电力系统暂态分析第三版ppt.ppt

《电力系统暂态分析第三版ppt.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电力系统暂态分析第三版ppt.ppt（227页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、电力系统暂态分析电力系统暂态分析暂态分析，瞬变、过渡、暂时暂态分析，瞬变、过渡、暂时物理特点：由一个状态（初始状态）变化物理特点：由一个状态（初始状态）变化到另一状态（终止状态）的过程分析，到另一状态（终止状态）的过程分析，数学特点：用微分方程描述的过程分析。数学特点：用微分方程描述的过程分析。应用：电力系统设计、规划、控制等。应用：电力系统设计、规划、控制等。绪绪论论第一章第一章 电力系统故障分析的基本知识电力系统故障分析的基本知识本章的主要内容是简单介绍电力系统产生故障本章的主要内容是简单介绍电力系统产生故障的原因、故障的种类、故障的分类、故障的危害、的原因、故障的种类、故障的分类、故障的

2、危害、短路计算的目的。短路计算的目的。介绍标幺制在故障分析中的应用。介绍标幺制在故障分析中的应用。最后仔细讨论无限大功率电源供电的三相短最后仔细讨论无限大功率电源供电的三相短路电流分析。路电流分析。目录目录第一节第一节故障概述故障概述第二节第二节标么制标么制第三节第三节无限大功率电源供电的三相短路无限大功率电源供电的三相短路电流分析电流分析第一节第一节概述概述故障，事故，短路故障：正常运行情况故障，事故，短路故障：正常运行情况以外的相与相之间或相与地之间的连接。以外的相与相之间或相与地之间的连接。1故障类型（电力系统故障分析中）故障类型（电力系统故障分析中）名称名称图示图示符号符号三相短路三相

3、短路二相短路二相短路 f（3）f：faultf（2）单相短路接地单相短路接地二相短路接地二相短路接地一相断线一相断线二相断线二相断线f（1）f（1.1）名称名称图示图示符号符号发生短路故障的主要原因发生短路故障的主要原因雷击等各种形式的过电压以及绝缘材料的自然老雷击等各种形式的过电压以及绝缘材料的自然老化，或遭受机械损伤，致使载流导体的绝缘被损坏化，或遭受机械损伤，致使载流导体的绝缘被损坏不可预计的自然损坏，例如架空线路因大风或导不可预计的自然损坏，例如架空线路因大风或导线履冰引起电杆倒塌等，或因鸟兽跨接裸露导体等线履冰引起电杆倒塌等，或因鸟兽跨接裸露导体等自然的污秽加重降低绝缘能力自然的污秽

4、加重降低绝缘能力运行人员违反安全操作规程而误操作，例如线路运行人员违反安全操作规程而误操作，例如线路或设备检修后未拆除接地线就加上电压等。或设备检修后未拆除接地线就加上电压等。产生短路的主要原因是电气设备载流部分产生短路的主要原因是电气设备载流部分的相间绝缘或相对地绝缘被损坏。的相间绝缘或相对地绝缘被损坏。如：例如架空输电线的绝缘子，电气设备如：例如架空输电线的绝缘子，电气设备载流部分的绝缘材料在运行中损坏，运行人员载流部分的绝缘材料在运行中损坏，运行人员在线路检修后末拆除地线就加电压等误操作也在线路检修后末拆除地线就加电压等误操作也会引起短路故障会引起短路故障电力系统的短路故障大多数发生在架

5、空线电力系统的短路故障大多数发生在架空线路部分路部分短路对电力系统的正常运行和电气设备有短路对电力系统的正常运行和电气设备有很大的危害：很大的危害：1、短路电流值大大增加，短路点的电弧有、短路电流值大大增加，短路点的电弧有可能烧坏电气设备，短路电流通过电气设备中可能烧坏电气设备，短路电流通过电气设备中的导体时，其热效应会引起导体或其绝缘的损的导体时，其热效应会引起导体或其绝缘的损坏。坏。2、导体也会受到很大的电动力的冲击，致、导体也会受到很大的电动力的冲击，致使导体变形，甚至损坏。使导体变形，甚至损坏。3、短路还会引起电网中电压降低，特别是、短路还会引起电网中电压降低，特别是靠近短路点处的电压

6、下降得最多，结果可能使靠近短路点处的电压下降得最多，结果可能使部分用户的供电受到破坏。部分用户的供电受到破坏。4、破坏系统的稳定，引起大片地区停电、破坏系统的稳定，引起大片地区停电5、不对称接地短路所引起的不平衡电流产、不对称接地短路所引起的不平衡电流产生不平衡磁通生不平衡磁通为了减少短路对电力系统的危害，可以采为了减少短路对电力系统的危害，可以采取限制短路电流的措施：如加电抗器。取限制短路电流的措施：如加电抗器。短路问题是电力技术方面的基本问题之一。短路问题是电力技术方面的基本问题之一。掌握短路发生以后的物理过程以及计算短掌握短路发生以后的物理过程以及计算短路时各种运行参量路时各种运行参量(

