1、1第第6 6章章 电力系统各元件的序阻抗和等值电路电力系统各元件的序阻抗和等值电路 短路故障是指运行中的电力系统或工厂供配电短路故障是指运行中的电力系统或工厂供配电系统的相与相或相与地之间发生的金属性非正常连系统的相与相或相与地之间发生的金属性非正常连接。接。 短路产生的短路产生的原因原因主要是系统中带电部分的电气主要是系统中带电部分的电气绝缘出现破坏绝缘出现破坏。 引起这种破坏的原因有过电压、雷击、绝缘材引起这种破坏的原因有过电压、雷击、绝缘材料的老化，以及运行人员的误操作和施工机械的破料的老化，以及运行人员的误操作和施工机械的破坏、鸟害、鼠害等。坏、鸟害、鼠害等。 6.1 短路的原因、种类
2、和后果短路的原因、种类和后果2短路回路中流过很大的短路电流，短路回路中流过很大的短路电流，故障相电压为零故障相电压为零 不对称短不对称短路路 两相短路两相短路接地接地 三相电路中都流过很大的短路电三相电路中都流过很大的短路电流，短路时电压和电流保持对称流，短路时电压和电流保持对称对称短路对称短路 三相短路三相短路 短路回路中流过很大的短路电流，短路回路中流过很大的短路电流，电压和电流的对称性被破坏电压和电流的对称性被破坏 不对称短不对称短路路 两相短路两相短路 短路电流仅在故障相中流过，故短路电流仅在故障相中流过，故障相电压下降，非故障相电压会障相电压下降，非故障相电压会升高升高 不对称短不对
3、称短路路 单相短路单相短路 特点特点 短路性质短路性质 示示 图图 表示表示符号符号 短路名称短路名称 短路种类、表示符号、性质及特点短路种类、表示符号、性质及特点 )1(k)2(k)1 , 1(k)3(k3后果：后果：v电流增大电流增大v很大的电压降很大的电压降v机械力（或称电动力）机械力（或称电动力）v不平衡磁场不平衡磁场v系统的解列系统的解列456.2 不对称短路的短路电流计算不对称短路的短路电流计算 一、对称分量法 任意一组不对称的三相相量可以分解成三组对称的三相相量。67单相接地的故障报警启动信号由零序电压获知单相接地的故障报警启动信号由零序电压获知 00003)()()(UUUUU
4、UUUUUUUUCCCBBBAAACBA8A AB BC CY、线路上不会有零序分量流通线路上不会有零序分量流通91011121111122aaaacbaIII=021aaaaIIII0212021aaabbbbIIaIaIIII0221021aaaccccIIaIaIIIIv为简化，引入运算符“a”,a=ej120,则：v矩阵形式：021aaaIII13v 分解：任一组不对称的三相相量可分解为三组对称的三相相量。1111122aaaaT=111113122aaaaT-1=111113122aaaacbaIII021aaaIII14例题：例题： 下图所示简单电路中，下图所示简单电路中，C C相
5、断开，流过相断开，流过A A、B B两相的电流为两相的电流为10A10A，试以，试以A A相电流为参考相量，相电流为参考相量，计算线电流的对称分量。计算线电流的对称分量。A AB BC C1516 序阻抗的概念 在三相参数对称的线性电路中，各序对称分量具有独立性。也就是说，当电路通过某序对称分量的电流时，只产生统一序对称分量的电压降。这样，我们可以对正序、负序和零序分量分别进行计算。 所谓元件的序阻抗，是指元件三相对称时，元件两端某一序的电压降与通过该元件同一序电流的比值，即)1()1()1(aaIVz)2()2()2(aaIVz)0()0()0(aaIVzz(1) 、z(2) 和z(0)分别
6、为该元件的正序阻抗，负序阻抗和零序阻抗。图图7-2 静止三相电路元件静止三相电路元件二、各元件的序电抗及序网络17 1. 在阻抗对称的三相电路中，正序负序零序各分量互不耦合即元件上：v通过正序电流上产生正序压降 Z1 =U.1/I1v通过负序电流上产生负序压降 Z2=U2/I2 v通过零序电流上产生零序压降 Z0=U0/I0 用叠加原理，即将系统分解为正负零三序系统后分别进行计算。最后，再将结果叠加。18 静止元件中（线路，变压器等）正序和负序电量的自感与互感关系是一样的 旋转元件中（发电机电动机等），正负序所形成的旋转磁场旋转方向不一样 192. 变压器的各序电抗 正序电抗：=T 负序电抗：
7、2=1 =T 零序电抗，0 1。 变压器的零序电抗与变压器的三相绕组接线方式和变压器铁心的结构有关。2021(a) (b)Y0/Y0/YiIIIM0 jx0(c) Y0/ Y0 x0iIIIM0 jx0iIIIM0 j外电路必须再提供一个接地点，否则与Y0/Y同ijijij零序电抗，0 1。 变压器的零序电抗与变压器的三相绕组接线方式和变压器铁心的结构有关。22(d)Y0/ /Y(e) Y0/ /Y0IIIjki 三绕组变压器中，总有一个绕组接成三角, 可不计M0 x0iIII kj(f) Y0/ /IIIjkiiI jx0 x0iIII kjIIIjkiII23 关于M0： 由单相变压器组成
