第7章电力系统各元件的序参数和等值电路

第七章电力系统各元件的序参数和等值电路第二节同步发电机的负序电抗和零序电抗第三节异步电机的参数和等值电路第四节变压器的零序参数和等值电路第五节电力线路的零序阻抗和等值电路第一节对称分量法第六节电力系统故障运行的等值电路教学要求1.熟悉电力系统正序阻抗、负序阻抗及零序阻抗的意义；2.理解对称对称分量法，会进行不对称量的分解；4.会绘制电力系统原始零序等值网络图；5.会建立电力系统故障运行的等值网络。3.熟悉发电机、异步电动机、变压器及电力线路的三序阻抗及等效电路；一、对称短路和不对称短路电路短路稳定后，三相短路电流幅值相等，相位互差120°对称短路可只分析一相，然后根据对称关系可写出其余两相短路电流第一节对称分量法Xn简单系统发生单相接地f(1)0aUbUcU0bI0cIaIaEbEcE电路中三相对地电压、三相短路电流不对称了不对称短路二、对称分量法在分析不对称短路时，通常是把不对称的电压和电流等不对称量，分解成三组对称分量。在线性网络中，这三序分量是相互独立的，可以分别进行计算，最后再将计算结果按照一定规则组合起来，得到最终的短路电流结果，这种分析方法称为对称分量法。第一节对称分量法设为不对称三相系统的三相电流相量，可以按下列关系分解出三组对称三相系统的电流相量。cbaIII、、(d)三序分量的合成(a)正序分量(b)负序分量(c)零序分量1aI1bI1cI2aI2bI2cI0aI0bI0cIaIbIcI第一节对称分量法(a)正序分量(b)负序分量(c)零序分量1aI1bI1cI2aI2bI2cI0aI0bI0cI11121acabIaIIaI，正序分量：22222acabIaIIaI，负序分量：000cbaIII零序分量：选择a相作为基准相，并引入旋转相量后，三序相量有如下关系:120eja第一节对称分量法若已知，可求出cbaIII、、021aaaIII、、旋转相量a称为算子，其值为：1012321e2321e322402120aaajajajj，，欧拉公式不对称量的分解：02210210212021021021aaaccccaaabbbbaaaaaaaIIaIaIIIIIIaIaIIIIIIIIIII第一节对称分量法02210210212021021021aaaccccaaabbbbaaaaaaaIIaIaIIIIIIaIaIIIIIIIIIII可写成矩阵的形式PsITIcbaIII1111122aaaa021aaaIII第一节对称分量法021aaaIII111113122aaaacbaIII或：11121acabIaIIaI，正序分量：22222acabIaIIaI，负序分量：000cbaIII零序分量：a相的三序分量求出后，可求出b相和c相的三相分量先计算a相第一节对称分量法上述对电流的变换同样适用于电压和电动势第一节对称分量法例1如,求其A、B及C三相的三序分量。AI100(A))(18010AIB)(0AIC021AAAIII111113122aaaaCBAIII解：1111202401240120131018010010)(03078.5)30(78.50180100100)180240(100100)180120(1001031A第一节对称分量法021AAAIII)(03078.5)30(78.5A即：其它的各序分量为：)(21078.5121AIaIAB)(15078.522AIaIAB)(000AIIAB)(9078.511AIaIAC)(27078.5222AIaIAC)(000AIIAC第一节对称分量法abc090V,1160V,71225VEEEa(0)abc110901160712252837V33EEEE2a(1)abc110901120116012407122593106V33EEaEaE2a(2)abc1109012401160112071225760V33EEaEaE例2某三相发电机由于内部故障，其三相电势分别为，求其对称分量。解：以a相为基准相，应用公式可得第一节对称分量法abc1150,115240,115120EEE作为对比，正常情况下a(0)abc103EEEE2a(1)abc111150112011524012401151201150V33EEaEaE2a(2)abc1111501240115240112011512033111501151201152400V3EEaEaE第一节对称分量法很重要的公式啰XYZNBCAeA+–eC+–eB+–AIBICI0CBAIII这是一个节点本电路无零序电流)(31)0(cbaaIIII第一节对称分量法03aNCBAIIIII零序电流须以中性线为通路本电路可有零序电流XYZNBCAeA+–eC+–eB+–AIBICINI)(31)0(cbaaIIII第一节对称分量法0CBAIII–++–+BACABUCAUBCU–BCUAIBICI广义节点本电路中线电流无零序电流相电流中可有零序电流)(31)0(cbaaIIII第一节对称分量法三相系统中三个线电压之和恒为零，所以在线电压中没有零序分量第一节对称分量法一、短路的形式三相短路两相短路第二节同步发电机的负序电抗和零序电抗单相接地短路单相短路两相接地短路两相接地短路短路的形式说明图(虚线表示短路电流路径)低压系统第二节同步发电机的负序电抗和零序电抗同步发电机稳态短路时，电枢反应为纯去磁作用，电枢反应磁通和漏磁通路径如图。