7、电流、电压等电流、电压等)的计算方法的计算方法是非常必要的。是非常必要的。短路电流计算的主要目的为选择和校验各种电气设备的机械稳定性和热稳为选择和校验各种电气设备的机械稳定性和热稳定性提供依据。为此，定性提供依据。为此，计算短路冲击电流以校验设备计算短路冲击电流以校验设备的机械稳定性，计算短路电流的周期分量以校验设备的机械稳定性，计算短路电流的周期分量以校验设备的热稳定性；的热稳定性；为设计和选择发电厂和变电所的电气主接线提供为设计和选择发电厂和变电所的电气主接线提供必要的数据必要的数据；为合理配置电力系统中各种继电保护和自动装置为合理配置电力系统中各种继电保护和自动装置并正确整定其参数提供可

8、靠的依据。并正确整定其参数提供可靠的依据。故障分析的分类：故障分析的分类：形式上又可称为短路故障、断线故障（非形式上又可称为短路故障、断线故障（非全相运行）全相运行）（横向与纵向）（横向与纵向）分析方法上：不对称故障、对称故障分析方法上：不对称故障、对称故障（f f（3 3）计算方法上：并联型故障、串联性故障计算方法上：并联型故障、串联性故障简单故障：在电力系统中只发生一个故障。简单故障：在电力系统中只发生一个故障。复杂故障：在电力系统中的不同地点（两复杂故障：在电力系统中的不同地点（两处以上）同时发生不对称故障。处以上）同时发生不对称故障。第二节第二节标幺制标幺制一一、标幺值标幺值与稳态中有

9、所不同，故障计算时近似计与稳态中有所不同，故障计算时近似计算。故标么值也是用近似计算。算。故标么值也是用近似计算。标幺值标幺值=有名值有名值基准值基准值二二 、基准值的选取基准值的选取基准值的选取有一定的随意性，工程中一般基准值的选取有一定的随意性，工程中一般选择惯用值（选择惯用值（S SB B=100MVA=100MVA、S SB B=1000MVA=1000MVA、U UB B=U=UN N）三相电路中基准值的基本关系三相电路中基准值的基本关系:稳态分析：稳态分析：,其中：其中：SB：三相功率三相功率UB：线电压线电压IB：星形等值电路中的相电流星形等值电路中的相电流ZB：单相阻抗：单相阻

10、抗短路分析中：短路分析中：ZB：单相阻抗：单相阻抗-故障分析中的等值电路计算与稳态分故障分析中的等值电路计算与稳态分析相同析相同IB：星形等值电路中的相电流星形等值电路中的相电流UB：相电压相电压电电力力系系统统三三相相电电路路分分析析中中用用标标幺幺制制时时，基基准准值值的选取有几个任意给定量？为什么？的选取有几个任意给定量？为什么？答：有两个任意给定量。因为有答：有两个任意给定量。因为有4 4个变量分别个变量分别为为SB：三相功率三相功率;UB：线电压线电压;IB：星形等值电路中星形等值电路中的相电流的相电流;ZB：单相阻抗。：单相阻抗。而他们之间有二个约束方而他们之间有二个约束方程分别为

11、程分别为给定二个量后，余者可由这二个方程唯一地解给定二个量后，余者可由这二个方程唯一地解出。出。三、基准值改变时标幺值的换算三、基准值改变时标幺值的换算进行电力系统计算时，必须取统一的基准进行电力系统计算时，必须取统一的基准值。值。若已知以设备本身额定值为基准值的标幺若已知以设备本身额定值为基准值的标幺值值X*(N)，求以系统基准值，求以系统基准值SB、UB为基准时的标为基准时的标幺值幺值X*(B).例如：已知例如：已知US%，STN，求在系统基准容量，求在系统基准容量SB时的标幺值电抗？时的标幺值电抗？额定容量额定容量S SN N小，则电抗小，则电抗x x*（B B）大，小机组、大，小机组、

12、小变压器的电抗大；小变压器的电抗大；简单网络计算中，选取简单网络计算中，选取S SB B=S=STNTN（S SN N），可），可减少参数的计算量。减少参数的计算量。四、变压器联系的不同电压等级电四、变压器联系的不同电压等级电网中各元件参数标么值的计算网中各元件参数标么值的计算用标么值计算时，也就是在各元件参数的用标么值计算时，也就是在各元件参数的有名值归算到同一个电压等级后，在此基础上有名值归算到同一个电压等级后，在此基础上选定统一的基准值求各元件参数的标么值的。选定统一的基准值求各元件参数的标么值的。下面分别介绍准确计算法和一种近似计算下面分别介绍准确计算法和一种近似计算法。短路电流计算一

