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1、4 電氣工程基礎(chǔ)電氣工程基礎(chǔ)北京建筑工程學(xué)院北京建筑工程學(xué)院電氣工程與自動化系電氣工程與自動化系李英姿李英姿 2011年年1月月 全國注冊電氣工程師考試專業(yè)基礎(chǔ)部分4.1 4.1 電力系統(tǒng)基本知識電力系統(tǒng)基本知識 考試大綱1.1 了解電力系統(tǒng)運行特點和基本要求1.2 掌握電能質(zhì)量的各項指標(biāo)掌握電能質(zhì)量的各項指標(biāo)1.3 了解電力系統(tǒng)中各種結(jié)線方式及特點1.4 掌握我國規(guī)定的網(wǎng)絡(luò)額定電壓與發(fā)電機、掌握我國規(guī)定的網(wǎng)絡(luò)額定電壓與發(fā)電機、變壓器等元件的額定電壓變壓器等元件的額定電壓1.5 了解電力網(wǎng)絡(luò)中性點運行方式及對應(yīng)的電壓等級4.1.1 4.1.1 電力系統(tǒng)運行特點和基本要求電力系統(tǒng)運行特點和基本要

2、求 1電力系統(tǒng)的組成 由發(fā)電廠的發(fā)電機、升壓及降壓變電設(shè)備、電力網(wǎng)及電能用戶（用電設(shè)備）組成的系統(tǒng)統(tǒng)稱為電力系統(tǒng)。 （1）發(fā)電廠：生產(chǎn)電能。 （2）電力網(wǎng)：變換電壓、傳送電能。 由變電所和電力線路組成。 （3）配電系統(tǒng)：將系統(tǒng)的電能傳輸給電力用戶。 （4）電力用戶：高壓用戶額定電壓在1kV以上，低 壓用戶額定電壓在1kV以下。 （5）用電設(shè)備：消耗電能。 4.1.1 4.1.1 電力系統(tǒng)運行特點和基本要求電力系統(tǒng)運行特點和基本要求 2電能的特點 （1）電能不能儲存 電能的生產(chǎn)、輸送、分配和使用同時完成。 （2）暫態(tài)過程非常迅速 電能以電磁波的形式傳播，傳播速度為300kmms。 （3）和國民經(jīng)

3、濟各部門間的關(guān)系密切 。4.1.1 4.1.1 電力系統(tǒng)運行特點和基本要求電力系統(tǒng)運行特點和基本要求 3對電力系統(tǒng)提出的要求 （1）保證供電可靠性 （2）保證電能質(zhì)量 （3）提高電力系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性 （4）環(huán)境保護(hù)問題 4.1.2 4.1.2 衡量電能質(zhì)量的指標(biāo)衡量電能質(zhì)量的指標(biāo) 1電壓偏差（移） 電壓偏差（移）指當(dāng)供配電系統(tǒng)改變運行方式或負(fù)荷緩慢地變化使供配電系統(tǒng)各點的電壓也隨之改變，各點的實際電壓與系統(tǒng)額定電壓之差，通常用與系統(tǒng)額定電壓的百分比值數(shù)表示。用公式表示為 （4-1-1）式中 用電設(shè)備的額定電壓，kV； 用電設(shè)備的實際端電壓，kV。%100%NNUUUUNUU4.1.2 4.1.

4、2 衡量電能質(zhì)量的指標(biāo)衡量電能質(zhì)量的指標(biāo) 2電壓波動 一系列的電壓變動或電壓包絡(luò)線的周期性變動，電壓的最大值與最小值之差與系統(tǒng)額定電壓的比值以百分?jǐn)?shù)表示，其變化速度等于或大于每秒0.2時稱為電壓波動。波動的幅值為： （4-1-2）式中 用電設(shè)備端電壓的最大波動值，kV； 用電設(shè)備端電壓的最小波動值，kV。 %100%minmaxNUUUUmaxUminU4.1.2 4.1.2 衡量電能質(zhì)量的指標(biāo)衡量電能質(zhì)量的指標(biāo) 3電壓閃變 負(fù)荷急劇的波動造成供配電系統(tǒng)瞬時電壓升高，照度隨之急劇變化，使人眼對燈閃感到不適，這種現(xiàn)象稱為電壓閃變。 4不對稱度 不對稱度是衡量多相負(fù)荷平衡狀態(tài)的指標(biāo)，多相系統(tǒng)的電壓

5、負(fù)序分量與電壓正序分量之比值稱為電壓的不對稱度，電流負(fù)序分量與電流正序分量之比值稱為電流的不對稱度，均以百分?jǐn)?shù)表示。 4.1.2 4.1.2 衡量電能質(zhì)量的指標(biāo)衡量電能質(zhì)量的指標(biāo) 5正弦波形畸變率 當(dāng)網(wǎng)絡(luò)電壓波形中出現(xiàn)諧波（有時為非諧波）時網(wǎng)絡(luò)電壓波形就要發(fā)生畸變。諧波干擾是由于非線性系統(tǒng)引起的。它產(chǎn)生出不同于網(wǎng)絡(luò)頻率的電壓波，或者具有非正弦形的電流波。 （1）n次諧波電壓、電流含有率 （4-1-3）%1001UUHRUnn%1001IIHRInn4.1.2 4.1.2 衡量電能質(zhì)量的指標(biāo)衡量電能質(zhì)量的指標(biāo) 5正弦波形畸變率 （2）電壓、電流總諧波畸變率 （4-1-4）式中 、 n次諧波電壓、

6、電流的方均根值，kV、A； 、 基波電壓（50Hz）、電流的方均根值， kV、A。%100%100122221UUUUTHDnnnnu）（%100%100122221IIIITHDnnnni）（nUnI1U1I4.1.2 4.1.2 衡量電能質(zhì)量的指標(biāo)衡量電能質(zhì)量的指標(biāo)（3）諧波電壓的總平均畸變系數(shù) （4-1-5）式中 諧波電壓的總平均畸變系數(shù)； 變化時間， 3s； n次諧波電壓的方均根值，kV； tttnndttUt221）（ttnU4.1.2 4.1.2 衡量電能質(zhì)量的指標(biāo)衡量電能質(zhì)量的指標(biāo) 6頻率偏差 頻率偏差是指供電的實際頻率與電網(wǎng)的額定頻率的差值。 我國電網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)頻率為50Hz，又叫

7、工頻。 頻率偏差一般不超過0.25Hz，當(dāng)電網(wǎng)容量大于3000MW時，頻率偏差不超過0.2Hz。 調(diào)整頻率的辦法是增大或減小電力系統(tǒng)發(fā)電機有功功率。 4.1.2 4.1.2 衡量電能質(zhì)量的指標(biāo)衡量電能質(zhì)量的指標(biāo) 7供電可靠性 供電可靠性指標(biāo)是根據(jù)用電負(fù)荷的等級要求制定的。 衡量供電可靠性的指標(biāo)，用全年平均供電時間占全年時間百分?jǐn)?shù)表示。4.1.3 4.1.3 電網(wǎng)接線方式與特點電網(wǎng)接線方式與特點 電力系統(tǒng)的接線方式大致分為兩大類： （1）無備用電源接線 （2）有備用電源接線 具體表現(xiàn)型式有 （1）放射式 （2）樹干式 （3）混合式 （4）環(huán)網(wǎng)式4.1.3 4.1.3 電網(wǎng)接線方式與特點電網(wǎng)接線方

8、式與特點 1無備用接線（開式電力網(wǎng)）方式 無備用接線包括： （1）單回放射式 （2）樹干式 （3）鏈?zhǔn)骄W(wǎng)絡(luò)a）放射式 b）干線式 c）鏈?zhǔn)?.1.3 4.1.3 電網(wǎng)接線方式與特點電網(wǎng)接線方式與特點 2有備用接線（閉式電力網(wǎng)）方式 有備用接線方式包括 （1）雙回放射式 （2）樹干式 （3）鏈?zhǔn)?（4）環(huán)式 （5）兩端供電網(wǎng)絡(luò)a）放射式 b）干線式 c）鏈?zhǔn)?d）環(huán)式 e）兩端供電網(wǎng)絡(luò) 4.1.3 4.1.3 電網(wǎng)接線方式與特點電網(wǎng)接線方式與特點 有備用接線的雙回放射式、樹干式和鏈?zhǔn)骄W(wǎng)絡(luò)用于一、二級負(fù)荷。 環(huán)式接線，供電經(jīng)濟、可靠，但運行調(diào)度復(fù)雜，線路發(fā)生故障切除后，由于功率重新分配，可能導(dǎo)致線

