1、第七章 電力系統(tǒng)各元件的序參數(shù)和等值電路,第二節(jié) 同步發(fā)電機的負序電抗和零序電抗,第三節(jié) 異步電機的參數(shù)和等值電路,第四節(jié) 變壓器的零序參數(shù)和等值電路,第五節(jié) 電力線路的零序阻抗和等值電路,第一節(jié) 對稱分量法,第六節(jié) 電力系統(tǒng)故障運行的等值電路,教學要求,1. 熟悉電力系統(tǒng)正序阻抗、負序阻抗及零序阻抗的意義；,2. 理解對稱對稱分量法，會進行不對稱量的分解；,4. 會繪制電力系統(tǒng)原始零序等值網(wǎng)絡圖；,5. 會建立電力系統(tǒng)故障運行的等值網(wǎng)絡。,3. 熟悉發(fā)電機、異步電動機、變壓器及電力線路的三序阻 抗及等效電路；,一、對稱短路和不對稱短路,電路短路穩(wěn)定后，三相短路電流幅值相等，相位互差120,對

2、稱短路,第一節(jié) 對稱分量法,電路中三相對地電壓、三相短路電流不對稱了,不對稱短路,二、對稱分量法,在分析不對稱短路時，通常是把不對稱的電壓和電流等不對稱量，分解成三組對稱分量。在線性網(wǎng)絡中，這三序分量是相互獨立的，可以分別進行計算，最后再將計算結果按照一定規(guī)則組合起來，得到最終的短路電流結果，這種分析方法稱為對稱分量法。,第一節(jié) 對稱分量法,設 為不對稱三相系統(tǒng)的三相電流相量，可以按下列關系分解出三組對稱三相系統(tǒng)的電流相量。,(d) 三序分量的合成,(a)正序分量,(b) 負序 分量,(c) 零序分量,第一節(jié) 對稱分量法,(a)正序分量,(b) 負序 分量,(c) 零序分量,正序分量：,負序分

3、量：,零序分量：,選擇a相作為基準相，并引入旋轉相量 后，三序相量有如下關系:,第一節(jié) 對稱分量法,若 已知， 可求出,旋轉相量a稱為算子，其值為：,歐拉公式,不對稱量的分解：,第一節(jié) 對稱分量法,可寫成矩陣的形式,第一節(jié) 對稱分量法,或：,正序分量：,負序分量：,零序分量：,a相的三序分量求出后，可求出b相和c相的三相分量,先計算a相,第一節(jié) 對稱分量法,上述對電流的變換同樣 適用于電壓和電動勢,第一節(jié) 對稱分量法,例1 如 ,求其A、B及C三相的三序分量。,解：,第一節(jié) 對稱分量法,即：,其它的各序分量為：,第一節(jié) 對稱分量法,例2 某三相發(fā)電機由于內(nèi)部故障，其三相電勢分別為 ，求其對稱分

4、量。,解：以a相為基準相，應用公式可得,第一節(jié) 對稱分量法,作為對比，正常情況下,第一節(jié) 對稱分量法,很重要 的公式啰,這是一個節(jié)點,本電路無 零序電流,第一節(jié) 對稱分量法,零序電流須以 中性線為通路,本電路可有 零序電流,第一節(jié) 對稱分量法,廣義節(jié)點,本電路中線電流無零序電流,相電流中可有零序電流,第一節(jié) 對稱分量法,三相系統(tǒng)中三個線電壓之和恒為零，所以在線電壓中沒有零序分量,第一節(jié) 對稱分量法,一、 短路的形式,三相短路,兩相短路,第二節(jié) 同步發(fā)電機的負序電抗和零序電抗,單相接地短路,單相短路,兩相接地 短路,兩相接地 短路,短路的形式說明圖(虛線表示短路電流路徑),低壓系統(tǒng),第二節(jié) 同步

