《电力系统分析》课件第七章电力系统各元件的序阻抗和等值电路.ppt

电力系统分析电力系统分析湖南大学电气与信息工程学院湖南大学电气与信息工程学院湖南大学电气与信息工程学院湖南大学电气与信息工程学院刘光晔刘光晔20112011年年5 5月月华中科技大学何仰赞华中科技大学何仰赞华中科技大学何仰赞华中科技大学何仰赞 温增银编温增银编温增银编温增银编1 17-1 对称分量法在不对称短路计算中的应用7-2 同步发电机的负序和零序电抗7-3 变压器的零序等值电路及其参数7-4 架空输电线路的零序阻抗及其等值电路7-5 架空输电线路的零序电纳7-6 综合负荷的序阻抗7-7 电力系统各序网络的制订第七章第七章 电力系统各元件的序阻电力系统各元件的序阻 抗和等值电路抗和等值电路2 27-1 对称分量法在不对称短路计算中的应用对称分量法在不对称短路计算中的应用一、不对称三相量的分解一、不对称三相量的分解1918年，C.L.Fortscue发表一篇杰出论文，提出对称分量法。1组不对称的n相相量分解 n-1组对称的n相相量加1组零序相量解释5相系统各序分量（1）、（2）、（3）、（4）、（0）的顺序1组不对称的3相相量分解 2组对称的3相相量(正序、负序)加1组零序相量当n为3时：(只取各序a相代表)简写成 FP=S-1FS及 FS=SFP其中旋转算子观察图形可以直观了解系列等式：S的(复数域)行相量之间正交共轭转置并调整行向量的模规格化即为酉矩阵求逆3 3静止三相电路元件静止三相电路元件作出三相量的三组对称分量如图所示。二、序阻抗的概念二、序阻抗的概念三相量的对称分量三相量的对称分量(a)正序分量；正序分量；(b)负序分量；负序分量；(c)零序分量零序分量(a)(b)(c)如图所示，各相自阻抗分别为zaa=zbb=zcc=zs；相间互阻抗为zab=zbc=zca=zm。当元件通过三相不对称的电流时，元件各相的电压降为Zsc=SZS-1称为序阻抗矩阵。将三相量变换成对称分量，可得将对称分量电压方程展开，得或写为此式表明，在三相参数对称电路中，各序分量具有独立性。当电路中流过对称分量某序电流时，只产生同一序分量的电压降。4 4三、对称分量法在不对称短路计算中的应用三、对称分量法在不对称短路计算中的应用设f点发生单相（例如a相）短路。简单电力系统的单相短路简单电力系统的单相短路 一台发电机接于空载输电线路，发电机中性点经阻抗zn接地。显然1.将短路点的电流、电压分别分解成三组对称分量。2.根据叠加原理，分别考虑三组电压独立作用，电源电势只含正序分量。3.各序分量具有对称性，只取a相研究。又根据独立性，则序电流与序电压互相对应。z(1)、z(2)和z(0)分别称为该元件的正序阻抗，负序阻抗和零序阻抗。电力系统每个元件的正、负、零序阻抗可能相同，也可能不同。填空：已知三相线路每相自阻抗为zs，相间互阻抗为zm，则线路正、负、零序阻抗分别为z(1)=_，z(2)=_，z(0)=_。5 5作各序a相等值网络如图所示写出网络方程(a)正序网络正序网络 (b)负序网络负序网络 (c)零序网络零序网络实际的电力系统通过网络化简，可以得到各序电压方程式边界条件 即故障处为零的电流与电压两个方程组联立即可求解。边界条件的简化形式用复合序网描述单相接地短路的边界条件用复合序网描述单相接地短路的边界条件用复合序网描述边界条件求解复合序网等效于求解网络方程与边界条件的联立方程组6 67-2 同步发电机的负序和零序电抗同步发电机的负序和零序电抗1.静止设备：x(1)=x(2)，旋转设备：x(1)x(2)。外加电流源时外加电压源时 负序电流产生的反向旋转磁场相对与转子绕组速度是2，反向旋转磁通不能穿过励磁绕组、直轴阻尼绕组以及交轴阻尼绕组。