9、路過載或電壓質(zhì)量降低。 兩端供電接線方式必須有兩個獨立的電源。4.1.4 額定電壓額定電壓 1. 電網(wǎng)的額定電壓 線路首末兩端電壓的平均值應(yīng)等于電網(wǎng)額定電壓。 此電壓做為確定其他電力設(shè)備額定電壓的依據(jù)。 2. 用電設(shè)備的額定電壓 用電設(shè)備的額定電壓等于電網(wǎng)額定電壓。 3. 發(fā)電機的額定電壓 發(fā)電機的額定電壓規(guī)定比同級電網(wǎng)電壓高5。補償電壓損失。4.1.4 額定電壓額定電壓 4. 電力變壓器的額定電壓 電力變壓器的一次繞組的額定電壓根據(jù)連接情況不同分為兩種：當(dāng)變壓器直接與發(fā)電機相連時，其一次繞組的額定電壓與發(fā)電機的額定電壓相同，即高出同級電網(wǎng)額定電壓5； 當(dāng)變壓器直接與電網(wǎng)相連時，其一次繞組的額

10、定電壓與電網(wǎng)的額定電壓相同，即等于同級電網(wǎng)額定電壓。4.1.4 額定電壓額定電壓 電力變壓器的二次繞組的額定電壓是指一次繞組在額定電壓作用下，二次繞組的空載電壓。 當(dāng)變壓器滿載時，變壓器的一、二次繞組的阻抗將引起變壓器自身的電壓降（大約相當(dāng)于電網(wǎng)額定電壓的5），從而使二次繞組的端電壓小于空載電壓。為了彌補線路中的電壓損失，變壓器的二次繞組的額定電壓應(yīng)高于電網(wǎng)額定電壓5，因此變壓器二次繞組的額定電壓規(guī)定比同級電網(wǎng)額定電壓高10； 若變壓器靠近用戶，供電半徑較小時，由于線路較短，線路的電壓損失可以忽略不計，這時變壓器的二次繞組的額定電壓應(yīng)高于電網(wǎng)額定電壓5，用以補償變壓器自身的電壓損失。4.1.5

11、 4.1.5 電力系統(tǒng)的中性點運行方式電力系統(tǒng)的中性點運行方式 1中性點不接地系統(tǒng) 系統(tǒng)中性點不接地是指系統(tǒng)中性點對地絕緣。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障后系統(tǒng)的三相對稱關(guān)系并未破壞，僅中性點及各相對地電壓發(fā)生變化，中性點的電壓上升到相電壓，非故障相對地電壓值增大為倍相電壓，故對于該中性點不接地系統(tǒng)可以帶故障繼續(xù)運行2小時。故障相接地點的對地故障電流為正常運行時對地電容電流的3倍。 在我國配電網(wǎng)電壓在1035kV之間的架空線路多采用此接地方式。 4.1.5 4.1.5 電力系統(tǒng)的中性點運行方式電力系統(tǒng)的中性點運行方式 2中性點直接接地系統(tǒng) 系統(tǒng)中性點經(jīng)一無阻抗（金屬性）接地線接地的方式成為中性點直接接

12、地。 此接地系統(tǒng)一般應(yīng)用在接有單相負(fù)載的低壓（380/220V）配電系統(tǒng)和電力系統(tǒng)高壓（110kV以上）輸電線路上。4.1.5 4.1.5 電力系統(tǒng)的中性點運行方式電力系統(tǒng)的中性點運行方式 3中性點經(jīng)阻抗接地系統(tǒng) 在系統(tǒng)中性點與大地之間用一阻抗相連的接地方式稱為中性點經(jīng)阻抗接地。根據(jù)接地電阻器電阻值的大小，接地系統(tǒng)分為高電阻接地和低電阻接地。 （1）高電阻接地：此種方式接地電流較小，通常在510A范圍內(nèi)，但至少應(yīng)等于系統(tǒng)對地的總電容電流。保護(hù)方式需要配合接地指示器或警報器，保證故障時線路立即跳脫。 （2）低電阻接地：增大接地短路電流，使保護(hù)迅速動作，切除故障線路。電阻值的大小，必須使系統(tǒng)具有足

13、夠的最小接地故障電流（大約400A以上），保證接地繼電器準(zhǔn)確動作。 目前我國大城市10kV配電網(wǎng)的接地方式大多采用經(jīng)低電阻接地的方式。 思考題、習(xí)題 1-1電力網(wǎng)、電力系統(tǒng)和動力系統(tǒng)的定義是什么？ 1-2對電力系統(tǒng)運行的基本要求是什么？ 1-3電力系統(tǒng)的電氣接線圖和地理接線圖有何區(qū)別？1-4何為電力系統(tǒng)的中性點？其運行方式如何？它們有什么特點？我國電力系統(tǒng)中性點運行情況如何？1-5中性點不接地的電力系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，各相對地電壓有什么變化？單相接地電流的性質(zhì)如何？怎樣計算？1-6消弧線圈的工作原理是什么？補償方式有哪些？電力系統(tǒng)一般采用哪種補償方式？為什么？思考題、習(xí)題 1-7電力系統(tǒng)的

14、額定電壓是如何確定的？系統(tǒng)各元件的額定電壓如何確定？ 1-8目前我國電力系統(tǒng)的額定電壓等級有哪些？額定電壓等級選擇確定原則有哪些？ 1-9電力系統(tǒng)的接線方式有哪些？各自的優(yōu)、缺點有哪些？ 1-10聯(lián)合電力系統(tǒng)的優(yōu)越性有哪些？1-11某一60kV電力線路長為100km，每相導(dǎo)線對地電容為0.005F/km，當(dāng)電力線路末端發(fā)生單相接地故障時，試求接地電容電流值（60kV系統(tǒng)中性點經(jīng)消弧線圈接地）。(解答Id=16.324 A)4.3 4.3 簡單電網(wǎng)潮流計算簡單電網(wǎng)潮流計算 考試大綱3.1 了解電壓降落、電壓損耗、功率損耗的定義3.2 了解已知不同點的電壓和功率情況下的潮流簡單算法3.3 了解輸電

15、線路中有功功率、無功功率的流向與功角、電壓幅值的關(guān)系3.4 了解輸電線路的空載與負(fù)載運行情況4.3.1 4.3.1 電壓降落、電壓損耗、電壓偏移電壓降落、電壓損耗、電壓偏移 1.電壓降落 輸電線路始末兩端電壓的相量差稱為電壓降落。 2.電壓損耗 輸電線路首、末端電壓有效值之差稱為線路的電壓損耗。 電壓損耗百分值，即是電壓損耗與相應(yīng)線路的額定電壓相比的百分值： 21。UUU21UUU%100%21NUUUU4.3.1 4.3.1 電壓降落、電壓損耗、電壓偏移電壓降落、電壓損耗、電壓偏移 3. 電壓偏移 由于電力線路中存在電壓損耗，線路中各點的實際電壓不等，任意一點的實際電壓有效值與線路額定電壓有

16、效值的差值稱為電壓偏移。它與額定電壓的比值的百分?jǐn)?shù)，稱為電壓偏移百分值。%100%NNUUUU4.3.2 4.3.2 功率損耗功率損耗 1線路中功率損耗的計算 線路阻抗中的功率損耗包括有功功率損耗及無功功率損耗，其值的大小與流過阻抗的電流平方成正比。3232103103XIQRIP4.3.2 4.3.2 功率損耗功率損耗 2變壓器中的功率損耗計算 變壓器中的功率損耗包括有功功率損耗（也叫銅損、負(fù)載損耗）和無功功率損耗（也叫空載損耗，由鐵損耗、磁滯損耗、渦流損耗組成）?？梢灾苯永弥圃鞆S給出的短路及空載試驗數(shù)據(jù)求得。 式中的 、 是變壓器的短路損耗及短路電壓百分值， 、 是空載損耗及空載電流百分