5、發(fā)電機的負序電抗和零序電抗,同步發(fā)電機穩(wěn)態(tài)短路時，電樞反應為純?nèi)ゴ抛饔茫姌蟹磻磐ê吐┐磐窂饺鐖D。,電樞反應磁通直接穿過阻尼繞組和勵磁繞組，路徑的磁阻很小，短路電流遇到的電抗為數(shù)值很大的直軸同步電抗Xd。,1.電樞反應磁通的路徑和同步電抗,二、同步發(fā)電機的同步電抗、次暫態(tài)電抗和暫態(tài)電抗,穩(wěn)態(tài)短路電流有效值：,第二節(jié) 同步發(fā)電機的負序電抗和零序電抗,有阻尼繞組的同步發(fā)電機三相突然短路時，電樞反應磁通被擠出阻尼繞組和勵磁繞組，只能沿著阻尼繞組和勵磁繞組漏磁路徑閉合。,同步發(fā)電機此時狀態(tài)稱為次暫態(tài)狀態(tài)，定子電抗稱為直軸次暫態(tài)同步電抗Xd”。,2.次暫態(tài)電抗,磁路的磁阻變得很大，由于路徑的磁阻變大

6、，定子繞組的電抗比穩(wěn)態(tài)短路時的同步電抗大大減小。,次暫態(tài)短路電流：,第二節(jié) 同步發(fā)電機的負序電抗和零序電抗,當阻尼繞組中電流衰減完畢后，電樞反應磁通就能夠穿過阻尼繞組(或相當于發(fā)電機無阻尼繞組狀態(tài))，仍需經(jīng)過勵磁繞組的漏磁路徑，如圖所示。,此時發(fā)電機狀態(tài)稱為暫態(tài)狀態(tài)，定子電抗稱為暫態(tài)同步電抗Xd 。,3.暫態(tài)電抗,暫態(tài)短路電流：,第二節(jié) 同步發(fā)電機的負序電抗和零序電抗,當勵磁繞組中的感應電流電流也衰減完畢后，發(fā)電機進入穩(wěn)態(tài)短路狀態(tài)。,第二節(jié) 同步發(fā)電機的負序電抗和零序電抗,三、同步發(fā)電機的負序電抗,定義：發(fā)電機端點的負序電壓的同步頻率分量與流入定子繞組負序電流的同步頻率分量的比值。,不同類型的

7、短路，負序電抗不同。,第二節(jié) 同步發(fā)電機的負序電抗和零序電抗,注意： (1) 若 ，則負序電抗 。 (2) 同步發(fā)電機經(jīng)外電抗 短路時，表中所有 都應以 代替。 (3) 短路電流計算中，,四、同步發(fā)電機的零序電抗,施加在發(fā)電機端的零序電壓的同步頻率分量與流入定 子繞組的零序電流的同步頻率的分量的比值。由定子繞組的漏抗確定。,零序電抗的變化范圍大致是（0.150.6） R0=R,第二節(jié) 同步發(fā)電機的負序電抗和零序電抗,對汽輪發(fā)電機及有阻尼的水輪發(fā)電機，可采用 對于無阻尼繞組的發(fā)電機，可采用 如無電機的確切參數(shù)，也可按下表取值：,在近似計算中,以額定值為基準的 標幺值,更正教材,第二節(jié) 同步發(fā)電機

8、的負序電抗和零序電抗,如果發(fā)電機中性點不接地，不能構成零序電流的通路，則其零序等值電抗無窮大，不出現(xiàn)在系統(tǒng)零序等值電路中。,即：,第二節(jié) 同步發(fā)電機的負序電抗和零序電抗,第三節(jié) 異步電動機的負序電抗和零序電抗,負序阻抗：,零序電抗：,由于異步電動機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)值為無限大。,無需建立異步電動機的零序等值電路。,第四節(jié) 變壓器的零序參數(shù)和等值電路,雙繞組 變壓器,三繞組 變壓器,T型等值電路,第四節(jié) 變壓器的零序參數(shù)和等值電路,變壓器零序與正序、負序等值電路結構相同。,變壓器零序與正序、負序等值電路結構相同。,T型等值電路,第四節(jié) 變壓器

