1、下載可編輯.專業(yè).整理.1前言21.1短路的原因31.2短路的類型31.3短路計算的目的31.4短路的后果52電力系統(tǒng)三相短路電流計算2.1電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的原始參數(shù)2.2制定等值網(wǎng)絡(luò)及參數(shù)計算2.2.1標(biāo)幺制的概念2.2.2有三級電壓的的網(wǎng)絡(luò)中各元件參數(shù)標(biāo)幺值的計算2.2.3計算各元件的電抗標(biāo)幺值.1.12.2.4系統(tǒng)的等值網(wǎng)絡(luò)圖122.3短路電流計算曲線的應(yīng)用122.4故障點短路電流計算1.42.4.1f1點三相短路142.4.2f3點短路.163電力系統(tǒng)不對稱短路電流計算193.1對稱分量法的應(yīng)用193.2各序網(wǎng)絡(luò)的制定20.3.2.1同步發(fā)電機的各序電抗20.322變壓器的各序電抗213.

2、3不對稱短路的分析233.3.1不對稱短路三種情況的分析 233.3.2正序等效定則263.3.3不對稱短路時短路點電流的計算 27 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark94 o Current Document 4結(jié)論33 HYPERLINK l bookmark96 o Current Document 5總結(jié)與體會35 HYPERLINK l bookmark98 o Current Document 6謝辭36 HYPERLINK l bookmark100 o Current Document 7參考文獻38/、八1前言在電力系統(tǒng)的設(shè)計和運行中，都必須

3、考慮到可能發(fā)生的故障和不正常運行的情況，因為它們會破壞對用戶的供電和電氣設(shè)備的正常工作，而且還可能對人生命財產(chǎn)產(chǎn)生威脅。從電力系統(tǒng)的實際運行情況看，這些故障絕大多數(shù)多數(shù)是由短路引起的 ， 因此除了對電力系統(tǒng)的短路故障有一較深刻的認(rèn)識外，還必須熟練掌握電力系統(tǒng)的短路計算。短路是電力系統(tǒng)的嚴(yán)重故障。所謂短路，是指一切不正常的相與相之間或相與地（對于中性點接地的系統(tǒng)）發(fā)生通路的情況。1.1短路的原因產(chǎn)生短路的原因很多，主要有如下幾個方面：（1）元件損壞，例如絕緣材料的自 然老化、設(shè)計、安裝及維護不良所帶來的設(shè)備缺陷發(fā)展成短路等；（2）氣象條件惡劣，例如雷擊造成的網(wǎng)絡(luò)放電或避雷器動作，架空線路由于大風(fēng)

4、或?qū)Ь€覆冰引起電桿倒塌等；（3）違規(guī)操作，例如運行人員帶負(fù)荷拉閘，線路或設(shè)備檢修后未拆除接地線 就加上電壓等；（4）其他，如挖溝損傷電纜，鳥獸跨接在裸露的載流部分等。1.2短路的類型在三相系統(tǒng)中，可能發(fā)生的短路有：三相短路、兩相短路、兩相短路接地和單相 接地短路。三相短路也稱為對稱短路，系統(tǒng)各項與正常運行時一樣仍處于對稱狀態(tài) 。 其他類型的短路都是不對稱短路。電力系統(tǒng)的運行經(jīng)驗表明，在各種類型的短路中，單相短路占大多數(shù)，兩相短路 較少，三相短路的機會最少。三相短路雖然很少發(fā)生，但情況較嚴(yán)重，應(yīng)給予足夠的 重視。況且，從短路計算方法來看，一切不對稱短路的計算，在采用對稱分量法后， 都?xì)w結(jié)為對稱短

5、路的計算。因此，對三相短路的的研究是具有重要意義的。1.3短路計算的目的在電力系統(tǒng)的設(shè)計和電氣設(shè)備的運行中，短路計算是解決一系列問題的不可缺少的基本計算，這些問題主要是：（1） 選擇有足夠機械穩(wěn)定度和熱穩(wěn)定度的電氣設(shè)備，例如斷路器、互感器、瓷瓶、母線、電纜等，必須以短路計算作為依據(jù)。這里包括計算沖擊電流以校驗設(shè)備的 電動力穩(wěn)定度；計算若干時刻的短路電流周期分量以校驗設(shè)備的熱穩(wěn)定度；計算指定時刻的短路電流有效值以校驗斷路器的斷流能力等 。（2） 為了合理地配置各種繼電保護和自動裝置并確定其參數(shù) ，必須對電力網(wǎng)中發(fā) 生的各種短路進行計算和分析。在這些計算中不但要知道故障支路中的電流值 ，還必 須知

