第8章-电力系统不对称故障的分析01分析.ppt

第第8 8章章 电力系统不对称电力系统不对称 故障的分析故障的分析1横向故障单相接地短路两相短路 两相接地短路 不对称故障纵向故障两相断线 单相断线不对称故障的类型不对称故障的类型2①计算短路点各序电流、电压分量；②计算各序电流、电压在网络中的分布，遇有变压器之路，还需注意相位变化； ③将各序分量合成得出网络各支路中的各相电流以及各节点各相电压 不对称短路计算的基本思路不对称短路计算的基本思路38.1 8.1 简单不对称短路的分析简单不对称短路的分析 §一、单相接地短路§二、两相短路§三、两相接地短路§四、正序等效定则§五、接地系数4一、单相接地短路acØ由于a相为特殊相，且选定其为基准相，则故障点的边界条件为 应用对称分量法可得5Ø整理可得序量边界条件为Ø序网络的三个基本方程 6Ø解析法： 联立求解三个基本方程和三个序量边界条件方程，从而可求出短路点各序电流和各序电压共六个未知参数的方法 不对称短路的计算方法7Ø复合序网络法： 按序量边界条件，将正序、负序和零序网络按一定规律连接，从而求出短路点各序电流和各序电压共六个未知参数的方法。

这种方法简单直观，使用方便8o1f1f2o2f0o0按照本题的序量边界条件，可绘制相应的序网如左图所示9•应用解析法或复合序网法计算不对称故障，两种方法均可；•两种方法的共同关键点是：计算短路点的计算短路点的正序电流分量正序电流分量•以复合序网法为例的求解步骤和计算公式如下：ü①计算短路点正序电流10ü②计算短路点负序、零序电流③计算短路点各序电压11④计算短路点各相电流 12ü故障相或单相接地短路电流的有效值 13⑤计算短路点的各相电压14如果a相金属性接地短路，即Xf＝0，则有15短路点的非故障相电压计算16绘制短路点的电流、电压相量图电压向量图电流向量图17ü单相短路电流单相短路电流§①电源电势一定的情况下，单相短路电流和各序输入电抗之和有关； §②X1Σ和X2Σ的大小与短路点至电源点之间的电气距离有关；§③X0Σ则与中性点接地方式有关； §④当X1Σ≈X2Σ， X0Σ

19二、两相短路abcØ短路点的边界条件为短路点的边界条件为 20 Ø应用对称分量法可得出相应的序电流、序电压边界条件为 21由序分量边界条件可绘制复合序网如图所示 o1f1f2o2f0o022短路点的各序电流和电压计算23短路点的各相电流和电压的计算24Ø故障相电流的有效值故障相电流的有效值 25Ø若若b、、c两相发生的是金属性短路，则计算公式两相发生的是金属性短路，则计算公式如下：如下： 2627短路点的电流、电压相量图电压向量图电流向量图28三、两相短路接地abcØ短路点的边界条件为短路点的边界条件为 29 Ø应用对称分量法可得序分量边界条件为应用对称分量法可得序分量边界条件为 30f2o2f0o0o1f1Ø与序分量边界条件相应的复合序网为与序分量边界条件相应的复合序网为 31Ø短路点的正序电流短路点的正序电流 32•短路点的负序、零序电流短路点的负序、零序电流33Ø若b、c两相是直接接地短路，则有 34Ø故障相电流的有效值故障相电流的有效值 35•b、c两相直接接地短路 的电流电压向量图电压向量图电流向量图36四、正序等效定则四、正序等效定则 各种简单短路故障的正序电流分量可用下面的通式表示 Ø短路电流有效值为37正序等效定则的物理意义正序等效定则的物理意义 简单不对称短路时，短路点正序电流分量的大小与在短路点每一相中串接一附加电抗，并在其后面发生三相短路时的电流相等。

38简单不对称短路时的附加电抗和比例系数简单不对称短路时的附加电抗和比例系数39五、接地系数五、接地系数 Ø两相直接短路时 ，设 X1Σ＝X2Σ，则有 ①可见，两相直接短路时，非故障相的对地电压不会升高 40②当故障带有接地性质时，随着X0Σ的变化，非故障相的对地电压会在很大的范围内变动； ③计算表明单相接地时非故障相的电压升高一般较两相短路接地时为高41Øa相直接接地时非故障相b、c的电压表达式42假设 X1Σ＝X2Σ，则有4344Ø非故障相电压的绝对值为 接地系数45Ø①α的大小将直接决定单相接地所引起的工频过电压的大小； Ø②a和X0Σ/X1Σ直接相关，其间的关系曲线如图8-15所示说明：46ü①X0Σ/X1Σ若落在（-1~-20）的范围内，非故障相的电压会上升到极高的数值，这是非常危险的 ü②如果为了其他目的而人为加大电网对地电容时，应当验算并防止X0Σ/X1Σ落在（-1~-20）的范围内ü③在中性点不接地系统中，零序电流不能在变压器中流通，所以主要由线路的对地容抗（零序导纳）决定， X0Σ/X1Σ落在-∞～-2６的范围内47Ø① 在中性点直接接地系统中，由于继电保护的需要，运行中往往要将某些变压器的中性点解开以增大系统的零序阻抗；Ø ② X0Σ/X1Σ的值将取决于中性点不接地变压器的总容量与系统中变压器总容量之比。

