1、 電氣工程基礎(chǔ)全國(guó)注冊(cè)電氣工程師考試 專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)部分44.1 電力系統(tǒng)基本知識(shí) 考試大綱1.1 了解電力系統(tǒng)運(yùn)行特點(diǎn)和基本要求1.2 掌握電能質(zhì)量的各項(xiàng)指標(biāo)1.3 了解電力系統(tǒng)中各種結(jié)線方式及特點(diǎn)1.4 掌握我國(guó)規(guī)定的網(wǎng)絡(luò)額定電壓與發(fā)電機(jī)、變壓器等元件的額定電壓1.5 了解電力網(wǎng)絡(luò)中性點(diǎn)運(yùn)行方式及對(duì)應(yīng)的電壓等級(jí)4.1.1 電力系統(tǒng)運(yùn)行特點(diǎn)和基本要求 1電力系統(tǒng)的組成 由發(fā)電廠的發(fā)電機(jī)、升壓及降壓變電設(shè)備、電力網(wǎng)及電能用戶(hù)（用電設(shè)備）組成的系統(tǒng)統(tǒng)稱(chēng)為電力系統(tǒng)。 （1）發(fā)電廠：生產(chǎn)電能。 （2）電力網(wǎng)：變換電壓、傳送電能。 由變電所和電力線路組成。 （3）配電系統(tǒng)：將系統(tǒng)的電能傳輸給電力用戶(hù)。 （4

2、）電力用戶(hù)：高壓用戶(hù)額定電壓在1kV以上，低 壓用戶(hù)額定電壓在1kV以下。 （5）用電設(shè)備：消耗電能。 4.1.1 電力系統(tǒng)運(yùn)行特點(diǎn)和基本要求 2電能的特點(diǎn) （1）電能不能儲(chǔ)存 電能的生產(chǎn)、輸送、分配和使用同時(shí)完成。 （2）暫態(tài)過(guò)程非常迅速 電能以電磁波的形式傳播，傳播速度為300kmms。 （3）和國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)間的關(guān)系密切 。4.1.2 衡量電能質(zhì)量的指標(biāo) 1電壓偏差（移） 電壓偏差（移）指當(dāng)供配電系統(tǒng)改變運(yùn)行方式或負(fù)荷緩慢地變化使供配電系統(tǒng)各點(diǎn)的電壓也隨之改變，各點(diǎn)的實(shí)際電壓與系統(tǒng)額定電壓之差，通常用與系統(tǒng)額定電壓的百分比值數(shù)表示。用公式表示為 （4-1-1）式中 用電設(shè)備的額定電壓，k

3、V； 用電設(shè)備的實(shí)際端電壓，kV。4.1.2 衡量電能質(zhì)量的指標(biāo) 2電壓波動(dòng) 一系列的電壓變動(dòng)或電壓包絡(luò)線的周期性變動(dòng)，電壓的最大值與最小值之差與系統(tǒng)額定電壓的比值以百分?jǐn)?shù)表示，其變化速度等于或大于每秒0.2時(shí)稱(chēng)為電壓波動(dòng)。波動(dòng)的幅值為： （4-1-2）式中 用電設(shè)備端電壓的最大波動(dòng)值，kV； 用電設(shè)備端電壓的最小波動(dòng)值，kV。 4.1.2 衡量電能質(zhì)量的指標(biāo) 5正弦波形畸變率 當(dāng)網(wǎng)絡(luò)電壓波形中出現(xiàn)諧波（有時(shí)為非諧波）時(shí)網(wǎng)絡(luò)電壓波形就要發(fā)生畸變。諧波干擾是由于非線性系統(tǒng)引起的。它產(chǎn)生出不同于網(wǎng)絡(luò)頻率的電壓波，或者具有非正弦形的電流波。 （1）n次諧波電壓、電流含有率 （4-1-3）4.1.2

4、衡量電能質(zhì)量的指標(biāo) 5正弦波形畸變率 （2）電壓、電流總諧波畸變率 （4-1-4）式中 、 n次諧波電壓、電流的方均根值，kV、A； 、 基波電壓（50Hz）、電流的方均根值， kV、A。4.1.2 衡量電能質(zhì)量的指標(biāo)（3）諧波電壓的總平均畸變系數(shù) （4-1-5）式中 諧波電壓的總平均畸變系數(shù)； 變化時(shí)間， 3s； n次諧波電壓的方均根值，kV；4.1.2 衡量電能質(zhì)量的指標(biāo) 6頻率偏差 頻率偏差是指供電的實(shí)際頻率與電網(wǎng)的額定頻率的差值。 我國(guó)電網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)頻率為50Hz，又叫工頻。 頻率偏差一般不超過(guò)0.25Hz，當(dāng)電網(wǎng)容量大于3000MW時(shí)，頻率偏差不超過(guò)0.2Hz。 調(diào)整頻率的辦法是增大或減

5、小電力系統(tǒng)發(fā)電機(jī)有功功率。 4.1.2 衡量電能質(zhì)量的指標(biāo) 7供電可靠性 供電可靠性指標(biāo)是根據(jù)用電負(fù)荷的等級(jí)要求制定的。 衡量供電可靠性的指標(biāo)，用全年平均供電時(shí)間占全年時(shí)間百分?jǐn)?shù)表示。4.1.3 電網(wǎng)接線方式與特點(diǎn) 電力系統(tǒng)的接線方式大致分為兩大類(lèi)： （1）無(wú)備用電源接線 （2）有備用電源接線 具體表現(xiàn)型式有 （1）放射式 （2）樹(shù)干式 （3）混合式 （4）環(huán)網(wǎng)式4.1.3 電網(wǎng)接線方式與特點(diǎn) 2有備用接線（閉式電力網(wǎng)）方式 有備用接線方式包括 （1）雙回放射式 （2）樹(shù)干式 （3）鏈?zhǔn)?（4）環(huán)式 （5）兩端供電網(wǎng)絡(luò)a）放射式 b）干線式 c）鏈?zhǔn)?d）環(huán)式 e）兩端供電網(wǎng)絡(luò) 4.1.3 電

6、網(wǎng)接線方式與特點(diǎn) 有備用接線的雙回放射式、樹(shù)干式和鏈?zhǔn)骄W(wǎng)絡(luò)用于一、二級(jí)負(fù)荷。 環(huán)式接線，供電經(jīng)濟(jì)、可靠，但運(yùn)行調(diào)度復(fù)雜，線路發(fā)生故障切除后，由于功率重新分配，可能導(dǎo)致線路過(guò)載或電壓質(zhì)量降低。 兩端供電接線方式必須有兩個(gè)獨(dú)立的電源。4.1.4 額定電壓 4. 電力變壓器的額定電壓 電力變壓器的一次繞組的額定電壓根據(jù)連接情況不同分為兩種：當(dāng)變壓器直接與發(fā)電機(jī)相連時(shí)，其一次繞組的額定電壓與發(fā)電機(jī)的額定電壓相同，即高出同級(jí)電網(wǎng)額定電壓5； 當(dāng)變壓器直接與電網(wǎng)相連時(shí)，其一次繞組的額定電壓與電網(wǎng)的額定電壓相同，即等于同級(jí)電網(wǎng)額定電壓。4.1.4 額定電壓 電力變壓器的二次繞組的額定電壓是指一次繞組在額定電

7、壓作用下，二次繞組的空載電壓。 當(dāng)變壓器滿(mǎn)載時(shí)，變壓器的一、二次繞組的阻抗將引起變壓器自身的電壓降（大約相當(dāng)于電網(wǎng)額定電壓的5），從而使二次繞組的端電壓小于空載電壓。為了彌補(bǔ)線路中的電壓損失，變壓器的二次繞組的額定電壓應(yīng)高于電網(wǎng)額定電壓5，因此變壓器二次繞組的額定電壓規(guī)定比同級(jí)電網(wǎng)額定電壓高10； 若變壓器靠近用戶(hù)，供電半徑較小時(shí)，由于線路較短，線路的電壓損失可以忽略不計(jì)，這時(shí)變壓器的二次繞組的額定電壓應(yīng)高于電網(wǎng)額定電壓5，用以補(bǔ)償變壓器自身的電壓損失。4.1.5 電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)運(yùn)行方式 1中性點(diǎn)不接地系統(tǒng) 系統(tǒng)中性點(diǎn)不接地是指系統(tǒng)中性點(diǎn)對(duì)地絕緣。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障后系統(tǒng)的三相對(duì)稱(chēng)關(guān)系并

8、未破壞，僅中性點(diǎn)及各相對(duì)地電壓發(fā)生變化，中性點(diǎn)的電壓上升到相電壓，非故障相對(duì)地電壓值增大為倍相電壓，故對(duì)于該中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)可以帶故障繼續(xù)運(yùn)行2小時(shí)。故障相接地點(diǎn)的對(duì)地故障電流為正常運(yùn)行時(shí)對(duì)地電容電流的3倍。 在我國(guó)配電網(wǎng)電壓在1035kV之間的架空線路多采用此接地方式。 4.1.5 電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)運(yùn)行方式 2中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng) 系統(tǒng)中性點(diǎn)經(jīng)一無(wú)阻抗（金屬性）接地線接地的方式成為中性點(diǎn)直接接地。 此接地系統(tǒng)一般應(yīng)用在接有單相負(fù)載的低壓（380/220V）配電系統(tǒng)和電力系統(tǒng)高壓（110kV以上）輸電線路上。4.1.5 電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)運(yùn)行方式 3中性點(diǎn)經(jīng)阻抗接地系統(tǒng) 在系統(tǒng)中性點(diǎn)與大地之間用一