故负序电流遇到的电抗是在Xd与Xq之间交变电抗。电抗取平均值电纳取平均值不同的故障类型介于二者之间，见表。同步电机负序和零序电抗的典型值同步电机负序和零序电抗的典型值2.零序漏互感为负的2倍正序漏互感对零序流对正序流因为三相绕组轴线大于90，零序漏互感应该为负零序电抗小于正序漏电抗。一般取b,c相电流对a相互感为负b,c相电流对a相互感为正外加电流源 IS 时，可测出平均电压为V平均=ISZ平均，则Z=V/I为阻抗平均值；外加电压源VS时，可测出平均电流为I平均=VSY平均，则Y=I/V为导纳平均值。讨论：在交变参数支路上做实验7 73.同步发电机不对称短路时的高次谐波电流把一个正弦分布的脉振磁势分解成两个旋转磁势,是研究单相交流电机的一个基本理论。脉振反向旋转正向旋转切割脉振分解不对称短路定子基波电势不对称短路切割脉振分解不对称短路与转子同步，抵消励磁相对静止，相互抵消切割脉振分解不对称短路切割脉振分解定子直流相对静止，相互抵消相对静止，相互抵消相对静止，相互抵消定子基波电势定子奇次谐波转子偶次谐波衰减到定值定子偶次谐波转子奇次谐波衰减到零定子直流 结论：各次谐波电流分析：衰减到定值衰减到零8 8三相变压器组的零序励磁电抗与正序的相等；三相四柱式（或五柱式）变压器，零序励磁电抗的数值很大。以上两种变压器，在短路计算中都可以当作xm(0)，即忽略励磁电流，把励磁支路断开；三相三柱式变压器的零序励磁电抗比正序励磁电抗小的多，在短路计算中，其值一般用实验方法确定，大致是xm(0)0.31.0。7-3 变压器的零序等值电路及其参数变压器的零序等值电路及其参数一、普通变压器的零序等值电路及其参数一、普通变压器的零序等值电路及其参数xT(1)=xT(2)，xT(0)与变压器的结构与接线方式有关零序主磁通的磁路零序主磁通的磁路(a)三个单相的组式；三个单相的组式；(b)三相四柱式；三相四柱式；(c)三相三柱式三相三柱式9 9二、变压器零序等值电路与外电路的联接二、变压器零序等值电路与外电路的联接其中YN,d接法变压器等值电路证明:变压器零序等值电路与外电路的联接变压器零序等值电路与外电路的联接YNd侧各相绕组首尾相联 变压器零序等值电路与外电路的联接见图。在短路计算中，当变压器有三角形接法绕组时，近似地取xm(0)，即取消励磁支路。如图所示YN,d接法变压器，漏抗为XT，在YN侧A相加电压 ，B、C两相接地。试计算B、C两相的电流及方向。对称分量法应用入门举例：讨论：如果中性点不接地，B、C两相是否有电流？分析：在变压器一次侧输入不对称三相电压，二次侧开路。10107-4 架空输电线路的零序阻抗及其等值电路架空输电线路的零序阻抗及其等值电路7-6 综合负荷的序阻抗综合负荷的序阻抗 （略）几个结论及简要分析：1.零序电抗大于正序电抗；2.架空地线使零序电抗减小；3.平行双回线路，使每回零序电抗增大；4.水平排列三相导线，正序电抗中间相较两边相小，零序电抗中间相较两边相大；5.零序电阻大于正序电阻。（稳态中已讲过计算方法，略）7-8 电力系统各序网络的制订电力系统各序网络的制订（正序、负序网络均不计接地支路，解释原因？）零序网络反复举例（初学要点如下：）1.根据系统图画出所有元件电抗。2.对于变压器：中性点接地侧支路用箭头表示可连接，若中性点经电抗xn接地，则用3xn紧邻该侧漏抗串联；中性点不接地侧支路用叉号表示不能连接；三角形侧支路则直接接地。3.对于线路：电抗两端均用箭头表示，即两端都可以连接。4.根据系统图连接所有可能的通路，擦除所有不能连通的支路。5.在 f 点加零序电压。保证迅速学会，作图绝对正确！1212