電力系統(tǒng)分析孟祥萍分析PPTPPT學(xué)習(xí)教案

1、會計(jì)學(xué)1電力系統(tǒng)分析孟祥萍分析電力系統(tǒng)分析孟祥萍分析PPT本章提示本章提示第1頁/共51頁 當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生不對稱故障時，在故障點(diǎn)處的三相阻當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生不對稱故障時，在故障點(diǎn)處的三相阻抗將不對稱；常用對稱分量法分析此類電路?？箤⒉粚ΨQ；常用對稱分量法分析此類電路。 對稱分量法：對稱分量法： 就是將一組不對稱就是將一組不對稱的三相相量分解為三組的三相相量分解為三組對稱的三相相量，對稱的三相相量，或者或者將三組對稱的三相相量將三組對稱的三相相量合成為一組不對稱的三合成為一組不對稱的三相相量的方法。相相量的方法。第2頁/共51頁1201aF1bF1cF 圖中相量圖中相量 、 、 幅值和相位均相同，稱幅值和相

2、位均相同，稱為為零序分量零序分量。 0aF0bF0cF 圖中相量圖中相量 、 、 幅值相等，相位關(guān)系與幅值相等，相位關(guān)系與正序相反，稱為正序相反，稱為負(fù)序分量。負(fù)序分量。2aF2bF2cF第3頁/共51頁021021021ccccbbbbaaaaFFFFFFFFFFFF（10.1）aFbFcF 將三組對稱的各將三組對稱的各序相量進(jìn)行合成，序相量進(jìn)行合成，得到一組不對稱的得到一組不對稱的相量相量第4頁/共51頁23212402jeaj式中：式中：0212211111aaacbaFFFaaaaFFF （10.310.3） spT TF FF F簡寫為：簡寫為：psF FT TF F1簡寫為簡寫為：

3、其逆關(guān)系為其逆關(guān)系為 ：cbaaaaFFFaaaaFFF111113122021（10.410.4）2321120jeaj第5頁/共51頁對稱分量法的實(shí)質(zhì)是疊加原理對稱分量法的實(shí)質(zhì)是疊加原理在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用只適用于線性系統(tǒng)的分析。只適用于線性系統(tǒng)的分析。當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生不對稱短路時，可以應(yīng)用對當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生不對稱短路時，可以應(yīng)用對稱分量法，將出現(xiàn)不對稱電流和電壓的原稱分量法，將出現(xiàn)不對稱電流和電壓的原網(wǎng)絡(luò)分解為正、負(fù)、零序三個對稱序網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)分解為正、負(fù)、零序三個對稱序網(wǎng)絡(luò)。第6頁/共51頁線路上流過三線路上流過三相不對稱的電相不對稱的電流，則三相電流，則三相電壓降也是不對壓

4、降也是不對稱的。稱的。第7頁/共51頁故障網(wǎng)絡(luò)分解故障網(wǎng)絡(luò)分解為三個獨(dú)為三個獨(dú)立的序網(wǎng)：立的序網(wǎng)：正序網(wǎng)正序網(wǎng)負(fù)序網(wǎng)負(fù)序網(wǎng)零序網(wǎng)零序網(wǎng)第8頁/共51頁正序網(wǎng)正序網(wǎng)：包含發(fā)電機(jī)的正序電源電勢和故障點(diǎn)正序電壓分量，：包含發(fā)電機(jī)的正序電源電勢和故障點(diǎn)正序電壓分量，網(wǎng)絡(luò)中通過正序電流，對應(yīng)的各元件阻抗皆為正序阻抗；網(wǎng)絡(luò)中通過正序電流，對應(yīng)的各元件阻抗皆為正序阻抗；負(fù)序網(wǎng)負(fù)序網(wǎng)：只有故障點(diǎn)電壓的負(fù)序電勢，網(wǎng)絡(luò)中通過負(fù)序電流，：只有故障點(diǎn)電壓的負(fù)序電勢，網(wǎng)絡(luò)中通過負(fù)序電流，對應(yīng)的各元件阻抗為負(fù)序阻抗。對應(yīng)的各元件阻抗為負(fù)序阻抗。零序網(wǎng)零序網(wǎng)：只有故障點(diǎn)電壓的零序電勢，網(wǎng)絡(luò)中通過零序電流，：只有故障點(diǎn)電壓的