9、阻抗相連的接地方式稱(chēng)為中性點(diǎn)經(jīng)阻抗接地。根據(jù)接地電阻器電阻值的大小，接地系統(tǒng)分為高電阻接地和低電阻接地。 （1）高電阻接地：此種方式接地電流較小，通常在510A范圍內(nèi)，但至少應(yīng)等于系統(tǒng)對(duì)地的總電容電流。保護(hù)方式需要配合接地指示器或警報(bào)器，保證故障時(shí)線路立即跳脫。 （2）低電阻接地：增大接地短路電流，使保護(hù)迅速動(dòng)作，切除故障線路。電阻值的大小，必須使系統(tǒng)具有足夠的最小接地故障電流（大約400A以上），保證接地繼電器準(zhǔn)確動(dòng)作。 目前我國(guó)大城市10kV配電網(wǎng)的接地方式大多采用經(jīng)低電阻接地的方式。 思考題、習(xí)題 1-1電力網(wǎng)、電力系統(tǒng)和動(dòng)力系統(tǒng)的定義是什么？ 1-2對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行的基本要求是什么？ 1

10、-3電力系統(tǒng)的電氣接線圖和地理接線圖有何區(qū)別？1-4何為電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)？其運(yùn)行方式如何？它們有什么特點(diǎn)？我國(guó)電力系統(tǒng)中性點(diǎn)運(yùn)行情況如何？1-5中性點(diǎn)不接地的電力系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，各相對(duì)地電壓有什么變化？單相接地電流的性質(zhì)如何？怎樣計(jì)算？1-6消弧線圈的工作原理是什么？補(bǔ)償方式有哪些？電力系統(tǒng)一般采用哪種補(bǔ)償方式？為什么？4.2 電力線路、變壓器的參數(shù)與等值電路 考試大綱2.1 了解輸電線路四個(gè)參數(shù)所表征的物理意義2.2 了解應(yīng)用普通雙繞組、三繞組變壓器空載與短路實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算變壓器參數(shù)機(jī)制定其等值電路2.3 了解電網(wǎng)等值電路中有名值和標(biāo)么值參數(shù)的簡(jiǎn)單計(jì)算4.2.1 輸電線路的參數(shù)及等值電

11、路 1電阻 （1）導(dǎo)線的直流電阻 （4-2-1）式中 導(dǎo)線直流電阻，； 導(dǎo)線材料的電阻率，m。 與溫度有關(guān)， 溫度為20時(shí)，銅導(dǎo)線 鋁導(dǎo)線 導(dǎo)線的長(zhǎng)度，m； 導(dǎo)線的截面積，m2。4.2.1 輸電線路的參數(shù)及等值電路 2.電抗 （1）單相導(dǎo)線線路電抗 （4-2-4）式中 導(dǎo)線單位長(zhǎng)度的電抗，km； 導(dǎo)線外半徑，mm； 交流電的頻率，Hz； 導(dǎo)線材料的相對(duì)導(dǎo)磁系數(shù)； 銅和鋁 鋼 三根導(dǎo)線間的幾何平均距離，簡(jiǎn)稱(chēng)幾何均 距，mm。4.2.1 輸電線路的參數(shù)及等值電路 （2）分裂導(dǎo)線線路電抗 （4-2-7）式中 每一相分裂導(dǎo)線的根數(shù)。 分裂導(dǎo)線的等值半徑 ，mm； （4-2-8）式中 每根導(dǎo)線的實(shí)際半徑

12、，mm； 一根分裂導(dǎo)線間的幾何均距， mm。例4-2-1 某三相單回路輸電線路，采用LGJ-300型導(dǎo)線，計(jì)算外徑為25.2mm，已知導(dǎo)線的相間距離為 求 （1）三相導(dǎo)線水平布置，且完全換位時(shí)，每公里線路的電抗值； （2）三相導(dǎo)線等邊三角形布置時(shí)，每公里線路的電抗值。解：導(dǎo)線的相應(yīng)計(jì)算半徑為 例4-2-1（1）三相導(dǎo)線水平布置時(shí)（2）三相導(dǎo)線等邊三角形布置時(shí)4.2.1 輸電線路的參數(shù)及等值電路 3.電導(dǎo) 當(dāng)線路實(shí)際電壓高于電暈臨電壓時(shí)，與電暈相對(duì)應(yīng)的電導(dǎo)為 Skm （4-2-9）式中 導(dǎo)線單位長(zhǎng)度的電導(dǎo)，Skm； 實(shí)測(cè)三相電暈損耗的總功率， kW km； 線路電壓，kV。4.2.1 輸電線路的

13、參數(shù)及等值電路 4. 電納 電力線路的電納（容納）是由導(dǎo)線間以及導(dǎo)線與大地間的分布電容所確定的。每相導(dǎo)線的等值電容 Fkm （4-2-10） 當(dāng)頻率為50Hz時(shí)，單位長(zhǎng)度的電納為 Skm（4-2-11）4.2.1 輸電線路的參數(shù)及等值電路 5. 線路每相總電阻、總電抗、總電導(dǎo)和總電納 當(dāng)線路長(zhǎng)度為 時(shí)，線路每相總電阻、總電抗、總電導(dǎo)和總電納為4.2.1 輸電線路的參數(shù)及等值電路 6. 輸電線路的等值電路 （1）一字形等值電路 對(duì)于線路長(zhǎng)度不超過(guò)100km的架空線路，線路電壓不高時(shí)，好天氣時(shí)不發(fā)生電暈，線路電納的影響不大，可令 。正常情況時(shí)，絕緣子泄漏又很小，可令 。4.2.1 輸電線路的參數(shù)及

14、等值電路 6. 輸電線路的等值電路 （2）形等值電路和T形等值電路 對(duì)于線路長(zhǎng)度為100300km的架空線路，或長(zhǎng)度不超過(guò)100km的電纜線路，電容的影響已不可忽略，需采用形等值電路或形等值電路，圖中 為全線路總導(dǎo)納， ，當(dāng) 時(shí) 。 4.2.2 變壓器參數(shù)及等值電路 1雙繞組變壓器 （1）等值電路 a） 形等值電路 b）簡(jiǎn)化等值電路 反映勵(lì)磁支路的導(dǎo)納接在變壓器的一次側(cè)。圖中所示變壓器的四個(gè)參數(shù)可由變壓器的空載和短路試驗(yàn)結(jié)果求出。4.2.2 變壓器參數(shù)及等值電路 （2） 試驗(yàn)參數(shù) 1）短路試驗(yàn) 由變壓器的短路試驗(yàn)可得變壓器的短路損耗 和變壓器的短路電壓 。 2）空載試驗(yàn) 由變壓器的空載試驗(yàn)可得

15、變壓器的空載損耗 和空載電流 。 利用這四個(gè)量計(jì)算出變壓器的 、 、 和 。 4.2.2 變壓器參數(shù)及等值電路 （2） 試驗(yàn)參數(shù) 1）電阻 （4-2-12）式中 變壓器一次、二次繞組的總電阻， ； 變壓器額定短路損耗，kW； 變壓器的額定電壓，kV； 變壓器的額定容量，kVA。 4.2.2 變壓器參數(shù)及等值電路 （2）試驗(yàn)參數(shù) 2）電抗 （4-2-13）式中 變壓器一次、二次繞組的總電抗，； 變壓器短路電壓的百分?jǐn)?shù)； 中的電抗壓降百分?jǐn)?shù)，大型變壓器； 變壓器的額定容量，kVA。 變壓器的額定電壓，按歸算到變壓器 某一側(cè)，kV。 4.2.2 變壓器參數(shù)及等值電路 （2）試驗(yàn)參數(shù) 3）勵(lì)磁電導(dǎo) （

16、4-2-14）式中 變壓器的電導(dǎo)，S； 變壓器額定空載損耗，kW； 變壓器的額定電壓，kV。 4.2.2 變壓器參數(shù)及等值電路 （2）試驗(yàn)參數(shù) 4）勵(lì)磁電納 （4-2-15）式中 變壓器的電納，S； 變壓器額定空載電流的百分 值； 變壓器的額定容量，kVA； 變壓器的額定電壓，kV。 4.2.2 變壓器參數(shù)及等值電路 2三繞組變壓器 （1）等值電路4.2.2 變壓器參數(shù)及等值電路 （2）試驗(yàn)參數(shù) 1）電阻 變壓器三個(gè)繞組容量比為100100100（）的三繞組變壓器，通過(guò)短路試驗(yàn)可以得到任兩個(gè)繞組的短路損耗 、 、 。由此算出每個(gè)繞組的短路損耗 、 、 。 4.2.2 變壓器參數(shù)及等值電路 （2

