第七章電力系統(tǒng)序網參數與等值電路

1、第第7章章 對稱分量法及電力系統(tǒng)序網對稱分量法及電力系統(tǒng)序網參數和等值電路參數和等值電路結論結論： 與一相量相乘時相當于將該相量逆與一相量相乘時相當于將該相量逆時針旋轉時針旋轉120。乘子乘子a的定義的定義120jaeFjFFe(120 )120FFjjjaFeFeFe定義定義a23101aaa性質性質對稱分量法對稱分量法012012012aaaabbbbccccFFFFFFFFFFFF,abcF F F不對稱分解bFaFcF000,abcFFF1aF1cF1bF2111abcFaFa F2222abcFa FaF2aF2cF2bF（正序分量）000abcFFF（零序分量）（負序分量）1211

2、11abacaFFa FFaF222222abacaFFaFFa F0aFbF1cF0bFaF1aF1bF2aF2cF2bF0cFcF000,abcFFF1aF1cF1bF2aF2cF2bF+按相迭加abc012IAI 012012012aaaabbbbccccIIIIIIIIIIII 01220122012aaaabaaacaaaIIIIIIa IaIIIaIa I 0212211111aabacaIIIaaIaaII 22122111A111111A131aaaaaaaa abc1012IAI 021221111131aaabacIIIaaIaaII 021221111131aaabacI

3、IIaaIaaII 則 )(31)0(cbaaIIII零序電流必須以中性線為通路。例：請分解成對稱相量。010Ia18010Ib0Ic21220111311aaabacIaaIIaaIIaI0018010010313078. 5024018010010313078. 501201801001031021IIIaaa解：015078. 515078. 50022121IIIIIIabababaa09078. 59078. 50022211IIIIIIacacacaa 用對稱分量法解決問題的基本思路：用對稱分量法解決問題的基本思路：ABCABC三相線性系統(tǒng)的三相線性系統(tǒng)的不對稱問題不對稱問題系統(tǒng)系

4、統(tǒng)A A相的相的012012分量分量原原ABCABC三相系統(tǒng)的解三相系統(tǒng)的解ABCFAF1012012FAFABC替代原理替代原理? ? ? ?DaUDbUDcUabc對稱分對稱分量分解量分解對稱分量法在電力對稱分量法在電力系統(tǒng)中的應用系統(tǒng)中的應用 單相接地短路單相接地短路零序零序正序正序負序負序222aDaUIZ 1111aaDaUEIZ三相對稱三相對稱三相對稱三相對稱因為三相電路對稱，只需給出因為三相電路對稱，只需給出各序各序單相單相電路或序網電路或序網000aDaUIZ 三相對稱三相對稱從而得到從而得到三個序網絡基本方程三個序網絡基本方程1111aaDaUEIZ222aDaUIZ 000

5、aDaUIZ 注意注意：雖然該方程是從單相接地短路得到的，但：雖然該方程是從單相接地短路得到的，但對任何方式的不對稱短路都成立。對任何方式的不對稱短路都成立。正序網正序網負序網負序網零序網零序網1Z 1aE 1aI 1aU 2Z 2aI 2aU 0Z 0aI 0aU v各序分量三相對稱各序分量三相對稱：大小、相位關系固定：大小、相位關系固定v序網基本方程序網基本方程1111aaaUEIZ 222aaUIZ 000aaUIZ v3個方程，個方程，6個變量，需補充個變量，需補充3個方程。個方程。v邊界條件：短路點處的電壓、電流方程邊界條件：短路點處的電壓、電流方程0,0,0,0,0,0,0abcb

6、cabcbcaUIIUUIIIUUI a相短路：相短路：b、c兩相短路兩相短路：b、c兩相接地短路：兩相接地短路：用序分量表示用序分量表示v序網基本方程序網基本方程1111aaaUEIZ 222aaUIZ 000aaUIZ 三個序網絡基本方程三個序網絡基本方程確定后，可根據短路邊界條確定后，可根據短路邊界條件確定另外三個方程（件確定另外三個方程（邊界條件方程邊界條件方程），從而可解），從而可解出電壓電流各序分量。出電壓電流各序分量。例例 a相接地短路相接地短路000DaDbDcUII邊界條件方程邊界條件方程000DaDbDcUII01220122012000DaDaDaDaDbDaDaDaDc

7、DaDaDaUUUUaaIIIIIaaIII對稱分量分解對稱分量分解后兩式相減后兩式相減12DaDaII代入后兩式代入后兩式中任一式中任一式01DaDaII01120120DaDaDaDaDaDaDaDaIIIIUUUU方程聯(lián)立方程聯(lián)立方程等價方程等價01120120DaDaDaDaDaDaDaDaIIIIUUUU與序網絡基與序網絡基本方程聯(lián)立本方程聯(lián)立電壓、電流各序分量電壓、電流各序分量各相電壓、電流各相電壓、電流方法方法1合成合成方法方法2序網絡序網絡復合序網復合序網例如：例如：a相接地短路相接地短路1120120aDaDaDaEIIIZZZ1120()DaDaUIZZ222DaDaUIZ

