《电力系统短路计算》.doc

电力系统短路计算 1 短路计算原理 1.1对称分量法 对称分量法是分析不对称短路故障的常用方法，根据对称分量法，一组不对称的三相量可以分解为正序、负序和零序三相对称的三相量。在不同序别的对称分量下，电力系统的各元件可能呈现不同的特性。 1.1.1不对称三相量的分解 在三相电路中，任意一组不对称的三相相量（电压或电流），可以分解为三相对称的相量分量，以电流为例，有： (1) 其中下标(1)表示正序分量,下标(2)表示负序分量,下标(3)表示零序分量。 三相的三序分量各自对称，如下图1所示(以a相位参考相位)。 由上图可知 (2) 将式（2）带入式（1）可得 （3） 电压的三相相量与其对称分量之间的关系也与电流的一样。 1.2序阻抗 在三相参数对称的线性电路中，各序对称分量具有独立性。也就是说，当电路通过某序对称分量的电流时，只产生统一序对称分量的电压降。这样，我们可以对正序、负序和零序分量分别进行计算。 所谓元件的序阻抗，是指元件三相对称时，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 （4） z(1)、z(2) 和z(0)分别为该元件的正序阻抗，负序阻抗和零序阻抗。 1.2.1同步发电机序阻抗 同步发电机在对称运行时，只有正序电势和正序电流，此时的电机参数，就是其正序参数。 对于负序电抗。由于同步发电机是旋转元件，当发电机定子绕组中通过负序基频电流时，它产生的负序旋转磁场与正序基频电流产生的旋转磁场转向正好相反，因此，负序旋转磁场同转子之间有两倍同步转速的相对运动。 负序电抗取决于定子负序旋转磁场所遇到的磁场（或磁导）。由于转子纵横轴间不对称，随着负序旋转磁场同转子间的相对位置的不同，负序磁场所遇到的磁阻也不同，负序电抗也就不同。当系统发生不对称短路时，包括发电机在内的网络中出现的电磁现象是相当复杂的，基频负序电流在定子绕组中派生一系列奇次谐波电流，在转子绕组中派生一系列的偶次谐波电流。在发生不对称短路时，由于发电机转子纵横轴间的不对称，定、转子绕组无论是在稳态还是在暂态过程中，都将出现一系列的高次谐波电流，因此取发电机负序电压的基频分量与负序电流基频分量的比值，作为计算电力系统基频短路电流时发电机的负序阻抗。所以对于同步发电机负序阻抗同正序阻抗是不同的。 对于零序电抗。当发电机定子绕组通过基频零序电流时，由于各相电枢磁势大小相等，相位相同，且在空间相差120度电角度，它们在气隙中的合成磁势为零，所以，发电机的零序电抗仅由定子线圈的等值漏磁通确定。但是零序电流所产生的漏磁通与正序电流所产生的漏磁通是不同的，其差别与绕组结构有关。 1.2.2 变压器序阻抗 变压器各绕组的电阻，与所通过的电流的序别无关。漏磁通的路径与所通过的电流的序别无关。因此变压器的正序、负序和零序的等值漏抗也相同。 变压器的励磁电抗，取决于主磁通路径的磁导。当变压器通以负序电流时，主磁通路径与通以正序电流时完全相同。因此负序励磁电抗与正序的相同。由此可见，变压器正、负序等值电路及其参数完全相同的。 变压器的零序等值电路与外电路的联接，取决于零序电流的流通路径。，因而与变压器三相绕组联接形式及中性点是否接地有关 不对称短路时，零序电压是施加在相线和大地之间的。以下从三个方面来讨论变压器零序等值电路与外电路的连接情况。 （1）当外电路向变压器某侧三相绕组施加零序电压时，如果能在该侧绕组产生零序电流，则等值电路中该侧绕组端点与外电路接通；如果不能产生零序电流，则从电路等值的观点，可且认为变压器该侧绕组与外电路断开。 根据这个原则，只有中性点接地的星形接法绕组才能与外电路接通。 （2）当变压器绕组具有零序电势时，如果它能将零序电势施加到外电路上去并能提供零序电班的通路，则等值电路中该侧绕组端点与外电路接通，否则与外电路断开。据此，也只有中性点接地的YN接法绕组才能与外电路接通，至于能否在外电路产生零序电流，则应由外电路中的元件是否提供零序电流的通路而定。 （3）在三角形接法的绕组中，绕组的零序电势虽然不能作用到外电路中去但能在三相绕组中形成零序环流。这种情况，与变压器绕组短接是等效的。因此在等值电路中该侧绕组端点接零序等值中性点。 根据以上三点变压器零序等值电路与外电路的联接，可用下图2表示。 变压器绕组接法 开关位置 绕组端点与外电路的联接 Y 1 与外电路断开 YN 2 与外电路接通 d 3 与外电路断开，但与励磁支路并联 图2 变压器零序等值电路与外接电路的联接 当中性点是阻抗接地的YN接法绕组通过零序电流时，