17、值。0222PPSSPPTGNkTRNTBNkTXSIQSSUQ100%100%0222kP%kU0P%0I4.3.3 4.3.3 簡單輸電系統(tǒng)的潮流計算簡單輸電系統(tǒng)的潮流計算 簡單輸電系統(tǒng)一般包括開式網(wǎng)和環(huán)網(wǎng)。 開式電力網(wǎng)是一種簡單的電力網(wǎng)，可分成無變壓器的同一電壓等級的開式網(wǎng)與有變壓器的多級電壓開式網(wǎng)。每一種又包括有分支的開式網(wǎng)與無分支的開式網(wǎng)兩種。 開式網(wǎng)的負(fù)荷一般以集中負(fù)荷表示，并且在計算中總是作為已知量。4.3.3 4.3.3 簡單輸電系統(tǒng)的潮流計算簡單輸電系統(tǒng)的潮流計算 1同一電壓等級開式網(wǎng)計算 進(jìn)行開式網(wǎng)的計算首先要給定一個節(jié)點的電壓，稱為已知電壓。由于已知電壓的節(jié)點不同，計算的

18、步驟略有差別。 （1）若已知開式網(wǎng)的末端電壓，則由末端逐段向首端推算。 （2）電力網(wǎng)計算中往往已知首端電壓及各個集中負(fù)荷。此時僅能采用近似計算方法。 4.3.3 4.3.3 簡單輸電系統(tǒng)的潮流計算簡單輸電系統(tǒng)的潮流計算 （1）已知末端電壓和各負(fù)荷點的負(fù)荷量，求首端電壓 1）設(shè)末端電壓為參考電壓，計算從末端開始的第段線路中末端電納中的功率損耗。 2）確定電源送往末端的負(fù)荷。等于末端負(fù)荷與末端電納功率損耗之和。22aIIUBQILaaQjSS。4.3.3 4.3.3 簡單輸電系統(tǒng)的潮流計算簡單輸電系統(tǒng)的潮流計算 3）求第段線路阻抗中的電壓降及功率損耗。 4）確定第段線路的首端電壓IaaaIaaaI

19、IaaIIIIIaaIXUQPjRUQPjXRUSSUjUjXRUSU2222222*）（）（）（）（。IabUUU。4.3.3 4.3.3 簡單輸電系統(tǒng)的潮流計算簡單輸電系統(tǒng)的潮流計算 （2）已知首端電壓和各負(fù)荷點的負(fù)荷量，求末端電壓。 1）假定各點電壓等于額定電壓 。 2）計算各負(fù)荷點對地電納中的功率損耗。 3）將各負(fù)荷點對地電納中的功率損耗與接在同一節(jié)點的負(fù)荷合并。 NU22aIIUBQ22NILaILaaUBjSQjSS。4.3.3 4.3.3 簡單輸電系統(tǒng)的潮流計算簡單輸電系統(tǒng)的潮流計算 4）從第段線路開始，計算阻抗上的功率損耗以及由前一負(fù)荷點送出的功率。 5）電源點的總負(fù)荷應(yīng)是電源

20、點送出的負(fù)荷與電源線路首端電納中功率損耗之和。 6）以電源點為參考電壓，由電源線路開始逐段計算線路電壓降。）（）（IbabIINaISSSSjXRUSS24.3.3 4.3.3 簡單輸電系統(tǒng)的潮流計算簡單輸電系統(tǒng)的潮流計算 2. 當(dāng)電力網(wǎng)電壓在35kV及以下時，可將線路電納略而不計。在計算電壓時也不考慮線路中功率損耗的影響。 （1）各線路中的功率 （2）各段線路的功率損耗 （3）各段電路電壓降的縱分量 。LaISS LbLaIISSS。LcLbLaIIISSSS。）（）（。iiNiijXRUSS2NiiiiiUXQRPU4.3.3 4.3.3 簡單輸電系統(tǒng)的潮流計算簡單輸電系統(tǒng)的潮流計算 （4

21、）各段線路電壓損耗 （5）故末端負(fù)荷點的電壓 以上的計算方法可以推廣到有n段線路和n個集中負(fù)荷的開式電力網(wǎng)。 NIIIIiiiiiIIIIIIdaUXQRPUUUU）（dadaUUU4.3.4 4.3.4 簡單電力系統(tǒng)的靜穩(wěn)定簡單電力系統(tǒng)的靜穩(wěn)定 1功角特性曲線 系統(tǒng)中的發(fā)電機為凸極機，發(fā)電機發(fā)出的有功功率為 系統(tǒng)中發(fā)電機為隱極發(fā)電機發(fā)電機發(fā)出的有功功率為 2sin2sin2qdqddqExxxxUxUEPsindqExUEP4.3.4 4.3.4 簡單電力系統(tǒng)的靜穩(wěn)定簡單電力系統(tǒng)的靜穩(wěn)定 當(dāng)發(fā)電機電勢 和受端母線電壓 恒定不變時，發(fā)電機向受端系統(tǒng)輸出的功率僅僅是 與 之間的相角差 的函數(shù)。將

22、這一關(guān)系繪成圖4-3-11所示的曲線，稱之為功角特性曲線。對于隱極機系統(tǒng)，它是一條正弦曲線，由于相角差 與功率 密切相關(guān)，常常把角 稱為功角。qEUqEUEP4.3.4 4.3.4 簡單電力系統(tǒng)的靜穩(wěn)定簡單電力系統(tǒng)的靜穩(wěn)定 功角特性曲線圖4-3-11 功角特性曲線a）凸極式發(fā)電機 b）隱極式發(fā)電機 2靜態(tài)穩(wěn)定的概念 擾動后功角變化示意圖 在曲線的上升部分的任何一點對小干擾的響應(yīng)都與a點相同，都是靜態(tài)穩(wěn)定的，曲線的下降部分的任何一點對小干擾的響應(yīng)都與b點相同，都是靜態(tài)不穩(wěn)定的。4.3.4 4.3.4 簡單電力系統(tǒng)的靜穩(wěn)定簡單電力系統(tǒng)的靜穩(wěn)定 3靜態(tài)穩(wěn)定的判據(jù) 功角特性曲線的上升部分，電磁功率增量

23、與功角增量具有相同的符號，在功角特性曲線的下降部分，與總是具有相反的符號，故可以用比值的符號來判斷系統(tǒng)給定的平衡點是否是靜態(tài)穩(wěn)定的。 一般把判斷靜態(tài)穩(wěn)定的充要條件稱為靜態(tài)穩(wěn)定判據(jù)。 （4-3-20） 4.3.4 4.3.4 簡單電力系統(tǒng)的靜穩(wěn)定簡單電力系統(tǒng)的靜穩(wěn)定0ddP4.3.5 4.3.5 負(fù)荷的靜穩(wěn)定負(fù)荷的靜穩(wěn)定 1負(fù)荷的靜態(tài)特性 負(fù)荷所取用的有功功率和無功功率是隨著電網(wǎng)電壓和頻率的變化而變化的，反映它們變化規(guī)律的曲線或數(shù)學(xué)表達(dá)式稱為負(fù)荷的靜態(tài)特性。 所謂靜態(tài)是把這些特性在穩(wěn)態(tài)條件下是確定的。 當(dāng)系統(tǒng)頻率維持額定值不變時，負(fù)荷所取用的功率與電壓的關(guān)系稱為負(fù)荷的電壓靜態(tài)特性。 當(dāng)系統(tǒng)電壓維

24、持額定值不變時，負(fù)荷所取用的功率與頻率的關(guān)系，稱為負(fù)荷的頻率靜態(tài)特性。 4.3.5 4.3.5 負(fù)荷的靜穩(wěn)定負(fù)荷的靜穩(wěn)定 2負(fù)荷的靜態(tài)穩(wěn)定 （1）電動機負(fù)荷穩(wěn)定的判據(jù)（有功負(fù)荷） （2）無功負(fù)荷的穩(wěn)定的判據(jù) 0dsdPdsdMme0dUdQ4.4 4.4 無功功率平衡和電壓調(diào)整無功功率平衡和電壓調(diào)整 4.1 了解無功功率平衡的概念及無功功率平衡的基本要求4.2 了解系統(tǒng)中各無功電源的調(diào)節(jié)特性4.3 了解利用電容器進(jìn)行補償調(diào)壓的原理與方法4.4 了解變壓器分接頭進(jìn)行調(diào)壓時，分接頭的選擇計算4.4.1 4.4.1 無功功率平衡無功功率平衡 1.無功功率平衡 電力系統(tǒng)中無功電源所發(fā)出的無功功率應(yīng)與系