8、 000DaDaUIZ 從而可求出各相電壓電流從而可求出各相電壓電流01120120DaDaDaDaDaDaDaDaIIIIUUUU求解思路求解思路（1）列出邊界條件方程；）列出邊界條件方程；（2）將邊界條件方程轉化為序網絡方程；）將邊界條件方程轉化為序網絡方程；（3）形成復合序網；）形成復合序網；（4）解復合序網，得電壓電流各序分量；）解復合序網，得電壓電流各序分量；（5） 由對稱分量法得到各相電壓電流。由對稱分量法得到各相電壓電流。注意注意 以特殊相作為基準進行分解最簡單以特殊相作為基準進行分解最簡單。單相接地短。單相接地短路時，故障相為特殊相；兩相（接地）短路時，非路時，故障相為特殊相；

9、兩相（接地）短路時，非故障相為特殊相。故障相為特殊相。電力系統(tǒng)元件的各序參數和等值電路電力系統(tǒng)元件的各序參數和等值電路u 應用對稱分量法進行電力系統(tǒng)的不對稱分析，首應用對稱分量法進行電力系統(tǒng)的不對稱分析，首先必須確定系統(tǒng)中各元件的先必須確定系統(tǒng)中各元件的各序參數；各序參數；u元件的序阻抗元件的序阻抗指元件中流過某序電流時元件兩端指元件中流過某序電流時元件兩端所產生的序電壓降與該序電流的比值。所產生的序電壓降與該序電流的比值。 靜止元件靜止元件無論流過正序電流還是負序電流，無論流過正序電流還是負序電流，并不改變相與相之間的磁耦合關系，其并不改變相與相之間的磁耦合關系，其正序正序阻抗與負序阻抗相等

10、阻抗與負序阻抗相等；但；但零序電抗較為復雜零序電抗較為復雜； 旋轉元件中旋轉元件中，各序電流流過時引起不同的電，各序電流流過時引起不同的電磁過程，磁過程，三序電抗不相同三序電抗不相同。v同步發(fā)電機各序參數同步發(fā)電機各序參數 同步發(fā)電機定子繞組中流過同步頻率的同步發(fā)電機定子繞組中流過同步頻率的負序電負序電流流時，產生的旋轉磁場與轉子轉向相反，相對轉子時，產生的旋轉磁場與轉子轉向相反，相對轉子的速度是同步轉速的的速度是同步轉速的2 2倍。由電磁感應定律，倍。由電磁感應定律，轉子轉子的勵磁繞組和阻尼繞組中將感應出的勵磁繞組和阻尼繞組中將感應出2 2倍額定頻率的倍額定頻率的感應電流感應電流。 正常運行

11、情況下，同步發(fā)電機定子繞組的空載正常運行情況下，同步發(fā)電機定子繞組的空載電勢三相對稱，產生的交流電流是正序電流，電勢三相對稱，產生的交流電流是正序電流，電樞電樞反應產生的旋轉磁場與轉子主磁通同速同方向反應產生的旋轉磁場與轉子主磁通同速同方向。同步發(fā)電機同步發(fā)電機正序電抗正序電抗1dXX 同步發(fā)電機同步發(fā)電機負序電抗負序電抗 212dqXXX 同步發(fā)電機定子繞組中流過零序電流時，合成同步發(fā)電機定子繞組中流過零序電流時，合成磁場為零，磁場為零，只存在定子繞組的漏磁通只存在定子繞組的漏磁通。零序漏磁比。零序漏磁比正序漏磁小，減小的程度視繞組型式而定。正序漏磁小，減小的程度視繞組型式而定。同步電同步電

12、機零序電抗的標幺值差別較大機零序電抗的標幺值差別較大。零序電阻和正序電。零序電阻和正序電阻相等。阻相等。同步發(fā)電機同步發(fā)電機零序電抗零序電抗0(0.15 0.6)dXX 汽輪發(fā)電機汽輪發(fā)電機水輪發(fā)電機水輪發(fā)電機同步調相機和同步調相機和大型同步電動機大型同步電動機x20.1340.180.150.350.24x00.0360.080.040.1250.08設該線路每相的自感阻抗為 Lz相間的互感阻抗為 mz三相電壓降與三相電流有如下關系：aLmmabmLmbcmmLcUzzzIUzzzIUzzzI可簡寫為： abcabcabcUZIv輸電線路的序阻抗輸電線路的序阻抗則： 012012abcA U

13、ZAI即 1012012012012abcUT ZTIZI式中： 10120000002LmabcLmLmzzZTZTzzzz012Z即為電壓降的對稱分量和電流的對稱分量之間的阻抗矩陣。 即：111122220000()()(2)aLmaaaLmaaaLmaaUzzIz IUzzIz IUzzIz I負序正序零序（34）倍正序電抗12zz變壓器是靜止的磁耦合元件，變壓器是靜止的磁耦合元件，正、負序正、負序參數和參數和等值電路完全相同；等值電路完全相同；變壓器通入變壓器通入零序零序電流時，不同變壓器結構的零電流時，不同變壓器結構的零序磁通磁路不同，不同繞組接線的零序電流回序磁通磁路不同，不同繞組

