6.输电线路的序阻抗
架空输电线的负序电抗与正序电抗相等,零序电抗与平行线的回路数以及有无架空地线和地线的导电性能等因素有关。
由于零序电流在三相线路中是同方向的,互感很大,因而零序电抗要比正序电抗大。零序电流是通过地及架空地线返回的,所以架空地线会对三相导线产生屏蔽作用,使零序磁链减少,因而使零序电抗减小。
7.电缆的序阻抗
电缆的负序阻抗与正序相等,由于三相芯线间距离小所以正序电抗比架空输电线路要小得多。电缆的电阻通常不能忽略。
电缆的零序电抗与电缆的外包皮的接地情况有关,一般由试验决定。在短路电流计算中可以取,。
4.5.6系统相序网络的构成
凡属由同一序的相应的电势和阻抗根据电力系统的接线所构成的单相等值电路,称为该序的序网络。
在制订各序网络时,必须先了解系统的接线,接地中性点的分布状况以及各元件的各序参数和等效电路;进而再分别各序,由短路点开始,查明序电流在网络中的流通情况,以确定各序网络的组成元件及其网络的具体连接。
1.正序网络
正序网络就是通常用以计算对称三相短路时的网络,流过正序电流的全部元件的阻抗均用正序阻抗表示。
在不对称短路时短路点的正序电压、和不等于零,所以短路点不能和零电位线相连。正序电势就是发电机的电势。
2.负序网络
负序电流在网络中所流经的元件与正序电流所流经的相同。因此,组成负序网络的元件与组成正序网络的元件完全相同,只是各元件的阻抗要用负序参数表示,其中发电机及各种旋转电机的负序阻抗与正序阻抗不同,而其它静止元件的负序阻抗等于正序阻抗。
因为发电机的负序电势为零,所以负序网络中电源支路负序阻抗的终点不接电势,而与零电位相连,并作为负序网络的起点,短路点就是该网络的终点。短路点的负序电压不为零。
3.零序网络
在零序网络中,不包含电源电势。只在短路点存在有由故障条件所决定的不对称电势源中的零序分量。各元件的阻抗均应以零序参数表示。
零序电流实际上是一个流经三相电路的单相电流,经过地或与地连接的其它导体(例如地线、电缆包皮等),再返回三相电路中。只有当和短路点直接相连的网络中至少具有一个接地中性点时,才可以形成一个零序回路。如果与短路点直接相连的网络中有好几个接地的中性点,那么有几个零序电流的并联支路。
在绘制等值网络时,只能把有零序电流通过的元件包括进去,而不通过零序电流的元件应舍去。作出系统的三线图,在短路处将三相连在一起,接上一个零序电势源,并从这一点开始逐一的查明零序电流可能通行的回路。
变压器绕组的接法对零序电流的通行路径有很大影响。Yn,d接线绕组中,星形侧绕组中的零序电流只能在三角形侧各相绕组中引起零序环流,并不能流到外线路上去。Yn,yn连接的变压器中,当其中一侧的绕组中有零序电流通过时,另一侧的绕组中有否零序电流出现,要看另一侧绕组的外电路中还有其它接地的中性点等。
对于那些有零序电流通过的,连在发电机或变压器等中性点的元件,例如消弧线圈中通过的零序电流为三相的零序电流之和(即每相零序电流的三倍),而零序网络所表示的只是一相的等值网络,为了使零序网络中在这一元件上的电压降与实际值相等,就必须将该元件的阻抗值扩大为3倍而串接在与之相连的流过同一零序电流的支路中。
平行的线路中有零序电流通过时,平行线路中的零序电流要产生互感作用,在制订零序网络时应计及零序互感的影响。
对于能够找到公共节点并且各支路间互感又一样的情况,可以应用如建立变压器的等值电路时所采用的方法“直接去耦法”,建立无互感的等值网络。
当有互感的支路难于找到连在一起的公共节点时,可以先求出对应这部分网络的节点导纳矩阵,然后再根据节点导纳矩阵中的诸元素来建立与之对应的无互感的等值网络。
4.5.7简单的不对称故障的分析
1.等值网络
应用对称分量法分析计算简单不对称故障时,对于各序分量的求解,一般有两种方式:
(1)直接的联立求解三个序的电势方程和三个边界条件方程;