电枢反应磁通直接穿过阻尼绕组和励磁绕组，路径的磁阻很小，短路电流遇到的电抗为数值很大的直轴同步电抗Xd。1.电枢反应磁通的路径和同步电抗二、同步发电机的同步电抗、次暂态电抗和暂态电抗稳态短路电流有效值：dkXEI0第二节同步发电机的负序电抗和零序电抗有阻尼绕组的同步发电机三相突然短路时，电枢反应磁通被挤出阻尼绕组和励磁绕组，只能沿着阻尼绕组和励磁绕组漏磁路径闭合。''同步发电机此时状态称为次暂态状态，定子电抗称为直轴次暂态同步电抗Xd”。2.次暂态电抗磁路的磁阻变得很大，由于路径的磁阻变大，定子绕组的电抗比稳态短路时的同步电抗大大减小。次暂态短路电流：dkXEI0ddXX第二节同步发电机的负序电抗和零序电抗当阻尼绕组中电流衰减完毕后，电枢反应磁通就能够穿过阻尼绕组(或相当于发电机无阻尼绕组状态)，仍需经过励磁绕组的漏磁路径，如图所示。此时发电机状态称为暂态状态，定子电抗称为暂态同步电抗Xd’。3.暂态电抗暂态短路电流：dkXEI0dddXXX第二节同步发电机的负序电抗和零序电抗当励磁绕组中的感应电流电流也衰减完毕后，发电机进入稳态短路状态。dkXEI0ddXX为正序阻抗。，,,,,qqdddXXXXX第二节同步发电机的负序电抗和零序电抗三、同步发电机的负序电抗定义：发电机端点的负序电压的同步频率分量与流入定子绕组负序电流的同步频率分量的比值。不同类型的短路，负序电抗不同。两相短路单相接地短路两相接地短路dqXX000()()222dqXXXXX000(2)(2)2dqdqdqdqXXXXXXXXXXX第二节同步发电机的负序电抗和零序电抗注意：(1)若，则负序电抗。(2)同步发电机经外电抗短路时，表中所有都应以代替。(3)短路电流计算中，dqXX2dXXX0dqXXX、、0dqXXXXXX+、、21()2dqXXX四、同步发电机的零序电抗施加在发电机端的零序电压的同步频率分量与流入定子绕组的零序电流的同步频率的分量的比值。由定子绕组的漏抗确定。零序电抗的变化范围大致是（0.15～0.6）R0=RdX第二节同步发电机的负序电抗和零序电抗同步电机类型X2X0汽轮发电机0.160.06有阻尼绕组水轮发电机0.250.07无阻尼绕组水轮发电机0.450.07调相机和大型同步电动机0.240.08对汽轮发电机及有阻尼的水轮发电机，可采用对于无阻尼绕组的发电机，可采用如无电机的确切参数，也可按下表取值：21.22dXXdXX45.12在近似计算中以额定值为基准的标幺值更正教材第二节同步发电机的负序电抗和零序电抗如果发电机中性点不接地，不能构成零序电流的通路，则其零序等值电抗无穷大，不出现在系统零序等值电路中。0X即：第二节同步发电机的负序电抗和零序电抗第三节异步电动机的负序电抗和零序电抗负序阻抗：XX2零序电抗：由于异步电动机的三相绕组通常接成三角形或不接地的星形，无零序电流的通路，因而零序电抗数值为无限大。无需建立异步电动机的零序等值电路。第四节变压器的零序参数和等值电路。为正序参数及等效电路数及等效电路第二章所求的变压器参相同。和正序参数及等效电路电路变压器负序参数及等效双绕组变压器三绕组变压器T型等值电路第四节变压器的零序参数和等值电路变压器零序与正序、负序等值电路结构相同。变压器零序与正序、负序等值电路结构相同。T型等值电路第四节变压器的零序参数和等值电路零序励磁电抗零序励磁电抗当零序励磁电抗很大时，可认为励磁电抗支路开路。双绕组变压器三绕组变压器第四节变压器的零序参数和等值电路当在变压器端点施加零序电压时，其绕组中有无零序电流，以及零序电流的大小与变压器三相绕组的接线方式和变压器的结构密切相关。变压器的零序阻抗及其等值电路第四节变压器的零序参数和等值电路此处打开ABCabc无零序电流。与另一侧绕组的连接方式无关axXXⅠXⅡXm0A0U施加零序电压等效电路一、双绕组变压器的零序参数和等值电路第四节变压器的零序参数和等值电路此处打开ABCabc施加零序电压无零序电流。与另一侧绕组的连接方式无关axXXⅠXⅡXm0A0U第四节变压器的零序参数和等值电路1.YN，d接线变压器XjⅠNXⅠⅡ03I0I0IjXEXjEI000330bejXbjXjX0ae0cec0I0I0Ia00000jXEjXEIjXEUab即ab两点相当于短路第四节变压器的零序参数和等值电路1.YN，d接线变压器XjⅠNXⅠⅡ03I0I0IⅠⅡ0mjXjX0IjX0I0U0010mmXXXXXXXXXXXm0注意折算第四节变压器的零序参数和等值电路正序电抗，下同(0)N(0)N(0)N(0)(0)nj3UUUUIz