1、第第8章章电力系统简单不对称故障分析电力系统简单不对称故障分析对称分量法对称分量法对称分量法在不对称故障分析计算中的应用对称分量法在不对称故障分析计算中的应用电力系统元件序参数及系统的序网图电力系统元件序参数及系统的序网图简单不对称故障的分析计算简单不对称故障的分析计算1 1、什么是对称分量法？、什么是对称分量法？2 2、为什么要引入对称分量法？、为什么要引入对称分量法？分析过程是什么？分析过程是什么？1 1、各元件的序参数是怎样的？、各元件的序参数是怎样的？2 2、如何绘制电力系统的序网图？、如何绘制电力系统的序网图？如何利用对称分量法对如何利用对称分量法对简单不对称故障进行分简单不对称故障
2、进行分析与计算？析与计算？8.1 8.1 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、对称分量法一、对称分量法正序分量正序分量零序分量零序分量负序分量负序分量合成合成一、对称分量法一、对称分量法正序分量正序分量：三相量大小相等，互差：三相量大小相等，互差1200，且与系统正常，且与系统正常运行相序相同。运行相序相同。负序分量负序分量：三相量大小相等，互差：三相量大小相等，互差1200，且与系统正常，且与系统正常运行相序相反。运行相序相反。零序分量零序分量：三相量大小相等，相位一致。：三相量大小相等，相位一致。逆时针旋转逆时针旋转1201200 0一、对称分量法一、对
3、称分量法三相量用三序量表示三相量用三序量表示三序量用三相量表示三序量用三相量表示三组对称分量可以合成得到唯一的三个不对称分量。三组对称分量可以合成得到唯一的三个不对称分量。NABCABCBCA+X+YZA+X+BCYZ线电线电 流流理想电力系统，由于三相对称，负序、零序分量都为理想电力系统，由于三相对称，负序、零序分量都为零。当系统出现故障时，三相变得不对称了，这时就零。当系统出现故障时，三相变得不对称了，这时就能分解出负序和零序（或者只有其中的一种）。能分解出负序和零序（或者只有其中的一种）。因此通过检测这两个分量，可知系统是否出了问题。因此通过检测这两个分量，可知系统是否出了问题。二、序阻
4、抗的概念二、序阻抗的概念静止的三相电路元件序阻抗静止的三相电路元件序阻抗称为序阻抗矩阵称为序阻抗矩阵当元件参数完全对称时当元件参数完全对称时二、序阻抗的概念二、序阻抗的概念结论：在结论：在三相参数对称的线性电路三相参数对称的线性电路中，各序对称分量具有独中，各序对称分量具有独立性，因此，可以对正序、负序、零序分量分别进行计算。立性，因此，可以对正序、负序、零序分量分别进行计算。三相对称系统对称分量变换为三个互不耦合的正、负、零序系统三相对称系统对称分量变换为三个互不耦合的正、负、零序系统二、序阻抗的概念二、序阻抗的概念序阻抗：元件三相参数对称时，元件两端某一序的电压降序阻抗：元件三相参数对称时
5、元件两端某一序的电压降与通过该元件的同一序电流的比值。与通过该元件的同一序电流的比值。正序阻抗正序阻抗负序阻抗负序阻抗零序阻抗零序阻抗对于三相对称的元件中的不对称电流、电压的计算问题，对于三相对称的元件中的不对称电流、电压的计算问题，可以分解成三相对称的分量，分别进行计算。可以分解成三相对称的分量，分别进行计算。由于每组分量的三相是对称的，只需分析一相即可。由于每组分量的三相是对称的，只需分析一相即可。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一台发电机接于空载线路，发电机中性点经阻抗一台发电机接于空载线路，发电机中性点经阻抗Z Zn n接地。接地。a a相
6、发生单相接地相发生单相接地三、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将将不不对对称称部部分分用用三三序序分分量量表表示示应应用用叠叠加加原原理理进进行行分分解解三、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正序网正序网三、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负序网负序网三、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零序网零序网8.2 8.2 电力系统各元件序网络电力系统各元件序网络静止元件静止元件：正序阻抗等于负序阻抗，不等于零序：正序阻抗等于负序阻抗，不等于零序阻