9、的零序參數(shù)和等值電路,零序 勵磁電抗,零序 勵磁電抗,當零序勵磁電抗很大時，可認為勵磁電抗支路開路。,雙繞組 變壓器,三繞組 變壓器,第四節(jié) 變壓器的零序參數(shù)和等值電路,當在變壓器端點施加零序電壓時，其繞組中有無零序電流，以及零序電流的大小與變壓器三相繞組的接線方式和變壓器的結構密切相關。,變壓器的零序阻抗及其等值電路,第四節(jié) 變壓器的零序參數(shù)和等值電路,此處打開,無零序電流。與另一側繞組的連接方式無關,施加零序 電壓,等效電路,一、雙繞組變壓器的零序參數(shù)和等值電路,第四節(jié) 變壓器的零序參數(shù)和等值電路,此處打開,施加零序電壓,無零序電流。與另一側繞組的連接方式無關,第四節(jié) 變壓器的零序參數(shù)和等

10、值電路,1.YN，d 接線變壓器,即ab兩點相當于短路,第四節(jié) 變壓器的零序參數(shù)和等值電路,1.YN，d 接線變壓器,注意折算,第四節(jié) 變壓器的零序參數(shù)和等值電路,正序電抗，下同,哪一側的中性點經(jīng)阻抗接地，就把該阻抗乘以3加到該側漏抗中去。,YN側中性點經(jīng)阻抗Z n接地的零序網(wǎng)絡的正確理解,第四節(jié) 變壓器的零序參數(shù)和等值電路,YN側中性點經(jīng)電抗X n接地,注意折算,第四節(jié) 變壓器的零序參數(shù)和等值電路,2.YN，y接線變壓器,側流過零序電流， 側感應零序電動勢。但側中性點不接 地，無零序電流，變壓器相當于空載。,注意折算,注意,第四節(jié) 變壓器的零序參數(shù)和等值電路,若與側相連的電路中還有另一個接地

11、中性點，則二次繞組中將有零序電流流通。,3.YN，y n接線變壓器,注意折算,第四節(jié) 變壓器的零序參數(shù)和等值電路,3.YN，yn接線變壓器,若二次繞組回路中沒有其它接地中性點，則二次繞組中沒有零序電流流通，變壓器的零序電抗與YN，y接線變壓器的相同。,第四節(jié) 變壓器的零序參數(shù)和等值電路,雙繞組變壓器的零序等值電路與外電路的連接,小結：,第四節(jié) 變壓器的零序參數(shù)和等值電路,關于零序的勵磁電抗,正序及負序的勵磁電抗都是很大的。零序的勵磁電抗的大小與變壓器的結構有關。,(1) 單相變壓器組成的三相變壓器,各相磁路獨立，零序磁路和正序磁路一樣。磁阻小，勵磁電抗很大。近似計算中，可認為Xm0=。,第四節(jié)

12、 變壓器的零序參數(shù)和等值電路,(2) 芯式三相三柱式變壓器,零序磁通,磁通只能由油箱壁返回,零序所遇到的磁阻大，零序電抗小,零序勵磁電抗比正序勵磁電抗小得多：Xm0=0.31.0,第四節(jié) 變壓器的零序參數(shù)和等值電路,(3) 芯式三相五柱式變壓器,零序磁通可通過沒有繞組的鐵心部分形成回路，磁阻小，勵磁電抗很大。近似計算中，可認為Xm0= 。,第四節(jié) 變壓器的零序參數(shù)和等值電路,(4) 芯式三相四柱式變壓器,零序磁通可通過沒有繞組的鐵心部分形成回路，磁阻小，勵磁電抗很大。近似計算中，可認為Xm0= 。,第四節(jié) 變壓器的零序參數(shù)和等值電路,綜上所述，變壓器結構對零序電抗的影響： (1) 由三個單相組

