张晓辉 电力系统分析第八章.ppt

第八章电力系统简单不对称故障分析
简单不对称故障:不对称短路和不对称断线。
电力系统突然发生不对称短路时,必然会产生同步角频率周期分量电流的变化,并产生直流的自由分量。另外还将产生一系列的谐波。
三相短路,系统结构对称时,短路电流同步角频率周期分量也对称,因此只需分析其中的一相。
准确分析不对称短路的过程非常复杂。因此本章主要分析发电机定子回路和电网中的同步角频率周期分量故障电流和电压的计算。
当系统发生不对称短路时,系统的对称性受到破坏,网络中出现了不对称的电压和电流。
不对称电路的分析,可采用对称分量法。
6/25/2018
§8-1 对称分量法原理和分析方法
一、对称分量法的基本原理
对称分量法是将不对称的三相电流和电压各自分解为三组对称的分量,再利用叠加原理,对这三组对称分量分别按对称三相电路计算,然后将其结果进行叠加。
三相系统中,任意一组不对称的三个量,总可以分解成下述三组对称分量。
正序分量:三相大小相等,相位彼此相差2π/3,相序与系统正常运行方式下相同;
负序分量:三相大小相等,相位彼此相差2π/3,相序与正序相反;
零序分量:三相大小相等,相位相同。
对称分量法中,通常取a相为基准相。
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§8-1 对称分量法原理和分析方法
三相系统中,若三相相量之和为零,则对称分量中将不含零序分量。
线电压中将不含零序电压分量;
三角形接法中, 相电流有零序分量, 而线电流没有零序分量;
星形接法中,零序电流的通路必须以大地(或中线)为回路,否则线电流中没有零序分量,通过大地的零序电流为一相零序电流的3倍。
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§8-1 对称分量法原理和分析方法
二、序阻抗
电路完全对称,每相自阻抗为zs,相间互阻抗为zm。
三相结构对称、参数相同的线性电路,各序对称分量之间的电流、电压关系是相互独立的;
三相对称的静止元件正序阻抗和负序阻抗相等;零序阻抗通常与正序阻抗不相等。
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§8-2 元件序阻抗和电力系统序网络的形成
一、架空线路的零序阻抗和零序导纳
(一)架空线路的零序阻抗
1. 单个“导线-大地”回路的自阻抗
等值深度
γ为土壤电导率
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§8-2 元件序阻抗和电力系统序网络的形成
2. 两个“导线-大地”回路间的互阻抗
3. 单回路三相架空线路的零序阻抗
三相导线排列不对称,各相自阻抗相等, 但“导线-大地”之间互阻抗不相等。
若导线经过均匀换位,则“导线-大地”之间的平均互阻抗相同。
组合导线的等值半径,或几何平均半径
零序电抗约为正序电抗的3倍,零序电纳比正序电纳小。
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§8-2 元件序阻抗和电力系统序网络的形成
4. 平行架设两回路的零序阻抗及等值电路
一回线路中任一相的“导线-大地”回路与另一回路任一相的“导线-大地”回路之间的平均互阻抗为
第一回路三个“导线-大地”回路对第二回路中某一相的“导线-大地”回路之间的互阻抗为
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§8-2 元件序阻抗和电力系统序网络的形成
ra1、ra2分别为两回线路每相单位长度电阻;
Ds1、Ds2分别为两回线路各自的几何平均半径。
若两回线路两端都并联,则等值电路更简单。
5. 带有架空地线(避雷线)的线路零序阻抗及等值电路
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§8-2 元件序阻抗和电力系统序网络的形成
(二)线路的零序电纳
三相导线对其镜像的互几何均距
三相导线组成的组合导线的自几何均距
二、变压器的零序等值电路
变压器为静止元件,其正序和负序等值电路及参数完全相同。
(一)双绕组变压器的零序等值电路
励磁导纳与变压器结构及中性点的接地情况有关。
三个单相变压器组成的三相变压器、三相五柱变压器和三相壳变压器,零序励磁导纳与正、负序完全相同。这些变压器主磁通以铁芯为通路, 励磁电抗很大,励磁支路近似为开路。
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§8-2 元件序阻抗和电力系统序网络的形成
三相三柱式变压器由于三相正、负序电压之和都等于零,铁芯中的三相磁通互为通路,因此正、负序等值参数相同。
三相零序电压彼此相等,三相零序励磁磁通也彼此大小相等、相位相同,它们之和为每相励磁磁通的3倍,使得这三个磁通不能以铁芯为回路,必须经过气隙由油箱壁返回。
零序励磁磁通遇到的磁阻增大,磁导变小,使得零序励磁电抗远小余正、负序励磁电抗。励磁阻抗不能忽略。
变压器零序等值电路中两侧端点与外电路之间的关系决定于零序电流能否通过变压器三相绕组。
三相零序电流之和不为零,它们必须通过中性点经过大地(或中线)构成回路。若三相绕组接成三角形或中性点不接地的星形,零序电流不流过三相绕组,等值电路相应端点与外电路