8、的三相变压器，三相四柱、三相五柱式变压器，M0很大，可不计 三相三柱式变压器，应考虑M0影响，应计入M02425 当变压器中性点经电抗接地时的零序等值电路：ijiIIIM0 j3nij3n(0) 将的n3倍的数值与该侧漏抗串联即可。例如：IIIjkiikIIII3nIIj2627正序网络：与三相短路的等值线路相同，中性点 接地阻抗和空载线路不计入。负序网：与正序网基本相同。不同之处：发电机等旋转元件用负序电抗代替正序电抗；将电源点接地。 零序网：从短路点开始寻找零序电流通路，流得通的地方画下来，流不通的地方去掉。 三、各序网的建立282930例：G2G1G3T1T2T3L1L2L3Xn2213
9、95678111512101413正序网：13123567911 1281410E1E2E331负序网：13123567911 1281410E1E2E3正序网：13123567911 1281410E1E2E332零序网：G2G1G3T1T2T3L1L2L3Xn221395678111512101413Xn13Xn2143n1 23567911 121383334例题：例题：35363738bacUa1Ua2Ua3Ia1Ia2Ia3正、负、零序网 第第7章章 电力系统不对称短路的计算电力系统不对称短路的计算39利用戴维南定理，可得： 故障点的序电压方程 ： 方程中有短路点各序电流及各序电压，
10、共六个未知量，方程的求解还需要三个方程。可由故障类型的边界条件而得。)1()1()0()1(faffaIjxUU)2()2()2(fafaIjxU)0()0()0(fafaIjxU401、 单相接地故障，边界条件：转化为序分量边界条件：0)0()2() 1 (fafafafaUUUU0)0()2() 1 (2fafafafbIIaIaI0)0()2(2) 1 (fafafafcIIaIaI) 0() 2() 1 (2fafafaII aIa(a2-a) = (a2-a) =)1(faI)2(faI)1(faI)2(faI0)0()1()1(2fafafaIIaIa)0()2()1(fafafa
11、III)0()2(2)1(fafafaIIaIa)1 (f41复合序网 由序网可以得序电压，最后合成可得故障点的三相电压。)0()2()1(fafafaIII)()0()2()1()0()1(xxxjUIffa4243 2. 两相短路最后合成可以得到故障点三相电压0faIfcfbIIfcfbUU0)0(faI0)2()1(fafaII)2()1(fafaUU)2(f复合序网)()2()1()0()1(xxjUIffa44453. 两相短路接地)1 , 1(f0faI0fbU0fcU0)0()2()1(fafafaIII)0()2()1(fafafaUUU46复合序网)/()0()2()1()0
12、()1(xxxjUIffa47合成可以得到故障电流.022203 1EEbcaEExxIIIj xx由序电压方程可得：.abcU U U合成可得故障处的三相电压(1)4849五、正序等效定则故障相电流( )( ).1nnkaImI 各种短路正序电流的计算式可用一个通式表示：n故障类型)()()1()0()()1(nfnfaxxjUI50 不对称短路时，短路点的正序电流与在短路点每相接入 后发生三相短路的电流相等。 正序等效定则的图形表示：)(nx51525354例 如图，当k点发生单相接地故障时，求两台发电机中的各相短路电流。G1 G2 同型号：Xd1=0.24 X2=0.30 X0=0.08
13、 （题目所有参数都归算到统一基准下）55解： （1）作三序等值电路20.15x00.23x12. 01x56 （2）求两台发电机中的各序电流 k(1) 的复合序网是正、负、零三序网串联，设接地相为a相，并以a相为参考相.1120120120.120.150.23aaaEIIIj xxxjj 5712.1 12 1.1222.1020111120G aGaG aGaG aGaGGIjIjIjIjIjI 中：中：.1.212.111114111121G aG bG cIjjIaajjaajjI 合成：1201322jaej 其中：58.2.222.211112111101GaGbGcIjjIaajjaajI 同 理 ：59例题：例题：60616263646566676869对称分量经变压器后的相位变化 1. Y/Y-0 正序、负序情况下，两侧电流、电压均为同相位（即不必考虑相位变化），如果是Y0/ Y0 零序电流、电压也不产生相位移动 7071v三角侧处短路中，不存在零序分量v经Y/-11变压器后，需作如下修正：2. Y/-11.30301111.30302222jjaAaAjjaAaAUUeIIeUUeIIe72教材：教材：P214 例例8-3
