不对称三相电路的特点及分析
不对称三相电路如何分析计算不对称三相电路
中线的作用
• 中线的作用就在于使星形连接的不对称负 载的相电压对称。为了保证负载的相电压 对称，就不应让中线断开。因此，为防止 误动作，规定中线内不允许接入熔断器或 闸刀开关。
例4求负载相电压、负载电流及 中线电流。
• 已知电路如图所示，电源电压对称，每相 电压Up=220V；负载为电灯组，在额定电 压下其电阻分别为RA=5Ω，RB=10Ω， RC=20Ω。（灯泡的额定电路为220V）
IC'A' = 1.11 –118.20 A
求解负载端 线电压
• 从原图中可知： UA'B' = IA'B' Z△=1.11 –1.80×300/300 =333/ 28.20V
求解负载端线电压
IA
或根据一相等效电路先求出负载相电压 UA'N' = IA ZY = 1.93 –31.80× 100 300 =193 –1.80 V
• 当三相系统发生故障时也会引起不对称。
不对称星形连接的三相电路
IN
不对称星形负载的相电压(S断开)
• 开关S断开时，由弥尔曼定理得：
UN'N =
UA ZA
+
UB ZB
+
UC ZC
1 ZA
+
1 ZB
+
1 ZC
≠0
各相电压为 UAN' =UA－ UN'N
UBN' =UB－ UN'N
UCN' =UC－ UN'N
幻灯片
IA
IA= UA/Z=220 00 /22 200=10 –200A • 根据对称性可写出
IB= IA –1200=10 –1400A
三相电路基础知识讲解
A'
•
U •
I ab
IB A'N 'ZAB
ZCA• I ca
B'
•
IC
•
I
bc
ZBC
C'
负载的相电压：每相负载上的电压。 U A'N ' ,U B'N ' ,U C'N '
负载的线电压：负载端线间的电压。 U A'B' ,U B'C' ,U C'A' 线电流：流过端线的电流。 IA , IB , IC 相电流：流过每相负载的电流。Iab , Ibc , Ica
•
UBC
•
UBN
•
UCN
U
120o
U120o
3U 90o
•
U CA
•
UCN
•
UA
N
U120o
U0o
3U150o
利用相量图得到相电压和线电压之间的关系：
•
UCA
•
UCN
30o
•
30
U
U BN
AB
U o • AN
30o
•
UB N
•
UB C
一般表示为：
•
UAB
3
•
U
AN
30o
•
UBC
3
•
U AN
•
UBN
•
UCN
1
•
U
AB
30o
3
1
•
U
B
C
30o
3
1
•
U
CA
第八章电力系统不对称故障的分析
•
U
fc (1)
•
U
fc ( 2 )
•
U
fc ( 0 )
1
•
U
fc
3
同一类型短路故障发生在不同相上时，基准相的序分量 故障边界条件的形式不会改变，于是复合序网的形式不 会改变，计算公式、结论均不会改变，只是表达式中下 脚符号改变而已。
j a2 a X ff (2) a2 1 X ff (0) I&fa(1)
U&fc aU&fa(1) a2U&fa(2) U&fa(0)
j a a2 X ff (2) a 1 X ff (0) I&fa(1)
（四）向量图：
Ifc(2) Ifb(1)
Ifc(1) Ifb(2)
•
I fa(2)
X ff (0)
•
I fa(1)
X ff (2) X ff (0)
•
I fa(2)
X ff (2)
•
I fa(1)
X ff (2) X ff (0)
U&fa(1) U&fa(1) U&fa(1)
j
X X ff (2) ff (0)
•
I fa(1)
X ff (2) X ff (0)
（2）两故障相中的短路电流的绝对值相等，方向相反， 数值上为正序电流的 3 倍；
（3）当在远离发电机的地方发生两相短路时，可通过对序网 进行三相短路计算来近似求两相短路的电流；
（4）两相短路时的正序电流在数值上与在短路点加一个附加阻
抗
Z (2)
构成一个增广正序网而发生三相短路时的电流相等。即
•
•
•
不对称短路的分析和计算
武汉理工大学《电力系统分析》课程设计说明书目录摘要 (3)1 电力系统短路故障的基本概念 (4)1.1短路故障的概述 (4)1.2 三序网络原理 (5)1.2.1 同步发电机的三序电抗 (5)1.2.2 变压器的三序电抗 (5)1.2.3 架空输电线的三序电抗 (6)1.3 标幺制 (6)1.3.1 标幺制概念 (6)1.2.2标幺值的计算 (7)1.4 短路次暂态电流标幺值和短路次暂态电流 (8)2 简单不对称短路的分析与计算 (9)2.1单相（a相）接地短路 (9)2.2 两相（b,c相）短路 (10)2.3两相（b相和c相）短路接地 (12)2.4 正序等效定则 (14)3 不对称短路的计算的实际应用 (14)3.1 设计任务及要求 (14)3.2 等值电路及参数标幺值的计算 (15)3.3 各序网络的化简和计算 (17)3.3.1 正序网络 (17)3.3.2 负序网络 (19)3.3.3 零序网络 (20)3.4 短路点处短路电流、冲击电流的计算 (20)4 实验结果分析 (21)5 心得体会 (22)6 参考文献 (23)2摘要电力系统的安全、稳定、经济运行无疑是历代电力工作者所致力追求的，但是从电力系统建立之初至今电力系统就一直伴随着故障的发生而且电力系统的故障类型多样。
在电力系统运行过程中，时常会发生故障，且大多是短路故障。
短路通常分为三相短路、单相接地短路、两相短路和两相接地短路。
其中三相短路为对称短路，后三者为不对称短路。
