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1、,第10章 电力系统各元件的 序阻抗和等值电路,第10章 电力系统各元件的序阻抗和等值电路,本章提示 10.1 对称分量法 10.2 对称分量法在不对称故障分析中的应用 10.3 同步发电机的负序和零序电抗 10.4 异步电动机的负序电抗和零序电抗 10.5 变压器的零序电抗 10.6 架空输电线的零序阻抗 10.7 电缆线路的零序阻抗 10.8 电力系统的序网络 小结,本章提示,对称分量法介绍； 提出对称分量法在电力系统不对称故障分析中的应用； 介绍了发电机及异步电动机的负序和零序电抗； 介绍了常见变压器、输电线及电缆的零序电抗； 以各元件的序阻抗为基础，提出电力系统序网络的绘制方法。,10
2、.1 对称分量法,将一组不对称的三相相量分解为三组对称的三相相量，或者将三组对称的三相相量合成为一组不对称的三相相量的方法。,10.1 对称分量法,10.1 对称分量法,10.1 对称分量法,图中三组对称的相量合成得三个不对称相 量。写成数学表达式为：,或简写为：,其逆关系为：,10.1 对称分量法,对于三相对称的元件，各序分量是独立的。 设输电线路末端发生了不对称短路,线路上流过三相不对称的电流，则三相电压降也是不对称的,10.2对称分量法在不对称故障分析中的应用,10.2对称分量法在不对称故障分析中的应用,元件的序阻抗，即该元件通过某序电流时，产生相应的序电压与该序电流的比值； 静止的元件
3、，如线路、变压器等，正序和负序阻抗相等； 对于旋转设备，各序电流会引起不同的电磁过程，三序阻抗总是不相等的。,10.2对称分量法在不对称故障分析中的应用,应用对称分量法将故障处电压分解为正序、负序、 零序三组对称分量。,故障网络分解为三个独立的序网： 正序网 负序网 零序网,10.2对称分量法在不对称故障分析中的应用,正序网：包含发电机的正序电源电势和故障点正序电压分量，网络中通过正序电流，对应的各元件阻抗皆为正序阻抗； 负序网：只有故障点电压的负序电势，网络中通过负序电流，对应的各元件阻抗为负序阻抗。 零序网：只有故障点电压的零序电势，网络中通过零序电流，对应的各元件阻抗为零序阻抗。,中性线
4、电流为三倍零序电流，故在单相零序网中接入 的接地阻抗,10.2对称分量法在不对称故障分析中的应用,10.3 同步发电机的负序和零序电抗,在工程计算中，同步发电机零序电抗的变化范围为：,如果发电机中性点不接地，不能构成零序电流的通路，此时其零序电抗为无限大,同步发电机的负序电抗一般由制造厂提供，也可按下式估算：,10.4 异步电动机的负序电抗和零序电抗,零序电抗： 由于异步电动机的三相绕组通常接成三角形或不接地的星形，无零序电流的通路，因而零序电抗数值为无限大。,10.5 变压器的零序电抗,正序电抗：即稳态运行时变压器的等值电抗 负序电抗：其值与正序电抗相等。,对于静止元件，二者总是相等的,10
5、.5 变压器的零序电抗,10.5.1 双绕组变压器,不计绕组电阻和铁芯损耗,其中 、 分别为两侧绕组漏抗， 为零序励磁电抗。,零序电压施加在变压器绕组的三角形侧或不接地星 形侧，变压器中无零序电流 流通,10.5 变压器的零序电抗,10.5.1 双绕组变压器,10.5.1 双绕组变压器,3. ， 接线变压器,如果二次侧除接地的中性点外，没有其它接地点，此时零序电抗的计算与 相同。,其中：x为外电路接地电抗。,10.5.1 双绕组变压器,如果二次侧另外有一个接地点,YN，yn接线变压器零序等值电路,10.5.1 双绕组变压器,的数值主要决定于变压器的铁芯结构。,三个单相变压器组成的三相变压器，三
6、相四柱式或（五柱式）变压器以及铁壳式变压器,可以近似认为：,10.5.1 双绕组变压器,对于三相三柱式变压器，磁通路径磁阻大，零序电抗较小，一般需经试验方法求得零序励磁电抗。,10.5.2 三绕组变压器的零序电抗,1. 接线变压器,可以忽略其零序励磁电抗,10.5.2 三绕组变压器的零序电抗,2. 接线变压器,如没有另一接地点，变压器的零序电抗与 相同,（10.13）,如侧另有一对地电抗为x的接地点,零序电抗为：,10.5.2 三绕组变压器的零序电抗,3. 接线变压器,10.5.3 自耦变压器的零序电抗,自耦变压器中两个有直接电气联系的自耦绕组，一般用来联系两个直接接地系统 两个自耦绕组共用一
