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1、1第7章电力系统元件的序阻抗和等值网络27.1 对称分量的原理 三 相 不 对 称 向量 的分解 与合 成 对 称 分 量 的 独立 性和序 阻抗 的概念 不 对 称 电 路 的运 算方法正序分量:Ua1,U a U ,U aU 负序分量:U a2,U b2 aU a2,U c2 a Ua2 U 零序分量:Ub0 Uc0a e为运算子3 三相不对称向量的分解与合成Ua Ua1 Ua2 Ua0Ub Ub1 Ub2 Ub0 c2 c0 三组序分量电压间的关系为2a0 2 b1 a1 c1 a1j120Ub U Uabc 120=A U4.U b1.U c1.U c2U a2三相不对称电压的分解与合
2、成如下图所示.U a1 U b2.U c0.U.a0U b0取a相为基准相，得到 1 1Ua11 a2 2 1 U a0 Ua 1 2Uc -1 Ua2 31 Ua0 1 1 UbU U U Uabc a b cTU120 Ua1 Ua2 U a0T51 2 2U a 1 U c Ua1 1 U120=AUabc 6 不对称短路的运算方法 计算不对称短路的思路：采用对称分量法，将短路处的电压电流不对称分量转变为对称分量；应用叠加原理将电路分为三个序网络，分别计算；(各序分量是否独立？)进行序分量合成，得到最后结果。不对称短路的特点：三相元件参数对称；短路点电流、电压向量不对称。7序分量的独立性
3、通以某一序的对称分量电流时，只产生同一序的对称分量电压；在施以某一序的对称分量电势时，只产生同一序的对称分量电流。序分量的独立性是对称分量运算的前提 对称分量的独立性和序阻抗的概念U bU c8.Z aa.I b.Z bb.I c.Z ccabc.Z ac.Z ab.Z bc 对称分量的独.立性和序阻抗的概念.I a图 72 简单三相电路元件U b ZbaU ZcaI 当电路通过三相不对称电流时ZabZbbZcbUa Zaa c ZacI aZbc bZccIc Uabc=ZIabc-1 -119Zsc 10Zs Zm00Zs Zm0 00 0Zs 2Zm序阻抗矩阵为1三相电路元件参数完全对称
4、时Zaa Zbb Zcc ZsZab Zbc Zca Zm2 s m 2)a a U I I 0 s m 0)a a U 11序分量的独立表达式Ua1 (Zs Zm)Ia1 (Z Z(Z 2Z 1 a U Z Z 1 a I 2 a U I 0 a U 0 a I 12三相电路元件的各序阻抗分别为Z1 s m Z2 Zs Zm a2 Z0 Zs 2Zm13 不对称短路的运算方法 计算不对称短路的思路：采用对称分量法，将短路处的电压电流不对称分量转变为对称分量；应用叠加原理将电路分为三个序网络，分别计算；(序分量的独立性)进行序分量合成，得到最后结果。不对称短路的特点：三相元件参数对称；短路点电
5、流、电压向量不对称。14.U b2 U c2.U b0 U c0.U a1 U b1 U c1.U a2.U a0abc(a).U a1 U b1 U c1abc(b).U a2 U b2 U c2abc(c).U a0 U b0 U c0abc(d)E2 0E0 0负序:Ia 2 2 U a2 I Z零序:a0 0 Ua015U a1.E1Z1各序网络的等值电路图.I a1.U a2Z2.E2.I a2.U a0(a)Z0.E0(c).I a0.(b)正序:E1 Ia1Z1 Ua1Z 167.2 变压器在各序电压作用下的等值电路及其序阻抗特性正序阻抗漏抗负序阻抗正序阻抗零序电抗与变压器的铁芯