17、）試驗(yàn)參數(shù) 2）電抗 通常變壓器銘牌上給出各繞組間的短路電壓 、 、 ，由此可求出各繞組的短路電壓：4.2.2 變壓器參數(shù)及等值電路 （2）試驗(yàn)參數(shù) 3）導(dǎo)納 三繞組變壓器導(dǎo)納的計(jì)算方法和求雙繞組變壓器導(dǎo)納的方法相同，按式（4-2-14）、式（4-2-15）計(jì)算。 4.2.3 標(biāo)么值計(jì)算 1標(biāo)么值 任意一個(gè)物理量對(duì)基準(zhǔn)值的比值稱(chēng)為標(biāo)么值，它是個(gè)無(wú)單位的比值。 實(shí)際值（具有單位） 標(biāo)么值 （4-2-20） 基準(zhǔn)值（與實(shí)際值同單位） 一個(gè)物理量的標(biāo)么值是實(shí)際有名值與具有同樣單位的一個(gè)有名基準(zhǔn)值的比值，本身已不再具有單位。標(biāo)么值實(shí)際上是一個(gè)相對(duì)值。 例4-2-2 某10kV變電站裝有一臺(tái)SJL1-6

18、30/10型變壓器,其銘牌數(shù)據(jù)如下: ； ； ； ； ； ，求變壓器各項(xiàng)參數(shù)。解：短路電壓中的有功分量 例4-2-2短路電壓中的無(wú)功分量 一般計(jì)算 時(shí)，仍用 例4-2-24.2.3 標(biāo)么值計(jì)算 2. 基準(zhǔn)值的選?。?）功率基準(zhǔn)值的選取 發(fā)電機(jī)的額定容量； 變壓器的額定容量； 電力系統(tǒng)的總?cè)萘浚?一般選取整數(shù)100MVA或1000MVA作基準(zhǔn)值。（2）電壓基準(zhǔn)值的選取 以設(shè)備的或電力網(wǎng)的額定電壓作為基準(zhǔn)值； 以所謂電力網(wǎng)平均電壓 作為基準(zhǔn)值。4.2.3 標(biāo)么值計(jì)算 3不同基準(zhǔn)值的標(biāo)么值之間的變換 發(fā)電機(jī)、變壓器、電抗器等以設(shè)備的額定值為基準(zhǔn)的標(biāo)么值或百分值給出。在電力系統(tǒng)計(jì)算中采用統(tǒng)一基準(zhǔn)值。

19、若電抗以 表示，用統(tǒng)一基準(zhǔn)值表示的電抗標(biāo)么值為 4.3 簡(jiǎn)單電網(wǎng)潮流計(jì)算 考試大綱3.1 了解電壓降落、電壓損耗、功率損耗的定義3.2 了解已知不同點(diǎn)的電壓和功率情況下的潮流簡(jiǎn)單算法3.3 了解輸電線路中有功功率、無(wú)功功率的流向與功角、電壓幅值的關(guān)系3.4 了解輸電線路的空載與負(fù)載運(yùn)行情況4.3.1 電壓降落、電壓損耗、電壓偏移 1.電壓降落 輸電線路始末兩端電壓的相量差稱(chēng)為電壓降落。 2.電壓損耗 輸電線路首、末端電壓有效值之差稱(chēng)為線路的電壓損耗。 電壓損耗百分值，即是電壓損耗與相應(yīng)線路的額定電壓相比的百分值： 4.3.1 電壓降落、電壓損耗、電壓偏移 3. 電壓偏移 由于電力線路中存在電壓

20、損耗，線路中各點(diǎn)的實(shí)際電壓不等，任意一點(diǎn)的實(shí)際電壓有效值與線路額定電壓有效值的差值稱(chēng)為電壓偏移。它與額定電壓的比值的百分?jǐn)?shù)，稱(chēng)為電壓偏移百分值。4.3.2 功率損耗 1線路中功率損耗的計(jì)算 線路阻抗中的功率損耗包括有功功率損耗及無(wú)功功率損耗，其值的大小與流過(guò)阻抗的電流平方成正比。4.3.2 功率損耗 2變壓器中的功率損耗計(jì)算 變壓器中的功率損耗包括有功功率損耗（也叫銅損、負(fù)載損耗）和無(wú)功功率損耗（也叫空載損耗，由鐵損耗、磁滯損耗、渦流損耗組成）?？梢灾苯永弥圃鞆S給出的短路及空載試驗(yàn)數(shù)據(jù)求得。 式中的 、 是變壓器的短路損耗及短路電壓百分值， 、 是空載損耗及空載電流百分值。4.3.3 簡(jiǎn)單輸

21、電系統(tǒng)的潮流計(jì)算 簡(jiǎn)單輸電系統(tǒng)一般包括開(kāi)式網(wǎng)和環(huán)網(wǎng)。 開(kāi)式電力網(wǎng)是一種簡(jiǎn)單的電力網(wǎng)，可分成無(wú)變壓器的同一電壓等級(jí)的開(kāi)式網(wǎng)與有變壓器的多級(jí)電壓開(kāi)式網(wǎng)。每一種又包括有分支的開(kāi)式網(wǎng)與無(wú)分支的開(kāi)式網(wǎng)兩種。 開(kāi)式網(wǎng)的負(fù)荷一般以集中負(fù)荷表示，并且在計(jì)算中總是作為已知量。4.3.3 簡(jiǎn)單輸電系統(tǒng)的潮流計(jì)算 1同一電壓等級(jí)開(kāi)式網(wǎng)計(jì)算 進(jìn)行開(kāi)式網(wǎng)的計(jì)算首先要給定一個(gè)節(jié)點(diǎn)的電壓，稱(chēng)為已知電壓。由于已知電壓的節(jié)點(diǎn)不同，計(jì)算的步驟略有差別。 （1）若已知開(kāi)式網(wǎng)的末端電壓，則由末端逐段向首端推算。 （2）電力網(wǎng)計(jì)算中往往已知首端電壓及各個(gè)集中負(fù)荷。此時(shí)僅能采用近似計(jì)算方法。 4.3.3 簡(jiǎn)單輸電系統(tǒng)的潮流計(jì)算 （1）已

22、知末端電壓和各負(fù)荷點(diǎn)的負(fù)荷量，求首端電壓 1）設(shè)末端電壓為參考電壓，計(jì)算從末端開(kāi)始的第段線路中末端電納中的功率損耗。 2）確定電源送往末端的負(fù)荷。等于末端負(fù)荷與末端電納功率損耗之和。4.3.3 簡(jiǎn)單輸電系統(tǒng)的潮流計(jì)算 3）求第段線路阻抗中的電壓降及功率損耗。 4）確定第段線路的首端電壓4.3.3 簡(jiǎn)單輸電系統(tǒng)的潮流計(jì)算 （2）已知首端電壓和各負(fù)荷點(diǎn)的負(fù)荷量，求末端電壓。 1）假定各點(diǎn)電壓等于額定電壓 。 2）計(jì)算各負(fù)荷點(diǎn)對(duì)地電納中的功率損耗。 3）將各負(fù)荷點(diǎn)對(duì)地電納中的功率損耗與接在同一節(jié)點(diǎn)的負(fù)荷合并。 4.3.3 簡(jiǎn)單輸電系統(tǒng)的潮流計(jì)算 4）從第段線路開(kāi)始，計(jì)算阻抗上的功率損耗以及由前一負(fù)荷

23、點(diǎn)送出的功率。 5）電源點(diǎn)的總負(fù)荷應(yīng)是電源點(diǎn)送出的負(fù)荷與電源線路首端電納中功率損耗之和。 6）以電源點(diǎn)為參考電壓，由電源線路開(kāi)始逐段計(jì)算線路電壓降。4.3.3 簡(jiǎn)單輸電系統(tǒng)的潮流計(jì)算 2. 當(dāng)電力網(wǎng)電壓在35kV及以下時(shí)，可將線路電納略而不計(jì)。在計(jì)算電壓時(shí)也不考慮線路中功率損耗的影響。 （1）各線路中的功率 （2）各段線路的功率損耗 （3）各段電路電壓降的縱分量 4.3.3 簡(jiǎn)單輸電系統(tǒng)的潮流計(jì)算 （4）各段線路電壓損耗 （5）故末端負(fù)荷點(diǎn)的電壓 以上的計(jì)算方法可以推廣到有n段線路和n個(gè)集中負(fù)荷的開(kāi)式電力網(wǎng)。 4.3.4 簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)的靜穩(wěn)定 1功角特性曲線 系統(tǒng)中的發(fā)電機(jī)為凸極機(jī)，發(fā)電機(jī)發(fā)出