6、道電流在網(wǎng)絡(luò)中的分布情況。有時還要知道系統(tǒng)中某些節(jié)點的電壓值。（3） 在設(shè)計和選擇發(fā)電廠和電力系統(tǒng)主接線時，為了比較各種不同方案的接線 圖，確定是否需要采取限制短路電流的措施等，都要進行必要的短路電流計算。（4）進行電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定計算，研究短路對用戶工作的影響等，也含有一部分 短路計算的內(nèi)容此外，確定輸電線路對通訊的干擾，對已發(fā)生故障進行分析，都必須進行短路計 算。在實際工作中，根據(jù)一定的任務(wù)進行短路計算時，必須首先確定計算條件。所謂 計算條件，一般包括，短路發(fā)生時系統(tǒng)的運行方式，短路的類型好發(fā)生的地點，以及 短路發(fā)生后所采取的措施等。從短路計算的角度來看，系統(tǒng)運行方式指的是系統(tǒng)中投 入運行

7、的發(fā)電、變電、輸電、用電的設(shè)備的多少以及它們之間相互聯(lián)接的情況，計算不對稱短路時，還包括中性點的運行狀態(tài)。對于不同的計算目的，所采用的計算條件 是不同的。1.4短路的后果隨著短路類型、發(fā)生地點和持續(xù)時間的不同，短路的后果可能指破壞局部地區(qū)的 正常供電，也可能威脅整個系統(tǒng)的安全運行。短路的危險后果一般有以下的幾個方 面：（1） 短路故障使短路點附近的支路中出現(xiàn)比正常值大許多倍的電流，由于短路電 流的電動力效應(yīng)，導(dǎo)體間將產(chǎn)生很大的機械應(yīng)力，可能使導(dǎo)體和它們的支架遭到破 壞。（2）短路電流使設(shè)備發(fā)熱增加，短路持續(xù)時間較長時，設(shè)備可能過熱以致?lián)p壞。（3） 短路時系統(tǒng)電壓大幅度下降，對用戶影響很大。系統(tǒng)

8、中最主要的電力負(fù)荷是 異步電動機，它的電磁轉(zhuǎn)矩同端電壓的平方成正比，電壓下降時，電動機的電磁轉(zhuǎn)矩顯 著減小，轉(zhuǎn)速隨之下降。當(dāng)電壓大幅度下降時，電動機甚至可能停轉(zhuǎn)，造成產(chǎn)品報廢， 設(shè)備損壞等嚴(yán)重后果。（4） 當(dāng)短路發(fā)生地點離電源不遠(yuǎn)而持續(xù)時間又較長時，并列運行的發(fā)電廠可能失 去同步，破壞系統(tǒng)穩(wěn)定，造成大片地區(qū)停電。這是短路故障最嚴(yán)重后果。（5）發(fā)生不對稱短路時，不平衡電流能產(chǎn)生足夠的磁通在鄰近的電路內(nèi)感應(yīng)出很 大的電動勢，這對于架設(shè)在高壓電力線附近的通訊線路或鐵道訊號系統(tǒng)等會產(chǎn)生嚴(yán)重 的影響。2電力系統(tǒng)三相短路電流計算2.1電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的原始參數(shù)T1230kVT2terf315.75kVG1S2

9、L1L3flT4T3G2G3圖2.1電力系統(tǒng)接線圖電力系統(tǒng)接線如上圖所示,S2為無窮大電源系統(tǒng)，電抗為零o發(fā)電機G1 -G2為汽輪發(fā)電機，每臺 400MVA，Xd =0.285，負(fù)序電抗 X2 =0.29 ；發(fā)電機G3為水輪發(fā)電機，280MVA，Xd =0.203，負(fù)序電抗X2 =0.22 ；變壓器 Ti、T2 ,每臺 410MVA , Vs %=14.6 , xo Pi ;T3 變壓器,260MVA , Vs %=14.1 , xo Xi ；T4 變壓器,360MVA , Vs %=8.3 , Xo Xi ；Li 線路，180km , xi =0.405 Q /kmxo 3xi ;L2 線路

10、,220km , xi =0.33 Q /km x0 3xi ;L3 線路,95km , xi =0.405 Q /kmx0 3xi ;2.2制定等值網(wǎng)絡(luò)及參數(shù)計算2.2.i標(biāo)幺制的概念在一般的電路計算中，電壓、電流、功率和阻抗的單位分別用 V, A , W ,Q表 示，這種用實際有名單位表示物理量的方法稱為有名單位制。在電力系統(tǒng)計算中，還廣泛的使用標(biāo)幺制。標(biāo)幺制是相對單位制的一種，在標(biāo)幺制中各物理量都用標(biāo)幺值表 示。標(biāo)幺值定義由下式給出：(2-i )實際有名值（任意單位 ）基準(zhǔn)值（與有名值同單位）由此可見，標(biāo)幺值是一個沒有量綱的數(shù)值，對于同一個實際的有名值，基準(zhǔn)值選 得不同，其標(biāo)幺值也就不同

