不对称故障处理.ppt
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1、第七章电力系统简单不对称故障的分析计算,对称分量法 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 简单不对称故障的分析计算,1、什么是对称分量法? 2、为什么要引入对称分量法?,分析过程是什么?,1、各元件的序参数是怎样的? 2、如何绘制电力系统的序网图?,如何利用对称分量法对简单不对称故障进行分析与计算?,7.1 对称分量法在不对称短路计算中的应用,系统中发生最多的故障是不对称故障,即单相短路、两相短路、单相断线等,与三相比最大的区别就是不对称故障时三相电路时不对称的,因此不能采用前面的“对称相分析法”分析。采用将不对称问题 对称 化的处理方法,7.1.1、对称分
2、量法 加拿大C.L.Fortescue在1918年提出的,任意一组不对称的三相向量(三相电压或三相电流)均可由三相对称分量合成。,正序分量:三相量大小相等,互差1200,且与系统正常运行相序相同。 超前 120 负序分量:三相量大小相等,互差1200,且与系统正常运行相序相反。 滞后 120 零序分量:三相量大小相等,相位一致。,逆时针旋转1200,正序,负序,零序,引入因子,一、对称分量法,三相量用三序量表示 三序量用三相量表示(以a为基准相),S可逆,三组对称向量经合成得到 一组不对称向量,一组不对称向量可唯一地 分解成三组对称向量,对称分量变换矩阵,电压和电流都可以进行这样的变换和逆变换
3、,如果在电力系统某处发生不对称短路,尽管除了短路点外的三相系统参数都是对称的,但是短路电压和短路电流都将是不对称的,所以均可以通过对称变换将电流和电压变为对称的处理。,如图所示,简单电路中,c 相断开,流过其他两相的电流如图所示,试以a相电流为参考量,计算线电流的对称分量。,解:求a相上的各序分量,可得bc相上的各序分量,零序电流分量为0,三个线电流中不含零序分量。虽然c相电流为零但是分解后的对称分量却是不为0的,当然对称分量之和仍为0。其他的对称分量之和也等于原来的值, 对称分量法实质上是一种叠加法,所以只能用在线性系统中,2020/10/18,10,电力系统不对称分量的特点: 1)不对称短
4、路时,电源电压保持对称,除短路点外其他部分参数是对称的,短路点的电压电流三相参数不再对称,可分解为正序负序和零序三组分量 2)只有三相电流之和不等于零时,才存在零序电流。在三角形接线三相三相星形接线,即时三相电流不对称,也总有三相电流之和为0,所以不存在零序。只有在中线或中性点接地三相系统中才可能出现零序。 3)相电压中可以存在零序电流,线电压中不存在零序电流。,二、序阻抗的概念,静止的三相电路元件序阻抗,称为序阻抗矩阵,自阻抗,相间互阻抗,当通过三相不对称电流时,产生的压降也是不对称的,变换为对称分量,当元件参数完全对称时,二、序阻抗的概念,结论:在三相参数对称的线性电路中,各序对称分量具有
5、独立性,因此,可以对正序、负序、零序分量分别进行计算。,正序阻抗,负序阻抗,零序阻抗,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与通过该元件的同一序电流的比值。,正序阻抗,负序阻抗,零序阻抗,在三相对称元件中(线路,变压器,电机等)流过三相正序电流,在元件上产生的压降也是三相正序的,流过负序和零序,在元件上产生的压降负序和零序的,对于三相对称元件的不对称电压电流计算问题,可分解成三组分别计算,由于每组分量对称,实际可只分析一相即可。 电力系统视元件的结构不同,各序阻抗也不相同。,三、对称分量法在不对称短路计算中的应用,一台发电机接于空载线路,发电机中性点经阻抗Zn接地
6、。 a相发生单相接地,单相接地短路,哪些已知条件?,故障点出现了不对称情况,其余地方参数仍对称。,如何将不对称转化成对称?,三、对称分量法在不对称短路计算中的应用,a相接地的模拟,短路的等效处理: 在短路点接入一组三相不对称电源,各相电源与图中不对称电压大小相等、方向相反。这样同发生的不对称故障时等效的。也就是说,网络中发生的不对称故障,可以用在故障点接入一组不对称电源来代替。,三、对称分量法在不对称短路计算中的应用,将不对称部分用三序分量表示,正序,负序,零序,注意,发电机的电势仍为正序电势,无负序和零序电势。,应用叠加原理进行分解,正序网络,负序网络,零序网络,正序阻抗,无,无,发电机只产
