3.2005電力系統(tǒng)暫態(tài)分析第三章匯總

1、2CHINA THREE GORGES UNIVERSITY第三章電力系統(tǒng)三相短路的實(shí)用計(jì)算一. 交流電流初始值計(jì)算二. 應(yīng)用運(yùn)算曲線求任意時(shí)刻短路點(diǎn)的短路電流（交流分量有效值）三. 轉(zhuǎn)移阻抗及其求法四. 計(jì)算機(jī)計(jì)算復(fù)雜系統(tǒng)短路電流交流分量初始值 的原理由于使用快速保護(hù)和高速斷路器后, 工程計(jì)算在多數(shù)情況下，只要求計(jì)算短 路電流基頻交流分量（以后略去基頻二 字）的初始值，即次暫態(tài)電流。工程上 還通用一種運(yùn)算曲線來近似計(jì)算短路后 任意時(shí)刻的交流電流。三峽大學(xué)電二息學(xué)院電氣系4第一節(jié)交流電流初始值計(jì)算計(jì)算的條件和近似發(fā)電機(jī)用E”|o|、x”d表示 假設(shè)各電勢E”|o|同相 空載時(shí)可取E|0| =1

2、 o不計(jì)接地支路、高壓網(wǎng)絡(luò)忽略電阻、變壓器變 比為平均額定電壓之比、不計(jì)負(fù)荷（遠(yuǎn)離短路點(diǎn) 的支路電流有較大誤差），考居也動(dòng)機(jī)倒送電流（在短路點(diǎn)附近的大容量電動(dòng)機(jī)）x”h/lst=0.2、可0| =0.9簡化后，計(jì)算得保守值，是純電抗網(wǎng)絡(luò)，且是 已知電勢、求電流的直流電路問題三峽大學(xué)電二息學(xué)院電r系三峽大學(xué)電二息學(xué)院電r系EAS/-/周期電流起始值的計(jì)算1直接法 短路電流是各電源提供電流之和; 第一步：用近似法作等值電路；第二步：星網(wǎng)變換，消去中間節(jié)點(diǎn)即：各電源用環(huán)+:表示，短路點(diǎn)接地，對短路點(diǎn)作消去節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)化簡，得輻射形網(wǎng)絡(luò)，然后步三第62.52.疊加法：各電源接地，短路點(diǎn)施加正常電壓；求短

3、路 點(diǎn)等值阻抗Z咫得：匚=組例33:說明短路計(jì)算的基本步驟第一步：用近似法作標(biāo)幺值等值電路；第二步：網(wǎng)絡(luò)化簡串聯(lián)；并聯(lián)；星網(wǎng)變換 對于疊加法：將電源接地，求等值電抗對于直接法：保留電源節(jié)點(diǎn)和短路點(diǎn)，化為輻射形 網(wǎng)絡(luò)/；=解：1由例33得等值網(wǎng)絡(luò)為：第一步：作系統(tǒng)的等值電路。畫系統(tǒng)等值電路圖和 作標(biāo)幺值計(jì)算標(biāo)幺值計(jì)算采用近似法：G, : x, = x；= 0.135 x= 0.216三峽大學(xué)電二息學(xué)院電氣系三峽大學(xué)電二息學(xué)院電氣系復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中求某一支路電流采用戴維南定理短路正常故障分量網(wǎng)絡(luò)1 :8三峽大學(xué)u% sB7； ： X =，L : x9=100=0.135 x =().175100STl6

4、0 xio100= 0.216-=0.0758132電化信息學(xué)院電化Si0.3490.07580.3490.19S2O0.877 | |0.391 n6CZ0.4360.4160-0Gi G2 G30.190.416三峽大學(xué)電化信息學(xué)院S1 ,G1合并:G2 G3星網(wǎng)變化的一般形式為:消去節(jié)點(diǎn)n后，得兩 兩相聯(lián)的新網(wǎng)絡(luò)， 其任兩點(diǎn)間相聯(lián)的電抗為：S2 O0.877 J0.19 J10消去節(jié)點(diǎn)A,相關(guān)節(jié)點(diǎn)S1G1、f。新增支路心.、XS1G1X（S）-f0.19三峽大學(xué)電r信息學(xué)院電r系消去節(jié)點(diǎn)B,相關(guān)節(jié)點(diǎn)S2、fo新增支路占2、占2廣0.475 M2.63SiGi1.94).4750.420.