13、般采用近似计算法。法。短路电流计算一般采用近似计算法。(一一)准确计算法准确计算法10.5/121110/6.6假设在图中己选定第假设在图中己选定第1 1段作为基本段，其它段作为基本段，其它各段的参数均向这一段归算，然后选择功率基各段的参数均向这一段归算，然后选择功率基准值相电压基淮值分别为准值相电压基淮值分别为S SB B和和U UB1B1。其他各段的。其他各段的基准电压分别为：基准电压分别为：U UB2B2=U=UB1B1*121/10.5*121/10.5；U UB3B3=U=UB2B2*6.6/110*6.6/110 作等值电路作等值电路：jxG jxT1jxLjxT2jxR取基准电压

14、取基准电压=额定电压，可简化计算额定电压，可简化计算 变压器电抗可由任一侧计算变压器电抗可由任一侧计算 线路电抗就地处理更方便线路电抗就地处理更方便 即，准确计算法有即，准确计算法有3种，种，阻抗归算法；阻抗归算法；（阻抗按变压器实际变（阻抗按变压器实际变比归算，简单网络较方便）比归算，简单网络较方便）就地处理法；就地处理法；（基准电压按变压器实（基准电压按变压器实际变比归算，大网络计算较方便）际变比归算，大网络计算较方便）在就地处理中，取定各段的基准电压在就地处理中，取定各段的基准电压（不一定按变压器实际变比作基准电压归算），（不一定按变压器实际变比作基准电压归算），则可出现则可出现1：k*

15、的理想变压器，然后再将的理想变压器，然后再将1：k*变压器用变压器用形等值电路表示。形等值电路表示。（二）（二）近似计算法近似计算法平均额定电压平均额定电压Uav=1.05UN,若取若取SB=100MVA，UB=Uav5502301153710.56.3Uav50022011035106UN成为工程中惯用的基准值。成为工程中惯用的基准值。假定变压器的变比均为平均额定电压的变比，且取假定变压器的变比均为平均额定电压的变比，且取各段基准电压均为相应段的平均额定电压，此时的参数各段基准电压均为相应段的平均额定电压，此时的参数计算称为近似计算法，即有以下简单计算：计算称为近似计算法，即有以下简单计算：

16、容量大，电抗小容量大，电抗小第三节第三节无限大功率电源供电的三相短路分析无限大功率电源供电的三相短路分析本节将分析图所示的简单三相电路中发生突然对本节将分析图所示的简单三相电路中发生突然对称短路的暂态过程。称短路的暂态过程。R LR LiaR LR LibR LR Lic在此电路中假设电源电压幅值和频率均为恒定。在此电路中假设电源电压幅值和频率均为恒定。这种电源称为无限大功率电源。这个名称从概念上是这种电源称为无限大功率电源。这个名称从概念上是不难理解的：不难理解的：（1）电源功率为无限大时，外电路发生短路）电源功率为无限大时，外电路发生短路(种扰动种扰动)引起的功率改变对于电源来说是微不足道

17、的，引起的功率改变对于电源来说是微不足道的，因而电源的电压和频率因而电源的电压和频率(对应于同步电机的转速对应于同步电机的转速)保持保持恒定；恒定；（2)无限大功率电源可以看作是由无限多个有限无限大功率电源可以看作是由无限多个有限功率电源并联而成，因而其内阻抗为零，电源电压保功率电源并联而成，因而其内阻抗为零，电源电压保持恒定。持恒定。往往是以供电电源的内阻抗与短路回路总往往是以供电电源的内阻抗与短路回路总阻抗的相对大小来判断电源能否作为无限大阻抗的相对大小来判断电源能否作为无限大功率电源。功率电源。若供电电源的内阻抗小于短路回路总阻抗若供电电源的内阻抗小于短路回路总阻抗的的10%时，则可认为

18、供电电源为无限大功率时，则可认为供电电源为无限大功率电源。电源。一、暂态过程分析一、暂态过程分析对于前图所示的三相电路，短路发生前，电对于前图所示的三相电路，短路发生前，电路处于稳态路处于稳态,其其a相的电流表达式为：相的电流表达式为：R LR LiaR LR LibR LR Lic短路暂态过程的分析与计算就是针对左边短路暂态过程的分析与计算就是针对左边回路的。假定短路住回路的。假定短路住t t0s0s时发生，由于电路仍时发生，由于电路仍为对称可以只研究其中的一相例如为对称可以只研究其中的一相例如a a相相电流电流的瞬时值应满足如下微分方程：的瞬时值应满足如下微分方程：R LR LiaR LR

19、 LibR LR Lic其解其解=特解特解+齐次方程的通解齐次方程的通解根据三相线路的对称性：根据三相线路的对称性：讨论讨论tiaipaipa0iaa0iaa1 1、由上图及公式可见。、由上图及公式可见。短路至稳态时，三相中的稳态短路至稳态时，三相中的稳态短路电流为三个幅值相等、相角相差短路电流为三个幅值相等、相角相差1201200 0的交流电流，的交流电流，其幅值大小取决于电源电压幅值和短路回路的总阻抗。其幅值大小取决于电源电压幅值和短路回路的总阻抗。从短路发生至稳态之间的暂态过程中，每相电流还包从短路发生至稳态之间的暂态过程中，每相电流还包含有逐渐衰减的直流电流，它们出现的物理原因是电含有