5、零序電勢，網(wǎng)絡(luò)中通過零序電流，對應(yīng)的各元件阻抗為零序阻抗。對應(yīng)的各元件阻抗為零序阻抗。中性線電中性線電流為三倍流為三倍零序電流零序電流，故在單，故在單相零序網(wǎng)相零序網(wǎng)中接入中接入 的接的接地阻抗地阻抗nZ3第9頁/共51頁 列寫電壓平衡方程，并結(jié)合故障的性質(zhì)，解得故列寫電壓平衡方程，并結(jié)合故障的性質(zhì)，解得故障點(diǎn)處障點(diǎn)處a a相各電壓和電流的序分量，再根據(jù)對稱相各電壓和電流的序分量，再根據(jù)對稱分量法合成得到各相電壓和電流。分量法合成得到各相電壓和電流。第10頁/共51頁 當(dāng)發(fā)電機(jī)發(fā)生對稱三相短路時，其相應(yīng)的正序電抗為次暫態(tài)電抗。當(dāng)發(fā)電機(jī)發(fā)生對稱三相短路時，其相應(yīng)的正序電抗為次暫態(tài)電抗。 當(dāng)發(fā)電機(jī)

6、發(fā)生不對稱短路時，定子電流中包含有基頻分量和直流當(dāng)發(fā)電機(jī)發(fā)生不對稱短路時，定子電流中包含有基頻分量和直流分量。其中的基頻交流分量不對稱，可以分解為正序、負(fù)序和零序分分量。其中的基頻交流分量不對稱，可以分解為正序、負(fù)序和零序分量。量。 與正序分量電流相對應(yīng)的電抗為與正序分量電流相對應(yīng)的電抗為正序電抗正序電抗。 加在發(fā)電機(jī)端的負(fù)序電壓基頻分量與流入定子繞組的負(fù)序電流基加在發(fā)電機(jī)端的負(fù)序電壓基頻分量與流入定子繞組的負(fù)序電流基頻分量的比值，作為計(jì)算短路時的發(fā)電機(jī)頻分量的比值，作為計(jì)算短路時的發(fā)電機(jī)負(fù)序電抗負(fù)序電抗。 加在發(fā)電機(jī)端的零序電壓基頻分量與流入定子繞組的零序電流基加在發(fā)電機(jī)端的零序電壓基頻分量

7、與流入定子繞組的零序電流基頻分量的比值，定義為發(fā)電機(jī)的頻分量的比值，定義為發(fā)電機(jī)的零序電抗零序電抗。 第11頁/共51頁dxx ）6.015.0(0(10.5)(10.5)如果發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)不接地，不能構(gòu)成零序電流的通路，此如果發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)不接地，不能構(gòu)成零序電流的通路，此時其零序電抗為無限大。時其零序電抗為無限大。同步發(fā)電機(jī)的負(fù)序電抗一般由制造廠提供，也可按下式估算：同步發(fā)電機(jī)的負(fù)序電抗一般由制造廠提供，也可按下式估算：無阻尼繞組的水輪發(fā)電機(jī)：無阻尼繞組的水輪發(fā)電機(jī)：dqdxxxx45.12（10.710.7）dqdxxxx ） 22.11 (22（10.610.6）汽輪發(fā)電機(jī)及有阻尼繞組的水

8、輪發(fā)電機(jī)：汽輪發(fā)電機(jī)及有阻尼繞組的水輪發(fā)電機(jī)：第12頁/共51頁 負(fù)序阻抗：負(fù)序阻抗： （10.810.8） xx 2 零序電抗：零序電抗： 由于異步電動機(jī)的三相繞組通常接成三角形或不接由于異步電動機(jī)的三相繞組通常接成三角形或不接地的星形，無零序電流的通路，因而零序電抗數(shù)值為地的星形，無零序電流的通路，因而零序電抗數(shù)值為無限大。無限大。第13頁/共51頁第14頁/共51頁對于靜止元對于靜止元件，二者總件，二者總是相等的是相等的零序電抗：取決于變壓器三相繞組的接線方零序電抗：取決于變壓器三相繞組的接線方式和變壓器的鐵心結(jié)構(gòu)。式和變壓器的鐵心結(jié)構(gòu)。 變壓器的正序、負(fù)序、零序等值電路具有變壓器的正序