6、结构，绕组的连接方式以及中性点的工作方式有关。17变压器铁心结构的形式：三相三柱式三相四柱式三相组式变压器18变压器三相绕组的连接方法三角形接法（D接法）；星形接法（Y接法），星形接法中按中性点的工作方式又可分为中性点不接地，中性点直接接地和中性点经阻抗接地三种类型。19变压器一侧绕组接成星形或三角形20变压器的一侧绕组接成星形中性点直接接地（YN接法）或经阻抗接地21YNd的接线方式22 分析变压器的零序激磁电抗 xm0变压器的铁心结构不同，零序激磁磁通的回路也不同。三相三柱式变压器X0 XI XIIXm0XII Xm0三相四柱或三相组式变压器X0 XI XII23YNyn的接线方式与变压器
7、二次侧相连的系统或负荷没有接地的中性点.I 0.I 0.I 0.U 0(a)24X0 XI Xm0 Xm0X IIXm0X I(b)若将激磁电抗视为开路X0 25.U 0与变压器二次侧相连的系统或负荷有接地的中性点.U 0.I 0.I 0.I 0(a)ZLD.I 0.I 0.I 0X IIXm0X I变压器的零序阻抗就是变压器的漏抗(b)26.U 0ZLDYNy的接线方式X IIXm0X I(b)变压器的二次侧是不会有零序电流流通。X0 XI Xm0 Xm027.U 02829变压器一侧绕组中性点经阻抗接地30在单相零序等值电路中，应将中性点的阻抗增大3倍后和与之相连的那一侧绕组的漏抗相串联。
8、IIXXm0IXU 03Xn.图 7-12 中性点经阻抗接地31普通三绕组变压器一般总有一个绕组要连接成三角形。常用的接线形式 ：YN，d11，y0（Y 0Y）YN，d11，yn0（Y0Y ）YN，d11，d11（Y0 0）相应的零序等值电路可按照双绕组变压器所述原则得到。X IIIX IX II(a)中性点直接接地的三绕组变压器及其零序等值电路图3233中性点经阻抗Xn接地的三绕组变压器及其零序等值电路图XnXnX IX IIIX II3Xn3Xn34自耦变压器(自学)零序等值电路与YN，yn0和YN，yn0，d11接线的普通变压器完全相同；35 与普通三绕组变压器的不同点：一是三相三柱式自
9、耦变压器的激磁电抗大于普通变压器的激磁电抗，因此，不管变压器的铁芯结构和接线方式如何，自耦变压器的零序激磁电抗支路一般都可开断；36 二是由于两个直接有电气联系的自耦绕组共用一个中性点和接地线，因此，从等值电路中不能直接求出中性点入地的实际电流有名值，必须先算出I侧和II侧的零序电流有名值和后，再根据下式算出流过中性点的实际电流有名值：37中性点的实际电流有名值In 3(I0I I0II)中性点的电位则为：Un j3(I0I I0II)Xn 38中性点直接接地的YNyn和YNynd接线39中性点经电抗接地的YNyn和YNynd接线U II0 IIn n 12(U )kU40 中性点的电位为Un
10、 3j Xn(I0I I0II)3j XnI0I(1k12)绕组端点的对地电压的有名值为UI0 UIn Un UII0 UIIn Un 折算到I侧UI0 UIn Un 41 折算到I侧后变压器的零序电抗为I01 I01 (1k12)I01 01j X0 j(XI XII)(1 k12)01Un 3j Xn(I0I I0II)3j XnI0I(1k12)X0 XI XII 3Xn(1k12)2 X I-II 3Xn(1k12)2422当III侧绕组开路时XI-II XI-II 3Xn(1k12)43当II侧绕组开路时XI-III XI-III 3Xn当I侧绕组开路时XIIIII XII-III
11、3Xnk12I I-II I-III II-III I n 12)3 (1 X X X X k (X X(X X )3 (X X X k k II I-II II-III I-III II n 12 12 1)X (X X )3 X X X k 442221 1 1 XIII I-III II-III I-II III n 12 折算到I侧的各电抗为7.3输电线路在各序电压作用下的序阻抗及等值电路三相输电线路的正序、负序和零序阻抗为Z1 Zs Zm Z2 s m Z0 Zs 2Zm4546 架空输电线路的自阻抗DeamZS ra 0.05 j0.1445lg 两平行导线的互阻抗DeDZm 0.
