《继电保护基础知识2》由会员分享，可在线阅读，更多相关《继电保护基础知识2（67页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、继电保护基础知识基本概念交流电的概念交流电的概念 如果电流或电压每经过一定时间如果电流或电压每经过一定时间 （T ）就重复变就重复变化一次，则此种电压化一次，则此种电压 、电流称为周期性交变电压或、电流称为周期性交变电压或电流电流。如正弦波、方波、三角波、锯齿波。如正弦波、方波、三角波、锯齿波 等。等。 记做：记做： u(t) = u(t + T ) 一、一、 正弦交流电路的基本概念正弦交流电路的基本概念、概述、概述Tut0 0uTt0 0 随时间按正弦规律变化的交变电压和电流，称为随时间按正弦规律变化的交变电压和电流，称为正弦电压正弦电压和和正弦电流正弦电流，统称为，统称为正弦量正弦量或或正
2、弦交流正弦交流。电。电流（电压）是按正弦规律变化的电路，称为流（电压）是按正弦规律变化的电路，称为正弦电流正弦电流电路电路或或交流电路交流电路。 正弦交流电的优越性：正弦交流电的优越性： 便于传输；便于传输； 有利于电器设备的运行；有利于电器设备的运行； . . . . .正弦电流电路正弦电流电路正弦量的三要素正弦量的三要素： 电流振幅（最大值）电流振幅（最大值） ： 角频率（弧度角频率（弧度/秒）秒） ： 初相角初相角三要素三要素: : i0 0I Im m表示正弦电流表示正弦电流i i在整个变化过程中的最大值，在整个变化过程中的最大值，称为称为振幅振幅正弦量的三要素之一正弦量的三要素之一
3、振幅振幅最大值最大值电量名称必须大写电量名称必须大写,下标加下标加 m。如：如：Um、Im可得可得有效有效值值当当 时，时，引入有效值的概念后，正弦量瞬时值的数学表达式引入有效值的概念后，正弦量瞬时值的数学表达式可写成：可写成：在工程上凡是提到正弦电压或电流的数值时，都是在工程上凡是提到正弦电压或电流的数值时，都是指它们的指它们的有效值有效值，一般交流测量仪表的读数以及电，一般交流测量仪表的读数以及电气设备铭牌上的额定值等都是指有效值。气设备铭牌上的额定值等都是指有效值。 2 相量法相量法（1 1）复数的基本概念）复数的基本概念式中式中a1为复数为复数A的的实部实部，a2为为虚部虚部， j 称
4、为称为虚单位虚单位。取取实部实部取取虚部虚部设复数设复数（代数形式）代数形式）复数的三角函数形式：复数的三角函数形式：复数的指数形式：复数的指数形式：复数的极坐标形式：复数的极坐标形式：欧欧拉拉公公式式利用利用a1a2+1Aao复数在复平面上的表示复数在复平面上的表示复数的几何形式：复数的几何形式：有向线段有向线段OA代表复数代表复数 A复数的模复数的模 a、|A|复数的辐角复数的辐角 、argA1jACBa1a2b1Ob2c1c2有向线段有向线段OA、OB分别代分别代表复数表复数A和复数和复数B，应用应用平面上向量相加的平行四平面上向量相加的平行四边形求和法则，可得有向边形求和法则，可得有向
5、线段线段OC。有向线段有向线段OC代表代表C，它为复数它为复数A和复数和复数B之和。之和。即即 C=A+B=(a1+b1)+j(a2+b2)=c1+jc21jACBOB -B有向线段有向线段OB 代表复数代表复数(-B)，有向线段有向线段OC 代表复数代表复数C。由于由于A-BA(-B)复数复数C为复数为复数A与复数与复数B之差。之差。（2旋）转因子旋）转因子 复数复数 称为旋转因子，它的模为称为旋转因子，它的模为1，辐角为，辐角为 。 任意复数乘以任意复数乘以 等于把该复数在复平面上逆时针等于把该复数在复平面上逆时针方向旋转一个角度方向旋转一个角度 ，而模保持不变。，而模保持不变。90旋转因
6、子。旋转因子。+j逆时针逆时针转转90，-j顺时针转顺时针转90设：任一相量设：任一相量则则：说明：说明：1. 描述正弦量的有向线段称为相量描述正弦量的有向线段称为相量 (phasor )。若若正正弦量的辐值用最大值表示弦量的辐值用最大值表示 ，则用符号：则用符号：（）相量的书写方式（）相量的书写方式2. 在实际应用中辐值更多采用有效值在实际应用中辐值更多采用有效值, ,则用符号：则用符号： 4. 相量符号相量符号 包含正弦量辐值与初相角的信息。包含正弦量辐值与初相角的信息。有效值有效值最大值最大值+1+10 0+ +j j相量的复数表示相量的复数表示将复数将复数放到复平面上，可如下表示：放到