7、抗。如：变压器、输电线路等。阻抗。如：变压器、输电线路等。旋转元件旋转元件：各序阻抗均不相同。如：发电机、电：各序阻抗均不相同。如：发电机、电动机等元件。动机等元件。一、同步发电机的负序和零序电抗一、同步发电机的负序和零序电抗1 同步发电机的正序同步发电机的正序电抗电抗同步发电机在对称运行时，同步发电机在对称运行时，只有正序电势和正序电流，只有正序电势和正序电流，此时的电机参数，就是正序此时的电机参数，就是正序参数。参数。2 同步发电机的负序同步发电机的负序电抗电抗负序旋转磁场与转子旋转负序旋转磁场与转子旋转方向相反，因而在不同的方向相反，因而在不同的位置会遇到不同的磁阻位置会遇到不同的磁阻（
8、因转子不是任意对称的）（因转子不是任意对称的），负序电抗会发生周期性，负序电抗会发生周期性变化。变化。实用计算中发电机负序电抗计算实用计算中发电机负序电抗计算 有阻尼绕组有阻尼绕组 无阻尼绕无阻尼绕组组发电机负序电抗近似估算值发电机负序电抗近似估算值有阻尼绕组有阻尼绕组 无阻尼绕无阻尼绕组组无确切数值，可取典型值无确切数值，可取典型值 电机类型电抗水轮发电机汽轮发电机调相机和大型同步电动机有阻尼绕组无阻尼绕组0.150.350.320.550.1340.180.240.040.1250.040.1250.0360.080.083 同步发电机的零序电抗同步发电机的零序电抗三相零序电流在气隙中产生
9、的合成磁势为零，因三相零序电流在气隙中产生的合成磁势为零，因此其零序电抗仅由定子线圈的漏磁通确定。此其零序电抗仅由定子线圈的漏磁通确定。同步发电机零序电抗在数值上相差很大（绕组结同步发电机零序电抗在数值上相差很大（绕组结构形式不同）：构形式不同）：零序电抗零序电抗典型值典型值二、异步电动机和综合负荷的序阻抗二、异步电动机和综合负荷的序阻抗异步电机和综合负荷的正序阻抗：异步电机和综合负荷的正序阻抗：Z1=0.8+j0.6或或X1=1.2；异步电机负序阻抗：异步电机负序阻抗：X2=0.2；综合负荷负序阻抗：综合负荷负序阻抗：X2=0.35；异步电机和综合负荷的零序电抗：异步电机和综合负荷的零序电抗
10、X0=。三、变压器的零序电抗及其等值电路三、变压器的零序电抗及其等值电路1.普通变压器的零序阻抗及其等值电路普通变压器的零序阻抗及其等值电路正序、负序和零序等值电路结构相同。正序、负序和零序等值电路结构相同。漏磁通的路径与所通电流的序别无关，因此变压器的漏磁通的路径与所通电流的序别无关，因此变压器的各各序等值漏抗相等序等值漏抗相等。励磁电抗取决于主磁通路径，正序与负序电流的主磁通励磁电抗取决于主磁通路径，正序与负序电流的主磁通路径相同，路径相同，负序励磁电抗与正序励磁电抗相等负序励磁电抗与正序励磁电抗相等。因此，。因此，变压器的正、负序等值电路参数完全相同。变压器的正、负序等值电路参数完全相
11、同。变压器的零序励磁电抗与变压器的铁心结构相关。变压器的零序励磁电抗与变压器的铁心结构相关。2 变压器的零序等值电路与外电路的连接变压器的零序等值电路与外电路的连接变压器施加零序电压时，其绕组中有无零序电流，变压器施加零序电压时，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。和变压器的结构密切相关。四、架空线路的零序阻抗及其等值电路四、架空线路的零序阻抗及其等值电路零序电流必须借助大地及架空地线构成通路零序电流必须借助大地及架空地线构成通路零序阻抗比正序阻抗大零序阻抗比正序阻抗大（1）回路中包含了大地电阻）
12、回路中包含了大地电阻（2）自感磁通和互感磁通是助增的）自感磁通和互感磁通是助增的平行架设双回线零序等值电路平行架设双回线零序等值电路有架空地线的情况：零序阻抗有所减小。有架空地线的情况：零序阻抗有所减小。实用计算中一相等值零序电抗实用计算中一相等值零序电抗无架空地线的单回线路无架空地线的单回线路有钢质架空地线的双回线路有钢质架空地线的双回线路有钢质架空地线的单回线路有钢质架空地线的单回线路有良导体架空地线的单回线路有良导体架空地线的单回线路无架空地线的双回线路无架空地线的双回线路有良导体架空地线的双回线路有良导体架空地线的双回线路五、电力系统各序网络五、电力系统各序网络等值电路的绘制原则等值电
13、路的绘制原则 根据电力系统的原始资料，在故障点分别根据电力系统的原始资料，在故障点分别施加各序电势，从故障点开始，查明各序施加各序电势，从故障点开始，查明各序电流的流通情况，凡是某序电流能流通的电流的流通情况，凡是某序电流能流通的元件，必须包含在该序网络中，并用相应元件，必须包含在该序网络中，并用相应的序参数及等值电路表示。的序参数及等值电路表示。正序网络正序网络负序网络负序网络正序网络正序网络零序网络：零序网络：必须首先确定零序电流的流通路径。必须首先确定零序电流的流通路径。零序网络零序网络8.3 8.3 简单不对称短路的分析计算简单不对称短路的分析计算任一复杂的电力系统，在任一处发生不对称