11、。因此，當(dāng)我們說明一個量的標(biāo)幺值時，必須同時說明它 的基準(zhǔn)值，否則，標(biāo)幺值的意義是不明確的。當(dāng)選定電壓、電流、功率和阻抗的基準(zhǔn)值分別為 Vb,Ib,Sb和Zb時，相應(yīng)的標(biāo)幺值 如下：VV*VbI*II BS*S -P jQSBSB*R jXZbZbSBZ： jZXBP j”SB二 P*jQR* jXW 2)J2-22.2.2標(biāo)幺值的選擇在電力系統(tǒng)分析中，主要涉及對稱三相電路計算。計算時習(xí)慣上多采用線電壓 V,線電流I，三相功率S和一相等值阻抗Z，各物理量之間存在下列關(guān)系：V = . 3ZI 二.3/ P廠V、S - 3VI 二 3 SP |同單相電路一樣，應(yīng)使各量基準(zhǔn)值之間的關(guān)系與其有名值間的

12、關(guān)系具有相同的方 程式:V B =3 Z B I B 二 3V P 岀Sb = 3V B I B 二 3V P 岀 I B = 3 Sp 出選擇在標(biāo)幺制中便有V* 二 z* I * =V p*S* =V* I * 二 Sp*由此可見，在標(biāo)幺制中，三相電路的計算公式與單相電路的計算公式完全相同線電壓和相電壓的標(biāo)幺值相等，三相功率和單相功率的標(biāo)幺值相等在選擇基準(zhǔn)值時，習(xí)慣上也只選Vb和Sb 。由此得:Vb 乂ZB 3|bSbSb3Vb這樣，電流和阻抗的標(biāo)幺值則為：3VB1SbR+ jx乙NH5)S.+ jx_SB2J入2Vb VbJ采用標(biāo)幺值進行計算，所得結(jié)果最后還要換算成有名值，其換算公式為:v

13、 WbSbVb(6)1 二 |*| B = |*S = S*Sb2(R* jx*Sb2.2.2有三級電壓的的網(wǎng)絡(luò)中各元件參數(shù)標(biāo)幺值的計算T-2T-1IICOHNCI(a)k2:1XCk1*:1(c)XC*圖2.2有三段不同電壓等級的輸電系統(tǒng)電力系統(tǒng)中有許多不同電壓等級的線路段 ，它們由變壓器來耦聯(lián)。圖2.2（a）表 示了由三個不同電壓等級的電路經(jīng)兩臺變壓器耦聯(lián)所組成的輸電系統(tǒng) ，略去各元件的 電阻和變壓器的勵磁支路，可以算出各元件的實際有名值，變壓器的漏抗均按原方繞組電壓計算，這樣我們就得到各元件電抗用實際有名值表示的等值電路，如圖2.2（b）所示，圖中2Vg(n) Xg = Xg(n)*-S

14、g(n)Xt2Vti（n i） 二 Xti（n）*St1（n）V（njV（n 丿2Xr% V R(N)X廠100拐畑Xt2Vt2（n 丿=Xt2（n）*St2（n）Vt2(NiI)Vt2(NI)Xl和Xc分別是架空線路L和電纜線路C的實際電抗百分值也是一種相對單位制，對于同一物理量，如果基準(zhǔn)值相同，則百分值=100 X標(biāo)幺值，對于變壓器，其標(biāo)幺電抗XT（N）*常用下式計算：_Vs%Xt（n）* - 100由于三段電路的電壓等級不同，彼此間只是通過磁路耦合而沒有直接的電氣聯(lián)系，可以對各段電路分別選基準(zhǔn)電壓。假定分別選 Vb（ i） Vb （n） ， Vb（皿），至于功率，整個輸電系統(tǒng)用統(tǒng)一，所以

15、各段的基準(zhǔn)功率都為Sb。選定基準(zhǔn)電壓后，可對每一元件都按各段的基準(zhǔn)電壓用公式（5）將其電抗的實際有名值換算成標(biāo)幺值，即XG* 二 XgSb2V bi )Sb2V B(I)Xl* 二 XlSb2V B(n)St 2* 一 Xt_s22VB(n )Xr* 二 Xr2V B(n )k=Vt/ni)VT(Nn)kB(i n )Vb (i) V b ( n)k2=Vt/n n) Vt/nm)kB(n)V b ( n)V b (皿)(7)用標(biāo)幺參數(shù)表示的等值電路如圖（c）所示，其中變壓器kB（ i - n） =V b（ i）/Vb（ n）為第I段和第II段的基準(zhǔn)電壓之比，稱為基準(zhǔn)變比。通常選擇適當(dāng)基準(zhǔn)電壓

