电力系统不对称短路 电力工程课件.ppt

第三节 电力系统不对称短路 在电力系统中，除了三相短路之外，还有不对称短路，例如单相接地短路，两相短路和两相接地短路等。而且根据运行经验，发生不对称短路的机会比对称短路要多得多，因此需要掌握不对称短路的分析方法。 正常运行的电力系统是三相对称的，即三相电源电势对称，各相阻抗相等。因此，系统 中任一支路的三相电流和任一节点的三相电压都是对称相量。如图所示： 引起各相经短路点流入地中的电流三相不对称 上述事实说明，在三相对称的电力网络中发生不对称短路时，由于短路点对地支路阻抗的不对称，导致整个网络电流和电压三相不对称。 根据上述特点，对电力网络进行不对称短路故障分析的时候，通常把网络从短路点f分为两个部分，对这两个部分分别处理： 第一部分是原对称电路 第二部分是短路点对地的不对称阻抗支路。 二、对称分量法 三相短路时，三相电路是对称的，只需分析其一相就可以了。发生不对称短路时，电力系统的三相电流和电压是不对称的，因此不能采用计算三相短路电流的方法进行分析计算。求解的方法是： （1）把不对称的三相电流或电压相量分解为三组对称的电流或电压相量，并对每组分解出来的对称量进行计算, （2）将三组结果合成，得到不对称相量。这个方法称为对称分量法。 如图所示不对称三相电流相量 将上式写成矩阵形式如下： 反之，已知三相相量，求对称分量时： 根据以上介绍可以看到： （1）对称分量法可以把三组对称分量合成为一组不对称相量，也可以把一组不对称相量分解成三组对称分量。它们是对称分量法中经常要用到的基本关系。 （2）三相正序分量的相量和为零，三相负序分量的相量和也为零，只有三相零序分量的相量和不为零，这是对称分量法的一个重要特点。 对称分量法是以迭加原理为根据的，所以只有当系统的参数是线性时才能应用对称分量法。 三、利用对称分量法计算不对称短路 1、序网的概念 设在输电线路末端发生了不对称短路。由于三相输电线路是对称元件，每相自阻抗相等，为ZS；任意两相间的互阻抗相等，为Zm。不对称短路后，线路上流过三相不对称电流，这一组不对称电流在三相输电线路上的电压降是不对称的，它们之间的关系可以用如下矩阵方程表示： 从上式可以看出： （1）只有三相输电线路的参数对称时，Z120才是一个对角矩阵，当三相参数不对称时Z120的非对角元素不全为零。 （2）负序阻抗等于正序阻抗。这个结论可以推广到所有静止元件，而旋转的发电机和电动机不相等。 （3）三相对称系统中通入正序或负序电流时，任意两相对第三相的互感是去磁的，而通入零序电流时，由于三相零序电流大小相等，方向相同，任意两相对第三相的互感起助磁作用，因此，输电线的零序阻抗总大于正序阻抗。 四、电力系统元件的序参数 1、同步发电机的负序、零序阻抗 在工程上通常忽略发电机定子绕组的电阻，对负序电抗定义为施加在发电机端点的负序电压同步频率分量与流入定子绕组负序电流同步频率分量的比值。零序电抗定义为施加在发电机端点的零序电压同步频率分量与流入定子绕组零序电流同步频率分量的比值。 同步发电机各序参数 Xd″表示正序电抗，X2 表示负序电抗，X0 表示零序电抗 2、变压器 （1）双绕组变压器的零序电抗和等值电路 当在双绕组变压器的不接地星形侧和三角形侧施加零序电压时，无论二次侧是何种接线，变压器中都无零序电流通过。因此，变压器零序阻抗为无穷大。 当在双绕组变压器的接地星形侧施加零序电压，此时三相绕组中大小相等、方向相同的零序电流经过中性点流入大地构成回路。但二次侧是否有零序电流，取决于其绕组的结线方式，现叙述如下： （a）Y0/△变压器 为了简化计算，忽略变压器的励磁电流，等值图可以简化为： （b）Y0/ Y变压器 （c）Y0/ Y0变压器 当变压器一次侧中通过零序电流时，二次侧各绕组中将感应出零序电动势。在电力系统中变压器二次侧均要与外电路相连，因此二次侧绕组中是否有零序电流通过，要看外电路的接线情况： （1）除变压器本身的接地中性点以外，电路无其他接地中性点，变压器二次侧无零序电流通路，此时零序电抗与Y0/ Y变压器相同。 （2）外电路中至少有一个接地中性点，构成了零序电流的通路，此时零序电流的流通情况如下图所示。 （2）、三绕组变压器 和双绕组变压