25、統(tǒng)中的無功負(fù)荷及無功損耗相平衡，同時還應(yīng)有一定的無功功率備用電源。 2.無功電源 電力系統(tǒng)的無功電源包括同步發(fā)電機、調(diào)相機、電容器、靜止無功補償器等。 3.無功負(fù)荷 電力系統(tǒng)的無功負(fù)荷指的是用電設(shè)備所吸收的無功功率，以異步電動機需用的無功功率占的比重最大，一般綜合負(fù)荷的功率因數(shù)為0.60.9。 4.4.1 4.4.1 無功功率平衡無功功率平衡 4.無功功率損耗 電力系統(tǒng)的無功功率損耗由兩部分組成：電力系統(tǒng)中的線路無功損耗和變壓器中的無功損耗。 線路電抗中的無功損耗與線路電流的平方成正比，線路電納中的無功功率是容性的，又稱為充電功率，也可把它看成是無功電源。 變壓器的無功損耗包括勵磁無功損耗和電

26、抗中的無功損耗兩部分。 4.4.1 4.4.1 無功功率平衡無功功率平衡 5.對負(fù)荷功率因數(shù)的要求 一般高壓供電的負(fù)荷功率因數(shù)應(yīng)在0.9以上； 低壓供電負(fù)荷的功率因數(shù)應(yīng)在0.85以上。 無功的備用容量一般取最大無功功率負(fù)荷的78。4.4.2 4.4.2 無功電源無功電源 1發(fā)電機 同步發(fā)電機 不僅是電力系 統(tǒng)的有功電源， 而且是電力系 統(tǒng)的主要的無 功電源。它發(fā) 出的功率是可 以調(diào)節(jié)的。 4.4.2 4.4.2 無功電源無功電源 2同步調(diào)相機 同步調(diào)相機是專門設(shè)計的無功功率發(fā)電機?？梢赃^勵磁運行，也可以欠勵磁運行，運行狀態(tài)根據(jù)系統(tǒng)的要求來調(diào)節(jié)。 過勵磁運行時，向系統(tǒng)輸送無功功率；欠勵磁運行時，

27、從系統(tǒng)吸取無功功率。所以改變調(diào)相機的勵磁可以平滑地改變無功功率的大小和方向。 調(diào)相機在欠勵磁運行時的容量是過勵磁運行時容量的5065。它一般裝在接近負(fù)荷中心處，以減少傳輸無功功率引起的電能損耗和電壓損耗。4.4.2 4.4.2 無功電源無功電源 3靜止無功補償器 靜止無功補償器是由可控硅控制的可調(diào)電抗器與電容器并聯(lián)組成的新型無功補償裝置，具有極好的調(diào)節(jié)性能，能快速跟蹤負(fù)荷的變動，改變無功功率的大小，能根據(jù)需要改變無功功率的方向，響應(yīng)速度快，不僅可以作為一般的無功補償裝置，而且是唯一能用于沖擊性負(fù)荷的無功補償裝置。 4.4.3 4.4.3 靜電電容器補償靜電電容器補償 1補償調(diào)壓原理 采用靜電電

28、容器補償，當(dāng)將電容器 與感性負(fù)載（用電設(shè)備）并聯(lián)后，電感性負(fù)載的功率因數(shù) 仍然不變，但 和 的相位差減?。?），補償后的功率因數(shù)比補償前的功率因數(shù)提高（即 ）。 靜電電容器進(jìn)行無功 功率補償改善的是包括 電容器在內(nèi)的整個線路 的功率因數(shù)。 CcosCRLIII。U1212coscos4.4.3 4.4.3 靜電電容器補償靜電電容器補償 2補償方式 采用靜電電容器作無功補償裝置時，可以采用就地補償和集中補償?shù)难a償方式。 就地補償是低壓部分的無功負(fù)荷由低壓電容器補償，高壓部分由高壓電容器補償。容量較大、負(fù)荷集中且經(jīng)常使用的用電設(shè)備的無功負(fù)荷宜單獨就地補償。 集中補償?shù)碾娙萜鹘M宜在變電所內(nèi)集中補償。

29、居住區(qū)的無功負(fù)荷宜在小區(qū)變電所低壓側(cè)集中補償。 4.4.4 4.4.4 變壓器分接頭調(diào)壓變壓器分接頭調(diào)壓 1變壓器的分接頭的確定 雙繞組變壓器的高壓側(cè)繞組和三繞組變壓器的高、中壓側(cè)繞組都設(shè)有幾個分接頭供選擇使用。 容量在6300kVA以下的變壓器一般設(shè)有三個分接頭，即1.05 、 、0.95 ，調(diào)節(jié)范圍為5。 容量在8000kVA以上的變壓器有五個分接頭，分別在1.05 、1.025 、 、0.975 、0.95 幾處引出。調(diào)壓范圍為22.5。 NUNUNUNUNUNUNUNU4.4.4 4.4.4 變壓器分接頭調(diào)壓變壓器分接頭調(diào)壓 2.降壓變壓器分接頭的選擇計算 （1）最大負(fù)荷時，變壓器分接

30、頭電壓 （4-4-3）式中 最大負(fù)荷時，變壓器電壓損耗 ； 變壓器低壓側(cè)的額定電壓； 變壓器在最大負(fù)荷時，應(yīng)選擇的高壓 側(cè)分接頭電壓； 、 變壓器在最大負(fù)荷時，高、低壓側(cè) 的電壓。 maxjUjNUmax2jUmax1 jUmaxjtUmax2maxmax1maxjjjjNjtUUUUU）（4.4.4 4.4.4 變壓器分接頭調(diào)壓變壓器分接頭調(diào)壓 （2）最小負(fù)荷時，變壓器分接頭電壓 上式中各符號分別與最小負(fù)荷相對應(yīng)。 （3）正常運行時變壓器分接頭，取兩者的平均值： 根據(jù)計算出的選擇一個接近的分接頭，然后校驗所選的分接頭是否能使低壓母線電壓的要求得到滿足。 min2minmin1minjjjjN

31、jtUUUUU）（2minmaxjtjtjtUUU4.4.4 4.4.4 變壓器分接頭調(diào)壓變壓器分接頭調(diào)壓 3.升壓變壓器分接頭的選擇計算max2maxmax1maxiiiiNitUUUUU）（min2minmin1miniiiiNitUUUUU）（2minmaxitititUUU4.4.4 4.4.4 變壓器分接頭調(diào)壓變壓器分接頭調(diào)壓 4有載調(diào)壓變壓器 有載調(diào)壓變壓器的高壓側(cè)有可以調(diào)節(jié)分接頭的調(diào)壓繞組，能在帶有負(fù)荷的情況下改變分接頭，調(diào)壓范圍也比較大，一般在15以上。 目前我國110kV電壓級的有載調(diào)壓變壓器的調(diào)壓范圍為32.5，有七個分接頭。 220kV電壓級的有載調(diào)壓變壓器的調(diào)壓范圍為4

32、2.5，有九個分接頭。 對于特殊要求的有載調(diào)壓變壓器還可有更多的分接頭。 4.4.4 4.4.4 變壓器分接頭調(diào)壓變壓器分接頭調(diào)壓 有載調(diào)壓變壓器通常有兩種形式，一種是本身有調(diào)壓繞組，一種是帶有附加調(diào)壓器的加壓變壓器。 有載調(diào)壓變壓器多采用分級調(diào)壓的方式，接線方式有線性調(diào)壓、正反調(diào)壓、粗細(xì)調(diào)壓三種。4.5 4.5 短路電流計算短路電流計算 考試大綱5.1 了解實用短路電流計算的近似條件5.2 了解簡單系統(tǒng)三相短路電流的使用計算方法5.3 了解短路容量的概念5.4 了解沖擊電流、最大有效值電流的定義和關(guān)系5.5 了解同步發(fā)電機、變壓器、單回、雙回輸電線路的正、負(fù)、零序等值電路5.6 掌握簡單電網(wǎng)