16、，使變壓器電路得到簡化，比如選擇I, II段基準(zhǔn)電壓之比 kB(I - n),等于變壓器下的變比kT1, I,II段的基準(zhǔn)電壓之比等于變壓器 T2的變比kT2, 則可得kT1*=1 , kT2*=1 ,這樣在標(biāo)幺參數(shù)的電路中就不需串聯(lián)理想變壓器了。在實際的計算中，總是把基準(zhǔn)電壓選得等于(或接近于)該電壓級的額定電壓。這樣可以從計算結(jié)果清晰地看到實際電壓偏離額定值的成程度。為了解決上述的困難，在工程計算中規(guī)定，各個電壓等級都以其平均額定電壓Vav作為基準(zhǔn)電壓，根據(jù)我國現(xiàn)行的電壓等級，各級平均額定電壓規(guī)定為：3.15, 6.3, 10.5 , 15.75, 37, 115 , 230 , 345

17、, 525 (kV)在分段計算中以上述平均額定電壓作為各級基準(zhǔn)電壓。2.2.3計算各元件的電抗標(biāo)幺值在本次實驗中，選取Sb=1000MVA , VB=VavXG1*XG2*Xg(n )*vgG1(N )SbSg(N)1B= 0.285 1000 = 0.7125400=0.203 I000 = 0.72502802注 仏 證=0.146黔0.3561xT 1*xT 2100s_T 1(N)S3Vt3(N)Sb100St3(N)2V B(t3)= 0.141 1000 =0.5423260Xt4*2VS4% VT4（n） SbK K 2100 S 2T 4（N） V B（T4）1000二 0.0

18、830.2306360Xl 二 xLlSb2V B（li）= 0.405 1.3780Xl2*%產(chǎn)心3 220 畀 O6100V B（L2）Xl3*=x =0.405 95XL3VB（L3）二 0.727326022.2.4系統(tǒng)的等值網(wǎng)絡(luò)圖0.72 730.23 061 0.71 252圖2.3電力系統(tǒng)的等值網(wǎng)絡(luò)2.3短路電流計算曲線的應(yīng)用在工程計算中常利用計算曲線來確定短路后任意指定時刻短路電流的周期分量對短路點的總電流和短路點鄰近支路的電流分布計算，計算曲線有足夠的準(zhǔn)確度應(yīng)用計算曲線法的具體計算步驟如下：繪制等值網(wǎng)絡(luò)。選取基準(zhǔn)功率Sb和基準(zhǔn)電壓VB=Vav；發(fā)電機

19、的電抗用Xd “略去網(wǎng)絡(luò)中各元件的電阻，輸電線路的電容和變壓器的勵 磁支路；無限大功率電源的內(nèi)電抗等于零；略去負(fù)荷。進行網(wǎng)絡(luò)變換。將網(wǎng)絡(luò)中的電源按合并的原則合并成若干組，求出各等值電機對短路點的轉(zhuǎn)移阻抗Xfi (i=1 , 2，)以及無限大功率電源對短路點的轉(zhuǎn)移電抗Xfs。3將求得的轉(zhuǎn)移電抗按各相應(yīng)的等值機的容量進行歸算，便得到各等值機對短路點的計算電抗。Xjsi Xfi Q(i=1 2、3、(8)Sb式中SNi為第i臺等值機的額定容量，即由它所代表的那部分發(fā)電機的額定容量之 和。由Xs1，Xjs2，分別根據(jù)適當(dāng)?shù)挠嬎闱€找出指定時刻t各等值發(fā)電機提供的短路周期電流的標(biāo)幺值Ipt1*，Ipt2

20、*，Iptg*。網(wǎng)絡(luò)中無限大功率電源提供的短路周期電流是不衰減的，并由下式確定_丄I ps*( 9)Xfs(6)計算短路電流周期分量的有名值。第i臺等值發(fā)電機提供的短路電流為| pti - | pti* | Ni|P 3Vav(10)無限大功率電源提供的短路電流為| ps | ps* | BSB1 pS*3V av(11)式中，Vav為短路點處電壓級平均額定電壓；iNi為歸算到短路點處電壓級第i臺等值發(fā)電機的額定電流；Ib為對應(yīng)于所選基準(zhǔn)功率Sb在短路處電壓的基準(zhǔn)電流。2.4故障點短路電流計算2.4.1fi點三相短路f1點三相短路時，由系統(tǒng)的參數(shù)可知，G1，G2可以合并，另外可作星網(wǎng)變換消去f

21、2處節(jié)點合并G1， G2得XfJ(Xa1* XT1*)Xg* XT2*)356；0.71255343對于f2處節(jié)點進行星網(wǎng)變換，算出G3對母線f1處的電抗為：十十+(XG3* +XT3*N(XT4* +XL3*)X36 一 XG3* XT3* 冷* XL3* XL2*(0.7250+0.5423) x (0.2306 + 0.7273= 0.7250 0.5423 0.2306 0.72734.21520.6100S2到母線f2處的電抗為：.十+Xl2*(Xt4*Xl丿XS26XL2*XT4*Xl-XG3*Xt= 0.6100 0.2306 0.72730.6100 (0.2306 0.727

