值，为全网其它PV节点赋无功注入功率初始值。２）计算各节点运算功率：3.8.2配电网的前推回推潮流计算方法（８）３）从网络末端开始，逐步前推，由节点电压，求全网各支路功率分布。前推过程为：3.8.2配电网的前推回推潮流计算方法（９）４）从始端出发，逐段回推，由支路功率求各点电压。3.8.2配电网的前推回推潮流计算方法（１０）５）利用求得的各节点电压修正PV节点电压和无功功率。3.8.2配电网的前推回推潮流计算方法（１１）６）检查是否收敛式中：3.8.2配电网的前推回推潮流计算方法（１２）７）如不满足收敛标准，将各节点电压计算值作为新的初始值，自第二步开始进入下一次迭代。第四章电力系统故障分析

4.1电力系统故障分析的目的与内容4.2三相对称短路的基本分析4.6三相短路电流周期分量的实用计算4.7分析不对称故障的基本理论4.8电力系统元件的不对称参数4.9简单不对称短路故障时电流与电压的计算4.1电力系统故障分析的目的与内容（１）1.短路故障：正常运行情况以外的相与相之间或相对地之间的连接。2.造成短路的原因：设备绝缘损坏、恶劣的自然条件、工作人员误操作和其它原因。3.短路类型：三相短路、两相短路、两相接地短路、单相短路。4.1电力系统故障分析的目的与内容（２）

4.短路后果：短路点附近的某些支路流过巨大的短路电流，产生的电动力效应和热效应可能损坏设备；造成电网电压大幅度下降，使部分用电设备不能正常工作；影响系统运行的稳定性；对通信产生干扰；4.1电力系统故障分析的目的与内容（３）４、短路电流分析目的：开关设备的分析与选择；继电保护的设计与选择；电气主接线方案的比较和选择；系统稳定性的分析评估；４.2

三相对称短路的基本分析（１）

1.周期分量电流：

短路后发电机定子回路产生的很大的按工频变化的电流称为周期分量电流。

——周期分量电流有效值，随转子励磁绕组与阻尼绕组的时间常数衰减。

４.2

三相对称短路的基本分析（２）

2.非周期分量电流

为维持短路后回路磁链不突变，短路后在

发电机定子回路感生的自由分量电流。3.短路全电流：４.2

三相对称短路的基本分析（图）４.2

三相对称短路的基本分析（３）

4.同步发电机最严重的短路情况同步发电机发生最严重短路的条件：

1）短路发生在电动势初始角为0时。

2）短路回路为纯电感回路。

3）短路前电路为空载。在上述条件下发生短路时，短路电流非周期分量的起始值最大，为。４.2

三相对称短路的基本分析（图）４.2

三相对称短路的基本分析（４）

冲击电流：在上述情况下发生短路，并在短路后半个周期（ｔ＝0.01ｓ）时，短路电流的最大瞬时值。

冲击电流：４.2

三相对称短路的基本分析（５）复习上次课的内容：4.1电力系统故障分析的目的与内容４.2三相对称短路的基本分析问题：1、什么是短路？2、短路的类型有哪些？发生的机率分别是多少？3、短路电流有哪两部分组成？4.4无阻尼绕组发电机短路电流表达式发电机端短路相当于在发电机端的正常电压上施加了一个瞬间出现的故障分量。徐州师范大学电气学院1、正常运行：q轴d轴2、短路：产生故障分量电流短路状态下的短路电流表达式：d轴将（4-32a）代入上式得q轴经派克逆变换得3、写入衰减时间常数Ta：T’d发电机端短路时的定子A相电流表达式4.5有阻尼绕组发电机短路电流表达式次暂态下定子回路方程式：经推导A相电流的表达式为：1、正常运行：q轴d轴4.6三相短路电流周期分量的实用计算（１）

1.计算参数与等效网络：

发电机采用次暂态电动势和次暂态电抗计算；

变压器和电力线路用稳态参数的阻抗值计算；

负荷用恒定阻抗模型，对于大型异步电动机

可用和的串联电路模型。4.6三相短路电流周期分量的实用计算（图）2.戴维南定理求解方法4.6三相短路电流周期分量的实用计算（２）故障点注入电流：

短路点总电流：

各节点电压故障分量：

各点的全电压：

各支路的电流：4.6三相短路电流周期分量的实用计算（３）

3.实用计算方法

假定条件：

1）不记及元件的电阻与并联导纳；

2）不考虑负荷电流影响；

3）不考虑短路电流中的正常分量；

4）取；4.6三相短路电流周期分量的实用计算（４）

上述条件下的短路电流计算变成了稳态电路的简单计算，则：

——从电源到短路点的等效电抗。例4-1下图所示的系统中f1、f2两点分别发生三相短路时，试用有名制与标幺制求次暂态电流。解：1）有名制，取37kV为基准级，各元件电抗归算到37kV发电机：变压器：f1点短路时的总电抗f1点短路时的短路电流（37）f2点短路时的总电抗f2点短路时的短路电流（37）f1

