电力系统第七章第6节.docxVIP

第六节 电力系统故障运行的等值网络前面已经讨论了电力系统各主要元件的序参数及其等值电路，这是建立各种不同故障运行方式下等值网络的基础。对于电力系统的故障分析和计算，首先就要建立电力系统故障时的等值网络。一、短路故障的等值网络1．三相短路的等值网络电力系统三相短路为对称短路，三相等值网络是相同的，故可只作一相的等值网络。该等值网络为由电力系统中各有关元件正序阻抗所形成，基本上与电力系统正常运行的等值网络形同，如变压器、电力线路、电抗器等静止元件与正常运行时完全相同。但应对正常运行的等值网络及序参数加以修正，要考虑发电机的次暂态电动势及次暂态电抗，以及负荷的电动势和电抗，并适当考虑异步电动机反馈电流的影响，同时三相短路时短路点的电压为零。所以，三相短路的等值网络可以从正常运行的等值网络修正而得。依上述特点，可将电力系统三相短路的原始等值网络化简后，最后作出三相等值网络。该网络从电源中性点N（包括所考虑的电动机的中性点）开始，作其等值电动势，并经等值阻抗至三相短路点止，就形成了电力系统三相短路的等值网络，如图7-39所示。 等值网络中为所计算电力系统所有电源电动势的等值电动势；为所计算电力系统所有有关元件正序阻抗的等值阻抗，即所有电源中性点对三相短路点的等值阻抗。2.简单不对称短路的等值网络当电力系统发生简单不对称短路时，对于电压、电流的一组不对称三相系统，可以用对称分量分解出正序、负序、零序三组对称三相系统的量。在应用对称分量法分析计算不对称故障时，首先必须作出电力系统的各序网。为此，应根据电力系统的接线图、中性点接地情况等原始资料。在故障点分别施加各序电势，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，都必须包括在该序网络中，并用相应的序参数和等值电路表示。根据上述原则，我们来说明各序网络的制订。（1）正序等值网络。正序网络就是通常计算对称短路时所用的等值网络。除中性点接地阻抗、空载线路(不计导纳)以及空载变压器（不计励磁电流）外，电力系统各元件均应包括在正序网络中，并且用相应的正序参数和等值电路表示。如图 所示，正序网络就不包括空载线路L-3和变压器T-3。所有同步发电机和调相机，以及个别的必须用等值电源支路表示的综合负荷，都是正序网络中的电源。这样由所计算的电力系统有关元件正序参数组成了原始正序等值网络，如图 所示。经戴维南定理简化后即可得不对称短路时的正序等值网络的简化形式如图7-40（a）所示。其中为发电机正序中性点；为正序等值电动势；为正序等值阻抗；为短路点k1正序电压。（2）负序等值网络。负序等值网络与正序等值网络基本相同：对于静止元件；对于旋转元件虽不等于，但在计算次暂态短路电流时，可以认为；短路点的负序电压也不为零。不同点是：负序网络中无电源电动势，即电源电动势等于零。这样由所计算电力系统有关元件负序参数组成了原始负序等值网络，如图 所示。经简化后可得负序等值网络的简化形式，如图7-40（b）所示。其中为电源的负序中性点；为负序等值阻抗；为短路点的负序电压。（3）零序等值网络。零序等值网络是由不对称短路时短路点的零序电压分量所产生的零序电流通过电力元件的零序阻抗所组成的网络。由于三相零序电流大小及相位相同，它们必须经过大地（或架空地线、电缆包皮等）才能构成通路，而且电流与变压器中性点接地情况及变压器的接法有密切关系。因此，零序等值网络与正、负序等值网络有很大差异，零序等值阻抗与正、负序等值阻抗大小也不同。但短路点的零序电压不为零，并且零序网络也是无源网络。为确定零序等值网络的结构，首先要弄清楚零序电流的路径。一般是在不对称短路点三相施以零序电压，并从该点出发由近及远观察零序电流的路径，从而可逐一地确定电力元件的零序阻抗。如图所示 ，虽然线路L-4和变压器T-4以及负荷LD均包括在正、负序网络中，但变压器T-4中性点未接地，不能流通零序电流，所以不包括在零序网络中；相反，线路L-3和变压器T-3因为空载不能流通正、负序电流而不包括在正、负序网络中，但因变压器T-3中性点接地，故L-3和T-3能流通零序电流，所以它们包括在零序网络中。由此组成原始零序等值网络，如图 所示。经简化后得零序等值网络，如图7-40（c）所示。其中为零序等值阻抗；为短路点零序电压；为零序中性点，它一般是中性点直接接地，连接变压器中性点经电抗接地时的的末端，或是星形接线的发电机、负荷的接地中性点。二、非全相运行的等值网络三相电力系统断开一相或两相的运行称为非全相运行。非全相运行是系统在断口处发生的纵向不对称的运行状态，而不对称短路是系统在短路点处发生的横向不对称的运行状态。因此，对非全相运行的分析、计算也是采用对称分量法，将不对称的三相系统分解为正、负、零序三组对称的三相系统，从而要作出各序等值网