24、的有功功率為 系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)為隱極發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)發(fā)出的有功功率為 4.3.4 簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)的靜穩(wěn)定 當(dāng)發(fā)電機(jī)電勢(shì) 和受端母線電壓 恒定不變時(shí)，發(fā)電機(jī)向受端系統(tǒng)輸出的功率僅僅是 與 之間的相角差 的函數(shù)。將這一關(guān)系繪成圖4-3-11所示的曲線，稱(chēng)之為功角特性曲線。對(duì)于隱極機(jī)系統(tǒng)，它是一條正弦曲線，由于相角差 與功率 密切相關(guān)，常常把角 稱(chēng)為功角。4.3.4 簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)的靜穩(wěn)定 功角特性曲線圖4-3-11 功角特性曲線a）凸極式發(fā)電機(jī) b）隱極式發(fā)電機(jī) 2靜態(tài)穩(wěn)定的概念 擾動(dòng)后功角變化示意圖 在曲線的上升部分的任何一點(diǎn)對(duì)小干擾的響應(yīng)都與a點(diǎn)相同，都是靜態(tài)穩(wěn)定的，曲線的下降部分的任何一點(diǎn)對(duì)小干擾的響應(yīng)

25、都與b點(diǎn)相同，都是靜態(tài)不穩(wěn)定的。4.3.4 簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)的靜穩(wěn)定 3靜態(tài)穩(wěn)定的判據(jù) 功角特性曲線的上升部分，電磁功率增量與功角增量具有相同的符號(hào)，在功角特性曲線的下降部分，與總是具有相反的符號(hào)，故可以用比值的符號(hào)來(lái)判斷系統(tǒng)給定的平衡點(diǎn)是否是靜態(tài)穩(wěn)定的。 一般把判斷靜態(tài)穩(wěn)定的充要條件稱(chēng)為靜態(tài)穩(wěn)定判據(jù)。 （4-3-20） 4.3.4 簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)的靜穩(wěn)定4.3.5 負(fù)荷的靜穩(wěn)定 1負(fù)荷的靜態(tài)特性 負(fù)荷所取用的有功功率和無(wú)功功率是隨著電網(wǎng)電壓和頻率的變化而變化的，反映它們變化規(guī)律的曲線或數(shù)學(xué)表達(dá)式稱(chēng)為負(fù)荷的靜態(tài)特性。 所謂靜態(tài)是把這些特性在穩(wěn)態(tài)條件下是確定的。 當(dāng)系統(tǒng)頻率維持額定值不變時(shí)，負(fù)荷所取用

26、的功率與電壓的關(guān)系稱(chēng)為負(fù)荷的電壓靜態(tài)特性。 當(dāng)系統(tǒng)電壓維持額定值不變時(shí)，負(fù)荷所取用的功率與頻率的關(guān)系，稱(chēng)為負(fù)荷的頻率靜態(tài)特性。 4.3.5 負(fù)荷的靜穩(wěn)定 2負(fù)荷的靜態(tài)穩(wěn)定 （1）電動(dòng)機(jī)負(fù)荷穩(wěn)定的判據(jù)（有功負(fù)荷） （2）無(wú)功負(fù)荷的穩(wěn)定的判據(jù) 4.4 無(wú)功功率平衡和電壓調(diào)整 4.1 了解無(wú)功功率平衡的概念及無(wú)功功率平衡的基本要求4.2 了解系統(tǒng)中各無(wú)功電源的調(diào)節(jié)特性4.3 了解利用電容器進(jìn)行補(bǔ)償調(diào)壓的原理與方法4.4 了解變壓器分接頭進(jìn)行調(diào)壓時(shí)，分接頭的選擇計(jì)算4.4.1 無(wú)功功率平衡 1.無(wú)功功率平衡 電力系統(tǒng)中無(wú)功電源所發(fā)出的無(wú)功功率應(yīng)與系統(tǒng)中的無(wú)功負(fù)荷及無(wú)功損耗相平衡，同時(shí)還應(yīng)有一定的無(wú)功功

27、率備用電源。 2.無(wú)功電源 電力系統(tǒng)的無(wú)功電源包括同步發(fā)電機(jī)、調(diào)相機(jī)、電容器、靜止無(wú)功補(bǔ)償器等。 3.無(wú)功負(fù)荷 電力系統(tǒng)的無(wú)功負(fù)荷指的是用電設(shè)備所吸收的無(wú)功功率，以異步電動(dòng)機(jī)需用的無(wú)功功率占的比重最大，一般綜合負(fù)荷的功率因數(shù)為0.60.9。 4.4.1 無(wú)功功率平衡 4.無(wú)功功率損耗 電力系統(tǒng)的無(wú)功功率損耗由兩部分組成：電力系統(tǒng)中的線路無(wú)功損耗和變壓器中的無(wú)功損耗。 線路電抗中的無(wú)功損耗與線路電流的平方成正比，線路電納中的無(wú)功功率是容性的，又稱(chēng)為充電功率，也可把它看成是無(wú)功電源。 變壓器的無(wú)功損耗包括勵(lì)磁無(wú)功損耗和電抗中的無(wú)功損耗兩部分。 4.4.1 無(wú)功功率平衡 5.對(duì)負(fù)荷功率因數(shù)的要求 一

28、般高壓供電的負(fù)荷功率因數(shù)應(yīng)在0.9以上； 低壓供電負(fù)荷的功率因數(shù)應(yīng)在0.85以上。 無(wú)功的備用容量一般取最大無(wú)功功率負(fù)荷的78。4.4.2 無(wú)功電源 1發(fā)電機(jī) 同步發(fā)電機(jī) 不僅是電力系 統(tǒng)的有功電源， 而且是電力系 統(tǒng)的主要的無(wú) 功電源。它發(fā) 出的功率是可 以調(diào)節(jié)的。 4.4.2 無(wú)功電源 2同步調(diào)相機(jī) 同步調(diào)相機(jī)是專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的無(wú)功功率發(fā)電機(jī)?？梢赃^(guò)勵(lì)磁運(yùn)行，也可以欠勵(lì)磁運(yùn)行，運(yùn)行狀態(tài)根據(jù)系統(tǒng)的要求來(lái)調(diào)節(jié)。 過(guò)勵(lì)磁運(yùn)行時(shí)，向系統(tǒng)輸送無(wú)功功率；欠勵(lì)磁運(yùn)行時(shí)，從系統(tǒng)吸取無(wú)功功率。所以改變調(diào)相機(jī)的勵(lì)磁可以平滑地改變無(wú)功功率的大小和方向。 調(diào)相機(jī)在欠勵(lì)磁運(yùn)行時(shí)的容量是過(guò)勵(lì)磁運(yùn)行時(shí)容量的5065。它一般裝

29、在接近負(fù)荷中心處，以減少傳輸無(wú)功功率引起的電能損耗和電壓損耗。4.4.2 無(wú)功電源 3靜止無(wú)功補(bǔ)償器 靜止無(wú)功補(bǔ)償器是由可控硅控制的可調(diào)電抗器與電容器并聯(lián)組成的新型無(wú)功補(bǔ)償裝置，具有極好的調(diào)節(jié)性能，能快速跟蹤負(fù)荷的變動(dòng)，改變無(wú)功功率的大小，能根據(jù)需要改變無(wú)功功率的方向，響應(yīng)速度快，不僅可以作為一般的無(wú)功補(bǔ)償裝置，而且是唯一能用于沖擊性負(fù)荷的無(wú)功補(bǔ)償裝置。 4.4.3 靜電電容器補(bǔ)償 1補(bǔ)償調(diào)壓原理 采用靜電電容器補(bǔ)償，當(dāng)將電容器 與感性負(fù)載（用電設(shè)備）并聯(lián)后，電感性負(fù)載的功率因數(shù) 仍然不變，但 和 的相位差減?。?），補(bǔ)償后的功率因數(shù)比補(bǔ)償前的功率因數(shù)提高（即 ）。 靜電電容器進(jìn)行無(wú)功 功率補(bǔ)

30、償改善的是包括 電容器在內(nèi)的整個(gè)線路 的功率因數(shù)。 4.4.3 靜電電容器補(bǔ)償 2補(bǔ)償方式 采用靜電電容器作無(wú)功補(bǔ)償裝置時(shí)，可以采用就地補(bǔ)償和集中補(bǔ)償?shù)难a(bǔ)償方式。 就地補(bǔ)償是低壓部分的無(wú)功負(fù)荷由低壓電容器補(bǔ)償，高壓部分由高壓電容器補(bǔ)償。容量較大、負(fù)荷集中且經(jīng)常使用的用電設(shè)備的無(wú)功負(fù)荷宜單獨(dú)就地補(bǔ)償。 集中補(bǔ)償?shù)碾娙萜鹘M宜在變電所內(nèi)集中補(bǔ)償。居住區(qū)的無(wú)功負(fù)荷宜在小區(qū)變電所低壓側(cè)集中補(bǔ)償。 4.4.4 變壓器分接頭調(diào)壓 1變壓器的分接頭的確定 雙繞組變壓器的高壓側(cè)繞組和三繞組變壓器的高、中壓側(cè)繞組都設(shè)有幾個(gè)分接頭供選擇使用。 容量在6300kVA以下的變壓器一般設(shè)有三個(gè)分接頭，即1.05 、 、0