13、成的變壓器，近似認為Xm0=， X0 =X1 ； (2) 三相五柱式或殼式變壓器，也近似認為Xm0 =， X0 =X1 ； (3) 三相三柱式變壓器，近似計算時，仍視Xm0為無限大。實例如 驗結果表面：對YN，d接線X0（0.750.85）X1,第四節(jié) 變壓器的零序參數(shù)和等值電路,當零序電壓加在變壓器三角形或不接地星形側時，變壓器的零序電抗X0 = ；,二、三繞組變壓器的零序參數(shù)和等值電路,當零序電壓加在變壓器星形中性點接地一側時，形成電流回路，其流通情況與各繞組的接線方式有關。,第四節(jié) 變壓器的零序參數(shù)和等值電路,由于，一般Xm0較大，所以可不計入Xm0。,一般在三繞組變壓器中,總會有一個繞

14、組是三角形連接,XT1,XT2,XT3,Xm0,三繞組變壓器,第四節(jié) 變壓器的零序參數(shù)和等值電路,1.YN，d，d 接線三繞組變壓器,Xm0,第四節(jié) 變壓器的零序參數(shù)和等值電路,2. YN，d，y 接線三繞組變壓器,Xm0,注意,第四節(jié) 變壓器的零序參數(shù)和等值電路,3.YN，d，yn 接線三繞組變壓器,Xm0,第四節(jié) 變壓器的零序參數(shù)和等值電路,注意： X、X 、X 是等效電抗，通過短路試驗由下式求得：,式中，X-、X- 、X-分別由短路試驗中兩繞組短路電壓的百分數(shù)求得的等值電抗。,第二章 已講,第四節(jié) 變壓器的零序參數(shù)和等值電路,第四節(jié) 變壓器的零序參數(shù)和等值電路,變壓器中性點經(jīng)電抗接地時的

15、零序等值電路,第四節(jié) 變壓器的零序參數(shù)和等值電路,哪一側的中性點經(jīng)阻抗接地，就把該阻抗乘以3加到該側漏抗中去。,三、自耦變壓器的零序參數(shù)和等值電路,通常自耦變壓器中性點可直接接地，也可經(jīng)電抗接地，且均認為 Xm0。,1.自耦變壓器中性點直接接地,(1) 雙繞組YN，yn接線自耦變壓器中性點直接接地,第四節(jié) 變壓器的零序參數(shù)和等值電路,接地零序電流為：,第四節(jié) 變壓器的零序參數(shù)和等值電路,(2) 三繞組YN，yn，d 接線自耦變壓器中性點直接接地,已折算,第四節(jié) 變壓器的零序參數(shù)和等值電路,(1) 雙繞組YN，yn接線自耦變壓器,2.自耦變壓器中性點經(jīng)電抗接地,第四節(jié) 變壓器的零序參數(shù)和等值電路

16、,(2) 三繞組YN，y n，d 接線自耦變壓器,第四節(jié) 變壓器的零序參數(shù)和等值電路,(2) 三繞組YN，y n，d 接線自耦變壓器,變壓器的零序等值電抗為：,第四節(jié) 變壓器的零序參數(shù)和等值電路,第五節(jié) 電力線路的零序等值阻抗和等值電路,一、架空線路的零序阻抗及其等值電路,架空線路的零序電流必須借助大地及架空地線構成通路。,零序電抗與平行線的回路數(shù)以及有無架空地線和地線的導電性能等因素有關。,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。,第五節(jié) 電力線路的零序等值阻抗和等值電路,1. 單回路無避雷器線三相架空線路的零序阻抗,單位長度電阻,土壤的 電阻率,電流的 頻

17、率,單位長度等值電路，下同,自阻抗,第五節(jié) 電力線路的零序等值阻抗和等值電路,Ds稱為三相導線的幾何平均半徑。,Dm為三相導線的幾何均距，見第二章。,r為每相導線的等值半徑，其取值見教材P144。,第五節(jié) 電力線路的零序等值阻抗和等值電路,2. 雙回路無避雷器線三相架空線路的零序阻抗,六根導線間的幾何平均距離：,更正 教材,自阻抗,自阻抗,互阻抗,第五節(jié) 電力線路的零序等值阻抗和等值電路,則雙回路單相的零序阻抗為：,如果兩個回路完全相同，則雙回路單相的等值零序阻抗為：,則每一回路單相的等值零序阻抗為：,雙回路,單回路,第五節(jié) 電力線路的零序等值阻抗和等值電路,3. 單回路單避雷器線三相架空線路