14、接線的零序電流回路也不相同，所以零序參數和等值電路路也不相同，所以零序參數和等值電路不同于不同于正、負序正、負序參數和等值電路。參數和等值電路。v三相變壓器各序參數和等值電路三相變壓器各序參數和等值電路 一定，一定， 也一定，磁路磁阻小，所需磁勢也也一定，磁路磁阻小，所需磁勢也小，從而所需勵磁電流也小，等效為小，從而所需勵磁電流也小，等效為 大大 。 對于三相五柱式變壓器或由三個單相變壓對于三相五柱式變壓器或由三個單相變壓器組成的三相變壓器組器組成的三相變壓器組0mx 由三個單相變壓器組成的由三個單相變壓器組成的三相變壓器組零序磁路三相變壓器組零序磁路0mxuFR磁路磁勢、磁通和磁阻的關系為磁

15、路磁勢、磁通和磁阻的關系為變壓器結構對零序勵磁電抗的影響變壓器結構對零序勵磁電抗的影響對于三相三柱式變壓器，對于三相三柱式變壓器， 為有限值。為有限值。0mx 磁路磁阻大，需勵磁電流大，等效為磁路磁阻大，需勵磁電流大，等效為Xm0較較小，但仍比繞組零序漏抗大得多小，但仍比繞組零序漏抗大得多。所以，。所以，當當Xm0與變壓器漏抗并聯(lián)時可將與變壓器漏抗并聯(lián)時可將Xm0忽略。忽略。三相三柱式變壓器組零序磁路三相三柱式變壓器組零序磁路FR三個單相變壓器接成的三相變壓器組和三相五三個單相變壓器接成的三相變壓器組和三相五柱式，柱式，各相鐵芯獨立，磁通分布情況與所加電各相鐵芯獨立，磁通分布情況與所加電壓相序

16、無關，壓相序無關，零序勵磁電流很小，可認為零序勵磁電流很小，可認為激磁激磁電抗無窮大電抗無窮大。三相三柱式變壓器三相三柱式變壓器，通入正序或負序電流時，通入正序或負序電流時，各相主磁通均在鐵芯內形成回路，所以勵磁電各相主磁通均在鐵芯內形成回路，所以勵磁電流很小，勵磁電抗很大；當通入零序電流時，流很小，勵磁電抗很大；當通入零序電流時，三相零序主磁通大小相等相位相同，不能在鐵三相零序主磁通大小相等相位相同，不能在鐵芯中形成回路，只能通過絕緣介質和外殼形成芯中形成回路，只能通過絕緣介質和外殼形成回路，所以零序勵磁電流相當大，回路，所以零序勵磁電流相當大，零序勵磁電零序勵磁電抗為有限值抗為有限值。)0

17、(mx(0)mmxx各種接線方式雙繞組變壓器的零序等值電路各種接線方式雙繞組變壓器的零序等值電路1x2x0mx1210I 20I 110I 103I 220I 203I 1210I 103I 1x2x0mx1210I 110I 103I 220I 1x2x0mx1210I 20I 3110I 103I 220I 1x3x0mx1310I 20I 22x110I 103I 220I 330I 303I 1x3x0mx1310I 20I 22x30I 110I 103I 220I 330I 1x3x0mx1310I 20I 22x30I 各種接線方式三繞組變壓器的零序等值電路（續(xù)）各種接線方式三繞

18、組變壓器的零序等值電路（續(xù)）各相加零序電壓時，每一相與地各相加零序電壓時，每一相與地之間的零序電壓為之間的零序電壓為1 01010101033GNNNNUUIZUIZ 因此，中性點阻抗可乘因此，中性點阻抗可乘以以3然后放到相上來，然然后放到相上來，然后將其作為中性點直接接后將其作為中性點直接接地處理。地處理。1103I10I3NZ3NZ3NZ變壓器中性點經阻抗接地的零序等值電路變壓器中性點經阻抗接地的零序等值電路110I 103I 330I 220I 203I 1nZ2nZ110I 103I 330I 220I 203I 13nZ13nZ13nZ23nZ23nZ23nZ1x0mx1310I 20I 22x30I 3x13nZ23nZ正序網絡與計算三相短路時的等值網絡正序網絡與計算三相短路時的等值網絡完全相同。完全相同。除除中性點接地阻抗中性點接地阻抗和和空載線路空載線路外，電力外，電力系統(tǒng)各元件均應包括在正序網絡中。系統(tǒng)各元件均應包括在正序網絡中。v正序網絡正序網絡 發(fā)電機不產生負序電勢發(fā)電機不產生負序電勢，故，故所有電源的所有電源的負序電勢為零負序電勢為零。 負序網絡的組成元件與正