7、复平面上，可如下表示：ab+10代数式代数式 指数式指数式 极坐标形式极坐标形式三角函数式三角函数式ab1 10 0j j在第一象限在第一象限设设a、b为正实数为正实数在第二象限在第二象限在第三象限在第三象限在第四象限在第四象限相量图相量图复数复数符号法符号法小结：正弦波的四种表示法小结：正弦波的四种表示法瞬时值瞬时值波形图波形图 Ti0 0单一参数正弦交流电路的分析计算小结单一参数正弦交流电路的分析计算小结电路电路参数参数电路图电路图（正方向）（正方向）复数复数阻抗阻抗电压、电流关系电压、电流关系瞬时值瞬时值有效值有效值相量图相量图相量式相量式功率功率有功功率有功功率 无功功率无功功率Riu
8、设设则则u、 i 同相同相0LiuCiu设设则则设设则则u领先领先 i 90u落后落后i 9000基本基本关系关系AXYCBZSN定子定子转子转子 定子中放三个线圈：定子中放三个线圈：A XB YC Z首端首端末端末端三线圈空间位置三线圈空间位置各差各差120o 转子装有磁极并以转子装有磁极并以 的速度旋转。三个的速度旋转。三个线圈中都会感应出正弦电压。线圈中都会感应出正弦电压。对称三相电源对称三相电源三、三、 三相电路三相电路 特征：特征： 大小相等，频率相同，相位互差大小相等，频率相同，相位互差120。对称三相正弦电压：对称三相正弦电压：（以（以uA为参考正弦量）为参考正弦量）Um 0u正
9、序：正序：相序相序A-B-C (BCA,CAB)负序：负序：相序相序A-C-B (CBA,BAC) 1. 电源的电源的Y形联接形联接对称三相电源和负载的对称三相电源和负载的Y Y形和形和形联接形联接AXYCBZN+-+-三相四线三相四线制供电制供电火线（相线）火线（相线）:ABC中线（零线）：中线（零线）：N（中线）中线）（火线）火线）（火线）火线）（火线）火线）AXYCBZN+-相电压相电压：火线对零线间的电压。火线对零线间的电压。120 120 120 ACBN+-+线电压线电压：火线间的电压。火线间的电压。CABN+- -注意规定注意规定的正方向的正方向线电压和相电压的关系：线电压和相电
10、压的关系：30 同同理：理：特点：特点：线电压线电压=相电压相电压2. 电源的电源的形联接形联接AAXYCBZBC+-+星形接法星形接法ACB NZZZ三角形接法三角形接法ACBZZZ三相负载的联接：三相负载的联接：ACBNZZZ相电流相电流(负载上的电流负载上的电流)：负载星形接法及计算负载星形接法及计算线电流线电流(火线上的电流火线上的电流)： ACBNZZZ负载星形接法特点负载星形接法特点相电流相电流=线电流线电流* : 零线电流零线电流*线电压线电压=相电压相电压 , 线电压领先于相电压线电压领先于相电压30。ACBNZZZ对称三相电路对称三相电路三相总有功功率：三相总有功功率：平均功
11、率、无功功率和视在功率平均功率、无功功率和视在功率1.平均功率平均功率 负载的负载的阻抗角阻抗角星形接法时：星形接法时：三角形接法时：三角形接法时： 在对称三相电路中，不论负载何种联接，平在对称三相电路中，不论负载何种联接，平均功率总是为线电压、线电流和功率因数均功率总是为线电压、线电流和功率因数 三三者乘积的者乘积的 倍。倍。3.视在功率视在功率:（表观功率）（表观功率）2.无功功率无功功率对称三相电路对称三相电路对称三相电路对称三相电路互感现象互感现象三、三、 互感电路互感电路线圈线圈1的自感磁通链：的自感磁通链：线圈线圈2的互感磁通链：的互感磁通链： 由于邻近线圈中的变动电流，在其它线圈
12、中产由于邻近线圈中的变动电流，在其它线圈中产生互感磁通，从而引起互感电压，这种现象称为生互感磁通，从而引起互感电压，这种现象称为互互感现象感现象。N1i1N2同名端同名端同名端的方法：同名端的方法： 在电路研究中采用在线圈在电路研究中采用在线圈端钮处标记符号端钮处标记符号“*”或或“.”等方法来表示两线圈的等方法来表示两线圈的绕向方向，这一方法称为同绕向方向，这一方法称为同名端方法。名端方法。同名端标记原则：同名端标记原则： 当两个线圈的电流都从同名端流进（或流出）当两个线圈的电流都从同名端流进（或流出）线圈时，两个电流所产生的磁通相互增强。线圈时，两个电流所产生的磁通相互增强。1和和4，2和
13、和3为同名端；为同名端；1和和3，2和和4为异名端。为异名端。1432i1L1*L2Mu21互感电压参考方向的规则为：互感电压参考方向的规则为： 当电流自一个线圈的同名端流入，则另一线圈当电流自一个线圈的同名端流入，则另一线圈中所产生的互感电压其参考方向自同名端指向异中所产生的互感电压其参考方向自同名端指向异名端；反之，若电流自线圈的异名端流入（即同名端；反之，若电流自线圈的异名端流入（即同名端流出），则互感电压参考方向也自异名端指名端流出），则互感电压参考方向也自异名端指向同名端。向同名端。在正弦交流的情况下，互感电压可用相量表示：在正弦交流的情况下，互感电压可用相量表示：互感互感电抗电抗L