31、.95 ，調(diào)節(jié)范圍為5。 容量在8000kVA以上的變壓器有五個(gè)分接頭，分別在1.05 、1.025 、 、0.975 、0.95 幾處引出。調(diào)壓范圍為22.5。 4.4.4 變壓器分接頭調(diào)壓 2.降壓變壓器分接頭的選擇計(jì)算 （1）最大負(fù)荷時(shí)，變壓器分接頭電壓 （4-4-3）式中 最大負(fù)荷時(shí)，變壓器電壓損耗 ； 變壓器低壓側(cè)的額定電壓； 變壓器在最大負(fù)荷時(shí)，應(yīng)選擇的高壓 側(cè)分接頭電壓； 、 變壓器在最大負(fù)荷時(shí)，高、低壓側(cè) 的電壓。 4.4.4 變壓器分接頭調(diào)壓 （2）最小負(fù)荷時(shí)，變壓器分接頭電壓 上式中各符號(hào)分別與最小負(fù)荷相對(duì)應(yīng)。 （3）正常運(yùn)行時(shí)變壓器分接頭，取兩者的平均值： 根據(jù)計(jì)算出的選

32、擇一個(gè)接近的分接頭，然后校驗(yàn)所選的分接頭是否能使低壓母線電壓的要求得到滿(mǎn)足。 4.4.4 變壓器分接頭調(diào)壓 3.升壓變壓器分接頭的選擇計(jì)算4.4.4 變壓器分接頭調(diào)壓 4有載調(diào)壓變壓器 有載調(diào)壓變壓器的高壓側(cè)有可以調(diào)節(jié)分接頭的調(diào)壓繞組，能在帶有負(fù)荷的情況下改變分接頭，調(diào)壓范圍也比較大，一般在15以上。 目前我國(guó)110kV電壓級(jí)的有載調(diào)壓變壓器的調(diào)壓范圍為32.5，有七個(gè)分接頭。 220kV電壓級(jí)的有載調(diào)壓變壓器的調(diào)壓范圍為42.5，有九個(gè)分接頭。 對(duì)于特殊要求的有載調(diào)壓變壓器還可有更多的分接頭。 4.4.4 變壓器分接頭調(diào)壓 有載調(diào)壓變壓器通常有兩種形式，一種是本身有調(diào)壓繞組，一種是帶有附加調(diào)

33、壓器的加壓變壓器。 有載調(diào)壓變壓器多采用分級(jí)調(diào)壓的方式，接線方式有線性調(diào)壓、正反調(diào)壓、粗細(xì)調(diào)壓三種。4.5 短路電流計(jì)算 考試大綱5.1 了解實(shí)用短路電流計(jì)算的近似條件5.2 了解簡(jiǎn)單系統(tǒng)三相短路電流的使用計(jì)算方法5.3 了解短路容量的概念5.4 了解沖擊電流、最大有效值電流的定義和關(guān)系5.5 了解同步發(fā)電機(jī)、變壓器、單回、雙回輸電線路的正、負(fù)、零序等值電路5.6 掌握簡(jiǎn)單電網(wǎng)的正、負(fù)、零序序網(wǎng)的制定方法5.7 了解不對(duì)稱(chēng)短路的故障邊界條件和相應(yīng)的復(fù)合序網(wǎng)5.8 了解不對(duì)稱(chēng)短路的電流、電壓計(jì)算5.9 了解正、負(fù)、零序電流、電壓經(jīng)過(guò)Yn，d11 變壓器后的相位變化4.5.1 實(shí)用短路電流計(jì)算的近

34、似條件 1短路計(jì)算的基本假設(shè)條件 （1）磁路的飽和、磁滯忽略不計(jì)。系統(tǒng)中各元件的參數(shù)便都是恒定的，可以運(yùn)用疊加原理。 （2）系統(tǒng)中三相除不對(duì)稱(chēng)故障處以外都可當(dāng)作是對(duì)稱(chēng)的。因而在應(yīng)用對(duì)稱(chēng)分量法時(shí)，對(duì)于每一序的網(wǎng)絡(luò)可用單相等值電路進(jìn)行分析。 （3）各元件的電阻略去不計(jì)。如果 ，即 當(dāng)短路是發(fā)生在電纜線路或截面較小的架空線上時(shí)，特別在鋼導(dǎo)線上時(shí)，電阻便不能忽略。此外，在計(jì)算暫態(tài)電流的衰減時(shí)間常數(shù)時(shí)，微小的電阻也必須計(jì)及。 （4）短路為金屬性短路。 4.5.1 實(shí)用短路電流計(jì)算的近似條件 2無(wú)限大功率電源 所謂無(wú)限大功率電源，是指當(dāng)電力系統(tǒng)的電源距短路點(diǎn)的電氣距離較遠(yuǎn)時(shí)，由短路而引起的電源輸出功率（電

35、流及電壓）的變化 （ ），遠(yuǎn)小于電源所具有的功率 ，即存在如下的關(guān)系 ，則稱(chēng)該電源為無(wú)限大功率電源，記作 。 無(wú)限大功率電源的特點(diǎn)是： （1）由于 ，所以可以認(rèn)為在短路過(guò)程中無(wú)限大功率電源的頻率是恒定的。 （2）由于 ，所以可以認(rèn)為在短路過(guò)程中無(wú)限大功率電源的端電壓也是恒定的。 （3）電壓恒定的電源，內(nèi)阻抗必然等于零。因此可以認(rèn)為無(wú)限大功率電源的內(nèi)電抗 。 4.5.2 簡(jiǎn)單系統(tǒng)三相短路的實(shí)用計(jì)算方法 標(biāo)么值計(jì)算法計(jì)算短路電流的步驟如下： 1. 選擇基準(zhǔn)電壓和基準(zhǔn)容量 基準(zhǔn)電壓 可以選擇短路點(diǎn)所在的電網(wǎng)額定電壓。 基準(zhǔn)容量 可以選擇100MVA或系統(tǒng)短路容量 。4.5.2 簡(jiǎn)單系統(tǒng)三相短路的實(shí)用

36、計(jì)算方法 2.求元件的電抗標(biāo)么值 （1）電力系統(tǒng)的電抗標(biāo)么值 電力系統(tǒng)的電抗標(biāo)么值（ ） 或 （4-5-2）式中 基準(zhǔn)容量，MVA。 系統(tǒng)高壓輸電線出口斷路器的啟斷容 量，MVA； 系統(tǒng)短路容量，MVA。 4.5.2 簡(jiǎn)單系統(tǒng)三相短路的實(shí)用計(jì)算方法 （2）變壓器電抗標(biāo)么值 （4-5-3）式中 變壓器的額定容量，kVA； 變壓器的百分阻抗值。 4.5.2 簡(jiǎn)單系統(tǒng)三相短路的實(shí)用計(jì)算方法 （3）架空、電纜線路電抗標(biāo)么值（4-5-4）式中 線路單位長(zhǎng)度的電抗值， /km，可查找有關(guān)線路參數(shù)； 線路長(zhǎng)度，km； 線路平均額定電壓，kV。4.5.2 簡(jiǎn)單系統(tǒng)三相短路的實(shí)用計(jì)算方法 （4）電抗器電抗標(biāo)么值

37、 電抗器的百分比電抗（ ）是以電抗器額定工作電壓和額定工作電流為基準(zhǔn)的，它歸算到新的基準(zhǔn)下的公式為 （4-5-5）式中 電抗器的額定電壓，kV； 電抗器的額定電流，kA； 電抗器的百分阻抗值。 4.5.2 簡(jiǎn)單系統(tǒng)三相短路的實(shí)用計(jì)算方法 3求短路回路總電抗標(biāo)么值 從電源到短路點(diǎn)前的總電抗是所有元件的電抗標(biāo)么值之和。 4求三相短路電流周期分量有效值 在短路計(jì)算中，如選短路點(diǎn)所在線路額定電壓（ ）為基準(zhǔn)電壓 ，則三相短路電流周期分量為 （4-5-6）式中 短路點(diǎn)所在線路的額定電壓，kV； 基準(zhǔn)電壓，kV； 從電源到短路點(diǎn)之間的所有電氣元件的電抗 和，。4.5.2 簡(jiǎn)單系統(tǒng)三相短路的實(shí)用計(jì)算方法 三

38、相短路電流周期分量的標(biāo)么值為 （4-5-7） 三相短路電流周期分量的有名值為 由上式可以看出，計(jì)算短路電流關(guān)鍵在于求出短路回路總電抗標(biāo)么值。 4.5.3 短路容量 短路容量數(shù)值為 （4-5-8）式中 短路處的額定電壓，kV； t時(shí)刻短路電流周期分量的有效值， kA。 在標(biāo)么制中，若取 ，則 （4-5-9） 短路容量的標(biāo)么值和短路電流的標(biāo)么值相等。 （4-5-10） 4.5.4 沖擊電流和最大有效值電流 1三相短路最大沖擊電流瞬時(shí)值 根據(jù)產(chǎn)生最大短路電流的條件，短路電流周期分量和非周期分量疊加的結(jié)果是在短路后經(jīng)過(guò)半個(gè)周期的時(shí)刻將會(huì)出現(xiàn)短路電流的最大瞬時(shí)值，此值稱(chēng)為短路沖擊電流的瞬時(shí)值。 （4-5