20、逐渐衰减的直流电流，它们出现的物理原因是电感中电流在突然短路瞬时的前后不能突变；很明显，感中电流在突然短路瞬时的前后不能突变；很明显，三相的直流电流是不相等的。三相的直流电流是不相等的。2、三相短路电流波形、三相短路电流波形由于有了直流分量，短路电流曲线便不与由于有了直流分量，短路电流曲线便不与时间轴对称，而直流分量曲线本身就是短路电流时间轴对称，而直流分量曲线本身就是短路电流曲线的对称轴。曲线的对称轴。因此，当已知因此，当已知短路电流曲线时，短路电流曲线时，可以应用这个性质把直流分量从短路电流曲线中可以应用这个性质把直流分量从短路电流曲线中分离出来，即将短路电流曲线的两根包络线间的分离出来，

21、即将短路电流曲线的两根包络线间的垂直线等分。垂直线等分。tiaipaipa0iaa0iaa3 3、直流分量起始值越大短路电流瞬时值越大。、直流分量起始值越大短路电流瞬时值越大。4 4、三相中直流电流起始值不可能同时最大或同、三相中直流电流起始值不可能同时最大或同时为零时为零tiaipaipa0iaa0iaa根据前面的分析可以得出这样的根据前面的分析可以得出这样的结论结论：当短路发生在电感电路中、短路前为空载的当短路发生在电感电路中、短路前为空载的情况下直流分组电流最大，若初始相角满足情况下直流分组电流最大，若初始相角满足-=900，则一相，则一相(a相相)短路电流的直流分量起始值短路电流的直流

22、分量起始值的绝对值达到最大值即等于稳态短路电流的幅的绝对值达到最大值即等于稳态短路电流的幅值。值。二、短路冲击电流和最大有效值电流二、短路冲击电流和最大有效值电流(一一)短路冲击电流短路冲击电流短路电流在前述最恶劣短路情况下的最大瞬短路电流在前述最恶劣短路情况下的最大瞬时值，称为短路冲击电流时值，称为短路冲击电流tiiMT/2ia0ip0对于对于G G、T T、L L：xRxR，90900 0，最恶劣的情况为：最恶劣的情况为：Im|0|Im|0|=0,=0=0,=0即空载运行，电压过零瞬间即空载运行，电压过零瞬间冲击电流冲击电流iM出现在短路发生后出现在短路发生后1/2周期，周期，f=50Hz

23、,t=0.01s，即有：，即有：冲冲击击系数：系数：冲冲击电击电流流对对周期周期电电流幅流幅值值的倍数（的倍数（1kM2）tiiMT/2ia0ip0实用中，实用中，k kM M=1.8=1.8 对变压器高压侧短路；对变压器高压侧短路；k kM M=1.9 =1.9 对机端短路。对机端短路。冲击电流主要用于检验电气设备和载流冲击电流主要用于检验电气设备和载流导体的动稳定度。导体的动稳定度。产生冲击电流的条件有三条：产生冲击电流的条件有三条：1 1）短路前空载）短路前空载2 2）短路时电流正处于幅值相位）短路时电流正处于幅值相位3 3）经过半个周期）经过半个周期（二）（二）最大有效值电流最大有效值

24、电流有效值有效值 最大有效值电流：短路后半个周期时，设该时刻最大有效值电流：短路后半个周期时，设该时刻前后一个周期内非周期分量近似不变的电流。根据谐前后一个周期内非周期分量近似不变的电流。根据谐波的有效值分析，因波的有效值分析，因i ip p、i i正交，周期积分正交，周期积分=0=0，有效值有效值 近似认为：近似认为：i iM M、I IM M可根据可根据ImIm及及k kM M计算，计算，11k kM M2 3.453.45时时，表表明明发发电电机机离离短短路路点点电电气气距距离离很很远远，近近似似认认为为短短路路电电流流的周期分量已不随时间而变。即的周期分量已不随时间而变。即应用计算曲线

25、法的具体计算步骤：应用计算曲线法的具体计算步骤：作等值网络：作等值网络：选取网络基准功率和基准电压选取网络基准功率和基准电压（一般选取（一般选取SB=100MVA,UB=Uav），计算网络各），计算网络各元件在统一基准下的标幺值，发电机采用次暂态元件在统一基准下的标幺值，发电机采用次暂态电抗，负荷略去不计电抗，负荷略去不计进行网络变换：进行网络变换：求各等值发电机对短路点的求各等值发电机对短路点的转移电抗转移电抗Xik求计算电抗：求计算电抗：将各转移电抗按各等值发电机将各转移电抗按各等值发电机的额定容量归算为计算电抗，即：的额定容量归算为计算电抗，即：求求t t时刻短路电流周期分量的标幺值：时