22、3)0.7250 + 0.5423=2.0290合并S1， S2可得:3780 20290 “8207S6SiS26 1.3780 2.0290由此可得等值電路圖如圖2.4所示Gi, G2合并后的計算電抗為：.82oI圖2.4 fi點三相短路等值電路Sg Sg2 ： 400XjsJXjj -0.53430.4274SbG 的計算由抗為 Xis =Xf=4.2152漢-280 =1.1802G3的計算電抗為：xJS3x f3 sb1000由所得的計算電抗查表可得1秒時各等值電源提供的短路電流為:I f =1.956T 12*I t -1.003T 3*1I fs*2185XS6又由 | pti

23、T pti* I Ni汁ti*識:可得:1212*J.9562 4003 230= 3.928(kA)I f =I f紗3 = 1.003乂 ？80 =0.7050(kA) TOC o 1-5 h z 1 f 31 f 3* 3V av3 230I ISB=1.21851000=3.0587(kA)S 1 fS* 3V av.3 230= 1.964(kA)12所以變壓器高壓側(cè)電流為I =I 1IfT1 T 22 f230根據(jù)變壓器的變比可得低壓側(cè)電流為丨 丨 1.96428.6806(kA)G1G215.75又因為Ifs由Si和S2提供，可得XS26,2.0290AXI I fs1.9641

24、.1696(kA)f1 x x1.3780 2.0290S2S26所以 Il3=3.928+0.6413+3.0578-2 X1.964-1.1696=2.5295(kA)所以T4高壓側(cè)電流為 . 和， 空 = 2.5295 空 =1.6863(kA)T4L3 345345#T 4高壓側(cè)電流由S2和G3提供，由分流系數(shù)我們可以求得XT3* *XG3*, cccc 0.5423 + 0.7250八、I |T2- =1.68631. 1384(kA)L2 T4 x x x0.6100 0.5423 0.7250L2-T 3-G3-T3高壓側(cè)電流為丨 丨 丨 1.6863-1.1384 = 0.54

25、79(kA)T 3 T4 L2T3低壓側(cè)電流為衛(wèi)4512.0024(kA)I G3 iT3 15.75由此我們計算出了 f1點處短路時各支路的電流。2.4.2f3點短路f3點短路時：由于G點直接接于短路點，應(yīng)單獨考慮，同樣G2單獨考慮。S2，G3對f1點的電抗同f1點短路時結(jié)果一樣，X36= 4.2152，Xs26= 2.0290合并 Si，S2,有 Sb= 0.8207。由此我們得到圖2.6根據(jù)星網(wǎng)變換可以分別算出G2 , G3, Sl,2對f3的轉(zhuǎn)移阻抗：Xf =0.8207 0.3561 (1= 1.5196Xf =4.2152 0.3561 (二 7.805Xf20.35611.068

26、6 0.8207)4.215211 11+ + 0.35611.06860.82074.215211 1+ +1 、111)_ 1.0686 0.3561 (0.3561 1.06860.82074.2152二 1.97861.51 9617251.97 86)7.80 5D圖2.5 f3點三相短路等值電路 可以分別算得電壓對f3點的計算電抗為：400 x -0.71250.285Js11000400 x 1.97860.7914jS2 10002807.8052.1854js31000查表得各電源提供的短路電流的標(biāo)幺值為I f =2.4215，1*I f21.243，I f= 0.470 ，

27、3*I Ts6581S由血可得:=I f 4002.4215400f1*3 15.75、3 15.75= 36.5061(kA)I f2f_400=1.243 一400=18.2259(kA)1 f2*.3 15.753 15.75I f3=If 280=0.470280=4.8241(kA)1 f3*3 15.753 15.75I fsSB=0.65811000=24.1241(kA)Ts*3 v av035.75由等值電路圖可知，Ti低壓側(cè)電流應(yīng)為：lG0f2 k if-18.2259 4.824124.1241 =47.1741(kA)S所以Ti的高壓側(cè)電流為：15 75lT1G1 =3

28、304(kA)T2高壓側(cè)的電流為：|t= 1.2901(kA)所以其低壓側(cè)電路為：|230230 =18.8508(kA) G2 I T215.75無限大功率電源Si，S2提供電流為:4.2152Is=(It It )1.5261(kA)S T1 T24.2152 0.8207所以， Is =0.4650( kA)L1 SI L1 I L2LiI |丁-| I 3.2304-1.2901-0.4650 = 1.4744(kA)L3 T1 L1 T 2|T =| 型=1.4744 菖=0.9829(kA)t4l3 3453450.5423+0.7250= 0.6635(kA)I = I x1 L