39、-11）式中 短路電流的周期分量，kA； 短路沖擊系數(shù)。4.5.4 沖擊電流和最大有效值電流 當(dāng)短路發(fā)生在單機(jī)容量為12MW及以上的發(fā)電機(jī)母線上時(shí)，短路沖擊系數(shù)取1.9： （4-5-12） 當(dāng)短路發(fā)生在高壓電網(wǎng)的其他各點(diǎn)時(shí)，短路沖擊系數(shù)取1.8： （4-5-13） 在380/220V低壓網(wǎng)中，短路沖擊系數(shù)取1.3： （4-5-14） 沖擊電流主要用于校驗(yàn)電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體的電動(dòng)力穩(wěn)定度。 4.5.4 沖擊電流和最大有效值電流 2三相短路最大沖擊電流有效值 在短路過(guò)程中，任一時(shí)刻，電流有效值是指以時(shí)刻為中心的的一個(gè)周期內(nèi)瞬時(shí)電流的均方根值 （4-5-15）式中 短路全電流的瞬時(shí)值，kA； 時(shí)間時(shí)

40、非周期分量電流的瞬時(shí)值，kA； 時(shí)間時(shí)周期分量電流的瞬時(shí)值，kA。 4.5.4 沖擊電流和最大有效值電流 如果短路是發(fā)生在最?lèi)毫拥那闆r下，短路電流在第一個(gè)周期內(nèi)的有效值將最大，這一有效值稱(chēng)為短路電流的最大有效值，以 表示。 （4-5-16） 短路沖擊系數(shù)取1.9時(shí) （4-5-17） 短路沖擊系數(shù)取1.8時(shí) （4-5-18） 短路沖擊系數(shù)取1.3時(shí) （4-5-19） 短路電流的最大有效值常用于校驗(yàn)?zāi)承╇姎庠O(shè)備的斷流能力或耐力強(qiáng)度。 4.5.5 系統(tǒng)元件各序參數(shù)和等值網(wǎng)絡(luò) 1對(duì)稱(chēng)分量法 在一個(gè)多相系統(tǒng)中，如果各相量的絕對(duì)值相等，且相鄰兩相間的相位差相等，就構(gòu)成了一組對(duì)稱(chēng)的多相量。 在三相系統(tǒng)中，任

41、意不對(duì)稱(chēng)的三相量只可能分為三組對(duì)稱(chēng)分量，這三組對(duì)稱(chēng)分量分別為 （1）正序分量 （2）負(fù)序分量 （3）零序分量4.5.5 系統(tǒng)元件各序參數(shù)和等值網(wǎng)絡(luò)三相不對(duì)稱(chēng)相量所對(duì)應(yīng)的三組對(duì)稱(chēng)分量a）正序分量 b）負(fù)序分量 c）零序分量 4.5.5 系統(tǒng)元件各序參數(shù)和等值網(wǎng)絡(luò) （1）正序分量 三相量大小相等，彼此相位互差120，且與系統(tǒng)在正常對(duì)稱(chēng)運(yùn)行方式下的相序相同，這就是正序分量。此正序分量為一平衡三相系統(tǒng)，正序分量通常又稱(chēng)為順序分量。 在正序分量中恒有下列關(guān)系： （4-5-19）式中 顯然存在 （4-5-20） 4.5.5 系統(tǒng)元件各序參數(shù)和等值網(wǎng)絡(luò) （2）負(fù)序分量 三相量大小相等，彼此相位互差120，且

42、與系統(tǒng)在正常對(duì)稱(chēng)運(yùn)行方式下的相序相反，這就是負(fù)序分量。負(fù)序分量亦為一平衡三相系統(tǒng)。負(fù)序分量通常又稱(chēng)為逆序分量。 在負(fù)序分量中恒有下列關(guān)系： （3）零序分量 由大小相等，而相位相同的相量組成。 4.5.5 系統(tǒng)元件各序參數(shù)和等值網(wǎng)絡(luò) 在任意給定的三組對(duì)稱(chēng)分量中，分別把各相的三個(gè)對(duì)稱(chēng)分量疊加起來(lái)，組成一個(gè)三相系統(tǒng)，即 （4-5-23） 由上式即可得對(duì)稱(chēng)分量之值為 （4-5-24）4.5.5 系統(tǒng)元件各序參數(shù)和等值網(wǎng)絡(luò) 通常簡(jiǎn)單地把 、 、 稱(chēng)為正序、負(fù)序和零序分量，它們都是以 相為參考相（基準(zhǔn)相）的各序分量。以后凡不加以說(shuō)明都是指以 相為參考相。 在許多情況下，還需要求解網(wǎng)絡(luò)中某些支路上的電流及網(wǎng)

43、絡(luò)中某些節(jié)點(diǎn)上的電壓。故在求得故障點(diǎn)的各序電流及各序電壓以后，需進(jìn)一步求出各序網(wǎng)絡(luò)中各有關(guān)支路的各序電流和各有關(guān)節(jié)點(diǎn)的各序電壓。把同一支路的各序電流按相相加，即得該支路的各相電流；將同一節(jié)點(diǎn)的各序電壓按相相加，即得到該節(jié)點(diǎn)的各相電壓。4.5.5 系統(tǒng)元件各序參數(shù)和等值網(wǎng)絡(luò) 應(yīng)用對(duì)稱(chēng)分量法計(jì)算系統(tǒng)的不對(duì)稱(chēng)故障，其步驟大致如下： （1）計(jì)算電力系統(tǒng)各元件的各序阻抗； （2）制訂電力系統(tǒng)的各序網(wǎng)絡(luò)； （3）由各序網(wǎng)絡(luò)和故障條件列出對(duì)應(yīng)方程； （4）從聯(lián)立方程組解出故障點(diǎn)電流和電壓的各序分量，將相應(yīng)的各序分量相加，以求得故障點(diǎn)的各相電流和各相電壓； （5）計(jì)算各序電流和各序電壓在網(wǎng)絡(luò)中的分布，進(jìn)而求出

44、各指定支路的各相電流和指定節(jié)點(diǎn)的各相電壓。4.5.5 系統(tǒng)元件各序參數(shù)和等值網(wǎng)絡(luò) 2序阻抗的基本概念 所謂某元件的正序阻抗，系指僅有正序電流通過(guò)該元件（這些元件三相是對(duì)稱(chēng)的）時(shí)所產(chǎn)生的正序電壓降與此正序電流之比。 設(shè)正序電流 通過(guò)某元件產(chǎn)生的一相的壓降為 正序阻抗 負(fù)序阻抗 零序阻抗 元件的三序阻抗完全不同。4.5.5 系統(tǒng)元件各序參數(shù)和等值網(wǎng)絡(luò) 電力系統(tǒng)中任何靜止元件只要三相對(duì)稱(chēng)，當(dāng)通入正序和負(fù)序電流時(shí)，由于其它兩相對(duì)本相的感應(yīng)電壓是一樣的，所以正序阻抗與負(fù)序阻抗相等。 在通入零序電流時(shí)，由于三相電流同相，相間的互感影響不同（對(duì)于變壓器來(lái)講，零序阻抗與變壓器的結(jié)構(gòu)及繞組的連接方式有關(guān)），因而

45、零序阻抗和正序（負(fù)序）阻抗不同。 如果各相之間不存在互感，且中線阻抗為零，那么正序（負(fù)序）阻抗就和零序阻抗相等。 對(duì)于架空輸電線、電纜、變壓器有 。對(duì)于由三個(gè)單相電抗器、電容器組成的三相電抗器、電容器以及由三個(gè)單相變壓器構(gòu)成的三相變壓器組（如果零序電流能夠流通）則有 。 4.5.5 系統(tǒng)元件各序參數(shù)和等值網(wǎng)絡(luò) 對(duì)于旋轉(zhuǎn)元件，如發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)，各序電流分別通過(guò)時(shí)，將引起不同的電磁過(guò)程： 正序電流產(chǎn)生與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向相同的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)； 負(fù)序電流產(chǎn)生與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向相反的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)； 零序電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)則與轉(zhuǎn)子的位置無(wú)關(guān)。 因此旋轉(zhuǎn)元件的正序、負(fù)序和零序阻抗互不相等。4.5.5 系統(tǒng)元件各序參數(shù)和等值網(wǎng)絡(luò)

46、3同步發(fā)電機(jī)的序阻抗 同步發(fā)電機(jī)正常對(duì)稱(chēng)運(yùn)行時(shí)，只有正序電流存在，電機(jī)的參數(shù)就是正序參數(shù)。穩(wěn)態(tài)時(shí)用的同步電機(jī)電抗 、 過(guò)渡過(guò)程中用的 、 以及 、 都屬于正序阻抗。 汽輪發(fā)電機(jī)和有阻尼繞組的凸極電機(jī)可按 在近似計(jì)算時(shí)也可當(dāng)作 對(duì)無(wú)阻尼繞組的凸極電機(jī) 同步電機(jī)零序電流產(chǎn)生的磁鏈在空氣隙中之和等于零，所以零序電抗與轉(zhuǎn)子位置無(wú)關(guān)，但漏磁與定子形式關(guān)系密切，通常情況下 以上參數(shù)均忽略電機(jī)磁飽和的影響，并認(rèn)為在短路過(guò)程中 、 、 恒定不變。4.5.5 系統(tǒng)元件各序參數(shù)和等值網(wǎng)絡(luò) 4負(fù)荷的序阻抗 在負(fù)荷中，異步電動(dòng)機(jī)占較大的比重，因此負(fù)荷阻抗可以近似地取異步電動(dòng)機(jī)各序的阻抗。 正常運(yùn)行時(shí)負(fù)荷的正序阻抗以額

