电力系统不对称短路故障.ppt

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1、一、起始次暂态电流一、起始次暂态电流(I“)的计算的计算 1确定系统各元件的次暂态参数确定系统各元件的次暂态参数 (1)同步发电机。在突然短路瞬间，同步发电机的次暂态电同步发电机。在突然短路瞬间，同步发电机的次暂态电量保持着短路前瞬间的数值量保持着短路前瞬间的数值(E0=E101)。根据图所示简化。根据图所示简化相量图，取同步发电机在短路前瞬间的端电压为相量图，取同步发电机在短路前瞬间的端电压为U101，电流为，电流为I101和功率因数角和功率因数角101，利用下式即可计算出次暂态电势值，利用下式即可计算出次暂态电势值，即即近似地用标量的形式表示为（2）异步电动机。在正常运行情况下，异步电动机

2、的转差率很小(s一25)，可以近似地当做同步速运行。根据短路瞬间转子绕组链磁守恒的原则，异步电动机也可以用与转子绕组的总磁链成正的次暂态电势以及相应的次暂态电抗来代表。异步电机次暂态电抗的额定标么值为Ist异步电机启动电流的标么值(以额定电流为基准)，一般为47，因此可近似地取X=0.2。异步电机的次暂态参数简化相量图。由图可计算它的次暂态电势为 近似地用标量形式表示为短路前异步电动机的端电压、电流以及电压和电流间的相角差。三相短路的暂态过程三相短路的暂态过程 图 简单三相电路短路短路前短路前电路处于电路处于稳态稳态：a a a a相的微分方程式如下：相的微分方程式如下：相的微分方程式如下：相

3、的微分方程式如下：其解就是短路的全电流，它由两部分组成：其解就是短路的全电流，它由两部分组成：周期分量周期分量和和非周期分量非周期分量。假定假定假定假定t t t t0 0 0 0时刻发生短路时刻发生短路时刻发生短路时刻发生短路短路电流的强制分量短路电流的强制分量,并记为并记为 周期分量：周期分量：非周期电流非周期电流 ：短路电流的自由分量短路电流的自由分量,记为记为 特征方程特征方程 的根。的根。非周期分量电流衰减的时间常数非周期分量电流衰减的时间常数 （C C C C为由初始条件决定的积分常数）为由初始条件决定的积分常数）为由初始条件决定的积分常数）为由初始条件决定的积分常数）短路的全电流

4、可表示为短路的全电流可表示为：短路电流短路电流短路电流短路电流不突变不突变不突变不突变短路前电流短路前电流短路前电流短路前电流积分常数的求解积分常数的求解积分常数的求解积分常数的求解网络的简化常用的网络简化主要有分裂电势源和分裂短路点。指短路电流最大可能的瞬时值，即称冲击电流，用指短路电流最大可能的瞬时值，即称冲击电流，用 表示。其主要作用是校验电气设备的电动力稳定度。表示。其主要作用是校验电气设备的电动力稳定度。在实用计算中，冲击电流近似计算为：在实用计算中，冲击电流近似计算为：一般电力系统中，冲击系数主要取决于电路的衰减时间一般电力系统中，冲击系数主要取决于电路的衰减时间常数和短路故障的时

5、刻，常数和短路故障的时刻，通常取通常取1.8 1.8 二、短路冲击电流二、短路冲击电流二、短路冲击电流二、短路冲击电流1Kimp 2 短短路路容容量量也也称称为为短短路路功功率率，它它等等于于短短路路电电流流有有效效值值与与短短路路处处的的正正常常工工作作电电压压（一一般般用用平平均均额额定定电电压）的乘积，即压）的乘积，即用标幺值表示时用标幺值表示时 短路容量短路容量主要用来主要用来校验开关的切断能力。校验开关的切断能力。三、短路容量三、短路容量电力系统正常运行时，可以认为是三相对称的，即认为各元件三相参数是相同的、三相电路中各点的三相电压和电流是对称的，且具有正弦波形和正常相序。电力系统对

6、称运行方式的破坏主要与故障有关，例如发生不对称短路或个别地方一相或二相断线等等。电力系统对称运行方式遭到破坏时，三相电压和电流将不对称，而且波形也发生不同程度的畸变，即除基波外，还含有一系列谐波分量。在暂态过程中谐波成分更复杂，而且还会出现非周期分量。第三节不对称故障的分析计算第三节不对称故障的分析计算 我们分析电压和电流的基波(50Hz)分量，并且在暂态过程的任一瞬间都当作正弦波形看待。采用相量法来进行分析计算。由于只是个别地方发生不对称短路或断线，导致系统局部的不对称，而系统其他各元件的三相阻抗及三相之间互感仍然保持相等，所以一般不使用直接求解复杂的三相不对称电路的方法，而采用更简单的对称

7、分量法进行分析计算。对称分量法对称分量法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简单不对称故障的分析计算简单不对称故障的分析计算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对称分量法一、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，

8、且与系，且与系统正常运行相序相同。统正常运行相序相同。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，且与系统正常运行相序相反。统正常运行相序相反。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二、序阻抗的概念二、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

9、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。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，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元件序阻抗及电力系统序网络的形成静止元件静止元件：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

10、相同。如：发电机、电动机等元件。动机等元件。一、架空线路的零序阻抗及其等值电路一、架空线路的零序阻抗及其等值电路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1.1.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

11、变压器的各序等值漏抗相等各序等值漏抗相等。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，通路径相同，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。因此，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。二、变压器的零序电抗及其等值电路二、变压器的零序电抗及其等值电路变压器绕组接法变压器绕组接法开关位置开关位置绕组端点与外电路的连接绕组端点与外电路的连接Y Y1 1与外电路断开与外电路断开Y Y0 02

12、 2与外电路接通与外电路接通3 3与外电路断开，但与励磁支路并联与外电路断开，但与励磁支路并联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 中性点有接地电阻时变压器的零序等值电路中性点有接地电阻时变压器的零序等值电路变压器中性点经电抗接地时的零序等值电路变压器中性点经电抗接地时的零序等值电路 1 1 同步发电机的负序电抗同步发电机的负序电抗无确切数值，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0.150.350.320.550.1340.180.240.040.1250.040.1250.0360.080.08

13、2.2.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的合成磁势为零，因此其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。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（绕组结构形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）：式不同）：异步电动机和综合负荷的序阻抗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

14、序电抗：异步电机和综合负荷的零序电抗：X0=。一、叠加原理的应用一、叠加原理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接接地。地。a a相发生单相接地相发生单相接地不对称短路情况下短路点的电流和电压一、叠加原理的应用一、叠加原理的应用a a相接地的模拟相接地的模拟一、叠加原理的应用一、叠加原理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一、叠加原理的应用一、叠加原理的应用正序网正序网一、叠加原理的应用一、叠加原理的应用负序网负序网一、叠加原理的应用一、叠加原理的应用零序网零序网作业：P168221223