33、的正、負(fù)、零序序網(wǎng)的制定方法5.7 了解不對稱短路的故障邊界條件和相應(yīng)的復(fù)合序網(wǎng)5.8 了解不對稱短路的電流、電壓計算5.9 了解正、負(fù)、零序電流、電壓經(jīng)過YnYn，d11d11 變壓器后的相位變化4.5.1 4.5.1 實用短路電流計算的近似條件實用短路電流計算的近似條件 1短路計算的基本假設(shè)條件 （1）磁路的飽和、磁滯忽略不計。系統(tǒng)中各元件的參數(shù)便都是恒定的，可以運用疊加原理。 （2）系統(tǒng)中三相除不對稱故障處以外都可當(dāng)作是對稱的。因而在應(yīng)用對稱分量法時，對于每一序的網(wǎng)絡(luò)可用單相等值電路進(jìn)行分析。 （3）各元件的電阻略去不計。如果 ，即 當(dāng)短路是發(fā)生在電纜線路或截面較小的架空線上時，特別在鋼

34、導(dǎo)線上時，電阻便不能忽略。此外，在計算暫態(tài)電流的衰減時間常數(shù)時，微小的電阻也必須計及。 （4）短路為金屬性短路。 XR314.5.1 4.5.1 實用短路電流計算的近似條件實用短路電流計算的近似條件 2無限大功率電源 所謂無限大功率電源，是指當(dāng)電力系統(tǒng)的電源距短路點的電氣距離較遠(yuǎn)時，由短路而引起的電源輸出功率（電流及電壓）的變化 （ ），遠(yuǎn)小于電源所具有的功率 ，即存在如下的關(guān)系 ，則稱該電源為無限大功率電源，記作 。 無限大功率電源的特點是： （1）由于 ，所以可以認(rèn)為在短路過程中無限大功率電源的頻率是恒定的。 （2）由于 ，所以可以認(rèn)為在短路過程中無限大功率電源的端電壓也是恒定的。 （3）

35、電壓恒定的電源，內(nèi)阻抗必然等于零。因此可以認(rèn)為無限大功率電源的內(nèi)電抗 。 SQjPSSSSSPPQQ0X4.5.2 4.5.2 簡單系統(tǒng)三相短路的實用計算方法簡單系統(tǒng)三相短路的實用計算方法 標(biāo)么值計算法計算短路電流的步驟如下： 1. 選擇基準(zhǔn)電壓和基準(zhǔn)容量 基準(zhǔn)電壓 可以選擇短路點所在的電網(wǎng)額定電壓。 基準(zhǔn)容量 可以選擇100MVA或系統(tǒng)短路容量 。BUBSdS4.5.2 4.5.2 簡單系統(tǒng)三相短路的實用計算方法簡單系統(tǒng)三相短路的實用計算方法 2.求元件的電抗標(biāo)么值 （1）電力系統(tǒng)的電抗標(biāo)么值 電力系統(tǒng)的電抗標(biāo)么值（ ） 或 （4-5-2）式中 基準(zhǔn)容量，MVA。 系統(tǒng)高壓輸電線出口斷路器的

36、啟斷容 量，MVA； 系統(tǒng)短路容量，MVA。 BUU ocBBBocBSSSSSUSUXXX22*dBBBdBSSSSSUSUXXX22*BSOCSdS4.5.2 4.5.2 簡單系統(tǒng)三相短路的實用計算方法簡單系統(tǒng)三相短路的實用計算方法 （2）變壓器電抗標(biāo)么值 （4-5-3）式中 變壓器的額定容量，kVA； 變壓器的百分阻抗值。 TBkTSSUX100%*TS%kU4.5.2 4.5.2 簡單系統(tǒng)三相短路的實用計算方法簡單系統(tǒng)三相短路的實用計算方法 （3）架空、電纜線路電抗標(biāo)么值（4-5-4）式中 線路單位長度的電抗值， /km，可查找有關(guān)線路參數(shù)； 線路長度，km； 線路平均額定電壓，kV。

37、20*USLXXBlL0lXLU4.5.2 4.5.2 簡單系統(tǒng)三相短路的實用計算方法簡單系統(tǒng)三相短路的實用計算方法 （4）電抗器電抗標(biāo)么值 電抗器的百分比電抗（ ）是以電抗器額定工作電壓和額定工作電流為基準(zhǔn)的，它歸算到新的基準(zhǔn)下的公式為 （4-5-5）式中 電抗器的額定電壓，kV； 電抗器的額定電流，kA； 電抗器的百分阻抗值。 %kX2*3100%BBNNkKUSIUXxNUNI%kX4.5.2 4.5.2 簡單系統(tǒng)三相短路的實用計算方法簡單系統(tǒng)三相短路的實用計算方法 3求短路回路總電抗標(biāo)么值 從電源到短路點前的總電抗是所有元件的電抗標(biāo)么值之和。 4求三相短路電流周期分量有效值 在短路計算

38、中，如選短路點所在線路額定電壓（ ）為基準(zhǔn)電壓 ，則三相短路電流周期分量為 （4-5-6）式中 短路點所在線路的額定電壓，kV； 基準(zhǔn)電壓，kV； 從電源到短路點之間的所有電氣元件的電抗 和，。NUBUXUXUIBNkt33NUBUX4.5.2 4.5.2 簡單系統(tǒng)三相短路的實用計算方法簡單系統(tǒng)三相短路的實用計算方法 三相短路電流周期分量的標(biāo)么值為 （4-5-7） 三相短路電流周期分量的有名值為 由上式可以看出，計算短路電流關(guān)鍵在于求出短路回路總電抗標(biāo)么值。 XXXIUIXUIIIBBBBBBktkt33*1XIkt*XIIIIBBktkt4.5.3 4.5.3 短路容量短路容量 短路容量數(shù)值

39、為 （4-5-8）式中 短路處的額定電壓，kV； t時刻短路電流周期分量的有效值， kA。 在標(biāo)么制中，若取 ，則 （4-5-9） 短路容量的標(biāo)么值和短路電流的標(biāo)么值相等。 （4-5-10） ktNktIUS3NUktINBUU*133XIIIIUIUSSSktBktBBktNBktkt*XSSISBBktkt4.5.4 4.5.4 沖擊電流和最大有效值電流沖擊電流和最大有效值電流 1三相短路最大沖擊電流瞬時值 根據(jù)產(chǎn)生最大短路電流的條件，短路電流周期分量和非周期分量疊加的結(jié)果是在短路后經(jīng)過半個周期的時刻將會出現(xiàn)短路電流的最大瞬時值，此值稱為短路沖擊電流的瞬時值。 （4-5-11）式中 短路電

40、流的周期分量，kA； 短路沖擊系數(shù)。ktimpimpIKi2ktIimpK4.5.4 4.5.4 沖擊電流和最大有效值電流沖擊電流和最大有效值電流 當(dāng)短路發(fā)生在單機容量為12MW及以上的發(fā)電機母線上時，短路沖擊系數(shù)取1.9： （4-5-12） 當(dāng)短路發(fā)生在高壓電網(wǎng)的其他各點時，短路沖擊系數(shù)取1.8： （4-5-13） 在380/220V低壓網(wǎng)中，短路沖擊系數(shù)取1.3： （4-5-14） 沖擊電流主要用于校驗電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體的電動力穩(wěn)定度。 ktktimpimpIIKi69. 22ktktimpimpIIKi55. 22ktktimpimpIIKi84. 124.5.4 4.5.4 沖擊電流和

41、最大有效值電流沖擊電流和最大有效值電流 2三相短路最大沖擊電流有效值 在短路過程中，任一時刻，電流有效值是指以時刻為中心的的一個周期內(nèi)瞬時電流的均方根值 （4-5-15）式中 短路全電流的瞬時值，kA； 時間時非周期分量電流的瞬時值，kA； 時間時周期分量電流的瞬時值，kA。 22222211TtTtapertpertTtTtktdtiiTdtiTI）（kiapertiperti4.5.4 4.5.4 沖擊電流和最大有效值電流沖擊電流和最大有效值電流 如果短路是發(fā)生在最惡劣的情況下，短路電流在第一個周期內(nèi)的有效值將最大，這一有效值稱為短路電流的最大有效值，以 表示。 （4-5-16） 短路沖擊

42、系數(shù)取1.9時 （4-5-17） 短路沖擊系數(shù)取1.8時 （4-5-18） 短路沖擊系數(shù)取1.3時 （4-5-19） 短路電流的最大有效值常用于校驗?zāi)承╇姎庠O(shè)備的斷流能力或耐力強度。 impI2121）（impktimpKIIktimpII62. 1ktimpII51. 1ktimpII09. 14.5.5 4.5.5 系統(tǒng)元件各序參數(shù)和等值網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)元件各序參數(shù)和等值網(wǎng)絡(luò) 1對稱分量法 在一個多相系統(tǒng)中，如果各相量的絕對值相等，且相鄰兩相間的相位差相等，就構(gòu)成了一組對稱的多相量。 在三相系統(tǒng)中，任意不對稱的三相量只可能分為三組對稱分量，這三組對稱分量分別為 （1）正序分量 （2）負(fù)序分量 （3