9、、負(fù)序、零序等值電路具有相同的形式。相同的形式。第15頁/共51頁10.5.1 10.5.1 雙繞組變壓器雙繞組變壓器 不計(jì)繞組電阻和鐵芯損耗，雙繞組變壓器的零序等值電路不計(jì)繞組電阻和鐵芯損耗，雙繞組變壓器的零序等值電路如圖如圖10.410.4。 其中其中 、 分別為兩側(cè)繞組漏抗，分別為兩側(cè)繞組漏抗， 為零序勵磁電抗。為零序勵磁電抗。IxIIx0mx 零序電壓施加在變壓器繞組的三角形側(cè)或不接地星形側(cè)，零序電壓施加在變壓器繞組的三角形側(cè)或不接地星形側(cè)，變壓器中沒有零序電流通路，零序電抗：變壓器中沒有零序電流通路，零序電抗： 0 x第16頁/共51頁10.5.1 10.5.1 雙繞組變壓器雙繞組變

10、壓器000IImIImx xxxxx 圖圖10.5 YN10.5 YN，d d接線變壓器零序等值電路接線變壓器零序等值電路 1. 接線變壓器接線變壓器,NY d變壓器星形側(cè)流過零序電流時，通過該側(cè)接地的中性線構(gòu)成變壓器星形側(cè)流過零序電流時，通過該側(cè)接地的中性線構(gòu)成通路，在三角形側(cè)各繞組中感應(yīng)出零序電動勢，并在三通路，在三角形側(cè)各繞組中感應(yīng)出零序電動勢，并在三角形聯(lián)結(jié)的環(huán)路中形成大小相等、方向相同的環(huán)流，相角形聯(lián)結(jié)的環(huán)路中形成大小相等、方向相同的環(huán)流，相當(dāng)于該側(cè)短接。故零序電抗為：當(dāng)于該側(cè)短接。故零序電抗為：第17頁/共51頁10.5.1 10.5.1 雙繞組變壓雙繞組變壓器器 圖圖10.6 Y

11、N10.6 YN，y y接線變壓器零序等值電路接線變壓器零序等值電路 2. 接線變壓器接線變壓器,NY y00mxxx變壓器星形側(cè)流過零序電流時，通過該側(cè)接地的中性線構(gòu)成變壓器星形側(cè)流過零序電流時，通過該側(cè)接地的中性線構(gòu)成通路，在另一側(cè)感應(yīng)出零序電動勢，由于該側(cè)中性點(diǎn)不通路，在另一側(cè)感應(yīng)出零序電動勢，由于該側(cè)中性點(diǎn)不接地，零序電流沒有通路，變壓器相當(dāng)于空載。故相應(yīng)接地，零序電流沒有通路，變壓器相當(dāng)于空載。故相應(yīng)的零序電抗為：的零序電抗為：第18頁/共51頁3. 3. ， 接線變壓器接線變壓器NYnyxxxxxxxxIImIImI000)(其中：其中：x為外電路接地電抗。為外電路接地電抗。10.

12、5.1 10.5.1 雙繞組變壓器雙繞組變壓器 如果二次側(cè)另外有一個接地點(diǎn)，則存在零序電流的通路，如果二次側(cè)另外有一個接地點(diǎn)，則存在零序電流的通路，此時零序電抗為：此時零序電抗為：,NYy 變壓器一次側(cè)流過零序電流時，通過該側(cè)接地的中性線變壓器一次側(cè)流過零序電流時，通過該側(cè)接地的中性線構(gòu)成通路，在另一側(cè)感應(yīng)出零序電動勢。如果二次側(cè)除接構(gòu)成通路，在另一側(cè)感應(yīng)出零序電動勢。如果二次側(cè)除接地的中性點(diǎn)外，沒有其它接地點(diǎn)，則不會有零序電流的通地的中性點(diǎn)外，沒有其它接地點(diǎn)，則不會有零序電流的通路，此時零序電抗的計(jì)算與路，此時零序電抗的計(jì)算與 相同。相同。第19頁/共51頁10.5.1 10.5.1 雙繞組