5、4360.416f0.416X(D-fSi12乃點(diǎn)/間的支路并聯(lián)三峽大學(xué)電二息學(xué)院電氣系電源S1G1與S2合并SiG2Gj三峽大學(xué)電化信息學(xué)院電氣電源S1S2G1與G2合并，得圖(f),眾后得等值電抗= 0.133短路電流標(biāo)幺值：11If= -= - = 7.5270.133短路電流有名值：電化信息學(xué)院電氣系=7.52 x100yf3x 6.3=68.9（匕4）三峽大學(xué)名詞：短路容量Sf =J；由系統(tǒng)提供的短路容星佔(zhàn)算系統(tǒng)電抗:SV3C71 _ z f廠_S_問I電化信息學(xué)院電氣系 由出口斷路器的遮斷容量S,估算系統(tǒng)電抗三峽大學(xué)16第二節(jié)應(yīng)用運(yùn)算曲線求任意時(shí)刻短路點(diǎn)的短路電流（交流分量有效值）

6、一、運(yùn)算曲線的制定參數(shù)：根據(jù)汽輪發(fā)電機(jī)（12200MW）、水輪發(fā)電機(jī)（12.5225MW）,用誤差平方和最小為目標(biāo)，估計(jì)得 標(biāo)準(zhǔn)電機(jī)參數(shù)：XdXdX“dXqTdodoTqoTacos汽輪機(jī)1.90400.21500.13851.90409.02880.18192.01250.25600.805水輪機(jī)0.98510.30250.20550.64235.900D0.06730.15810.21240.8515應(yīng)用運(yùn)算曲線計(jì)算短路電流的步驟：1）網(wǎng)絡(luò)化簡，得到各電源點(diǎn)對短路點(diǎn)的轉(zhuǎn)移阻抗2）求計(jì)算電抗（按發(fā)電機(jī)額定功率歸算）3）查運(yùn)算曲線得各電源送至短路點(diǎn)電流的標(biāo)么值4）求有名值5）進(jìn)行有關(guān)的修正計(jì)算

7、三峽大學(xué)三峽大學(xué)電二息學(xué)院電耗系18第三節(jié)轉(zhuǎn)移阻抗及其求法網(wǎng)絡(luò)化簡法：單位電流法：對輻射形網(wǎng)絡(luò)最為方便第四節(jié)計(jì)算機(jī)計(jì)算復(fù)雜系統(tǒng)短路電流交流分量初始值的原理等值網(wǎng)絡(luò)根據(jù)疊加原理：短路分童=正常運(yùn)行分童+故障分童 正常運(yùn)行分童可曲潮流計(jì)算得；空載條件下，En=1,U0|=1175 NJO_ Uz|N 八 N,”1rU 一_N”， ()192094lol/ / /+uy yu u f fu三峽大學(xué)電二息學(xué)院電氣系5 YHY1 JT召 ZIf 1 0 0嶺YY2. 2* Z希=010 -YniY_2. Z 0 0 1 yln0 =I55 _0三峽大學(xué)電二息學(xué)院電氣系2122二 短路點(diǎn)在線路上任意處的計(jì)

8、算公式1.求網(wǎng)絡(luò)中新增一節(jié)點(diǎn)介青況下的節(jié)點(diǎn)阻抗矩陣的 第/列元素5 . z#.ifn利用原節(jié)點(diǎn)阻抗矩陣元素時(shí)位電流，共余為零時(shí)、z a= (1 i)zH+ IZki21三峽大學(xué)電二息學(xué)院電氣系第四章對稱分量法及電力系統(tǒng)元件的各序參數(shù)和等值電路 4-1對稱分量法三個(gè)不對稱相量可用三組對稱相量來表示打r i i ii為2 .Fb=aa1(2)2 Fc1J4(0)Z# =(l-/)Z#+/ZAy?+/(l-/)網(wǎng)絡(luò)屮任忌PAi注入單匚雖對地電壓24三個(gè)不對稱相量可以分解為三組對稱相量化 為5(0)心=T.FP三峽大學(xué)電二息學(xué)院電r系23(a)正序分蚩；(b)戾序分量；(c)窣序分蚩 4-2對稱分量法

9、在不對稱故障分析中的應(yīng)用一.三相阻抗的對稱分量對于三相對稱元件，各序分量是獨(dú)立的。三相靜止對稱元件：7= 7. = 7= 7電二息學(xué)院電耗系uAAA三峽大學(xué)US=S 厶2-00T=0000+ 2電二息學(xué)院電耗系28 %)1A心)二嘰1001r二a：。) 0000Z$ + 2z1 仃(2) |匚(0)(I)o 0 Z(o)三相對稱系統(tǒng)對稱分量變換為三個(gè)互不耦合的正.負(fù).零序系統(tǒng)。電二息學(xué)院電耗系z(l)、z(2)、z(0)分別稱為線路的正序、對于靜止元件，如線路 的。對于旋轉(zhuǎn)的電機(jī)，、變壓器等，正序和負(fù) 正序和負(fù)序阻抗不相等負(fù)序、零序阻抗。序阻抗是相等27三峽大學(xué)電化信息學(xué)院電耗系故障點(diǎn)電流.不