43、）零序分量4.5.5 4.5.5 系統(tǒng)元件各序參數(shù)和等值網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)元件各序參數(shù)和等值網(wǎng)絡(luò)三相不對稱相量所對應(yīng)的三組對稱分量a）正序分量 b）負(fù)序分量 c）零序分量 4.5.5 4.5.5 系統(tǒng)元件各序參數(shù)和等值網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)元件各序參數(shù)和等值網(wǎng)絡(luò) （1）正序分量 三相量大小相等，彼此相位互差120，且與系統(tǒng)在正常對稱運行方式下的相序相同，這就是正序分量。此正序分量為一平衡三相系統(tǒng)，正序分量通常又稱為順序分量。 在正序分量中恒有下列關(guān)系： （4-5-19）式中 顯然存在 （4-5-20） 121abFaF。1121abcFaFaF。2321120jeaj23212402jeaj012aa13a4.5.5

44、 4.5.5 系統(tǒng)元件各序參數(shù)和等值網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)元件各序參數(shù)和等值網(wǎng)絡(luò) （2）負(fù)序分量 三相量大小相等，彼此相位互差120，且與系統(tǒng)在正常對稱運行方式下的相序相反，這就是負(fù)序分量。負(fù)序分量亦為一平衡三相系統(tǒng)。負(fù)序分量通常又稱為逆序分量。 在負(fù)序分量中恒有下列關(guān)系： （3）零序分量 由大小相等，而相位相同的相量組成。 22abFaF。2222abcFaFaF。000cbaFFF。4.5.5 4.5.5 系統(tǒng)元件各序參數(shù)和等值網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)元件各序參數(shù)和等值網(wǎng)絡(luò) 在任意給定的三組對稱分量中，分別把各相的三個對稱分量疊加起來，組成一個三相系統(tǒng)，即 （4-5-23） 由上式即可得對稱分量之值為 （4-5-24）

45、210aaaaFFFF。2120210aaabbbbFaFaFFFFF。2210210aaaccccFaFaFFFFF。）（。cbaaFFFF310）（。cbaaFaFaFF2131）（。cbaaFaFaFF22314.5.5 4.5.5 系統(tǒng)元件各序參數(shù)和等值網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)元件各序參數(shù)和等值網(wǎng)絡(luò) 通常簡單地把 、 、 稱為正序、負(fù)序和零序分量，它們都是以 相為參考相（基準(zhǔn)相）的各序分量。以后凡不加以說明都是指以 相為參考相。 在許多情況下，還需要求解網(wǎng)絡(luò)中某些支路上的電流及網(wǎng)絡(luò)中某些節(jié)點上的電壓。故在求得故障點的各序電流及各序電壓以后，需進(jìn)一步求出各序網(wǎng)絡(luò)中各有關(guān)支路的各序電流和各有關(guān)節(jié)點的各序電

46、壓。把同一支路的各序電流按相相加，即得該支路的各相電流；將同一節(jié)點的各序電壓按相相加，即得到該節(jié)點的各相電壓。）（。11aFF）（。22aFF）（。00aFFaa4.5.5 4.5.5 系統(tǒng)元件各序參數(shù)和等值網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)元件各序參數(shù)和等值網(wǎng)絡(luò) 應(yīng)用對稱分量法計算系統(tǒng)的不對稱故障，其步驟大致如下： （1）計算電力系統(tǒng)各元件的各序阻抗； （2）制訂電力系統(tǒng)的各序網(wǎng)絡(luò)； （3）由各序網(wǎng)絡(luò)和故障條件列出對應(yīng)方程； （4）從聯(lián)立方程組解出故障點電流和電壓的各序分量，將相應(yīng)的各序分量相加，以求得故障點的各相電流和各相電壓； （5）計算各序電流和各序電壓在網(wǎng)絡(luò)中的分布，進(jìn)而求出各指定支路的各相電流和指定節(jié)點的各

47、相電壓。4.5.5 4.5.5 系統(tǒng)元件各序參數(shù)和等值網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)元件各序參數(shù)和等值網(wǎng)絡(luò) 2序阻抗的基本概念 所謂某元件的正序阻抗，系指僅有正序電流通過該元件（這些元件三相是對稱的）時所產(chǎn)生的正序電壓降與此正序電流之比。 設(shè)正序電流 通過某元件產(chǎn)生的一相的壓降為 正序阻抗 負(fù)序阻抗 零序阻抗 元件的三序阻抗完全不同。1。I1。U111。IUZ222。IUZ000。IUZ4.5.5 4.5.5 系統(tǒng)元件各序參數(shù)和等值網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)元件各序參數(shù)和等值網(wǎng)絡(luò) 電力系統(tǒng)中任何靜止元件只要三相對稱，當(dāng)通入正序和負(fù)序電流時，由于其它兩相對本相的感應(yīng)電壓是一樣的，所以正序阻抗與負(fù)序阻抗相等。 在通入零序電流時，由于三相

48、電流同相，相間的互感影響不同（對于變壓器來講，零序阻抗與變壓器的結(jié)構(gòu)及繞組的連接方式有關(guān)），因而零序阻抗和正序（負(fù)序）阻抗不同。 如果各相之間不存在互感，且中線阻抗為零，那么正序（負(fù)序）阻抗就和零序阻抗相等。 對于架空輸電線、電纜、變壓器有 。對于由三個單相電抗器、電容器組成的三相電抗器、電容器以及由三個單相變壓器構(gòu)成的三相變壓器組（如果零序電流能夠流通）則有 。 21ZZ 021ZZZ4.5.5 4.5.5 系統(tǒng)元件各序參數(shù)和等值網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)元件各序參數(shù)和等值網(wǎng)絡(luò) 對于旋轉(zhuǎn)元件，如發(fā)電機和電動機，各序電流分別通過時，將引起不同的電磁過程： 正序電流產(chǎn)生與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向相同的旋轉(zhuǎn)磁場； 負(fù)序電流產(chǎn)生

49、與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向相反的旋轉(zhuǎn)磁場； 零序電流產(chǎn)生的磁場則與轉(zhuǎn)子的位置無關(guān)。 因此旋轉(zhuǎn)元件的正序、負(fù)序和零序阻抗互不相等。4.5.5 4.5.5 系統(tǒng)元件各序參數(shù)和等值網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)元件各序參數(shù)和等值網(wǎng)絡(luò) 3同步發(fā)電機的序阻抗 同步發(fā)電機正常對稱運行時，只有正序電流存在，電機的參數(shù)就是正序參數(shù)。穩(wěn)態(tài)時用的同步電機電抗 、 過渡過程中用的 、 以及 、 都屬于正序阻抗。 汽輪發(fā)電機和有阻尼繞組的凸極電機可按 在近似計算時也可當(dāng)作 對無阻尼繞組的凸極電機 同步電機零序電流產(chǎn)生的磁鏈在空氣隙中之和等于零，所以零序電抗與轉(zhuǎn)子位置無關(guān)，但漏磁與定子形式關(guān)系密切，通常情況下 以上參數(shù)均忽略電機磁飽和的影響，并認(rèn)為在短

50、路過程中 、 、 恒定不變。dxqxdxqxdxqx222. 1dxx 2dxx 245. 1dxx 06 . 015. 0dxx）（1x2x0 x4.5.5 4.5.5 系統(tǒng)元件各序參數(shù)和等值網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)元件各序參數(shù)和等值網(wǎng)絡(luò) 4負(fù)荷的序阻抗 在負(fù)荷中，異步電動機占較大的比重，因此負(fù)荷阻抗可以近似地取異步電動機各序的阻抗。 正常運行時負(fù)荷的正序阻抗以額定容量為基準(zhǔn)的標(biāo)么值約為 。在短路時，當(dāng)計算穩(wěn)態(tài)短路電流時通常可取 ；在計算次暫態(tài)電流時次暫態(tài)電勢可取 ， 。 異步電動機的負(fù)序阻抗可取 ，為了簡化計算出可以僅取電抗部分 。 因為電動機一般中性點不接地，所以不考慮其零序電抗。 6 . 08 . 0