(2)借助于复合序网图进行求解,即根据不同故障类型所确定的边界条件,将三个序网络进行适当的连接,组成一个复合序网,对复合序网进行计算,便可求出电流、电压的各序对称分量。
系统接线图
正、负、零序等值网络图
为从正序网络故障口看过去的戴维南等值电势。其值等于故障发生之前故障点的相电压。当计算稳态时,网络中的电势用稳态电势。当计算暂态时网络中的电势用暂态电势或次暂态电势。
假定短路是纯金属性的(短路点弧光电阻及接地电阻均为零),短路是发生在假想的阻抗等于零的引出线上。
电流的正方向规定由电源指向短路点。电压的正方向规定由故障点的每相对地电压。
计算中均以相作为基准相。
2.两相短路
两相短路时的系统接线图
(1)故障边界条件
假定bc两相短路,以相量表示的边界条件方程如下:
两相短路的以序分量表示的三个边界条件是
(2)复合序网
两相短路时的序网及复合序网图
由于相间故障时不存在零序分量,所以复合序网只包括正序和负序网络。
根据两相短路的边界条件:;,图中的正序和负序网络联成一个复合序网络。
3.单相接地短路
单相接地短路时系统接线图
(1)故障边界条件
假定a相接地短路,短路处用相量来示的边界方程为:
用对称分量表示:
或
(2)复合序网
单相接地短路时的复合序网图
根据故障处的边界条件:三个序电流相等,三个序电压之和等于零,可以将三个序网串联组成一个复合序网。
4.两相接地短路
两相接地短路时的系统接线图
(1)故障边界条件
假定两相接地短路,短路处以相量表示的边界条件为:
用对称分量表示
或
(2)复合序网
两相接地短路复合序网图
短路处的各序电压相等,而各序电流之和等于零。
4.5.8不对称短路电流、电压的计算
根据不对称短路的边界方程和复合序网求出的各序电流、电压对称分量及各相电流、电压值,一般都是指起始时或稳态时的基频分量。
不对称短路的电流、电压计算可以根据短路序网的基本方程式和边界条件方程式列出若干个独立方程,针对防城中的未知数,联立求解,即可获得电流、电压的计算值。
1.两相短路
(1)电流的计算
根据bc两相短路故障的边界条件和复合序网的接线图得
故障处的各相电流
(2)电压计算
根据bc两相短路故障的边界条件和复合序网的接线图得到
故障处的各相电压
或
当在远离发电机的地方发生两相短路时,可以认为整个系统的,此时有
式中——在同一点发生三相短路时的短路电流。
2.单相接地短路
假定a相短路,各序的电气量
或
短路处的各相电流、电压量
3.两相接地短路
假定bc两相发生接地短路,各序的电气量
短路处的各相电流
两相接地短路时,流入地中的电流为
故障处的各相电压为
4.5.9对称相量经Yn,d11(或Y,d11)变压器后的相位变换
Yn,d11(Y,d11)联接的三相变压器的正序电压和负序电压相量图
1.电压变化
Yn,d11(或Y,d11)的变压器,在Ⅰ次侧给以正序电压时,Ⅱ次侧的线电压与Ⅰ次侧的相电压相同,但Ⅱ次侧的相电压都超前于Ⅰ次侧的相电压30(。如在Ⅰ次侧给以负序电压时,Ⅱ次侧的相电压都落后于Ⅰ次侧的相电压30(。当用标么值表示电流时有
2.电流变化
Yn,d11(Y,d11)联接的变压器的正序电流及负序电流相量图
对于电流也有类似的情况,Ⅱ次侧的正序线电流超前于Ⅰ次侧线电流30(,Ⅱ次侧的负序线电流落后于Ⅰ次侧线电流30(。
当用标么值表示电流时有
3.零序变化
对于Yn,d11联接的变压器,当接地故障发生在一次侧时,零序电流和电压都存在,而二次侧的引出线上零序电压和零序电流均为零,因零序电流在二次绕组内自成环流,即零序电压都降落在二次绕组的漏抗上了。对Yn,d11联接的变压器,由于一次侧中性点不接地,故无论哪一侧发生接地故障时,零序电流均为零。
电气量经过Yn,d11(Y,d11)接法的变压器时,由星形侧转到三角形侧,正序系统要逆时针转过30(,而负序系统要顺时针转过30(。零序系统为零。
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