资源电力系统分析第七章.ppt

1、2020/8/30,电力系统分析 第七章 电力系统各元件序阻抗,1,第七章 电力系统各元件的序阻抗和等值电路,7-1 对称分量法在不对称短路计算中的应用 7-2 同步发电机的负序和零序电抗 7-3 变压器的零序等值电路及其参数（重点） 7-7 电力系统各序网络的制订（重点）,2020/8/30,电力系统分析 第七章 电力系统各元件序阻抗,2,三相对称短路只计算其中一相 不对称故障三相阻抗不同、三相电压和电流的有效值不等、相与相间的相位差也不相等 只分析电压和电流的基频分量，暂态过程任一瞬间都当作正弦波形 三相不对称电路的分析正弦电势作用下三相不对称电路的分析 对称分量法,7-1 对称分量法在不

2、对称短路计算中的应用,2020/8/30,电力系统分析 第七章 电力系统各元件序阻抗,3,在三相电路中，任意一组不对称的三相相量（电压或电流），可以分解为三相对称的相量分量，如a相作为基准相：,运算符a,下标（1）表示正序分量 下标（2）表示负序分量 下标（0）表示零序分量,一、不对称三相量的分解,2020/8/30,电力系统分析 第七章 电力系统各元件序阻抗,4,则有：,2020/8/30,电力系统分析 第七章 电力系统各元件序阻抗,5,（7-6）,图71 三相量的对称分解,2020/8/30,电力系统分析 第七章 电力系统各元件序阻抗,6,对称分量法的定义,由一组不对称的三相系统的三个相量

3、可以分解出三组对称的正序、负序、零序三相系统的相量； 反之由三组对称的正序、负序、零序三相系统的相量也可合成一组不对称三相系统的三个相量。,2020/8/30,电力系统分析 第七章 电力系统各元件序阻抗,7,令,S对称分量变换矩阵,2020/8/30,电力系统分析 第七章 电力系统各元件序阻抗,8,应用于电力系统中，电压、电流的abc和120的坐标互换：,2020/8/30,电力系统分析 第七章 电力系统各元件序阻抗,9,图7-2 静止三相电路元件,二、序阻抗的概念,序阻抗矩阵,2020/8/30,电力系统分析 第七章 电力系统各元件序阻抗,10,当元件参数完全对称时,（711）,2020/8

4、/30,电力系统分析 第七章 电力系统各元件序阻抗,11,在三相参数对称的线性电路中，各序对称分量具有独立性。 当电路通过某序对称分量的电流时，只产生同一序对称分量的电压降。 当电路施加某序对称分量的电压时，只产生同一序对称分量的电流。 可以对正序、负序和零序分量分别进行计算。 若各序相互影响三相参数不对称各序不具有独立性。,2020/8/30,电力系统分析 第七章 电力系统各元件序阻抗,12,定义：元件的序阻抗,指元件三相对称时，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。,正序阻抗,负序阻抗,零序阻抗,2020/8/30,电力系统分析 第七章 电力系统各元件序阻抗,13,静止元件（

5、L、T、R）,正、负序阻抗总是相等 z(1)z(2),旋转元件（G、M）,各序电流通过时引起不同电磁过程 z(1)z(2)z(0),2020/8/30,电力系统分析 第七章 电力系统各元件序阻抗,14,图7-3所示电力系统在f点发生单相（a相）短路，可以将其分解为正序，负序和零序分量的叠加。,图7-3 简单电力系统的单相短路,三、对称分量法在不对称短路计算中的应用,2020/8/30,电力系统分析 第七章 电力系统各元件序阻抗,15,图7-4 对称分量法的应用,2020/8/30,电力系统分析 第七章 电力系统各元件序阻抗,16,2020/8/30,电力系统分析 第七章 电力系统各元件序阻抗,

6、17,（f）,（e）,（d）,2020/8/30,电力系统分析 第七章 电力系统各元件序阻抗,18,以a相位参考相位，在正序网中，有,正序电流不流经中性线，zn在正序网络中不起作用，则,2020/8/30,电力系统分析 第七章 电力系统各元件序阻抗,19,图7-5 正序等值网络,通过网络化简，正序电压方程为（a相）,2020/8/30,电力系统分析 第七章 电力系统各元件序阻抗,20,负序电流不流经中性线，且发电机的负序电势为零，负序网络的电压方程为,2020/8/30,电力系统分析 第七章 电力系统各元件序阻抗,21,图7-5 负序等值网络（a相）,2020/8/30,电力系统分析 第七章

7、电力系统各元件序阻抗,22,在zn中将流过三倍的零序电流，计及发电机的零序电势为零，零序网络的电压方程为,2020/8/30,电力系统分析 第七章 电力系统各元件序阻抗,23,图7-5 零序等值网络（a相）,2020/8/30,电力系统分析 第七章 电力系统各元件序阻抗,24,a相接地短路，表示为,6个方程解出各序电压、电流 再由120abc；求解Ia、Ib、Ic,2020/8/30,电力系统分析 第七章 电力系统各元件序阻抗,25,各序等值网络特点,正序：包含发电机电势（有源网络）；故障点正序电势不为零；在正序电势作用下，三相正序网流过正序电流；对应发电机、线路元件的电抗为正序电抗。 负序：