10、對稱將三相電流.電壓作對稱分量分解，曲于三相對稱系統(tǒng)的對稱分量互不耦合U fabc fabc曲戴維南等值，即E- -1戶( (0) )U fa( (o) )fa(2)O2930單相接地短路故障的相分量邊界條件：ua= oi爪=i止=o用序分量表示為：U % = U血+U蟲(2)+U問0)= ；2；血2 fc=川加a) + a必 +ja(o)0(1)fa2)xfa(O)序電壓方程和邊界條件聯(lián)立求解U filg = Eq -兀Z) (2)=一/jM2)ZE(2)0= -/ z血(0)血(0)2(0) u八、+U+ U 、=fa()fa(2) Jit (0) J=J J1fad) 1犯(2) 2血(

11、0)用對稱分量法分析電力系統(tǒng)的不對稱故障問題：首先要列出各序的電壓平衡方程，或者說必須求得各序?qū)收?點(diǎn)的等值阻抗，然后結(jié)合故障處的邊界條件，即可算出故障處a相 的各序分量，最后求得各相的量。三峽大學(xué)故障點(diǎn)的序電壓方程fa(2)fa()F - I7 f (1)3(1)-i7滄(2)E(2)是表征了網(wǎng)絡(luò)纟上構(gòu)和故障前 運(yùn)行方式的序電壓方程為(0)/九(0)乙(0)+ 血+ /如0)2932序電壓方程和邊界條件的聯(lián)立求解可用復(fù)合序網(wǎng)（電路形式）j= _U問 7171 (1) 2(2) (0)31 4-3同步發(fā)電機(jī)的負(fù)序和零序電抗d X：等是正序電抗一.同步發(fā)電機(jī)不對稱短路時(shí)的高次諧波（負(fù)序電流的影

12、響）短路電流中包含周期分宣和非周期分童，因不對稱短路,厶不對稱。 曲于定子凹路不對稱和轉(zhuǎn)子繞組不對稱，定子 5 在定子回路中引起一系列 奇次諧波，而轉(zhuǎn)子回路中引起一系列偶次諧波；定子ia在定子凹路中引起一 系列偶次諧波，在轉(zhuǎn)子回路中引起一系列奇次諧波。表示:滄O-34周期分量電流厶引起的高次諧波電二息學(xué)院電氣系三峽大學(xué)電化信息學(xué)院電氣系 屮f2a屮；30亠屮；3這些高次諧波均曲定子電流基頻負(fù)序分量所派生，而后者又與基頻 正序分董密切相關(guān)。所以，在暫態(tài)過程中，這些高次諧波分童和基頻正 序分量一樣衰減，至穩(wěn)態(tài)時(shí)仍存在。定子直流分量ia引起的高次諧波33屮a+2e(2)f 3CD學(xué)電化信息學(xué)院/(O

13、)=三YN側(cè)有零序電流，y側(cè)無零序電流通路，等偵電路為電化信息學(xué)阮電氣系(2). d側(cè)繞組內(nèi)零序電流相成環(huán)流，電壓完全降落在漏抗上;(3). d側(cè)外電路中零序電流二0;II側(cè)因中性點(diǎn)接地，提供了零序通路，等值電路為:JXI1Tx零序激硝電抗）峽對于由三個(gè)單相變壓器組成的三相變壓器組，每相的零序主磁通與 正序主磁通一樣，都有獨(dú)立的鐵芯磁路，因此，零序勵(lì)磁電抗與正 夫 序的相等。對于三相四柱式（或五柱式）變壓器，零序主磁通也能在鐵芯中形成凹路，磁阻很小，即零序勵(lì)磁電抗的數(shù)值很大（也即勵(lì) 磁電流很?。?。以上兩種變壓器，在短路計(jì)第中都可以當(dāng)作兀門0=8,即忽略勵(lì)磁電流，認(rèn)為勵(lì)磁支路斷開。41息學(xué)院電代

