电力系统不对称故障的分析

电力系统不对称故障的分析演示文稿1第一页，共77页。2优选电力系统不对称故障的分析第二页，共77页。①计算短路点各序电流、电压分量；②计算各序电流、电压在网络中的分布，遇有变压器之路，还需注意相位变化；③将各序分量合成得出网络各支路中的各相电流以及各节点各相电压。不对称短路计算的基本思路第三页，共77页。8.1简单不对称短路的分析

一、单相接地短路二、两相短路三、两相接地短路四、正序等效定则五、接地系数第四页，共77页。一、单相接地短路ac由于a相为特殊相，且选定其为基准相，则故障点的边界条件为应用对称分量法可得第五页，共77页。整理可得序量边界条件为序网络的三个基本方程第六页，共77页。解析法：联立求解三个基本方程和三个序量边界条件方程，从而可求出短路点各序电流和各序电压共六个未知参数的方法。

不对称短路的计算方法第七页，共77页。复合序网络法：

按序量边界条件，将正序、负序和零序网络按一定规律连接，从而求出短路点各序电流和各序电压共六个未知参数的方法。这种方法简单直观，使用方便。第八页，共77页。o1f1f2o2f0o0按照本题的序量边界条件，可绘制相应的序网如左图所示。第九页，共77页。应用解析法或复合序网法计算不对称故障，两种方法均可；两种方法的共同关键点是：计算短路点的正序电流分量。以复合序网法为例的求解步骤和计算公式如下：①计算短路点正序电流第十页，共77页。②计算短路点负序、零序电流③计算短路点各序电压第十一页，共77页。④计算短路点各相电流

第十二页，共77页。故障相或单相接地短路电流的有效值

第十三页，共77页。⑤计算短路点的各相电压第十四页，共77页。如果a相金属性接地短路，即Xf＝0，则有第十五页，共77页。短路点的非故障相电压计算第十六页，共77页。绘

制

短

路

点

的

电

流

、

电

压

相

量

图电压向量图电流向量图第十七页，共77页。单相短路电流①电源电势一定的情况下，单相短路电流和各序输入电抗之和有关；②X1Σ和X2Σ的大小与短路点至电源点之间的电气距离有关；③X0Σ则与中性点接地方式有关；④当X1Σ≈X2Σ，X0Σ<X1Σ时，同一点发生单相接地短路时的短路电流会大于三相短路电流。计算结果分析：第十八页，共77页。非故障相电压

①数值总是相等的，其相角差的大小与X0Σ/X2Σ有关；②X0Σ=0，Ub与Uc反相；③X0Σ=∞

，单相接地短路电流为零，非故障相电压的数值升高为线电压。第十九页，共77页。二、两相短路abc短路点的边界条件为

第二十页，共77页。

应用对称分量法可得出相应的序电流、序电压边界条件为

第二十一页，共77页。由序分量边界条件可绘制复合序网如图所示。

o1f1f2o2f0o0第二十二页，共77页。短路点的各序电流和电压计算第二十三页，共77页。短路点的各相电流和电压的计算第二十四页，共77页。故障相电流的有效值

第二十五页，共77页。若b、c两相发生的是金属性短路，则计算公式如下：第二十六页，共77页。第二十七页，共77页。短路点的电流、电压相量图电压向量图电流向量图第二十八页，共77页。三、两相短路接地abc短路点的边界条件为第二十九页，共77页。

应用对称分量法可得序分量边界条件为第三十页，共77页。f2o2f0o0o1f1与序分量边界条件相应的复合序网为第三十一页，共77页。短路点的正序电流

第三十二页，共77页。短路点的负序、零序电流第三十三页，共77页。若b、c两相是直接接地短路，则有

第三十四页，共77页。故障相电流的有效值第三十五页，共77页。b、c两相直接接地短路的电流电压向量图电压向量图电流向量图第三十六页，共77页。四、正序等效定则

各种简单短路故障的正序电流分量可用下面的通式表示

短路电流有效值为第三十七页，共77页。正序等效定则的物理意义

简单不对称短路时，短路点正序电流分量的大小与在短路点每一相中串接一附加电抗，并在其后面发生三相短路时的电流相等。第三十八页，共77页。简单不对称短路时的附加电抗和比例系数第三十九页，共77页。五、接地系数

两相直接短路时，设X1Σ＝X2Σ，则有

①可见，两相直接短路时，非故障相的对地电压不会升高。

第四十页，共77页。②当故障带有接地性质时，随着X0Σ的变化，非故障相的对地电压会在很大的范围内变动；

③计算表明单相接地时非故障相的电压升高一般较两相短路接地时为高。第四十一页，共77页。a相直接接地时非故障相b、c的电压表达式第四十二页，共77页。假设X1Σ＝X2Σ，则有第四十三页，共77页。第四十四页，共77页。非故障相电压的绝对值为

接地系数第四十五页，共77页。①α的大小将直接决定单相接地所引起的工频过电压的大小；

②a和X0Σ/X1Σ直接相关，其间的关系曲线如图8-15所示。说明：第四十六页，共77页。①X0Σ/X1Σ若落在（-1~-20）的范围内，非故障相的电压会上升到极高的数值，这是非常危险的。