8、不包含发电机电势（无源网络）；故障点负序电势不为零；在负序电势作用下，三相负序网流过负序电流；对应发电机、线路元件的电抗为负序电抗。 零序：不包含发电机电势（无源网络）；故障点零序电势不为零；在零序电势作用下，三相零序网流过零序电流；对应发电机、线路元件的电抗为零序电抗；电流经过三倍接地阻抗。,2020/8/30,电力系统分析 第七章 电力系统各元件序阻抗,26,、同步发电机,7-2 各元件的负序和零序电抗,正序电抗 对称运行中，只有正序电抗存在 xd、xq、xd、xd、xq正序电抗,负序电抗 发电机端点负序电压基频分量与流入定子绕组的负序电流基频分量的比值。 不同的不对称情况下，发电机具有不

9、同的负序电抗,2020/8/30,电力系统分析 第七章 电力系统各元件序阻抗,27,同一台发电机，在不同类型的短路时，负序电抗：,两相短路,两相接地短路,单相短路,2020/8/30,电力系统分析 第七章 电力系统各元件序阻抗,28,近似取为,对于无阻尼绕组的凸极机，可近似为,2020/8/30,电力系统分析 第七章 电力系统各元件序阻抗,29,零序电抗 发电机端点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。 发电机的中性点不接地，零序电流不通过发电机发电机的零序电抗为无限大 x(0)= ,2020/8/30,电力系统分析 第七章 电力系统各元件序阻抗,30,如无电机的确切参数，按

10、下表取值：,汽轮发电机及有阻尼的水轮发电机,无阻尼绕组的发电机,2020/8/30,电力系统分析 第七章 电力系统各元件序阻抗,31,二、异步电动机的序阻抗,正序电抗 x,负序电抗 x(2)=x,零序电抗 异步电动机通常接成或者Y无零序电流流过定子绕组 x(0)=,x0.35,2020/8/30,电力系统分析 第七章 电力系统各元件序阻抗,32,同一电压等级，有无共同接地点有无零序电流流过,有共同接地点有零序电流流过 无共同接地点无零序电流流过,2020/8/30,电力系统分析 第七章 电力系统各元件序阻抗,33,7-3 变压器的零序等值电路及其参数一、普通变压器的零序等值电路及其参数,变压器

11、的正序、负序、零序等值电阻相等（略去不计） 变压器的正序、负序、零序等值漏电抗相等 变压器的正序、负序等值励磁电抗相等,x、x：漏抗,x、x、 x ：组合电抗,2020/8/30,电力系统分析 第七章 电力系统各元件序阻抗,34,二、变压器零序励磁电抗取决变压器结构有关,1、三个单相的组式变压器,单相变压器组成的三相变压器 各相磁路独立 磁导大磁阻小励磁电抗大 Xm(0),2020/8/30,电力系统分析 第七章 电力系统各元件序阻抗,35,2、三相四柱式变压器（五柱）,三相四柱式、三相五柱式变压器 零序磁通绕到没有绕组的铁芯部分 磁导大磁阻小励磁电抗大 Xm(0),2020/8/30,电力系

12、统分析 第七章 电力系统各元件序阻抗,36,3、三相三柱式变压器,油箱壁中的感应电流,三相三柱式变压器 零序磁通绕到油箱壁 磁导小磁阻大励磁电抗小 0.3 Xm(0)1,2020/8/30,电力系统分析 第七章 电力系统各元件序阻抗,37,1、 YN/Y （Y0/Y）接线变压器的x0,YN侧加零序电压；Y侧有零序电势 YN侧有三倍零序电流流出；Y侧相当于空载，对外开断 零序电抗,三、 变压器的零序等值电路与外电路的连接 ,（一）、双绕组的零序等值电路,2020/8/30,电力系统分析 第七章 电力系统各元件序阻抗,38,和变压器结构相关,三相组式变压器 xm(0)= x(0)= 三相心式变压器

13、（三相三柱式） Xm(0)=0.31.0 x0=x+xm(0)有限值 三相四柱式（五柱式）变压器 xm(0)= x(0)=,2020/8/30,电力系统分析 第七章 电力系统各元件序阻抗,39,2、 Y0/Y0接线变压器的x0,外电路无接地点，与Y0/Y相同，2次侧没有零序电流 ,2020/8/30,电力系统分析 第七章 电力系统各元件序阻抗,40,外电路提供一个接地点 1次侧加零序电压；2次侧有零序电势、零序电流 1、2侧有三倍零序电流流出； 零序电抗,2020/8/30,电力系统分析 第七章 电力系统各元件序阻抗,41,和变压器结构相关,三相组式变压器、三相四柱式（五柱式）变压器 xm(0