、f2点短路时的短路电流（10.5）2）标幺制，发电机：变压器：f1点短路时的总电抗标幺值f1点短路时的短路电流（37）f2点短路时的总电抗f2点短路时的短路电流（37）结论：结果相同，标幺更方便4.7分析不对称故障的基本理论（１）

电力系统不对称运行常用的分析方法是对称分量法。

任意不对称的三相相量（１）正序分量（２）负序分量（３）零序分量

都可以分解成三组相序不同的对称分量：4.7分析不对称故障的基本理论（２）任意不对称相量按对称分量法所做的分解4.7分析不对称故障的基本理论（３）

即存在如下关系：4.7分析不对称故障的基本理论（４）

每一组对称分量之间的关系为4.7分析不对称故障的基本理论（５）上式中的复数算式：4.7分析不对称故障的基本理论（６）可得到：

4.7分析不对称故障的基本理论（７）对称分量变换矩阵：对称分量逆变换矩阵：应用对称分量法简化计算只限于对称电路。4.8电力系统元件的不对称参数

三相参数对称时，各序对称分量具有独立性.元件的序阻抗:指元件的三相参数对称时，元件两端某一序的电压降与通过该元件同一序电流的比值。三相参数不对称时，序阻抗矩阵不是对角矩阵：正序电流产生的电压降中，不是只含正序分量，还可能含负序和零序分量。对称分量法将故障点的不对称表示为电压/电流的不对称。4.8电力系统元件的不对称参数——同步发电机的序电抗１、同步发电机

（1）正序电抗

（2）在实用计算中，同步发电机的负序电抗可采用以下参数：

汽轮发电机和有阻尼绕组的凸极电机：近似计算时，也可取：4.8电力系统元件的不对称参数——负荷无阻尼绕组的凸级电机：零序电抗则为：２、负荷

在负荷中，异步电动机占比重较大，因此负荷阻抗可以近似取异步电动机的各序阻抗。

正常运行时，负荷的正序阻抗（以额定容量为基准的标幺值）为：

计算短路稳态电流时，可取：计算次暂态短路电流时，可取：4.8电力系统元件的不对称参数——负荷4.8电力系统元件的不对称参数——变压器的各序电抗

异步电动机的负序电抗：电动机中性点一般不接地，不考虑零序电抗。３、变压器

变压器的负序电抗与正序电抗相等。

变压器的零序电抗与绕组的连接方式、中性点是否接地、变压器结构（单相、三相、铁芯的结构形式）有关。

Y0－∆连接变压器的零序电抗(1)Y0－∆连接变压器的零序电抗为：

即：此时认为变压器励磁支路断开时，变压器的零序电抗与正序电抗相等。Y0－Y0连接的变压器的零序电抗

(2)

Y0－Y0连接的变压器，要在П绕组中流过零序电流，其外电路必须要有接地的中性点。此时其零序电抗与外电路的零序电抗一同计算。

若外电路没有接地的中性点，则其等效电路与Y0－Y连接的变压器相同。Y0－Y连接的变压器的零序电抗

(3)

Y0－Y连接的变压器的零序电抗：Y0－Δ－Y连接的三绕组变压器的零序电抗

(4)Y0－Δ－Y连接的三绕组变压器的零序电抗为：Y0－Δ－Y0

连接的三绕组变压器的零序电抗

(5)

Y0－Δ－Y0

连接的三绕组变压器，绕组Ⅲ中若通过零序电流，则在零序网络中必须有外部电网通路，此时变压器零序电抗与外部电路的零序电抗一同计算。Y0－Δ－Δ连接的变压器的零序电抗

(6)Y0－Δ－Δ连接的变压器，此时绕组ІІ和Ⅲ中的电压相等可以并联，零序电抗为：4.8电力系统元件的不对称参数——输电线路和电缆的各序电抗输电线路和电缆的负序电抗与其正序电抗相等。

输电线路的零序电抗与线路的回路数、有无架空地线等因素有关。电缆的零序电抗与电缆的外包皮的接地情况有关。

计算时，输电线路和电缆的各序电抗可取书中表４－３的数据。4.9简单不对称短路故障时电流与电压的计算方法以正序、负序、零序表示的戴维南等效网络

正序网：与三相短路的等值网完全相同。负序网：将所有电源的次暂态电动势取为零，其他参数与正序网完全相同。零序网：主要取决于零序电流所通过的路径4.9简单不对称短路故障时电流与电压的计算方法正序、负序、零序网络的电压方程：式中：为从故障端口ｆ看进去的等效电抗；为ｆ点在故障前潮流计算结果。单相短路（空载）4.9.1单相接地短路f(1)的