②如果为了其他目的而人为加大电网对地电容时，应当验算并防止X0Σ/X1Σ落在（-1~-20）的范围内。③在中性点不接地系统中，零序电流不能在变压器中流通，所以主要由线路的对地容抗（零序导纳）决定，X0Σ/X1Σ落在-∞～-2６的范围内。第四十七页，共77页。①在中性点直接接地系统中，由于继电保护的需要，运行中往往要将某些变压器的中性点解开以增大系统的零序阻抗；

②X0Σ/X1Σ的值将取决于中性点不接地变压器的总容量与系统中变压器总容量之比。注意：第四十八页，共77页。①全部变压器中性点都直接接地时，取X0Σ/X1Σ≈1；②中性点直接接地的变压器占总容量的1/3时，取X0Σ/X1Σ≈1～2，取非故障相对地电压，为1.3倍相电压（或75%线电压）；③中性点直接接地的变压器占总容量的1/2时，则取X0Σ/X1Σ=2.5~3.5，取非故障相对地电压为1.4倍相电压（或80%线电压）。过电压设计中的考虑原则:第四十九页，共77页。各种电网在单相接地故障时，可能出现的非故障相电压升高值第五十页，共77页。7.3输电线路在各序电压作用下的序阻抗及等值电路

三相输电线路的正序、负序和零序阻抗为第五十一页，共77页。架空输电线路的自阻抗两平行导线的互阻抗

第五十二页，共77页。单回路三相架空输电线的正序、负序和零序阻抗②零序阻抗>正序阻抗①正序阻抗＝负序阻抗原因：零序电流三相同相位，互感磁通相互加强第五十三页，共77页。每回线路的正序阻抗与单回线路的正序阻抗完全相等。（通过正序（或负序）电流时，两回线路之间无互感磁链作用。）每回线路的零序阻抗将增大。（通过零序电流时，两回线路之间将存在着零序互感磁链。）

双回架空输电线的零序阻抗及其等值电路第五十四页，共77页。双回路系统的单相零序电路图第五十五页，共77页。①双回线总的一相零序阻抗为②如果两回路结构完全相同第五十六页，共77页。③每一回路的单相零序阻抗为第五十七页，共77页。有架空地线的单回架空输电线的零序阻抗及其等值电路

第五十八页，共77页。由于架空地线的影响，线路的零序阻抗将减小。（因为架空地线相当于导线的一个二次短路线圈，它对导线磁场起去磁作用。架空地线距导线愈近，愈大，这种去磁作用愈大。）第五十九页，共77页。有架空地线的双回架空输电线的零序等值电路第六十页，共77页。在短路实用计算中，常可忽略电阻，近似地采用下表的值作为输电线路每一回路每单位长度的一相等值零序电抗。第六十一页，共77页。电缆线路的零序阻抗电缆芯线间距离较小，故电缆线路的正序（或负序）电抗比架空线路要小得多。第六十二页，共77页。电缆零序阻抗一般应通过实测确定；

近似估算中，对于三芯电缆可以采用下面的数值。说明：第六十三页，共77页。实用计算中，可采用表中的电抗平均值第六十四页，共77页。7.4架空输电线路的各序电纳

输电线路的正序和负序电纳第六十五页，共77页。零序电纳<正序电纳无架空地线时三相输电线路的零序电纳架空地线对输电线路零序电纳的影响

零序电容增大的原因是：与大地相连接的架空线比大地更接近于线路导线。零序电纳>正序电纳第六十六页，共77页。7.5同步电机的序阻抗同步电机的正序电抗定义：发电机端点负序电压的基频分量与流入定子绕组的负序电流基频分量的比值称为负序电抗。同步电机的负序电抗第六十七页，共77页。实用计算中，隐极机和有阻尼绕组的凸极机的负序电抗可取为无阻尼绕组的凸极机的负序阻抗取为第六十八页，共77页。近似估算时汽轮发电机及有阻尼绕组的水轮发电机无阻尼绕组的发电机

在要求不高的场合，对汽轮发电机和有阻尼绕组的水轮发电机第六十九页，共77页。定义：施加在发电机端点的零序电压的基频分量与流入定子绕组的零序电流的基频分量的比值。同步机的中性点不接地时，零序电抗为无穷大；同步机的中性点接地时，零序电抗为定子绕组对零序电流所呈现的漏电抗。同步电机的零序电抗第七十页，共77页。零序漏电抗总是小于正序漏电抗且具有很大的变动范围，通常第七十一页，共77页。实用计算中，如无电机的确定参数，可取表中给出的平均值。第七十二页，共77页。7.6负荷的序阻抗

负荷的正序阻抗

大容量异步电动机综合负荷第七十三页，共77页。负荷的负序阻抗忽略绕组电阻和激磁电抗可得异步电动机的负序阻抗近似等于次暂态电抗。异步电动机没有接地的中性点，因而零序电流不能流通，故零序阻抗为无限大。负荷一般不需要建立零序等值电路。负荷的零序阻抗第七十四页，共77页。7.7电力系统各序网络的制订

各序网络是三相对称的，故在制订各序网络的等值电路时，只需画出一相的等值