29、2 iT4 0.6100 0.5423 0.7250I T3 = 1丁4 一 IL2= 0.3194(kA)= 6.9959(kA)345= XG31 T3 15.75由此得出f3點三相短路時各支路的電流值3電力系統(tǒng)不對稱短路電流計算3.1對稱分量法的應(yīng)用在三相電路中，對于任意一組不對稱的三相相量（電流或電壓），可以分解為三組三相對稱的相量，當(dāng)選擇a相作為基準(zhǔn)時，三相相量與其對稱分量之間的關(guān)系 （如電流）為:f.、f.、I a(1)2、I a1aaI a(2)112.I b=aaI a(0)3111 I cI )k J(12)式中，運算 a =ej12 ， a2 二 ej24 且有 1 a 0

30、,1; I a（1）, I a（2）,| a（0），分別為 a相電流的正序，負(fù)序，零序分量，并且有: *lb(1)=a l a(1) , l c(1)=a l a(1)4* lb(2)=a l a(2)，lc(2)=a? l a(2) * lb(0)=l c(0) = la(0)(13)由此可知，正序分量的相序與正常對稱運行下的相序相同，而負(fù)序相量的相序則與正序相反，零序分量則三相量同相位。當(dāng)已知各序?qū)ΨQ分量時，同樣可以求出三相不對稱的相量，即* * 、la i a(1) +1 a(2) Ta(O) * lb 1 a(1a 1 a(2) * 4(0)= 1 b(1) + 忖 * 1 b(0廠(

31、14 I c =a I a(l) +八 I a(2) *4(0) = 1 c(1 lc(2) + 1 c(0)電壓的三相相量與其對稱分量之間的關(guān)系也與電流的一樣。計算不對稱度故障的基本原則就是，把故障處的三相阻抗不對稱表示為電壓和電流相量的不對稱，使系統(tǒng)其余部分保持為三相阻抗對稱的系統(tǒng)。這樣，借助于對稱分量法并利用三相阻抗對稱電路各序具有獨立性的特點，分析計算就可得到簡化。3.2各序網(wǎng)絡(luò)的制定3.2.1同步發(fā)電機的各序電抗同步發(fā)電機在對稱運行時，只有正序電勢和正序電流。此時的電機參數(shù)就是正序 參數(shù)。當(dāng)發(fā)電機定子繞組中通過負(fù)序基頻電流時，它產(chǎn)生的負(fù)序旋轉(zhuǎn)磁場與正序基頻 電流產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)向正好

32、相反。因此，負(fù)序旋轉(zhuǎn)磁場同轉(zhuǎn)子之間有兩倍同步旋轉(zhuǎn) 的相對運動。正序電抗取決于定子負(fù)序旋轉(zhuǎn)磁場所遇到的磁阻，由于轉(zhuǎn)子縱橫間不對稱，隨著負(fù)序旋轉(zhuǎn)磁場同轉(zhuǎn)子間的相對位置的不同，負(fù)序磁場所遇到的磁阻也不同負(fù)序電抗也就不同。發(fā)生不對稱短路時，由于發(fā)電機轉(zhuǎn)子縱橫軸間的不對稱 ，定、轉(zhuǎn)子繞組無論是在 穩(wěn)態(tài)還是在暫態(tài)過程中，都將出現(xiàn)一系列的高次諧波電流，這就使對發(fā)電機序參數(shù)的 分析變復(fù)雜了。為了使發(fā)電機負(fù)序電抗具有確定的含義 ，取發(fā)電機負(fù)序端電壓的基頻 分量與負(fù)序電流基頻分量的比值，作為計算電力系統(tǒng)基頻短路時發(fā)電機的負(fù)序阻抗 。當(dāng)發(fā)電機定子繞組通過基頻零序電流時 ，由于各相電樞磁勢大小相等 ，相位相 同，且在

33、空間相差120度電角度。它們在系統(tǒng)中的合成磁動勢為零，所以，發(fā)電機的零序電抗僅由定子線圈的等位漏磁通確定。但是零序電流所產(chǎn)生的漏磁通與正序(或 負(fù)序)電流所產(chǎn)生的漏磁通不同的，其差別與繞組形式有關(guān)。零序電抗的變化范圍大致是人0) =(0.15-0.6)焉。3.2.2變壓器的各序電抗變壓器的等值電路表征了一相原、副方繞組間的電磁關(guān)系圖3.1反映了不計繞組電阻和鐵芯損耗時變壓器的零序等值電路IIjxIIjxIJWjxIIjxI ,JVW,jxIII荻IIIjjxm(0)0i0(a)(b)圖3.1變壓器的零序等值電路（a）雙繞組變壓器（b）三繞組變壓器變壓器等值電路中的參數(shù)不僅同變壓器的結(jié)構(gòu)有關(guān),有