7、个中性点和接地线，如果有第三绕组，一般接成三角形。,10.5.3 自耦变压器的零序电抗,1. 中性点直接接地的 和 接线自耦变压器,零序电抗的求解与普通的变压器相同。,2. 中性点经电抗接地的 和 接线自耦变压器,当自耦变压器的中性点经电抗接地时，两个绕组的零序电流要影响中性点电位，其值为,10.5.3 自耦变压器的零序电抗,（1） 接线的自耦变压器,折算到一次侧的等值零序电抗,如果中性点经电抗接地，折算到一次侧的零序等值电抗为：,10.5.3 自耦变压器的零序电抗,10.5.3 自耦变压器的零序电抗,（2）中性点经电抗接地的 自耦变压器,10.6 架空输电线的零序阻抗,输电线的正、负序阻抗及
8、等值电路完全相同。 研究零序阻抗，必须考虑大地（或架空地线）的影响。,10.6.1 “导线大地”回路的自阻抗与互阻抗,1. “单导线大地”回路,单导线大地回路单位长度的自阻抗为：,“单导线大地”回路,10.6.1 “导线大地”回路的自阻抗与互阻抗,2. “双导线大地”回路,10.6.2 单回路架空输电线的零序阻抗,零序电抗为：,10.6.3 双回路架空输电线的零序阻抗,两平行回路间的互阻抗： 经过完全换位后，第二回路对第一回路a相的互阻抗为：,两回路间的距离愈小，回路间的互感抗愈大，使每回输电线的零序等值电抗愈大。,式中， 称为两个回路之间的几何均距。,10.6.4 有架空地线时输电线的零序阻
9、抗,由于架空地线中的零序电流与输电线的零序电流相反，其互感为去磁作用，减小了输电线的等值零序阻抗。 零序阻抗与架空地线的材质、架空地线与输电线间的距离有关。 对已建成的线路一般都通过实测确定其零序阻抗。,有架空地线的单回线路,10.7 电缆线路的零序阻抗,电缆线路的零序阻抗可能介于以下两种情况之间： （1）铅（铝）包护层各处都有良好的接地，大地和护层中都有零序电流流通。在这种情况下，地中电流达到最大值，而护层中电流达到最小值。护层中电流的去磁作用最小，零序电抗达到最大值。,（2）铅（铝）包护层在各处都经相当大的阻抗接地，从而可以认为零序电流只通过护层返回，零序电抗达到最小值。流过大地的电流 。
10、,10.7 电缆线路的零序阻抗,电缆线路的零序阻抗一般也是通过实测确定。 在近似计算中可取 表中给出了工程计算中常用元件的各序电抗，可以在计算中选取。,各类元件的电抗平均值,10.7 电缆线路的零序阻抗,接上页,10.7 电缆线路的零序阻抗,10.8 电力系统的序网络,10.8.1 正序网络 10.8.2 负序网络 10.8.3 零序网络,首先在短路点f加入短路点电压的正序分量,正序分量电流流经的元件，用相应的正序阻抗表示，其中发电机电抗用次暂态电抗 表示，发电机的电势用次暂态电势 表示。,中性点阻抗不计入正序网络。,10.8.1 正序网络,10.8.1 正序网络,10.8.2 负序网络,在短
11、路点f处加入短路点电压的负序分量 ，各元件的电抗用负序电抗表示。发电机没有负序电势，中性点阻抗不计入负序网络。,10.8.3 零序网络,在短路点f处加入短路电压的零序分量 。,流经各元件的电抗均用零序电抗表示 发电机无零序电势 发电机、电动机均无零序电流流过。 中性点电抗 有三倍的零序电流通过。,在同一电压等级的网路中，必须要有两个接地点才能构成零序电流的通路,10.8.3 零序网络,例10.1 图10.17（a）所示输电系统，在f点发生接地短路，试绘出各序网络，并计算等效电源电势和各序网络对短路点的等值电抗。系统中各元件的参数如下： 发电机G： ， ， ， ， （为标么值）； 变压器T-1：
12、 ， %=10.5 ， ； 变压器T-2： ， % ， ； 线路L：每回路长 ； 负荷LD-1： （标么值）； 负荷LD-2： （标么值）。,10.8.3 零序网络,图 10.17,10.8.3 零序网络,小 结,对称分量法是分析电力系统不对称故障的实用方法； 静止元件的正序电抗和负序电抗相等； 对于旋转设备，各序电流会引起不同的电磁过程，三序阻抗不相等； 变压器零序电抗的大小，则决定于变压器三相绕组的结线方式和变压器的铁芯结构； 由于相间互感的助增作用，架空输电线的零序电抗大于正序电抗，架空地线的存在使得输电线的零序电抗有所减小。电缆线路零序电抗的数值，则与电缆的包护层有关； 制订序网时，某序网应该包含该序电流通过的所有元件，负序网络结构与正序网络相同，但是为无源网络。制订零序网络，应从故障点开始，依次考察零序电流的流通情况。在一相零序网络中，中性点接地阻抗须以其三倍值表示，并且也为无源网络。,