14、jx I44學(xué)電二息學(xué)院電氣系對于三相三柱式變壓器，曲于三相零序磁通大小相等，相位相同， 主磁通不能在鐵芯中構(gòu)成凹路，而必須經(jīng)過氣隙曲油箱壁中返凹, 要遇到很大的磁阻，這時(shí)的勵(lì)磁電抗比正、負(fù)序等值電路中的勵(lì) 磁電抗小得多，在短路計(jì)算中，應(yīng)視為有限值，其值一般曲實(shí)驗(yàn) 方法確定，大致取Xmo二0.31.0。43三峽大學(xué)(1) YN, d(YQ/A)接線變壓器變壓器星形側(cè)流過零序電流吋，在三角形側(cè)各柏繞組屮將感應(yīng) 零 序電勢，接成三角形的三相繞組為零序電流提供通路，電流在三角 形繞組中形成環(huán)流，但流不到外電路上去見圖(a) o就一相而言 ,三角形側(cè)感應(yīng)的電動(dòng)勢完全降落的該側(cè)的漏電抗上見圖(b),相當(dāng)

15、于該側(cè)繞組短接，其零序等值電路見圖(c),零序電抗為電氣信息學(xué)院電氣YN.d接線變壓器的零序等值電路圖(a)零序電流的流通:(b)三角形側(cè)的零庁環(huán)流：(c)零用等值電路-AM._rAAAr-X，VL xVo:X視4546(2) YN, y (Yo/Y)接線變壓器變壓器一次星形側(cè)流過零序電流，二次星形側(cè)各相繞組屮將感應(yīng)零 序電動(dòng)勢。但因其中性點(diǎn)不接地，零序電流沒有通路，即二次星形側(cè) 沒有零序電流見圖(Q 。此時(shí)，變壓器對零序系統(tǒng)而言相當(dāng)于空載 ,零序等值電路如圖(b)所示，其零序電抗為(3) YN, yn(丫/丫。)接線變壓器變壓器一次星形側(cè)流過零序電流，二次星形側(cè)各相繞組屮將 感應(yīng)零序電動(dòng)勢。

16、如與二次側(cè)相連的電路還有另一個(gè)接地中性點(diǎn) ,則二次繞組中將有零序電流流過，如圖(。)所示，等值電路如 圖(b)所示。如果二次凹路中沒冇其他接地中性點(diǎn)，則二次繞組 中沒有零序電流流通，此時(shí)，變壓器也相當(dāng)于空載，其零序電抗 與YN, y接線的變壓器相同。電化信息學(xué)院電化YN.yn接線變壓器零序等值電路圖(a)零序電流的流通:(b)零序等值電路“三峽大學(xué)電化信息學(xué)院電氣系YN.y接線變爪器冬序等值電路圖(a)零序電流的流通：(b)零序等值電路45三峽大學(xué)48二 綜上所述，對于三個(gè)單相變壓器組成變圧器組或其它非三相二柱式變 一壓器，由于xm=8，當(dāng)接線為YN, d和YN, yn(外電路有接地中性點(diǎn))時(shí)

17、jL tx()=xl+xu=xl:當(dāng)接線為YN, y時(shí)，x0=ooc對三相三柱式變壓器，由丁 峽和，需計(jì)入仏的具體值。如圖(a)所示，如果變壓器星形側(cè)中性點(diǎn)經(jīng)阻抗Zn接地，當(dāng)變壓器流 過正序或負(fù)序電流時(shí)，三相電流之和為零，中性線中沒有電流通過，因此 屮性點(diǎn)的阻抗不需要反映在正.負(fù)序等值電路中。為變爪器流過零序電流 時(shí)，中性點(diǎn)阻抗上流過三倍零序電流，并產(chǎn)生相應(yīng)的電壓降，使中性點(diǎn)與 地不同電位。由于等值電路是單相的，所以應(yīng)以3“反映屮性點(diǎn)阻抗見圖(b),也可以等效地將3“同它所接入的該側(cè)繞組的漏抗相串聯(lián)，如圖(-I- WV-X卜三繞組變壓器的零序等值電路在三繞組變壓器中，為了消除三次諧波磁通的 影響，使變壓器的電動(dòng)勢接近正弦波，一般總有 一個(gè)繞組是連成三角形的，以提供三次諧波電流 的通路。通常的接線形式為YN,d y(Yo/A/Y) .YN , d , yn ( Yo/A/Yo)和YN , d , d ( Yo/A/A)等。忽略勵(lì)磁電流后，它們的等值電 路如下圖所示，因三繞組變壓器三峽大學(xué)電二息學(xué)院電代系嘰=47中性點(diǎn)經(jīng)陽抗接地的YN.d變爪器及其等值電路圖中牲點(diǎn)經(jīng)阻抗接地