51、*1jZ2 . 1*1x9 . 08 . 0*E35. 02 . 0*1x2 . 04 . 0*2jZ2 . 0*2x4.5.5 4.5.5 系統(tǒng)元件各序參數(shù)和等值網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)元件各序參數(shù)和等值網(wǎng)絡(luò) 5變壓器的序阻抗 變壓器的負(fù)序電抗與正序電抗相等。 變壓器零序電抗則與變壓器繞組的連接方式、中性點是否接地、變壓器的結(jié)構(gòu)（單相、三相及鐵心的結(jié)構(gòu)形式）有關(guān)。4.5.5 4.5.5 系統(tǒng)元件各序參數(shù)和等值網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)元件各序參數(shù)和等值網(wǎng)絡(luò) a）Yn，d聯(lián)結(jié)變壓器 由于變壓器每組繞相中感應(yīng)的零序電動勢是同相位而且大小相等，所以零序電流在三角形中流通，形成一合回路，在三角形外電路中則沒有零序電流，因而在等效電路

52、中零序電流通過繞組的漏抗 ，繞組的漏抗 。等效電路中繞組一端短接只是表明它是零序電流的閉合回路而不是表示繞組的一端接地。零序電流在 中的電壓降與變壓器勵磁電抗 中的電壓降相等。 零序電抗為 IXIIXIIXmX10XXXXIII4.5.5 4.5.5 系統(tǒng)元件各序參數(shù)和等值網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)元件各序參數(shù)和等值網(wǎng)絡(luò) Yn，yn聯(lián)結(jié)的變壓器要在繞組中通過零序電流，其外電路必須要有接地的中性點。如果沒有則它的零序等效電路就與Yn，y聯(lián)結(jié)相同。相當(dāng)于繞組與外電路斷開。Yn，y聯(lián)結(jié)變壓器的零序電抗為 10XXXXmI4.5.5 4.5.5 系統(tǒng)元件各序參數(shù)和等值網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)元件各序參數(shù)和等值網(wǎng)絡(luò) 雙繞組變壓器兩個繞組

53、的漏抗標(biāo)么值幾乎相等，并等于短路電壓百分?jǐn)?shù)（或標(biāo)么值）的一半，一般可以當(dāng)作勵磁電抗支路斷開。 對于三相三柱式變壓器，由于零序磁通需經(jīng)過空氣隙與油箱外殼，因為磁阻大所以零序電抗較小，通?？烧J(rèn)為零序勵磁電抗標(biāo)么值在0.31.0的范圍內(nèi)。4.5.5 4.5.5 系統(tǒng)元件各序參數(shù)和等值網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)元件各序參數(shù)和等值網(wǎng)絡(luò) Yn，d，y聯(lián)結(jié)三繞組變壓器，繞組是開路的，所以零序電抗為 IIIXXX04.5.5 4.5.5 系統(tǒng)元件各序參數(shù)和等值網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)元件各序參數(shù)和等值網(wǎng)絡(luò) Yn，d，yn聯(lián)結(jié)的變壓器。在繞組中若通過零序電流，則在零序網(wǎng)絡(luò)中必須有外部電流通路。4.5.5 4.5.5 系統(tǒng)元件各序參數(shù)和等值網(wǎng)絡(luò)系

54、統(tǒng)元件各序參數(shù)和等值網(wǎng)絡(luò) Yn，d，d聯(lián)結(jié)的變壓器，繞組和中的電壓降相等可以并聯(lián)，零序電抗為 IIIIIIIIIIIXXXXXX04.5.5 4.5.5 系統(tǒng)元件各序參數(shù)和等值網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)元件各序參數(shù)和等值網(wǎng)絡(luò) 6輸電線路的序阻抗 架空輸電線的負(fù)序電抗與正序電抗相等，零序電抗與平行線的回路數(shù)以及有無架空地線和地線的導(dǎo)電性能等因素有關(guān)。 由于零序電流在三相線路中是同方向的，互感很大，因而零序電抗要比正序電抗大。零序電流是通過地及架空地線返回的，所以架空地線會對三相導(dǎo)線產(chǎn)生屏蔽作用，使零序磁鏈減少，因而使零序電抗減小。4.5.5 4.5.5 系統(tǒng)元件各序參數(shù)和等值網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)元件各序參數(shù)和等值網(wǎng)絡(luò) 7電纜

55、的序阻抗 電纜的負(fù)序阻抗與正序相等，由于三相芯線間距離小所以正序電抗比架空輸電線路要小得多。 電纜的電阻通常不能忽略。 電纜的零序電抗與電纜的外包皮的接地情況有關(guān)，一般由試驗決定。在短路電流計算中可以取 1010RR 10)6 . 45 . 3(XX4.5.6 4.5.6 系統(tǒng)相序網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成系統(tǒng)相序網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成 凡屬由同一序的相應(yīng)的電勢和阻抗根據(jù)電力系統(tǒng)的接線所構(gòu)成的單相等值電路，稱為該序的序網(wǎng)絡(luò)。 在制訂各序網(wǎng)絡(luò)時，必須先了解系統(tǒng)的接線，接地中性點的分布狀況以及各元件的各序參數(shù)和等效電路；進(jìn)而再分別各序，由短路點開始，查明序電流在網(wǎng)絡(luò)中的流通情況，以確定各序網(wǎng)絡(luò)的組成元件及其網(wǎng)絡(luò)的具體連接。

56、4.5.6 4.5.6 系統(tǒng)相序網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成系統(tǒng)相序網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成 1正序網(wǎng)絡(luò) 正序網(wǎng)絡(luò)就是通常用以計算對稱三相短路時的網(wǎng)絡(luò)，流過正序電流的全部元件的阻抗均用正序阻抗表示。 在不對稱短路時短路點的正序電壓 、 和 不等于零，所以短路點不能和零電位線相連。正序電勢就是發(fā)電機的電勢。 1kaU。1kbU。1kcU。4.5.6 4.5.6 系統(tǒng)相序網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成系統(tǒng)相序網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成 2負(fù)序網(wǎng)絡(luò) 負(fù)序電流在網(wǎng)絡(luò)中所流經(jīng)的元件與正序電流所流經(jīng)的相同。因此，組成負(fù)序網(wǎng)絡(luò)的元件與組成正序網(wǎng)絡(luò)的元件完全相同，只是各元件的阻抗要用負(fù)序參數(shù)表示，其中發(fā)電機及各種旋轉(zhuǎn)電機的負(fù)序阻抗與正序阻抗不同，而其它靜止元件的負(fù)序阻抗等于正

57、序阻抗。 因為發(fā)電機的負(fù)序電勢為零，所以負(fù)序網(wǎng)絡(luò)中電源支路負(fù)序阻抗的終點不接電勢，而與零電位相連，并作為負(fù)序網(wǎng)絡(luò)的起點，短路點就是該網(wǎng)絡(luò)的終點。短路點的負(fù)序電壓 不為零。2kU。4.5.6 4.5.6 系統(tǒng)相序網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成系統(tǒng)相序網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成 3零序網(wǎng)絡(luò) 在零序網(wǎng)絡(luò)中，不包含電源電勢。只在短路點存在有由故障條件所決定的不對稱電勢源中的零序分量。各元件的阻抗均應(yīng)以零序參數(shù)表示。 零序電流實際上是一個流經(jīng)三相電路的單相電流，經(jīng)過地或與地連接的其它導(dǎo)體（例如地線、電纜包皮等），再返回三相電路中。只有當(dāng)和短路點直接相連的網(wǎng)絡(luò)中至少具有一個接地中性點時，才可以形成一個零序回路。如果與短路點直接相連的網(wǎng)絡(luò)中有

58、好幾個接地的中性點，那么有幾個零序電流的并聯(lián)支路。 在繪制等值網(wǎng)絡(luò)時，只能把有零序電流通過的元件包括進(jìn)去，而不通過零序電流的元件應(yīng)舍去。作出系統(tǒng)的三線圖，在短路處將三相連在一起，接上一個零序電勢源，并從這一點開始逐一的查明零序電流可能通行的回路。4.5.6 4.5.6 系統(tǒng)相序網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成系統(tǒng)相序網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成 變壓器繞組的接法對零序電流的通行路徑有很大影響。Yn，d接線繞組中，星形側(cè)繞組中的零序電流只能在三角形側(cè)各相繞組中引起零序環(huán)流，并不能流到外線路上去。Yn，yn連接的變壓器中，當(dāng)其中一側(cè)的繞組中有零序電流通過時，另一側(cè)的繞組中有否零序電流出現(xiàn)，要看另一側(cè)繞組的外電路中還有其它接地的中性點等。