18、的零序阻抗,避雷線 單位長度 電阻,避雷線 等效半徑，見P144,自阻抗,自阻抗,互阻抗,第五節(jié) 電力線路的零序等值阻抗和等值電路,Dcw為三相導線和避雷線間的幾何平均距離。,具有避雷線的單回路單相的零序等值阻抗為：,第五節(jié) 電力線路的零序等值阻抗和等值電路,4. 單回路雙避雷器線三相架空線路的零序阻抗,等效電路如單避雷線的：,其中：,Dw為兩避雷線的距離。,Dsw為等值避雷線的幾何平均半徑。,第五節(jié) 電力線路的零序等值阻抗和等值電路,4. 單回路雙避雷器線三相架空線路的零序阻抗,Dcw為兩避雷線與三相導線間的幾何平均距離。,仍然有：,第五節(jié) 電力線路的零序等值阻抗和等值電路,5. 雙回路有避

19、雷器線三相架空線路的零序阻抗,其中：,第五節(jié) 電力線路的零序等值阻抗和等值電路,5. 雙回路有避雷器線三相架空線路的零序阻抗,雙回路單相的零序等效阻抗：,第五節(jié) 電力線路的零序等值阻抗和等值電路,如果兩個回路完全相同，雙回路單相的零序等效阻抗：,Z 0(1)為沒有避雷線、兩回路參數(shù)相同時，每一回路的零序 等值阻抗。,這時，有避雷線時，每一回路單相零序等值阻抗為：,第五節(jié) 電力線路的零序等值阻抗和等值電路,6. 近似計算中，架空電力線路的等效電路為：,線路長度,單位長度 零序電抗值,第五節(jié) 電力線路的零序等值阻抗和等值電路,二、電纜線路的零序阻抗,在近似估算中可取,實用計算時，可按下表取值。,第

20、五節(jié) 電力線路的零序等值阻抗和等值電路,第五節(jié) 電力線路的零序等值阻抗和等值電路,xn,零序網(wǎng)絡為：,例1 畫出下圖的原始零序網(wǎng)絡。,注意 其意義,注意 其意義,第五節(jié) 電力線路的零序等值阻抗和等值電路,例2 畫出下圖的原始零序網(wǎng)絡。,零序網(wǎng)：,T1,T2,L,注意 其意義,注意 其意義,注意 其意義,第五節(jié) 電力線路的零序等值阻抗和等值電路,例3 畫出下圖的原始零序網(wǎng)絡。,零序網(wǎng)絡為：,表示針對a相畫出,注意 其意義,第五節(jié) 電力線路的零序等值阻抗和等值電路,第六節(jié) 電力系統(tǒng)故障運行的等值網(wǎng)絡,一、短路故障的等值網(wǎng)絡,1. 三相短路的等值網(wǎng)絡,由于 對稱,綜合負荷,從短路點往有電源端看，包括異步電動機的反饋電流影響,：為等值電動勢； ：為正序阻抗的等效值。,三相短路計算詳見下一章,第六節(jié) 電力系統(tǒng)故障運行的等值網(wǎng)絡,2. 不對稱短路時的序網(wǎng)絡,故障點處的三相電壓出現(xiàn)了不對稱，三相電流也不對稱。,此時發(fā)電機三相電勢是對稱的,第六節(jié) 電力系統(tǒng)故障運行的等值網(wǎng)絡,不對稱電壓、電流分解成三組對稱分量了,電路的三相 參數(shù)對稱,(1)故障電流、電壓的分解,第六節(jié) 電力系統(tǒng)故障運行的等值網(wǎng)絡,正序網(wǎng)絡,負序網(wǎng)絡,零序網(wǎng)絡,正序阻抗,負序阻抗,零序阻抗,第六節(jié) 電力系統(tǒng)故障運行的等值網(wǎng)絡,發(fā)電機產(chǎn)生 正序電動勢,發(fā)電機不產(chǎn)生 負序電動勢,發(fā)電機