34、的參數(shù)也同所通過電流的序別有關(guān)。變壓器各繞組的電阻，與通過的序別無關(guān)因此，變壓器的正序，負(fù)序,零序的等值電阻相等變壓器的漏抗，反映了原副方繞組間磁耦合的情況，磁通的路徑與所通電流的序別無關(guān)。因此變壓器的正序，負(fù)序，零序等值漏抗也相等變壓器的勵磁阻抗，取決于主磁通路徑的磁導(dǎo)，當(dāng)變壓器通以負(fù)序電流時，主磁 通的路徑與正序電流時完全相同，所以變壓器正序，負(fù)序和零序等值電路及參數(shù)是完 全相同的。對于由三個單相變壓器組成的三相變壓器組，每相的零序主磁通與正序主磁通一 樣，有獨立磁路。對于三相四柱式，零序主磁通也能形成回路，磁阻很小， 所以兩 種變壓器中，短路計算時可以當(dāng)做Xm（0）：，忽略勵磁電流，把勵

35、磁支路斷開。變壓器的零序等值電路與外電路的聯(lián)接，取決于零序電流的流通路徑，因而與變壓器三相繞組聯(lián)接形式及中性點是否接地有關(guān)。（1）當(dāng)外電路向變壓器某側(cè)三相繞組施加零序電壓時 ，如果能在改側(cè)產(chǎn)生零序電 流，貝U等值電路中改側(cè)繞組與外電路接通；如果不能產(chǎn)生零序電流，則從電路等值的 觀點，可以認(rèn)為變壓器該側(cè)繞組與外電路斷開。根據(jù)這一原則，只有中性點接地的星 形接法才能與外電路接通。（2）當(dāng)變壓器繞組只有零序電勢時，如果它能將零序電勢施加到外電路上去并能 提供零序電流的通路，貝U等值電路中改側(cè)繞組端點與外電路接通，否則與外電路斷開。所以也只有Yn接法繞組才能與外電路接通。在三角形接法的繞組中，繞組的零

36、序電勢雖不能作用到外電路去，但能在繞組中形成環(huán)流，在等值電路中改側(cè)繞組端點接零序等值中性點。由于三角形接法的繞組漏抗與勵磁支路并聯(lián)，不管何種鐵芯結(jié)構(gòu)的變壓器，一般勵磁電抗總比漏抗大得多，一般近似取Xm(0)=：:。3.3不對稱短路的分析331不對稱短路三種情況的分析Vfa=obcIfalfb=(0lfc=0a圖3.2單相接地短路單相接地短路如圖3.2所示。故障處邊界條件為：Vfa =0， 1 fb = 0，1 fc =0用對稱分量法表示為： * 2Vfa(1) Vfa(2) Vfa(0) =0，a I fa(|) aI fa(2)1 fa(0) =0 2aI fa(1) a I fa(2) 1

37、 fa(O) = 0整理后得到序分量表示的邊界條件為：(15)Vfa(1) +Vfa(2) +Vfa(O) =1 fa(1)二 1 fa(2) = 1 fa(0)了解得:Vf(0)Ifa(1) =j(xff(i)Xf(2)-Xff(0)(16)1 fa(2)二 1 fa(0)二 1 fa(1)I f a =0I f b = 0I f c = 0bc圖3.3兩相短路兩相短路情況如圖3.3所示。故障處的邊界條件為：1 fa = 0 ， 1 fb 1 fc = 0 ，Vfb =Vfc用對稱分量法表示為： 1 fa(1)1 fa( 2)1 fa(0) =0 * * * 22a I fa(1) aI f

38、a(2) I fa(0)1 fa(0) aI fa(1) a I fa二 0下載可編輯.專業(yè).整理.下載可編輯II.專業(yè).整理.a)aVfa(2) Vfa(o)=aVfa(i)a2Vfa(2) Vfa(0)整理后得:1 fa(o)，I fa(l) 1 fa(2) = 0，Vfa(1) =Vfa可以求得：fa(1)二Vf(0)j(Xff(1) Xff(2)，1 fa(2) = - 1 fa(1)(17).Ifa=0Ifb=0Ifc=0bcVfb=0Vfc=0圖3.4兩相短路接地兩相短路接地情況如圖3.4所示。故障處的邊界條件為：fa，Vfb=，Vfc=用序分量表示的邊界條件為(18)1 fa(1