注意：48ü①全部变压器中性点都直接接地时，取X0Σ/X1Σ≈1；ü②中性点直接接地的变压器占总容量的1/3时，取X0Σ/X1Σ≈1～2，取非故障相对地电压，为1.3倍相电压（或75%线电压）； ü③中性点直接接地的变压器占总容量的1/2时，则取X0Σ/X1Σ =2.5~3.5，取非故障相对地电压为1.4倍相电压（或80%线电压） 过电压设计中的考虑原则:49各种电网在单相接地故障时，可能出现的非故障相电压升高值507.3 7.3 输电线路在各序电压作用下的序输电线路在各序电压作用下的序阻抗及等值电路阻抗及等值电路 三相输电线路的正序、负序和零序阻抗为 51l架空输电线路的自阻抗架空输电线路的自阻抗 l两平行导线的互阻抗两平行导线的互阻抗 52l单回路三相架空输电线的正序、负序和零序阻抗单回路三相架空输电线的正序、负序和零序阻抗②零序阻抗>正序阻抗①正序阻抗＝负序阻抗原因：原因：零序电流三相同相位，互感磁通相互加强零序电流三相同相位，互感磁通相互加强 53•每回线路的正序阻抗与单回线路的正序阻抗完全相等通过正序（或负序）电流时，两回线路之间无互感磁链作用•每回线路的零序阻抗将增大。

通过零序电流时，两回线路之间将存在着零序互感磁链 l双回架空输电线的零序阻抗及其等值电路54双回路系统的单相零序电路图双回路系统的单相零序电路图55ü①双回线总的一相零序阻抗为 ü②如果两回路结构完全相同 56ü③每一回路的单相零序阻抗为 57l有架空地线的单回架空输电线的零序阻抗及有架空地线的单回架空输电线的零序阻抗及其等值电路其等值电路 58由于架空地线的影响，线路的零序阻抗将减小因为架空地线相当于导线的一个二次短路线圈，它对导线磁场起去磁作用架空地线距导线愈近，愈大，这种去磁作用愈大 59l有架空地线的双回架空输电线的零序等值电路有架空地线的双回架空输电线的零序等值电路60在短路实用计算中，常可忽略电阻，近似地采用下表的值作为输电线路每一回路每单位长度的一相等值零序电抗61Ø电缆线路的零序阻抗电缆线路的零序阻抗Ÿ电缆芯线间距离较小，故电缆线路的正序（或负序）电抗比架空线路要小得多 62•电缆零序阻抗一般应通过实测确定； •近似估算中，对于三芯电缆可以采用下面的数值 说明：63实用计算中，可采用表中的电抗平均值 647.4 7.4 架空输电线路的各序电纳架空输电线路的各序电纳 Ø输电线路的正序和负序电纳65零序电纳<正序电纳l无架空地线时三相输电线路的零序电纳无架空地线时三相输电线路的零序电纳 l架空地线对输电线路零序电纳的影响架空地线对输电线路零序电纳的影响 v零序电容增大的原因是：零序电容增大的原因是：与大地相连接的架空线比大地更接近于线路导线。

零序电纳>正序电纳667.5 7.5 同步电机的序阻抗同步电机的序阻抗Ø同步电机的同步电机的正序电抗 定义：发电机端点负序电压的基频分量与流入定子绕组的负序电流基频分量的比值称为负序电抗 Ø同步电机的同步电机的负序电抗67Ø实用计算中，隐极机和有阻尼绕组的凸极机的负序电抗可取为 Ø无阻尼绕组的凸极机的负序阻抗取为 68近似估算时Ÿ汽轮发电机及有阻尼绕组的水轮发电机 Ÿ无阻尼绕组的发电机 Ÿ在要求不高的场合，对汽轮发电机和有阻尼绕组的水轮发电机69定义：定义：施加在发电机端点的零序电压的基频分量与流入定子绕组的零序电流的基频分量的比值 •同步机的中性点不接地时，零序电抗为无穷大； •同步机的中性点接地时，零序电抗为定子绕组对零序电流所呈现的漏电抗同步电机的零序电抗同步电机的零序电抗70•零序漏电抗总是小于正序漏电抗且具有很大的变动范围，通常71实用计算中，如无电机的确定参数，可取表中给出的平均值 727.6 负荷的序阻抗 l负荷的正序阻抗负荷的正序阻抗 大容量异步电动机综合负荷73l负荷的负序阻抗负荷的负序阻抗忽略绕组电阻和激磁电抗可得异步电动机的负序阻抗近似等于次暂态电抗。

Ø异步电动机没有接地的中性点，因而零序电流不能流通，故零序阻抗为无限大 Ø负荷一般不需要建立零序等值电路 l负荷的零序阻抗负荷的零序阻抗747.7 电力系统各序网络的制订 Ø各序网络是三相对称的，故在制订各序网络的等值电路时，只需画出一相的等值网络 Ø基本方法：ü①在故障点与地间加上序电压； ü②从故障点开始，逐步查明各序电流流通的路径； ü③将某一序电流能流通的元件以其序参数加入该序网络中 75ü正序网络就是第6章中计算三相短路时的网络； ü①故障点的电压不为零而为正序电压； ü②中性点接地阻抗、空载线路（不计导纳）以及空载变压器（不计激磁电流）中不会有正序电流通过，所以这些元件在正序网络中是不出现的 一、正序网络的制订一、正序网络的制订76ü①组成负序网络的元件与组成正序网络的元件完全相同； ü②负序网络中发电机的电势为零； ü③各元件的负序电抗值，除发电机等旋转元件外，其他均与正序网络的相同 二、负序网络的制定二、负序网络的制定77ü①组成零序网络的元件和组成正序、负序网络的元件是不同的； ü②制订零序网络时首先要查明，在故障点加零序电压后，零序电流可能通过的路径； ü③将零序电流能通过的元件以其相应的零序电抗代替，即可组成零序网络。

三、零序网络的制订三、零序网络的制订78正序、负序、零序网络的绘制79正序网络80负序网络81零序网络82。