59、 對于那些有零序電流通過的，連在發(fā)電機或變壓器等中性點的元件，例如消弧線圈中通過的零序電流為三相的零序電流之和（即每相零序電流的三倍），而零序網(wǎng)絡(luò)所表示的只是一相的等值網(wǎng)絡(luò)，為了使零序網(wǎng)絡(luò)中在這一元件上的電壓降與實際值相等，就必須將該元件的阻抗值擴大為3倍而串接在與之相連的流過同一零序電流的支路中。 4.5.6 4.5.6 系統(tǒng)相序網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成系統(tǒng)相序網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成 平行的線路中有零序電流通過時，平行線路中的零序電流要產(chǎn)生互感作用，在制訂零序網(wǎng)絡(luò)時應(yīng)計及零序互感的影響。 對于能夠找到公共節(jié)點并且各支路間互感又一樣的情況，可以應(yīng)用如建立變壓器的等值電路時所采用的方法“直接去耦法”，建立無互感的等值網(wǎng)絡(luò)

60、。 當(dāng)有互感的支路難于找到連在一起的公共節(jié)點時，可以先求出對應(yīng)這部分網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點導(dǎo)納矩陣，然后再根據(jù)節(jié)點導(dǎo)納矩陣中的諸元素來建立與之對應(yīng)的無互感的等值網(wǎng)絡(luò)。 4.5.7 4.5.7 簡單的不對稱故障的分析簡單的不對稱故障的分析 1等值網(wǎng)絡(luò) 應(yīng)用對稱分量法分析計算簡單不對稱故障時，對于各序分量的求解，一般有兩種方式： （1）直接的聯(lián)立求解三個序的電勢方程和三個邊界條件方程； （2）借助于復(fù)合序網(wǎng)圖進(jìn)行求解，即根據(jù)不同故障類型所確定的邊界條件，將三個序網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪B接，組成一個復(fù)合序網(wǎng)，對復(fù)合序網(wǎng)進(jìn)行計算，便可求出電流、電壓的各序?qū)ΨQ分量。 4.5.7 4.5.7 簡單的不對稱故障的分簡單的不對稱

61、故障的分析析 系統(tǒng)接線圖 正、負(fù)、零序等值網(wǎng)絡(luò)圖 1101111ZIUZIEUkakkaaka。）（。222ZIUkaka。000ZIUkaka。4.5.7 4.5.7 簡單的不對稱故障的分析簡單的不對稱故障的分析 為從正序網(wǎng)絡(luò)故障口看過去的戴維南等值電勢。其值等于故障發(fā)生之前故障點的相電壓。當(dāng)計算穩(wěn)態(tài)時，網(wǎng)絡(luò)中的電勢用穩(wěn)態(tài)電勢。當(dāng)計算暫態(tài)時網(wǎng)絡(luò)中的電勢用暫態(tài)電勢或次暫態(tài)電勢。 假定短路是純金屬性的（短路點弧光電阻及接地電阻均為零），短路是發(fā)生在假想的阻抗等于零的引出線上。 電流的正方向規(guī)定由電源指向短路點。 電壓的正方向規(guī)定由故障點的每相對地電壓。 計算中均以相作為基準(zhǔn)相。）（）（。01ka

62、UE4.5.7 4.5.7 簡單的不對稱故障的分析簡單的不對稱故障的分析 2兩相短路 （1）故障邊界條件 假定 兩相短路，以相量表示的邊界條件方程如下： 兩相短路的以序分量表示的三個邊界條件是 0kaI。kckbII。kckbUU。00kaI。21kakaII。21kakaUU。 兩相短路時的系統(tǒng)接線圖 bc4.5.7 4.5.7 簡單的不對稱故障的分析簡單的不對稱故障的分析 （2）復(fù)合序網(wǎng)兩相短路時的序網(wǎng)及復(fù)合序網(wǎng)圖 由于相間故障時不存在零序分量，所以復(fù)合序網(wǎng)只包括正序和負(fù)序網(wǎng)絡(luò)。 根據(jù)兩相短路的邊界條件： ； ，圖中的正序和負(fù)序網(wǎng)絡(luò)聯(lián)成一個復(fù)合序網(wǎng)絡(luò)。 21kakaII。21kakaUU。

63、4.5.7 4.5.7 簡單的不對稱故障的分析簡單的不對稱故障的分析 3單相接地短路 （1）故障邊界條件 假定 相接地短路，短路處用相量來示的邊界方程為： 用對稱分量表示 ： 或單相接地短路時系統(tǒng)接線圖 a0kaU。0kckbII。210kakakaIII。0021kakakakaUUUU。）（。021kakakaUUU4.5.7 4.5.7 簡單的不對稱故障的分析簡單的不對稱故障的分析 （2）復(fù)合序網(wǎng) 根據(jù)故障處的邊界條件：三個序電流相等，三個序電壓之和等于零，可以將三個序網(wǎng)串聯(lián)組成一個復(fù)合序網(wǎng)。 單相接地短路時的復(fù)合序網(wǎng)圖 4.5.7 4.5.7 簡單的不對稱故障的分析簡單的不對稱故障的分

64、析 4兩相接地短路 （1）故障邊界條件 假定兩相接地短路，短路處以相量表示的邊界條件為： 用對稱分量表示 或0kaI。0kbU。0kcU。0021kakakakaIIII。）（。021kakakaIIIkakakakaUUUU。31021兩相接地短路時的系統(tǒng)接線圖 4.5.7 4.5.7 簡單的不對稱故障的分析簡單的不對稱故障的分析 （2）復(fù)合序網(wǎng) 短路處的各序電壓相等，而各序電流之和等于零。 兩相接地短路復(fù)合序網(wǎng)圖 4 4.5.8 .5.8 不對稱短路電流、電壓的計算不對稱短路電流、電壓的計算 根據(jù)不對稱短路的邊界方程和復(fù)合序網(wǎng)求出的各序電流、電壓對稱分量及各相電流、電壓值，一般都是指起始時

65、或穩(wěn)態(tài)時的基頻分量。 不對稱短路的電流、電壓計算可以根據(jù)短路序網(wǎng)的基本方程式和邊界條件方程式列出若干個獨立方程，針對防城中的未知數(shù)，聯(lián)立求解，即可獲得電流、電壓的計算值。4 4.5.8 .5.8 不對稱短路電流、電壓的計算不對稱短路電流、電壓的計算 1.兩相短路 （1）電流的計算 根據(jù)bc兩相短路故障的邊界條件和復(fù)合序網(wǎng)的接線圖得 故障處的各相電流 21121)0(21ZZEZZUIIakkaka。021kakakaIII。1122123kakakakakbIjIaaIaIaI。）（1122213kakakakakcIjIaaIaIaI。）（4 4.5.8 .5.8 不對稱短路電流、電壓的計算

66、不對稱短路電流、電壓的計算 （2）電壓計算 根據(jù)bc兩相短路故障的邊界條件和復(fù)合序網(wǎng)的接線圖得到 故障處的各相電壓 或21211111)0(1ZIUZIEZIUUkakakaakakka。2112122ZIUUUUkakakakaka。）（。2111ZZIEUkaakakakakakakbUUUaUaU。211212kakakakakcUUUaUaU。2112214 4.5.8 .5.8 不對稱短路電流、電壓的計算不對稱短路電流、電壓的計算 當(dāng)在遠(yuǎn)離發(fā)電機的地方發(fā)生兩相短路時，可以認(rèn)為整個系統(tǒng)的 ，此時有 式中 在同一點發(fā)生三相短路時 的短路電流。 21ZZ)3(1121)0(23233kaakkckbIjZEjZZUjII。11)3(ZEIaka。4 4.5.8 .5.8 不對稱短路電流、電壓的計算不對稱短路電流、電壓的計算 2單相接地短路 假定a相短路，各序的電氣量 或02021)0(1kakakkaIIZZZUI。21222ZIZIUkakaka。01000ZIZIUkakaka。）（）（。021021ZZIUUUkakakaka11111)0(1ZIEZIUUkakakakka