39、) + 1 fa(2) + 1 fa(0) = 0* * *Vfa(1) =Vfa(2) =Vfa(0)可以求得:Vf(0)fa(1)=j (X ff (1) Xff (2) Xff (0)二 Xff(0) fa(2) Xff(2) Xff(0)fa(1)I fa二Xff(2)Xff(2) Xff(O)fa(1)332正序等效定則由以上所得三種簡單不對稱短路時短路電流正序分量可以統(tǒng)一寫成(19)式中，x(n)表示附加阻抗，其值隨短路形式而不同，(n)是代表短路形式的符號公式(19)表明：在簡單不對稱短路的情況下，短路點電流的正序分量，與在短 路點每一相中加入附加電抗 x(n)而發(fā)生三相短路時電

40、流相等。這個概念稱為正序等效定 則。從短路點故障相電流算式可以看出，短路電流的絕對值與正序分量絕對值成正比，即(n) f(n) r=m z(n) fa(1)式中，m(n)為比例系數(shù)，其值視短路類型而定 各種簡單短路的x(n)和m(n)列于表3-1中。表3-1簡單短路時的x(n)和m(n)短路類型f(n)(n)Xm(n)三相短路f(3)01兩相短路接地f(1,1)Xff(0)Xff(2) + Xff(0)1 一Xff(0)VXff (2/Xff (0)兩相短路f(2)X ff (2)單相短路fXff(2) + Xff (0)3333不對稱短路時短路點電流的計算取 Sb =1000MVA,Vb 二

41、Vav, Eg! = EgEg1.67,= E$2 =1.5計算各序電抗的標(biāo)幺值：正序網(wǎng)絡(luò)與三相短路時相同，參數(shù)也一樣，此處不再計算。負(fù)序網(wǎng)絡(luò)中：XG1 (2)2VG4( n)Sb1000二 Xg2(2)二 Xg4(n)B =0.290.7250G2(2)G4(n)sV2400SG4(N)Vav400X G3(2)2Vs3(n)Sb1000-XG3(n)2 =0.220.7857G3(N)Sg3(N) Va：280X T1(2)二 X t2(2)二 Xti* 二 0.3561X T3(2)=XT3* = 0.5423X T4(2)= XT4* = 0.2306X l1(2)=Xl1* = 1.

42、3780XL2(2)=Xl 2=0.6100X L3(2)= XL3* 77273零序網(wǎng)絡(luò)中，由于零序電流必須經(jīng)過大地才能流通，而且電流的流通與變壓器中性點接地情況及變壓器的形式有關(guān)，所以我們可以不考慮電機及無限大功率電源S,S2和L!丄2的零序電抗。Xt1（0） - X T2（0） - Xt1* = 0.3561Xt3（o） - Xt3* - 0.5423Xt4（o）=Xt 4* 0.2306Xl3（o）=3Xl3* =3 0.7273 =2.1819由此，可以制定出各序的網(wǎng)絡(luò)圖，如圖3.5。0.35610.7125 0 7125金EE 67EE. 0.2306-JVyT1D.Gira*E3

43、=.672 35610 35610.3730二 1610D-2.191S-7?YYX5圖3.5電力系統(tǒng)正(a)、負(fù)(b)、零(c)序網(wǎng)絡(luò)由于系統(tǒng)中的變壓器為Tn接法，零序電流可以通過，而發(fā)電機及不提供零序電流通道，所以零序網(wǎng)絡(luò)中只包含變壓器及L3線路；而正序和負(fù)序網(wǎng)絡(luò)中則各元件都包括。網(wǎng)絡(luò)簡化，正序網(wǎng)絡(luò)中先將G,G2支路合并,再將Eg12支路和Si支路及G3,S2支路 分別等效:Xg12s =XGi2XLi*XGi2 X Li*XGi2 XLi*5343 臨80 二 0.38500.5343 1.3780匚ESXGi2EGSi2-Eg12Xl1*1.5 0.5343 1.67 1.3780XG

44、12 XLi*0.5343 1.3780= 1.6225Xg3s =Xl2*X3 二產(chǎn)XL2*X L 2* X 3XI0.6100 1.26730.41180.6100 1.2673口 _ 超幻爲(wèi) +&晁兀 _ 1 5x12673+1.67x0 6100 也處二1.2673 + 0.6100=1.6148將fi兩側(cè)支路等效可得：=1.6206Xff(i)=(Xl3* Xt4* Xg3s)Xgi2s =0.3005負(fù)序網(wǎng)絡(luò)中，先合并Gi,G2支路:=0.5406將Si與G2支路及S2與G3支路等效:=0.5406 .3780=0.54061.3780-0.3883XG3s(2)- XG3(2) Xl2(0)i.2673 0.6100i.2673 0.6100= 0.4118將fi兩側(cè)支路等效可得：X ff( 2 ) = X G 1 2s (叢 X G0. 3850涼2050冷律199零序網(wǎng)絡(luò)中,等效G1，G2有：S)=冊進0.35612= 0.1781將 f1 兩側(cè)支路等效可得：X ff (0) - XG12(0) /( XL