13、變壓雙繞組變壓器器第20頁/共51頁 的數(shù)值主要決定于變壓器的鐵芯結(jié)構(gòu)。的數(shù)值主要決定于變壓器的鐵芯結(jié)構(gòu)。零序電抗與零序勵磁電抗有很大關(guān)系。零序電抗與零序勵磁電抗有很大關(guān)系。0mx 三個單相變壓器組成的三相變壓器，三相四柱三個單相變壓器組成的三相變壓器，三相四柱式或（五柱式）變壓器以及鐵殼式變壓器式或（五柱式）變壓器以及鐵殼式變壓器, ,可以近可以近似認(rèn)為：似認(rèn)為： ，勵磁支路可以近似看做開，勵磁支路可以近似看做開路。路。0mx10.5.1 10.5.1 雙繞組變壓雙繞組變壓器器 對于三相三柱式變壓器，磁通路徑磁阻大，零序?qū)τ谌嗳阶儔浩?，磁通路徑磁阻大，零序電抗較小，一般需經(jīng)試驗(yàn)方法求零

14、序勵磁電抗。電抗較小，一般需經(jīng)試驗(yàn)方法求零序勵磁電抗。第21頁/共51頁, ,NnYd y, ,NYd y1. 1. 接線變壓器接線變壓器, ,NY d yxxxxIII0 （10.1210.12） 每一種接線形式都包含三每一種接線形式都包含三角形連接繞組，可以角形連接繞組，可以忽略其零序勵磁電抗忽略其零序勵磁電抗0mx常見的接線形式有常見的接線形式有 、 、 。, ,NYd D側(cè)三角形連接，相當(dāng)于繞組側(cè)三角形連接，相當(dāng)于繞組短接。短接。側(cè)星形連接，相當(dāng)于空載。側(cè)星形連接，相當(dāng)于空載。第22頁/共51頁2. 2. 接線變壓器接線變壓器, ,NnYd y, ,NYd y 如果如果側(cè)沒有另一接地點(diǎn)

15、，變壓器的零序電抗與側(cè)沒有另一接地點(diǎn)，變壓器的零序電抗與 相相同。同。xxxxxxxxIIIIIIIIIII)(0 （10.1310.13） 如果如果側(cè)另有一對地側(cè)另有一對地電抗為電抗為x x的接地點(diǎn)，如的接地點(diǎn)，如圖圖10.810.8（b b）所示）所示, ,零序零序電抗為：電抗為：第23頁/共51頁3. 3. 接線變壓器接線變壓器, ,NY d dIIIIIIIIIIIxxxxxx0 （10.1410.14）、 側(cè)三角形連接，相當(dāng)于繞側(cè)三角形連接，相當(dāng)于繞 組短接。組短接。第24頁/共51頁第25頁/共51頁,NYa, ,NYa d零序電抗的求解與普通的變壓器相同。零序電抗的求解與普通的變

16、壓器相同。第26頁/共51頁 (2) (2) 中性點(diǎn)經(jīng)電抗接地的中性點(diǎn)經(jīng)電抗接地的 和和 接線自耦變壓器接線自耦變壓器aYN,daYN,當(dāng)自耦變壓器的中性點(diǎn)經(jīng)電抗接地時，兩個繞組的零序電流當(dāng)自耦變壓器的中性點(diǎn)經(jīng)電抗接地時，兩個繞組的零序電流要影響中性點(diǎn)電位，其值為要影響中性點(diǎn)電位，其值為)(30oIIInnIIxU第27頁/共51頁 接線的自耦變壓器接線的自耦變壓器aYN,IIININIInInIIIIUUUUx0)(折算到一次側(cè)的等值零序電抗折算到一次側(cè)的等值零序電抗如果中性點(diǎn)經(jīng)電抗接地，折算到一次側(cè)的零序等值電抗為如果中性點(diǎn)經(jīng)電抗接地，折算到一次側(cè)的零序等值電抗為：2)1 (3IININn

17、IIIUUxxIIIx第28頁/共51頁中性點(diǎn)經(jīng)電抗接地的中性點(diǎn)經(jīng)電抗接地的 自耦變壓器自耦變壓器daYN ,星形零序等值電路中折算至一次側(cè)的各電抗為：星形零序等值電路中折算至一次側(cè)的各電抗為：)1 (3)(21IININnIIIIIIIIIIIIIIUUxxxxxx)(3)(212IININIININnIIIIIIIIIIIIIIIIUUUUxxxxxx1()3()2INIIIIIIIIIIIIIIIIIInIINUxxxxxxU（10.1610.16）第29頁/共51頁xxxxxxxxIIIIIIIIIII)(0從變壓器從變壓器I I側(cè)觀察到的零序等值電抗的有名值為：側(cè)觀察到的零序等值電抗