14、故障，我们任一复杂的电力系统，在任一处发生不对称故障，我们均可以建立正、负、零序三个序网络的等效电路。均可以建立正、负、零序三个序网络的等效电路。该方程组有三个方程，但有六个该方程组有三个方程，但有六个未知数，必须根据边界条件列出未知数，必须根据边界条件列出另外三个方程才能求解。另外三个方程才能求解。一、单相接地短路一、单相接地短路单相接地故障的复合序网单相接地故障的复合序网单相接地的短路电流和短路点非故障相电压单相接地的短路电流和短路点非故障相电压二、两相短路二、两相短路两相短路的复合序网两相短路的复合序网两相短路的短路电流两相短路的短路电流两相短路的电压两相短路的电压三、两相短路接地三、两
15、相短路接地两相短路接地序网图两相短路接地序网图两相短路接地故障相电流两相短路接地故障相电流两两相相短短路路接接地地相相量量图图 四、正序等效定则四、正序等效定则正序分量的计算正序分量的计算单相短路单相短路两相短路两相短路两相接地短路两相接地短路附加电抗附加电抗在简单不对称短路的情况下，故障处电流的正序分量，与在在简单不对称短路的情况下，故障处电流的正序分量，与在故障处每一相中加入附加阻抗，并在其后发生三相短路时的故障处每一相中加入附加阻抗，并在其后发生三相短路时的短路电流相等。这一定则称为短路电流相等。这一定则称为正序等效定则正序等效定则。对应的等效电。对应的等效电路称为路称为正序增广网络正序
16、增广网络。短路电流的计算短路电流的计算比例系数比例系数附加电抗和比例系数附加电抗和比例系数短路类型短路类型f f(n)(n)三相短路三相短路f f(3)(3)0 01 1两相短路接地两相短路接地f f(1,1)(1,1)两相短路两相短路f f(2)(2)X X22单相接地短路单相接地短路f f(1)(1)X X22+X X003 38.4 8.4 不对称短路时网络中电流电压的计算不对称短路时网络中电流电压的计算电力系统设计运行中，除需要知道电力系统设计运行中，除需要知道故障点故障点的短路的短路电流和电压外，有时还需要知道电流和电压外，有时还需要知道网络网络中某些中某些支路支路电流和电流和节点节
17、点电压。电压。基本思路：基本思路：先求出电流电压的各序分量在网络中先求出电流电压的各序分量在网络中的分布，然后将相应的各序分量进行合成求得各的分布，然后将相应的各序分量进行合成求得各相电流和相电压。相电流和相电压。一、对称分量经变压器后的相位变化一、对称分量经变压器后的相位变化1.Y1.YY Y1212连接的变压器连接的变压器：不发生相位移动。：不发生相位移动。2.Y2.Y 1111连接的变压器连接的变压器:移相移相30300 02.Y2.Y 1111连接的变压器连接的变压器2.Y2.Y 1111连接的变压器连接的变压器2.YN2.YNd1111连接的变压器连接的变压器:二、网络中电流电压二、
18、网络中电流电压的分布计算的分布计算1.1.电流分布计算电流分布计算常用电流分布系数法。常用电流分布系数法。2.2.电压分布的计算：电压分布的计算：8.5 8.5 非全相断线的分析计算非全相断线的分析计算非全相断线非全相断线横向故障和纵向故障横向故障和纵向故障 短路常称为横向故障；短路常称为横向故障；网络中两个相邻节点出现不正常断开的情况。网络中两个相邻节点出现不正常断开的情况。一、单相断开一、单相断开单相断开的复合序网单相断开的复合序网非故障相电流和断口电压非故障相电流和断口电压二、两相断开二、两相断开两相断开时的复合序网两相断开时的复合序网非故障相电流和断口电压非故障相电流和断口电压 写出下写出下图中中单相相经阻抗阻抗Z Z短路接地短路接地时的的边界条件，并界条件，并利用利用对称分量法求出短路点的各序称分量法求出短路点的各序电流分量（要求写流分量（要求写出推出推导过程）。程）。写出下写出下图中两相中两相经阻抗阻抗Z Z短路接地短路接地时的的边界条件，并界条件，并利用利用对称分量法求出短路点的各序称分量法求出短路点的各序电流分量（要求写流分量（要求写出推出推导过程）。程）。写出下写出下图中两相中两相经阻抗阻抗Z Z短路短路时的的边界条件，并利用界条件，并利用对称分量法求出短路点的各序称分量法求出短路点的各序电流分量（要求写出推流分量（要求写出推导过程）。程）。
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