47、定容量為基準(zhǔn)的標(biāo)么值約為 。在短路時(shí)，當(dāng)計(jì)算穩(wěn)態(tài)短路電流時(shí)通常可取 ；在計(jì)算次暫態(tài)電流時(shí)次暫態(tài)電勢(shì)可取 ， 。 異步電動(dòng)機(jī)的負(fù)序阻抗可取 ，為了簡(jiǎn)化計(jì)算出可以?xún)H取電抗部分 。 因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)一般中性點(diǎn)不接地，所以不考慮其零序電抗。 4.5.5 系統(tǒng)元件各序參數(shù)和等值網(wǎng)絡(luò) 5變壓器的序阻抗 變壓器的負(fù)序電抗與正序電抗相等。 變壓器零序電抗則與變壓器繞組的連接方式、中性點(diǎn)是否接地、變壓器的結(jié)構(gòu)（單相、三相及鐵心的結(jié)構(gòu)形式）有關(guān)。4.5.5 系統(tǒng)元件各序參數(shù)和等值網(wǎng)絡(luò) a）Yn，d聯(lián)結(jié)變壓器 由于變壓器每組繞相中感應(yīng)的零序電動(dòng)勢(shì)是同相位而且大小相等，所以零序電流在三角形中流通，形成一合回路，在三角形外電

48、路中則沒(méi)有零序電流，因而在等效電路中零序電流通過(guò)繞組的漏抗 ，繞組的漏抗 。等效電路中繞組一端短接只是表明它是零序電流的閉合回路而不是表示繞組的一端接地。零序電流在 中的電壓降與變壓器勵(lì)磁電抗 中的電壓降相等。 零序電抗為 4.5.5 系統(tǒng)元件各序參數(shù)和等值網(wǎng)絡(luò) Yn，yn聯(lián)結(jié)的變壓器要在繞組中通過(guò)零序電流，其外電路必須要有接地的中性點(diǎn)。如果沒(méi)有則它的零序等效電路就與Yn，y聯(lián)結(jié)相同。相當(dāng)于繞組與外電路斷開(kāi)。Yn，y聯(lián)結(jié)變壓器的零序電抗為 4.5.5 系統(tǒng)元件各序參數(shù)和等值網(wǎng)絡(luò) 雙繞組變壓器兩個(gè)繞組的漏抗標(biāo)么值幾乎相等，并等于短路電壓百分?jǐn)?shù)（或標(biāo)么值）的一半，一般可以當(dāng)作勵(lì)磁電抗支路斷開(kāi)。 對(duì)

49、于三相三柱式變壓器，由于零序磁通需經(jīng)過(guò)空氣隙與油箱外殼，因?yàn)榇抛璐笏粤阈螂娍馆^小，通?？烧J(rèn)為零序勵(lì)磁電抗標(biāo)么值在0.31.0的范圍內(nèi)。4.5.5 系統(tǒng)元件各序參數(shù)和等值網(wǎng)絡(luò) Yn，d，y聯(lián)結(jié)三繞組變壓器，繞組是開(kāi)路的，所以零序電抗為 4.5.5 系統(tǒng)元件各序參數(shù)和等值網(wǎng)絡(luò) Yn，d，yn聯(lián)結(jié)的變壓器。在繞組中若通過(guò)零序電流，則在零序網(wǎng)絡(luò)中必須有外部電流通路。4.5.5 系統(tǒng)元件各序參數(shù)和等值網(wǎng)絡(luò) Yn，d，d聯(lián)結(jié)的變壓器，繞組和中的電壓降相等可以并聯(lián)，零序電抗為 4.5.5 系統(tǒng)元件各序參數(shù)和等值網(wǎng)絡(luò) 6輸電線路的序阻抗 架空輸電線的負(fù)序電抗與正序電抗相等，零序電抗與平行線的回路數(shù)以及有無(wú)架

50、空地線和地線的導(dǎo)電性能等因素有關(guān)。 由于零序電流在三相線路中是同方向的，互感很大，因而零序電抗要比正序電抗大。零序電流是通過(guò)地及架空地線返回的，所以架空地線會(huì)對(duì)三相導(dǎo)線產(chǎn)生屏蔽作用，使零序磁鏈減少，因而使零序電抗減小。4.5.5 系統(tǒng)元件各序參數(shù)和等值網(wǎng)絡(luò) 7電纜的序阻抗 電纜的負(fù)序阻抗與正序相等，由于三相芯線間距離小所以正序電抗比架空輸電線路要小得多。 電纜的電阻通常不能忽略。 電纜的零序電抗與電纜的外包皮的接地情況有關(guān)，一般由試驗(yàn)決定。在短路電流計(jì)算中可以取 4.5.6 系統(tǒng)相序網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成 凡屬由同一序的相應(yīng)的電勢(shì)和阻抗根據(jù)電力系統(tǒng)的接線所構(gòu)成的單相等值電路，稱(chēng)為該序的序網(wǎng)絡(luò)。 在制訂各序

51、網(wǎng)絡(luò)時(shí)，必須先了解系統(tǒng)的接線，接地中性點(diǎn)的分布狀況以及各元件的各序參數(shù)和等效電路；進(jìn)而再分別各序，由短路點(diǎn)開(kāi)始，查明序電流在網(wǎng)絡(luò)中的流通情況，以確定各序網(wǎng)絡(luò)的組成元件及其網(wǎng)絡(luò)的具體連接。 4.5.6 系統(tǒng)相序網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成 1正序網(wǎng)絡(luò) 正序網(wǎng)絡(luò)就是通常用以計(jì)算對(duì)稱(chēng)三相短路時(shí)的網(wǎng)絡(luò)，流過(guò)正序電流的全部元件的阻抗均用正序阻抗表示。 在不對(duì)稱(chēng)短路時(shí)短路點(diǎn)的正序電壓 、 和 不等于零，所以短路點(diǎn)不能和零電位線相連。正序電勢(shì)就是發(fā)電機(jī)的電勢(shì)。 4.5.6 系統(tǒng)相序網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成 2負(fù)序網(wǎng)絡(luò) 負(fù)序電流在網(wǎng)絡(luò)中所流經(jīng)的元件與正序電流所流經(jīng)的相同。因此，組成負(fù)序網(wǎng)絡(luò)的元件與組成正序網(wǎng)絡(luò)的元件完全相同，只是各元件的阻抗

52、要用負(fù)序參數(shù)表示，其中發(fā)電機(jī)及各種旋轉(zhuǎn)電機(jī)的負(fù)序阻抗與正序阻抗不同，而其它靜止元件的負(fù)序阻抗等于正序阻抗。 因?yàn)榘l(fā)電機(jī)的負(fù)序電勢(shì)為零，所以負(fù)序網(wǎng)絡(luò)中電源支路負(fù)序阻抗的終點(diǎn)不接電勢(shì)，而與零電位相連，并作為負(fù)序網(wǎng)絡(luò)的起點(diǎn)，短路點(diǎn)就是該網(wǎng)絡(luò)的終點(diǎn)。短路點(diǎn)的負(fù)序電壓 不為零。4.5.6 系統(tǒng)相序網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成 3零序網(wǎng)絡(luò) 在零序網(wǎng)絡(luò)中，不包含電源電勢(shì)。只在短路點(diǎn)存在有由故障條件所決定的不對(duì)稱(chēng)電勢(shì)源中的零序分量。各元件的阻抗均應(yīng)以零序參數(shù)表示。 零序電流實(shí)際上是一個(gè)流經(jīng)三相電路的單相電流，經(jīng)過(guò)地或與地連接的其它導(dǎo)體（例如地線、電纜包皮等），再返回三相電路中。只有當(dāng)和短路點(diǎn)直接相連的網(wǎng)絡(luò)中至少具有一個(gè)接地中性

53、點(diǎn)時(shí)，才可以形成一個(gè)零序回路。如果與短路點(diǎn)直接相連的網(wǎng)絡(luò)中有好幾個(gè)接地的中性點(diǎn)，那么有幾個(gè)零序電流的并聯(lián)支路。 在繪制等值網(wǎng)絡(luò)時(shí)，只能把有零序電流通過(guò)的元件包括進(jìn)去，而不通過(guò)零序電流的元件應(yīng)舍去。作出系統(tǒng)的三線圖，在短路處將三相連在一起，接上一個(gè)零序電勢(shì)源，并從這一點(diǎn)開(kāi)始逐一的查明零序電流可能通行的回路。4.5.6 系統(tǒng)相序網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成 變壓器繞組的接法對(duì)零序電流的通行路徑有很大影響。Yn，d接線繞組中，星形側(cè)繞組中的零序電流只能在三角形側(cè)各相繞組中引起零序環(huán)流，并不能流到外線路上去。Yn，yn連接的變壓器中，當(dāng)其中一側(cè)的繞組中有零序電流通過(guò)時(shí)，另一側(cè)的繞組中有否零序電流出現(xiàn)，要看另一側(cè)繞組的外