7、生正序电势,三、对称分量法在不对称短路计算中的应用,正序网,根据电路图分别列出各序网络的电压方程,三、对称分量法在不对称短路计算中的应用,负序网,三、对称分量法在不对称短路计算中的应用,零序网,根据各序电压方程式,可以绘出各序的一相等值网络,零序网络中性点阻抗相当于增大3倍,序网络方程,有6个变量,三个方程,无法求解,还必须根据实际短路特性列边界条件方程,不含中性点阻抗,有6个变量,三个方程,无法求解,还必须根据实际短路特性列边界条件方程,总结: 计算不对称故障的基本原则就是,把故障处的三相阻抗不对称 表示为电压和电流的不对称,使系统其余部分保持三相阻抗对称,利用对称分量法,各序分量独立求解。
8、,24,基本思路: 1)将电流电压分解成三序对称分量。 2)绘制三序等值电路,写出基本三序电压平衡方程 3)根据故障边界条件补充方程, 4)求解。,1、不管系统发生什么样的不对称短路,短路电流一定存在() A正序、负序和零序 B正序和负序 C零序 2、用对称分量法分析计算各序分量具有独立性,则此电路应为() A非线性参数对称 B线性 参数不对称 C非线性参数不对称 D线性参数对称 3、根据对称分量法,正序分量与零序分量的关系为() A超前120 B滞后120 C同相位 D尚难确定,问题: 什么是对称分量法,为什么电力系统不对称故障分析采用对称分量法?,7.2 电力系统各序网络,电力系统稳态运行
9、或对称故障下,系统中各元件参数是对称的,只有正序的各种参数存在,所以,前面所介绍的各元件的参数均是正序参数。,2020/10/18,南京理工大学807,29,7.2 电力系统各序网络,电力系统元件分类: 静止元件:当施加正序或负序电压时,自感和互感关系完全相同,所以,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。 旋转元件:当通正序或负序电流时,产生的磁场旋转方向相反的,而零序不产生旋转磁场,所以,各序阻抗均不相同。如:发电机、异步电动机等元件。,一、同步发电机的正序负序和零序电抗,1 同步发电机的正序电抗 同步电机对称运行时,只有正序电压和正序电流,所以正常运行时的阻抗参数就
10、是正序电抗,1 同步发电机的负序电抗,实用计算中发电机负序电抗计算 有阻尼绕组 无阻尼绕组 发电机负序电抗近似估算值 有阻尼绕组 无阻尼绕组 无确切数值,可取典型值,由制造厂家提供,2.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(绕组结构形式不同): 零序电抗典型值,正、负、零各不相等,二、异步电动机和综合负荷的序阻抗,电力系统负荷主要是异步电动机,因此用他各序电抗近似代表负荷的电抗。 异步电机和综合负荷的正序阻抗:(以自身容量为基准) Z1=0.8+j0.6 用纯电感代表负荷,取X1=1.2; 异
11、步电机负序阻抗:X2=0.2; 综合负荷负序阻抗:X2=0.35;,标幺值,二、异步电动机和综合负荷的序阻抗,异步电动机和负荷大多接成三角形或不接地星形,零序不能流通。 异步电机和综合负荷的零序电抗:X0=。 不需要建立负荷的零序等值电路,只有正序、负序 没有零序,三、变压器的零序电抗及其等值电路,普通变压器的零序阻抗及其等值电路 无论同那序电流都不改变原副边的电磁关系,因此,正序、负序和零序等值电路结构相同。,双绕组,三绕组,1 .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通路径相同,负序
12、励磁电抗与正序励磁电抗相等。因此,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。,正序完全等于负序,零序励磁电抗等于正序励磁电抗,零序励磁电抗等于正序励磁电抗,零序励磁电抗比正序励磁电抗小得多:Xm0=0.31.0,三相四柱式,三相三柱式,三个单相式,基本上零序和正序负序阻抗相等,2.变压器的零序等值电路与外电路的连接,基本原理: a) 变压器零序等值电路与外电路的联接取决于零序电流的流通路径,因此,与变压器三相绕组联结形式及中性点是否接地有关。 b)不对称短路时,零序电压是施加于相线与大地之间。,考虑三个方面: (1)当外电路向变压器某侧施加零序电压时,
13、如果能在该侧产生零序电流,则等值电路中该侧绕组端点与外电路接通;反之,则断开。根据这个原则:只有中性点接地的星形接法绕组才能与外电路接通。,(2)当变压器绕组具有零序电势(由另一侧感应过来)时,如果它能将零序电势施加到外电路并能提供零序电流的通路,则等值电路中该侧绕组端点与外电路接通,否则断开。据此:只有中性点接地星形接法绕组才能与外电路接通。,(3)三角形接法的绕组中,绕组的零序电势虽然不能作用到外电路中,但能在三相绕组中形成环流。绕组两端电压为0,等效绕组短路,因此,在等值电路中该侧绕组端点接零序等值中性点。(中性点与地同点位时则接地),Y0/接法三角形侧的零序环流,变压器零序等值电路与外
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