14、1L2M+_1432异名端的判定异名端的判定 开关接通后的极短时间开关接通后的极短时间内，线圈内，线圈1中电流中电流i1自自原来的原来的零变到某定值零变到某定值线圈线圈2中引起互感电流。中引起互感电流。 若电流表指针正偏，则与电流表若电流表指针正偏，则与电流表“”端相连端相连的端钮和电流流入的端钮为异名端；若电流表的端钮和电流流入的端钮为异名端；若电流表指针反偏，则端钮指针反偏，则端钮1和端钮和端钮3为异名端。为异名端。四、对称分量法基本概念、电力系统不对称运行状态的主要原因：外施电压不对称外施电压不对称。三相电流也不对称。各相负载阻抗不对称各相负载阻抗不对称。当初级外施电压对称，三相电流不对
15、称。不对称的三相电流流经变压器，导致各相阻抗压降不相等，从而次级电压也不对称。外施电压和负载阻抗均不对称外施电压和负载阻抗均不对称。对称的三相系统：三相中的电压Ua、Ub、Uc对称，只有一个独立变量。如三相相序为a、b、c，由Ua得出其余两相电压Ub=2 Ua, Uc=Ua (41)复数算子复数算子ej120e-j240 = cos120+j sin120 2ej240e-j1203ej360ej01ABC三三相相不不对对称称系系统统：三三相相中中的的电电压压UaUa、UbUb、UcUc互互不不相相关关大小不一定相等，相位关系不固定Ua、Ub、Uc为三个独立变量把把不对称不对称的三相系的三相系
16、统分解为三个独立统分解为三个独立的对称系统，的对称系统，即即正正序系统序系统、负序系统负序系统和和零序系统零序系统Ua、Ub、Uc为不对称三相电压下标“+”、“-”、“0”分别表示正序、负序和零序 正序电压Ua+、Ub+、Uc+组成正序系统约束条件Ub+=2 Ua+, Uc+=Ua+性性质质：每每相相大大小小相相等等，彼彼此此相相位位差差120120，相相序为序为a-b-ca-b-c。A+B+C+各相负序电压Ua-、Ub-、Uc-组成负序系统约束条件Ub-=Ua-, Uc-=2Ua-性性质质：每每相相大大小小相相等等，彼彼此此相相位位差差120120，相序为，相序为a-c-ba-c-b。A-C
17、-B-逆时针各相零序电压Ua0、Ub0、Uc0组成零序系统约束条件Ub0=Ua0, Uc0=Ua0性质：每相大小相等且同相位性质：每相大小相等且同相位。共同性质：三三相相大大小小相相等等，彼彼此此之之间间相相位位差差相相等等A0B0C0序阻抗v三相参数对称时，各序对称分量具有独立性元件的序阻抗，指元件的三相参数对称时，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。v三相参数不对称时，序阻抗矩阵不是对角矩阵：正序电流产生的电压降中，不是只含正序分量，还可能含负序和零序分量。v对称分量法将故障点的不对称表示为电压/电流的不对称。例：单相短路（空载）例：单相短路例：单相短路例： 单相短路例：
18、单相短路(正序网络)例： 单相短路(负序网络)例： 单相短路(零序网络)例：单相短路序网络方程序网络方程边界条件边界条件边界条件边界条件序网络方程序网络方程电力系统的序网络同步发电机的负序和零序电抗对称运行时,只有正序电势和正序电流,电机参数 都是正序参数。不对称短路时的负序和零序电抗一般用三角形接法把零序电流隔开异步电动机和综合负荷的序阻抗一般用三角形接法把零序电流隔开架空线路的零序阻抗和等值电路变压器的零序阻抗和等值电路（1）若存在三角形接法的绕组，Xm0（2）三角形接法的绕组X0与Xm0并联（3）Y接法：无零序电流（4）Y0接法：有零序电流，Xn乘以3序网络的制定正、负序网络：不含中性点接地阻抗 空载线路和空载变压器零序网络：不含发电机、负荷 Y形接法的变压器例例T1T2T3T4L1L2L3L4Xn2Xn1G1G2简单不对称短路的分析计算单相接地短路按边界条件将三个序网连接起来，得到复合序网简单不对称短路的分析计算单相接地短路复合序网简单不对称短路的分析计算两相短路复合序网简单不对称短路的分析计算两相短路复合序网（1）正序、负序和零序系统都是对称系统。当求得各个对称分量后，再把各相的三个分量叠加叠加便得到不对称运行情形。（2）不同相序具有不同阻抗参数，电流流经电机和变压器具有不同物理性质。（3）对称分量法根据叠加原理，只适用于线性参数的电路中。结论