54、電路中還有其它接地的中性點(diǎn)等。 對(duì)于那些有零序電流通過(guò)的，連在發(fā)電機(jī)或變壓器等中性點(diǎn)的元件，例如消弧線圈中通過(guò)的零序電流為三相的零序電流之和（即每相零序電流的三倍），而零序網(wǎng)絡(luò)所表示的只是一相的等值網(wǎng)絡(luò)，為了使零序網(wǎng)絡(luò)中在這一元件上的電壓降與實(shí)際值相等，就必須將該元件的阻抗值擴(kuò)大為3倍而串接在與之相連的流過(guò)同一零序電流的支路中。 4.5.6 系統(tǒng)相序網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成 平行的線路中有零序電流通過(guò)時(shí)，平行線路中的零序電流要產(chǎn)生互感作用，在制訂零序網(wǎng)絡(luò)時(shí)應(yīng)計(jì)及零序互感的影響。 對(duì)于能夠找到公共節(jié)點(diǎn)并且各支路間互感又一樣的情況，可以應(yīng)用如建立變壓器的等值電路時(shí)所采用的方法“直接去耦法”，建立無(wú)互感的等值網(wǎng)絡(luò)

55、。 當(dāng)有互感的支路難于找到連在一起的公共節(jié)點(diǎn)時(shí)，可以先求出對(duì)應(yīng)這部分網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣，然后再根據(jù)節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣中的諸元素來(lái)建立與之對(duì)應(yīng)的無(wú)互感的等值網(wǎng)絡(luò)。 4.5.7 簡(jiǎn)單的不對(duì)稱(chēng)故障的分析 1等值網(wǎng)絡(luò) 應(yīng)用對(duì)稱(chēng)分量法分析計(jì)算簡(jiǎn)單不對(duì)稱(chēng)故障時(shí)，對(duì)于各序分量的求解，一般有兩種方式： （1）直接的聯(lián)立求解三個(gè)序的電勢(shì)方程和三個(gè)邊界條件方程； （2）借助于復(fù)合序網(wǎng)圖進(jìn)行求解，即根據(jù)不同故障類(lèi)型所確定的邊界條件，將三個(gè)序網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪B接，組成一個(gè)復(fù)合序網(wǎng)，對(duì)復(fù)合序網(wǎng)進(jìn)行計(jì)算，便可求出電流、電壓的各序?qū)ΨQ(chēng)分量。 4.5.7 簡(jiǎn)單的不對(duì)稱(chēng)故障的分析 系統(tǒng)接線圖 正、負(fù)、零序等值網(wǎng)絡(luò)圖 4.5.7 簡(jiǎn)單的

56、不對(duì)稱(chēng)故障的分析 為從正序網(wǎng)絡(luò)故障口看過(guò)去的戴維南等值電勢(shì)。其值等于故障發(fā)生之前故障點(diǎn)的相電壓。當(dāng)計(jì)算穩(wěn)態(tài)時(shí)，網(wǎng)絡(luò)中的電勢(shì)用穩(wěn)態(tài)電勢(shì)。當(dāng)計(jì)算暫態(tài)時(shí)網(wǎng)絡(luò)中的電勢(shì)用暫態(tài)電勢(shì)或次暫態(tài)電勢(shì)。 假定短路是純金屬性的（短路點(diǎn)弧光電阻及接地電阻均為零），短路是發(fā)生在假想的阻抗等于零的引出線上。 電流的正方向規(guī)定由電源指向短路點(diǎn)。 電壓的正方向規(guī)定由故障點(diǎn)的每相對(duì)地電壓。 計(jì)算中均以相作為基準(zhǔn)相。4.5.7 簡(jiǎn)單的不對(duì)稱(chēng)故障的分析 2兩相短路 （1）故障邊界條件 假定 兩相短路，以相量表示的邊界條件方程如下： 兩相短路的以序分量表示的三個(gè)邊界條件是 兩相短路時(shí)的系統(tǒng)接線圖 4.5.7 簡(jiǎn)單的不對(duì)稱(chēng)故障的分析

57、（2）復(fù)合序網(wǎng)兩相短路時(shí)的序網(wǎng)及復(fù)合序網(wǎng)圖 由于相間故障時(shí)不存在零序分量，所以復(fù)合序網(wǎng)只包括正序和負(fù)序網(wǎng)絡(luò)。 根據(jù)兩相短路的邊界條件： ； ，圖中的正序和負(fù)序網(wǎng)絡(luò)聯(lián)成一個(gè)復(fù)合序網(wǎng)絡(luò)。 4.5.7 簡(jiǎn)單的不對(duì)稱(chēng)故障的分析 3單相接地短路 （1）故障邊界條件 假定 相接地短路，短路處用相量來(lái)示的邊界方程為： 用對(duì)稱(chēng)分量表示 ： 或單相接地短路時(shí)系統(tǒng)接線圖 4.5.7 簡(jiǎn)單的不對(duì)稱(chēng)故障的分析 （2）復(fù)合序網(wǎng) 根據(jù)故障處的邊界條件：三個(gè)序電流相等，三個(gè)序電壓之和等于零，可以將三個(gè)序網(wǎng)串聯(lián)組成一個(gè)復(fù)合序網(wǎng)。 單相接地短路時(shí)的復(fù)合序網(wǎng)圖 4.5.7 簡(jiǎn)單的不對(duì)稱(chēng)故障的分析 4兩相接地短路 （1）故障邊界條

58、件 假定兩相接地短路，短路處以相量表示的邊界條件為： 用對(duì)稱(chēng)分量表示 或兩相接地短路時(shí)的系統(tǒng)接線圖 4.5.7 簡(jiǎn)單的不對(duì)稱(chēng)故障的分析 （2）復(fù)合序網(wǎng) 短路處的各序電壓相等，而各序電流之和等于零。 兩相接地短路復(fù)合序網(wǎng)圖 4.5.8 不對(duì)稱(chēng)短路電流、電壓的計(jì)算 根據(jù)不對(duì)稱(chēng)短路的邊界方程和復(fù)合序網(wǎng)求出的各序電流、電壓對(duì)稱(chēng)分量及各相電流、電壓值，一般都是指起始時(shí)或穩(wěn)態(tài)時(shí)的基頻分量。 不對(duì)稱(chēng)短路的電流、電壓計(jì)算可以根據(jù)短路序網(wǎng)的基本方程式和邊界條件方程式列出若干個(gè)獨(dú)立方程，針對(duì)防城中的未知數(shù)，聯(lián)立求解，即可獲得電流、電壓的計(jì)算值。4.5.8 不對(duì)稱(chēng)短路電流、電壓的計(jì)算 1.兩相短路 （1）電流的計(jì)算

59、 根據(jù)bc兩相短路故障的邊界條件和復(fù)合序網(wǎng)的接線圖得 故障處的各相電流 4.5.8 不對(duì)稱(chēng)短路電流、電壓的計(jì)算 （2）電壓計(jì)算 根據(jù)bc兩相短路故障的邊界條件和復(fù)合序網(wǎng)的接線圖得到 故障處的各相電壓 或4.5.8 不對(duì)稱(chēng)短路電流、電壓的計(jì)算 當(dāng)在遠(yuǎn)離發(fā)電機(jī)的地方發(fā)生兩相短路時(shí)，可以認(rèn)為整個(gè)系統(tǒng)的 ，此時(shí)有 式中 在同一點(diǎn)發(fā)生三相短路時(shí) 的短路電流。 4.5.8 不對(duì)稱(chēng)短路電流、電壓的計(jì)算 2單相接地短路 假定a相短路，各序的電氣量 或4.5.8 不對(duì)稱(chēng)短路電流、電壓的計(jì)算 短路處的各相電流、電壓量 4.5.8 不對(duì)稱(chēng)短路電流、電壓的計(jì)算 3兩相接地短路 假定bc兩相發(fā)生接地短路，各序的電氣量4

60、.5.8 不對(duì)稱(chēng)短路電流、電壓的計(jì)算 短路處的各相電流 兩相接地短路時(shí)，流入地中的電流為 4.5.8 不對(duì)稱(chēng)短路電流、電壓的計(jì)算 故障處的各相電壓為 4.5.9 對(duì)稱(chēng)相量經(jīng)Yn，d11（或Y，d11）變壓器后的相位變換 1.電壓變化 Yn，d11（或Y，d11）的變壓器，在次側(cè)給以正序電壓時(shí)，次側(cè)的線電壓與次側(cè)的相電壓相同，但次側(cè)的相電壓都超前于次側(cè)的相電壓30。如在次側(cè)給以負(fù)序電壓時(shí)，次側(cè)的相電壓都落后于次側(cè)的相電壓30。當(dāng)用標(biāo)么值表示電流時(shí)有 Yn，d11（Y，d11）聯(lián)接的三相變壓器的正序電壓和負(fù)序電壓相量圖 4.5.9 對(duì)稱(chēng)相量經(jīng)Yn，d11（或Y，d11）變壓器后的相位變換 2.電流