26、刻短路电流周期分量的标幺值：根根据据各各计计算算电电抗抗和和指指定定时时刻刻t t，从从相相应应的的计计算算曲曲线线或或对对应应的的数数字字表表格格中中查查出出各各等等值值发发电电机机提提供供的的短短路路电电流流周周期期分分量的标幺值量的标幺值对对无无限限大大功功率率系系统统，取取母母线线电电压压U U*=1=1计算短路电流周期分量的有名值计算短路电流周期分量的有名值 第四章第四章对称分量法及电力系统元件的各序对称分量法及电力系统元件的各序参数和等值电路参数和等值电路1对称分量法2对称分量法在不对称故障分析中的应用3同步发电机的负序和零序电抗4异步电动机的负序和零序电抗5变压器的零序电抗和等值

27、电路第一节 对称分量法由于每一组是对称的，故有下列关系：由于每一组是对称的，故有下列关系：（41）式中，式中，；。（42）将4-2代入到4-1可得：或简写为：上式说明三组对称相量合成得三个不对称上式说明三组对称相量合成得三个不对称相量。其逆关系为：相量。其逆关系为：或写为：或写为：（46）结论：说明三个不对称的相量可以唯一地分解成为三组说明三个不对称的相量可以唯一地分解成为三组对称的相量对称的相量(即对称分量即对称分量)：正序分量、负序分量和零序：正序分量、负序分量和零序分量。分量。将式（将式（46）的变换关系应用于基频电流（或电）的变换关系应用于基频电流（或电压），则有：压），则有：由上式知

28、，只有当三相电流之和不等于零时才有由上式知，只有当三相电流之和不等于零时才有零序分量。如果三相系统是三角形接法，或者没有中零序分量。如果三相系统是三角形接法，或者没有中性线（包括以地代中线）的星形接法，三相线电流之性线（包括以地代中线）的星形接法，三相线电流之和总为零，不可能有零序分量电流。和总为零，不可能有零序分量电流。只有在有中性线的星形接法中才可能只有在有中性线的星形接法中才可能 ，则中性线中的电流则中性线中的电流 ，即为三，即为三倍零序电流，如图倍零序电流，如图42所示。可见，零序电流必须以所示。可见，零序电流必须以中性线为通路。中性线为通路。第二节第二节 对称分量法在不对称故障分析中

29、的应用对称分量法在不对称故障分析中的应用首先要说明，在一个三相对称的元件中（例如线首先要说明，在一个三相对称的元件中（例如线路、变压器和发电机），如果流过三相正序电流，则路、变压器和发电机），如果流过三相正序电流，则在元件上的三相电压降也是正序的；同理，如果流过在元件上的三相电压降也是正序的；同理，如果流过负序和零序电流，则元件上的三相电压降也是负序的负序和零序电流，则元件上的三相电压降也是负序的或零序的。对于三相对称的元件，各序分量是独立的，或零序的。对于三相对称的元件，各序分量是独立的，即正序电压只与正序电流有关，负序、零序也是如此。即正序电压只与正序电流有关，负序、零序也是如此。下面以一

30、回三相对称的线路为例子说明之。下面以一回三相对称的线路为例子说明之。zaazabzbczaczbbzcc如果在线路上流过三相不对称的电流如果在线路上流过三相不对称的电流(由于其它地由于其它地方发生不对称故障方发生不对称故障)，则虽然三相阻抗是对称的，三相，则虽然三相阻抗是对称的，三相电压降也不是对称的。三相电压降与三相电流有如下电压降也不是对称的。三相电压降与三相电流有如下关系：关系：Zs即为电压降的对称分量和电流的对称分量之间即为电压降的对称分量和电流的对称分量之间的阻抗矩阵。的阻抗矩阵。式中式中Z(1)、Z(2)、Z(0)分别称为此线路的分别称为此线路的正序、负序、零序阻抗。正序、负序、零

31、序阻抗。对于静止的元件，如线路、变压器等，正对于静止的元件，如线路、变压器等，正序和负序阻抗是相等的。序和负序阻抗是相等的。对于旋转电机，正序和负序阻抗是不相等对于旋转电机，正序和负序阻抗是不相等的。的。所以对于三相对称的元件中的不对称电流、所以对于三相对称的元件中的不对称电流、电压问题的计算，可以分解称三组对称的分量，电压问题的计算，可以分解称三组对称的分量，分别进行计算。由于每组分量的三相是对称的，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，如只需分析一相，如a相即可。相即可。故障点电流、电压的对称分量 不对称将三相电流、电压作对称分量分解，由于三相对称系统的对称分量互不耦合正