18、的有名值為： （10.1710.17）圖圖10.10 10.10 中性點(diǎn)經(jīng)電抗接地的自耦變壓器零序等值電路中性點(diǎn)經(jīng)電抗接地的自耦變壓器零序等值電路第30頁/共51頁第31頁/共51頁第32頁/共51頁1. 1. “單導(dǎo)線大地單導(dǎo)線大地”回路回路0.050.1445lg()gsaDZRjkmr單導(dǎo)線大地回路單位長度的自阻抗為：單導(dǎo)線大地回路單位長度的自阻抗為： 圖圖10.11 10.11 “單導(dǎo)線單導(dǎo)線大地大地”回路回路 第33頁/共51頁2. 2. “雙導(dǎo)線大地雙導(dǎo)線大地”回路回路 圖圖10.12 10.12 “雙導(dǎo)線雙導(dǎo)線大地大地”回路回路 abggmDDjRZlg1445.0（10.191

19、0.19） 雙回路間單位長度的互阻抗為：雙回路間單位長度的互阻抗為：第34頁/共51頁02330.4335lg()gagmDZRRjkmD r零序電抗為：第35頁/共51頁兩平行回路間的互阻抗：兩平行回路間的互阻抗： 經(jīng)過完全換位后，第二回路對第一回路經(jīng)過完全換位后，第二回路對第一回路a a相的互阻抗為：相的互阻抗為：00.150.4335lg()()gZjD Dkm兩回路間的距兩回路間的距離愈小，回路離愈小，回路間的互感抗愈間的互感抗愈大，使每回輸大，使每回輸電線的零序等電線的零序等值電抗愈大。值電抗愈大。D式中，式中， 稱為兩個回路之間的幾何均距。稱為兩個回路之間的幾何均距。第36頁/共5

20、1頁圖圖10.15 10.15 有架空地線的單回線路有架空地線的單回線路第37頁/共51頁電纜線路的零序阻抗可能介于以下兩種情況之間：電纜線路的零序阻抗可能介于以下兩種情況之間：（1 1）鉛（鋁）包護(hù)層各處都有良好的接地，大地和護(hù)）鉛（鋁）包護(hù)層各處都有良好的接地，大地和護(hù)層中都有零序電流流通。在這種情況下，地中電流達(dá)層中都有零序電流流通。在這種情況下，地中電流達(dá)到最大值，而護(hù)層中電流達(dá)到最小值。護(hù)層中電流的到最大值，而護(hù)層中電流達(dá)到最小值。護(hù)層中電流的去磁作用最小，零序電抗達(dá)到最大值。去磁作用最小，零序電抗達(dá)到最大值。 （2 2）鉛（鋁）包護(hù)層在各處都經(jīng)相當(dāng)大的阻抗接地，）鉛（鋁）包護(hù)層在各

21、處都經(jīng)相當(dāng)大的阻抗接地，從而可以認(rèn)為零序電流只通過護(hù)層返回，零序電抗達(dá)從而可以認(rèn)為零序電流只通過護(hù)層返回，零序電抗達(dá)到最小值。流過大地的電流到最小值。流過大地的電流 。0gI第38頁/共51頁電纜線路的零序阻抗一般也是通過實(shí)測確定。電纜線路的零序阻抗一般也是通過實(shí)測確定。在近似計(jì)算中可取在近似計(jì)算中可取表表10.1給出了工程計(jì)算中常用元件的各序電抗，給出了工程計(jì)算中常用元件的各序電抗，可以在計(jì)算中選取?？梢栽谟?jì)算中選取。10106 . 45 . 3(10 xxrr），第39頁/共51頁第40頁/共51頁第41頁/共51頁第42頁/共51頁首先在短路點(diǎn)首先在短路點(diǎn)f f加入短路點(diǎn)電壓的正序分量加入短路點(diǎn)電壓的正序分量1aU中性點(diǎn)阻抗不計(jì)入正