电力系统分析 教学课件 作者 刘学军 第9章电力系统不对称故障分析.ppt

《电力系统分析 教学课件 作者 刘学军 第9章电力系统不对称故障分析.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第九章电力系统不对称故障的分析计算电力系统分析教材配套课件第9章电力系统不对称故障分析9.1对称分量法及其应用9.2电力系统各元件的序阻抗和等效电路9.3电力系统简单不对称故障分析第九章电力系统不对称故障的分析计算在本章中将只限于分析电压和电流的基波分量，并且在暂态过程任一瞬间都当作正弦波形看待。这样，不对称运行方式的分析可简化为正弦电势作用下三相不对称电路的分析，可以用相量法进行分析计算。由于只是个别地方发生不对称短路或断线，导致系统局部不对称，而系统其他各元件的三相阻抗及三相互感仍然保持相等，所以一般不使用直接求解复杂的三相不对称电路的方法，而采用更简单的对称分量法进行分析计算。9.1

2、对称分量法及其应用9.1.1对称分量法9.1.2序阻抗的概念9.1.3对称分量法的应用9.1.1对称分量法任意一组不对称的三相相量、、，可以分解为三组相序不同的对称分量，正序分量、、，负序分量、、和零序分量、、。即存在如下关系：（9-1）在对称分量中常用复数算符“a”（9-2）由式（9-6）说明由三组对称的正序、负序和零序三相系统的相量也可以合成一组不对称三相系统相量，这就是对称分量法。如图9-1所示。图9-1对称分量法说明a）正序分量；b）负序分量；c）零序分量；d)三序分量合成利用复数算符后，可以把各相正序、负序、零序分量分别用相作基准相量表示，每一组对称分量之间的关系为：将式（9-3

3、）代入式（9-1）可得：上式可简写为：（9-3）（9-4）上如已知不对称分量可用下式求各序分量：可以证明正序分量、负序分量的相量和均为零。上式说明正序系统和负序系统是平衡系统，而零序系统虽然是对称的，但不是平衡系统，因为零序系统相量和不为零。上式可表示为：9.1.2序阻抗的概念下面以一个静止元件的输电线路三相电路为例说明序阻抗的概念，如图9-2所示，各相自阻抗分别为Zaa、Zbb、Zcc；相间互阻抗为Zab=Zba，Zac=Zca，Zbc=Zcb。当元件通过三相不对称电流时，元件各相的电压降为：（9-8）式（9-8）可表示为：应用式（9-4）和（9-6）将三相相量变换为对称分量，可得：（9

4、-10）图9-2静止三相电路元件式中Zsc=SZS-1，称为序阻抗矩阵。当元件结构参数对称，即Zaa=Zbb=Zcc=Zs、Zab=Zbc=Zca=Zm时，有：上式为一对角线矩阵，将式（9-10）展开，得：上式表明，在三相参数对称的线性电路中，各序分量具有独立性。即当电路中通过某序对称分量的电流时，只产生同一序分量的电压降。反之当电路施加某序对称分量电压时，电路也只产生同一序分量电流。这样，可以对正序、负序和零序分量分别计算。（9-12）（9-11）根据上述分析，所谓元件序阻抗是指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同一序电流的比值，即：式中，Z1、Z2和Z0分别称该元件

5、的正序阻抗、负序阻抗和零序阻抗。电力系统中每个元件的正、负和零序阻抗可能相同，也可能不同，由元件的结构而定。（9-13）9.1.3对称分量法的应用下面以一个简单电力系统为例说明应用对称分量法计算不对称短路的一般原理。如图9-3a所示，有一台发电机接于空载输电线路，发电机中性点经阻抗接地，故障前网络三相对称的，如在线路某处点发生相接地短路，此时，由于点三相对地阻抗不相等，导致三相电压和三相电流不对称。故障点以外的系统其余部分的阻抗参数仍然是对称的。图9-3可用图9-3等值，也就是将三相阻抗不相等处用一组三相不对称的电势源代替。再用对称分量法，将不对称电势Ua、Ub、和Uc不对称电流Ia、Ib

6、、Ic按式（9-6）分解为正序、负序和零序三组对称分量，如图9-3所示。根据叠加原理，图9-3状态可以作出如图9-3d、e、f三个图所示状态的叠加。图9-3应用对称分量法分析不对称故障对于图9-3为正序等值网络，各元件阻抗称为正序阻抗，即正常运行时的阻抗。根据戴维宁定理可用一个等值电势和等值阻抗代替，如图9-3、分别称为负序网络和零序网络。因为发电机只产生正序电势，所以负序和零序网络中只有故障点的负序和零序分量电势，网络也只存在同一序的电流，表中也呈现出同一序的电抗。图9-4b、c为负序等值电路和零序等值电路。图9-4中各序网络的等值电路的序网方程为：图9-4简化后各序等值电路a)正序等值

7、电路b)负序等值电路c)零序等值电路（9-14）Z∑1、Z∑2、Z∑0—分别为正序、负序和零序等值网络对故障点每相的总阻抗。式（9-14）是针对基准相（如选择a相）推出的，它与故障形式无关，反映了各种不对称短路的共性，即说明了当系统发生各种不对称短路故障时，各序网的序电压和同一序电流都应遵循的相互关系。式（9-14）只有三个方程，但有六个未知数，所以还要根据短路故障的边界条件找出另外三个方程才能加以联立求解。式中—相正序