32、序网负序网零序网由戴维南等值，即对称故障点的序电压方程故障点的序电压方程是表征了网络结构和故障前是表征了网络结构和故障前运行方式的序电压方程运行方式的序电压方程单相接地短路故障的相分量边界条件：单相接地短路故障的相分量边界条件：用序分量表示为：用序分量表示为：序电压方程和边界条件联立求解序电压方程和边界条件联立求解 用对称分量法分析电力系统的不对称故障问题：用对称分量法分析电力系统的不对称故障问题：首先要列出各序的电压平衡方程，或者说必须求得各首先要列出各序的电压平衡方程，或者说必须求得各序对故障点的等值阻抗，然后结合故障处的边界条件，序对故障点的等值阻抗，然后结合故障处的边界条件，即可算出故

33、障处即可算出故障处a相的各序分量，最后求得各相的量。相的各序分量，最后求得各相的量。序电压方程和边界条件的联立求解可用复合序网序电压方程和边界条件的联立求解可用复合序网（电路形式）表示：（电路形式）表示：应应用用对对称称分分量量法法进进行行电电力力系系统统的的不不对对称称分分析，首先必须确定系统中各元件的各序参数析，首先必须确定系统中各元件的各序参数 元元件件的的序序阻阻抗抗指指元元件件中中流流过过某某序序电电流流时时元元件两端所产生的序电压降与该序电流的比值件两端所产生的序电压降与该序电流的比值 静静止止元元件件无无论论流流过过正正序序电电流流还还是是负负序序电电流流，并并不不改改变变相相与

34、与相相之之间间的的磁磁耦耦合合关关系系，其其正正序序阻阻抗抗与与负负序序阻阻抗抗相相等等；零零序序电电抗抗较为复杂；较为复杂；旋旋转转元元件件，各各序序电电流流流流过过时时引引起起不不同同的的电磁过程，三序电抗不相同电磁过程，三序电抗不相同第三节 同步发电机的负序和零序电抗正序阻抗：、负序阻抗：零序阻抗：发电机中性点通常是不接地的，即零序电流不能发电机中性点通常是不接地的，即零序电流不能通过发电机，这时发电机的等值零序阻抗为无限大。通过发电机，这时发电机的等值零序阻抗为无限大。第四节 异步电动机的负序和零序电抗1.00.50122s 异步电动机等值电抗、电阻与转差率关系曲线 突变状态下的电抗相

35、当于起动电抗 2s的转差，也相当于快速变化的起动电抗 绕组为、Y接法，中线电流（零序电流）=0 异步电动机的负序参数可以按转差率为2s来确定 当转差率增加到一定值，特别在转差率为12之间时，曲线变化很缓慢。因此，异步电动机的负序参数可用s=1，即转子制动情况下的参数来代替，即 变压器是静止的磁耦合元件，正、负序参变压器是静止的磁耦合元件，正、负序参数和等值电路完全相同数和等值电路完全相同 变压器通入零序电流时，变压器通入零序电流时，不同变压器结构不同变压器结构的零序磁通磁路不同的零序磁通磁路不同，不同绕组接线的零序电不同绕组接线的零序电流回路不同流回路不同，所以零序参数和等值电路不同。，所以零

36、序参数和等值电路不同。当在变压器端点施加零序电压时，其绕组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器三相绕组的接线方式和变压器的结构密切相关。关。第五节第五节 变压器的零序电抗和等值电路变压器的零序电抗和等值电路一、双绕组变压器一、双绕组变压器零序电压施加在Y、d侧 因在三相绕组端并联施加零序电压，因在三相绕组端并联施加零序电压，端点等电位，故端点等电位，故，用阻抗表示为：用阻抗表示为：即开路。即开路。结论结论1:1:零序等值电路中，可不计零序等值电路中，可不计d d、Y Y侧及

37、其后的电路。侧及其后的电路。YN，d接法变压器 YN侧零序电流可流通;d侧绕组内零序电流相成环流,电压完全降落在漏抗上;d侧外电路中零序电流=0;表达以上三条的等值电路为：结论2:YN,d 变压器,YN侧与外电路连通,d侧接地,且与外电路 断开。YN，y接法变压器 YN侧有零序电流，y侧无零序电流通路，等值电路为YN，yn接法变压器 II侧因中性点接地,提供了零序通路，等值电路为：零序激磁电抗零序激磁电抗xm(0)对于由三个单相变压器组成的三相变压器组，每对于由三个单相变压器组成的三相变压器组，每相的零序主磁通与正序主磁通一样，都有独立的铁芯相的零序主磁通与正序主磁通一样，都有独立的铁芯磁路，

38、因此，零序励磁电抗与正序的相等。对于三相磁路，因此，零序励磁电抗与正序的相等。对于三相四柱式（或五柱式）变压器，零序主磁通也能在铁芯四柱式（或五柱式）变压器，零序主磁通也能在铁芯中形成回路，磁阻很小，即零序励磁电抗的数值很大中形成回路，磁阻很小，即零序励磁电抗的数值很大（也即励磁电流很小）。以上两种变压器，在短路计（也即励磁电流很小）。以上两种变压器，在短路计算中都可以当作算中都可以当作xm0=，即忽略励磁电流，认为励磁支，即忽略励磁电流，认为励磁支路断开。路断开。对于三相三柱式变压器，由于三相零序磁通大小对于三相三柱式变压器，由于三相零序磁通大小相等，相位相同，主磁通不能在铁芯中构成回路，而