12、05 j0.1445lg单回路三相架空输电线的正序、负序和零序阻抗正序阻抗负序阻抗零序阻抗正序阻抗原因：零序电流三相同相位，互感磁通相互加强47DamZ1 Z2 ZS Zm ra j0.1445lg48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。）双回架空输电线的零序阻抗及其等值电路49双回路系统的单相零序电路图Z0Z050双回线总的一相零序阻抗为(2)ZI-II0(ZI0 ZI-II0)(ZII0 ZI-II0)ZI0 ZI-II0 ZII0 ZI-II
13、0(2)1212 Z I-II0(Z I0 Z I-II0)(Z I-II0 Z I0)如果两回路结构完全相同Z Z 0 0 I-II0 Z51(1)每一回路的单相零序阻抗为52有架空地线的单回架空输电线的零序阻抗及其等值电路53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。）54有架空地线的双回架空输电线的零序等值电路55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。56电缆线路的零序阻抗电缆芯线间距离较小，故电缆线路的正序（或负序
14、）电抗比架空线路要小得多。(3.5 4.6)X 57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。R0 10R1 X0 1说明：58实用计算中，可采用表中的电抗平均值597.4 架空输电线路的各序电纳(自学)输电线路的正序和负序电纳7.58Deglgreg106S/kmb0 60零序电纳正序电纳7.5同步电机的序阻抗同步电机的正序电抗Xd、Xq、Xd、Xd、Xq 同步电机的负序电抗定义：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。6162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12无阻尼绕组的凸极机的负序阻抗取为X
15、dXqX2 63d近似估算时汽轮发电机及有阻尼绕组的水轮发电机X2 1.22X无阻尼绕组的发电机X2 1.45Xd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dX2 X64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65零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dX0 (0.15 0.6)X66实用计算中，如无电机的确定参数，可取表中给出的平均值。ULD67ZLD2SLD(cosLD jsinLD)7.6 负
16、荷的序阻抗负荷的正序阻抗 大容量异步电动机综合负荷 XM 0.2,EM 0.9XLD 0.35,ELD 0.868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。综合负荷取0.35。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 。负荷一般不需要建立零序等值电路。负荷的零序阻抗697.7 电力系统各序网络的制订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基本方法 ：在故障点与地间加上序电压；从故障点开始，逐步查明各序电流流通的路径；将某一序电流能流通的元件以其序参数加入该序网络中。70正序网络就是第6章中计算三
17、相短路时的网络；故障点的电压不为零而为正序电压；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71组成负序网络的元件与组成正序网络的元件完全相同；负序网络中发电机的电势为零；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72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；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；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73正序、负序、零序网络的绘制74
18、正序网络75负序网络76零序网络7778三相系统断开一相或者两相的运行称为非全相运行，纵向不对称运行状态；各元件的序参数和等效电路与不对称短路相同；所不同的是，各序电压施加在断口上。四、非全相运行的等效序网络7980本章小结（1）对称分量法序分量的独立性三相不对称量转换为三序对称分量（2）电力系统各元件的序阻抗及等值电路元件三序电抗是否相等，取决于该元件通以各序电流时所产生的磁通的通路上的磁导是否相同，各相之间的互感影响如何81本章小结（2）电力系统各元件的序阻抗及等值电路输电线：正序、负序电抗相等，零序电抗大于正序电抗，架空线使零序电抗减小；变压器：各序漏抗相同，零序励磁电抗大小取决于铁心结构；旋转电机：三序电抗不相同82本章小结（3）电力系统各序网络的制定在故障点与地之间加序电压，从故障点开始逐步查明各序电流流通的情况，凡是某一序电流能流通的元件都包含在该序网络中；仅正序网络含电源负序网络将正序网络电源短接而得；零序网络比较特殊83