14、)= 三相心式变压器（三相三柱式） xm(0)=0.31.0 x0=x+(和外接线路相关)有限值,2020/8/30,电力系统分析 第七章 电力系统各元件序阻抗,42,3、 Y0/接线变压器的x0,Y0侧加零序电压；侧有零序环流 Y0侧有三倍零序电流流出；侧相当于短接，对外开断 零序电抗,2020/8/30,电力系统分析 第七章 电力系统各元件序阻抗,43,图7-9 零序环流,2020/8/30,电力系统分析 第七章 电力系统各元件序阻抗,44,c、零序电抗,2020/8/30,电力系统分析 第七章 电力系统各元件序阻抗,45,和变压器结构相关,三相组式变压器、三相四柱式（五柱式）变压器 xm

15、(0)= 三相心式变压器（三相三柱式） xm(0)=0.31.0 X0.05,2020/8/30,电力系统分析 第七章 电力系统各元件序阻抗,46,4、 Y0/接线变压器，Y0中性点经电抗xn接地时的x0,2020/8/30,电力系统分析 第七章 电力系统各元件序阻抗,47,5、Y/Y和Y/,容易引起谐波，电压畸变，很少采用 x(0)=,2020/8/30,电力系统分析 第七章 电力系统各元件序阻抗,48,零序电势加在和不接地Y时，其他两侧无论何种接法，均无零序电流。 三绕组变压器中，为消除谐波，总有一个绕组接成，以提供三次谐波的通路 不计xm（0）,二、三绕组变压器的零序等值电路,2020/

16、8/30,电力系统分析 第七章 电力系统各元件序阻抗,49,绕组无零序电流通过 零序电抗,1、Y0/Y的x0,2020/8/30,电力系统分析 第七章 电力系统各元件序阻抗,50,2、Y0/Y0,、绕组都通过零序电流 绕组能否通过零序电流，取决于外电路有无接地点（ 无外接地电则，类似Y0/Y ） 零序电抗（有外接地点）,有限值,2020/8/30,电力系统分析 第七章 电力系统各元件序阻抗,51,3、Y0/,、绕组都形成零序电流闭合回路 x、x绕组并联 零序电抗,2020/8/30,电力系统分析 第七章 电力系统各元件序阻抗,52,3.输电线路的零序阻抗 (1)2=1 =0.4/km (2)当

17、三相通过零序电流时，零序磁通相互为加强的01 无架空地线的单回线路：0=3.51 无架空地线的双回线路：双回架空线路间，零序磁通是相互加强的0（2）0（1）， 0=5.51,2020/8/30,电力系统分析 第七章 电力系统各元件序阻抗,53,在短路的实用计算中，近似地采用下列公式计算输电线路每一回路每单位长度的一相等值零序阻抗： 无架空地线的单回线路 x(0)=3.5x(1) 有钢质架空地线的单回线路 x(0)=3x(1) 有良导体架空地线的单回线路 x(0)=2x(1) 无架空地线的双回线路 x(0)=5.5x(1) 有钢质架空地线的双回线路 x(0)=4.7x(1) 有良导体架空地线的回

18、线路 x(0)=3x(1) 其中x(1)为单位长度的正序电抗。,架空输电线路的零序阻抗,2020/8/30,电力系统分析 第七章 电力系统各元件序阻抗,54,序网络：凡属由同一序的相应的电动势和阻抗根据电力系统的接线所构成的单相等值电路。 电力系统不对称故障：三个对称系统，即正序、负序和零序系统。 表示各序对称三相系统的网络，分别称为正序网络、负序网络和零序网络 对称的，所以可以用单线图表示。,7-7 电力系统各序网络的制定,2020/8/30,电力系统分析 第七章 电力系统各元件序阻抗,55,特点： 正序电动势就是发电机的电动势。 流过正序电流的全部元件的阻抗均用正序阻抗表示。 不包括中性点

19、接地阻抗、空载线路、空载变压器。 短路点处要加上短路点正序分量，短路点计为f1，零电位点计为01。 电源、负荷中性点电位为0。,一、正序网络,2020/8/30,电力系统分析 第七章 电力系统各元件序阻抗,56,特点： 令电源电势等于零。 流过负序电流的全部元件的阻抗均用负序阻抗表示。旋转元件x1x2；静止元件x1x2。 不包括中性点接地阻抗、空载线路、空载变压器。 短路点处要加上短路点负序分量，短路点计为f2，零电位点计为o2。 电源、负荷中性点电位为0。,二、负序网络,无源网络,2020/8/30,电力系统分析 第七章 电力系统各元件序阻抗,57,三、零序网络,特点 发电机无零序电势。 在不对称故障点加等值零序电压源，由它提供零序电流。 零序电流不流过电动机等负荷，不需要建立零序电路。 零序电流流通经过的元件才在零序网络中计入其零序电抗（注意变压器中性点的工作方式）。 正确处理中性点接地电抗xn，单相零序网中，应接3xn，然后将变压器中等值电路中，零电位点和00连接起来。,无源网络,2020/8/30,电力系统分析 第七章 电力系统各元件序阻抗,58,例1,正序网络,2020/8/30,电力系统分析 第七章 电力系统各