39、相等，相位相同，主磁通不能在铁芯中构成回路，而必须经过气隙由油箱壁中返回，要遇到很大的磁阻，必须经过气隙由油箱壁中返回，要遇到很大的磁阻，这时的励磁电抗比正、负序等值电路中的励磁电抗小这时的励磁电抗比正、负序等值电路中的励磁电抗小得多，在短路计算中，应视为有限值，其值一般由实得多，在短路计算中，应视为有限值，其值一般由实验方法确定，大致取验方法确定，大致取若三相五柱式，若三相五柱式，第六节第六节 输电线路的零序阻抗和等值电路输电线路的零序阻抗和等值电路正序正序负序负序=正序正序零序（零序（34）倍正序电抗）倍正序电抗 同杆双回线路同杆双回线路:例如：例如：第七节第七节 零序网络的构成零序网络的

40、构成例题：作出如下系统例题：作出如下系统f点发生单相接地短路时的点发生单相接地短路时的零序等值电路。零序等值电路。答：零序等值电路如下答：零序等值电路如下第五章第五章 不对称短路的分析计算不对称短路的分析计算 第一节第一节 不对称短路时故障处的短路电流和电压不对称短路时故障处的短路电流和电压一单相接地短路一单相接地短路f(1)1.1.故障处短路电流和电压的计算故障处短路电流和电压的计算 即边界条件为：即边界条件为：以以a a相为特殊相相为特殊相z(1)n(1)f(1)z(2)n(2)f(2)z(0(0)n(0)f(0)短路电压：短路电压：l由上可知，中性点不接地系统（小电流由上可知，中性点不接

41、地系统（小电流系统）当单相接地时，非故障相电压升高系统）当单相接地时，非故障相电压升高为线电压，所以大电流系统中性点均接地。为线电压，所以大电流系统中性点均接地。l计算方法小结：计算方法小结：l不对称短路计算步骤是不对称短路计算步骤是l作各序网络作各序网络;l求各序网的求各序网的Z;l按短路类型边界条件连接复合序网按短路类型边界条件连接复合序网;l根据欧姆定律求解根据欧姆定律求解;l将序分量合成为相分量。将序分量合成为相分量。二两相短路二两相短路fbc(2)相分量边界条件：相分量边界条件：序分量边界条件：序分量边界条件：n(1)z(2)n(2)f(2)z(1(1)f(1)当当三两相短路接地三两

42、相短路接地f(1.1)相分量边界条件：相分量边界条件：序分量边界条件：序分量边界条件：复合序网：复合序网：n(1)z(2)n(2)f(2)z(1(1)f(1)z(0)n(0)f(0)故障相电流：故障相电流：四正序增广网络（正序等效定则）四正序增广网络（正序等效定则）其等值电路为：其等值电路为：n(1)z(1(1)f(1)z进进一一步步还还原原为为正正序序增增广广网网络络：仅仅计计算算正正序序电电流流时时，短短路路故故障障可可用用附附加加阻阻抗抗z接接到到正正序序网网络络的的故故障障点点来来表表示。示。第二节第二节 非故障处电流、电压的计算非故障处电流、电压的计算 非故障处电流、电压一般不满足边

43、界条件。非故障处电流、电压一般不满足边界条件。一一.计算各序网中任意处各序电流、电压计算各序网中任意处各序电流、电压 1.1.任意处各序电流、电压的计算值是逆网络化简的过程，任意处各序电流、电压的计算值是逆网络化简的过程，由故障点开始，逐段推算由故障点开始，逐段推算MNfM1N1f1ZGM1ZLM1ZGN1ZLN1N1：M2N2ZGM2f2ZLM2ZGN2ZLN2M0N0ZGM0f0ZLM0ZGN0ZLN0N2：N0：l l正序电压距故障点越近，电压越低；距电正序电压距故障点越近，电压越低；距电源越近，电压越高。源越近，电压越高。l l负序、零序距故障点越近，电压越高。负序、零序距故障点越近，

44、电压越高。l l经变压器后，正、负序分量得相位发生变经变压器后，正、负序分量得相位发生变化；零序没有移相。化；零序没有移相。l l经过变压器绕组后，电压，电流有所变化。经过变压器绕组后，电压，电流有所变化。二二.对称分量经变压器后的相位变化对称分量经变压器后的相位变化 1.1.正序分量的相位关系正序分量的相位关系y,d-11组别的相位关系组别的相位关系AXxaBYybCZzcaxbycz3.3.零序分量的相位关系零序分量的相位关系仅有仅有yn,yn组别的变压器，两侧有同相的零序电流。组别的变压器，两侧有同相的零序电流。4.4.相分量由实际序分量合成相分量由实际序分量合成2.2.负序分量的相位关

45、系负序分量的相位关系5-3 5-3 非全相运行的分析和计算非全相运行的分析和计算 一一.基本概念基本概念 1.1.一相或两相断线纵向故障一相或两相断线纵向故障二二.断线故障分析断线故障分析 1.1.一相断线一相断线abcqkbacqk相分量边界条件：相分量边界条件：qkGGZMZNq1k1ZM1ZN2q2k2ZM2ZN2q0k0ZM0ZN0n(1)z(2)n(2)f(2)z(1(1)f(1)z(0)n(0)f(0)练习：写出单相接地短路、两相接地短路、两相短路的边界条件方程，并绘制其复合序网。单相接地短路单相接地短路两相接地短路两相接地短路两相短路两相短路l例题：计算题例题：计算题l系统接线如

46、图所示，各元件参数如下：系统接线如图所示，各元件参数如下：l发电机发电机G：SN=50MVA，Xd=X(2)=0.18l变压器变压器T1:SN=60MVA，uk%=10.5；l变压器变压器T2:SN=50MVA，uk%=10.5;l中性点接地电抗为中性点接地电抗为Xn=40；l线路线路L=100km，X(0)=3X(1)，X(1)=0.4/km。l在线路的中点发生单相接地短路故障，试计算：在线路的中点发生单相接地短路故障，试计算：l（1）短路点入地电流有名值。）短路点入地电流有名值。l（2）T1和和T2中性点电压有名值。中性点电压有名值。，l解：解：l（1）短路点入地电流有名值）短路点入地电流

47、有名值l取取 l（2 2）T1T1和和T2T2中性点电压有名值中性点电压有名值l T1中性点电压为f点零序电压，lT2中性点电压为第二篇第二篇 电力系统机电暂态过程分析电力系统机电暂态过程分析 第六章第六章 稳定性问题概述和各元件的机电特性稳定性问题概述和各元件的机电特性第一节第一节概述概述第二节第二节同步发电机组的机电特性同步发电机组的机电特性第三节第三节自动调节励磁系统的原理和数学模自动调节励磁系统的原理和数学模型型第一节第一节概述概述稳态运行状态稳态运行状态系统中并列运行得发电机都保系统中并列运行得发电机都保持相同得角速度运转，系统中的状态变量保持不变。持相同得角速度运转，系统中的状态变

48、量保持不变。电力系统的稳定电力系统的稳定电力系统受到大的或微小的电力系统受到大的或微小的扰动之后，系统能否恢复到原来的运行状态或过渡到扰动之后，系统能否恢复到原来的运行状态或过渡到新的运行状态。新的运行状态。暂态稳定暂态稳定系统受到大的扰动，能否恢复到原系统受到大的扰动，能否恢复到原来的运行状态或过渡到新的运行状态。短路或大的发来的运行状态或过渡到新的运行状态。短路或大的发电机组突然退出运行，状态量发生比较大的偏移，强电机组突然退出运行，状态量发生比较大的偏移，强非线性问题，不能用线性化方法解决。非线性问题，不能用线性化方法解决。静态稳定静态稳定电力系统受到一个微小的扰动后，电力系统受到一个微

49、小的扰动后，能否恢复到原来的运行状态，或者过渡到一个新的运能否恢复到原来的运行状态，或者过渡到一个新的运行状态，如负荷波动，状态偏移比较小，可以用线性行状态，如负荷波动，状态偏移比较小，可以用线性化方法解决。化方法解决。稳定的概念稳定的概念 简单系统（单机无穷大系统）简单系统（单机无穷大系统）U=U=常数常数 等值电路等值电路 相量图相量图IU q qI Iq q q当当角角变变化化，则则电电流流、各各点点电电压和功率变化。压和功率变化。当当Eq、U、不同步，不同步，角不断变角不断变化，则电流、化，则电流、电压、功率振荡。电压、功率振荡。电力系统失去稳定后，继电保护动作，将会造成电力系统失去稳

50、定后，继电保护动作，将会造成大面积停电。大面积停电。在干扰（短路、切机等）影响下，在干扰（短路、切机等）影响下，Mt=Pt-Pe0,Mt=Pt-Pe0,使使得发电机运行状态变化。得发电机运行状态变化。研究方法：研究方法：1.1.1 1静态稳定分析：自动控制理论的方法静态稳定分析：自动控制理论的方法 微分方程线性化（小干扰法）微分方程线性化（小干扰法）研究线性微分方程特征根（频域法）研究线性微分方程特征根（频域法）2.2.2 2暂态稳定分析：暂态稳定分析：非线性微分方程数值解法（时域法）非线性微分方程数值解法（时域法）大干扰下不适合线性化大干扰下不适合线性化第二节第二节 同步发电机组的机电特性同