电力运行经验指出单相接地短路占大多数，因此分析与计算不对称短路具有非常重要意义。
求解不对称短路，首先应该计算各原件的序参数和画出等值电路。
然后制定各序网络。
根据不同的故障类型，确定出以相分量表示的边界条件，进而列出以序分量表示的边界条件，按边界条件将三个序网联合成复合网，由复合网求出故障处各序电流和电压，进而合成三相电流电压。
关键词: 不对称短路计算、对称分量法、节点导纳矩阵31电力系统短路故障的基本概念1.1短路故障的概述在电力系统运行过程中，时常发生故障，其中大多数是短路故障。
不对称三相电路的概念和特点
不对称三相电路的概念和特点
不对称三相电路是指三相电源的相量或相电压不完全相等的情况。
其特点如下：
1. 电压不均衡：不对称三相电路中每个相的电压不相等，可能产生较大的电压偏差，使得电气设备受电影响。
2. 电流不均衡：不对称三相电路中每个相的电流不相等，可能产生较大的电流偏差，使得设备受电流影响。
3. 功率不均衡：不对称三相电路中每个相的功率不相等，可能会导致三相电力系统不平衡，造成各种电能质量问题。
4. 不良影响：不对称三相电路会产生较大的谐波电压和电流，进一步影响电能质量与设备的正常运行。
5. 维护成本：不对称三相电路需要加装设备来平衡电压和电流，增加了维护成本。
6. 性能不佳：不对称三相电路会降低电能传输效率和设备的使用寿命，其电能质量不如对称三相电路。
变电站10kV母线三相电压不对称现象浅析
变电站10kV母线三相电压不对称现象浅析变电站是电压和能量转化为电力系统、接收和分配的地方。
10kv电压的电能质量直接影响用户的电能质量。
三相电压不平衡是指电力系统三相电压幅值不一致，幅值超过规定区间。
三相电压不平衡会导致严重后果，如电气设备损坏和驱动器关闭。
标签：10kV母线;相电压;不对称;分析引言金店运维团队管辖的110千伏冯村站，最近出现了很多10kV电压不对称现象，引起了我的注意。
10 kV母线负载不对称，主要为附近的钢厂和奎山水泥厂供电。
在满负荷生产期间，它对变压器的安全和成本效益有重大影响，经常导致低压侧10 kV母线三相电压的异常指示。
作为现场的电气操作人员，根据实际操作情况和10 kV负荷情况，本文对某些异常情况进行了分析，以便大家很好地了解，从而更好地做好今后的电力工作。
1 三相交流电源电压的对称和不对称三相电源通常为115 / 200伏、400赫兹。
理想的功率状态是115/200伏、400赫茲三相恒定电压和120度三相相位差。
然而，在实际工程应用中，特征三相功率曲线提供了其正常功能的极限，并呈现出与理论数据的一些偏差。
通常，当三相负载在给定间隔内变化时，三相固定电压幅度不超过3 v，相位差不超过8度，并且三相电压是对称的。
所生产的变电站通常是对称的，而合格的电力系统在地面和飞行中经过全面测试，以满足电力对称要求。
在当今的电力系统中，随着大功率电源的增加和消除，三相电源的对称性（或平衡）会受到影响，有时甚至会克服电力系统允许的波动。
三相饮食的不对称性被定义为三相电压根据电力系统的正常功能而不同。
张力不对称通常用最大相张力和最小相张力之差来表示。
当相间的不对称负载达到标称电流的15%，并且最大相电压和最小相电压之间的差值大于3 v时，认为相位不对称。
不对称指数也可以表示为相张力和三相平均电压之间差值的最大值之比的百分比。
相位张力对称性是影响稳态电压极限的主要因素，也是馈电质量的指标之一。
不对称三相电路
【例1】 对称三相三线制Y-Y电路，电源线电压380V，三相负载对称， 每相阻抗为Z=38Ω，试求A相负载短路时各相负载的电压和电流。
UA
A
IA Z
N
UB B
IB Z
N
UC C
IC Z
解：设 U AN 0 ，当A相负载短路时，有
U BN
U BA
380 150 V
U CN
U CA
380150 V
.
UC
U AN U A U NN
.
U CN′
.
U N N′
U BN U B U NN
U CN U C U NN
.
UB
.
U BN′
U
A
U
p0 ,则可定性作出相量图。
.
U AN′
.
UA
分析：中性点位移使负载相电压不对称，负载不能 正常工作。另外一相负载变动将影响其他两相负载 的电压。
解决的办法：引入一条
2.不对称三相电路的分析——正弦交流电路的各种分 析 方法。
点位移的原因。
设电源三相对称，线路阻抗忽略不计，负载不对称,即
ZA ZB ZC
A
IA
A
UA
N
UC
C
UB
IN ZN
B
IB
ZA
U AN
N
C
ZC
U
Z
CN
B
U BN B
IC
由节点电压法：
U NN
YA U A YB U B YC U C
YA YB YC
YA YB YC
∴
U NN 0
此时负载各相电压为
ZN
0
第七章 三相电路
g g g
对称时还有关系式：
I A 3 I AB 30 g g I B 3 I BC 30 g g I C 3 I C A 30
对称三相电路Y-Y联结时有以下特点：
1） 中线不起作用 。无论有无中线、中线阻抗为多大，N、N’两 点 均可用无阻抗的导线相连接，而不影响电路工作状态；
2）独立性。每相负载直接获得对称的电源相电压。各相电压、电
流只与本相的电源及阻抗有关，而与其它两相无关； 3）对称性。各相负载线电流、相电流均对称。可以只求一相，其 他两相由对称原则推出。
图7-3 三相电源的星形联接
电工基础
第二节 三相电源的连接
（３）对称电源星形连接时相电压与线电压间的关系：
& & U AB 3U A30 & 3U &30 U BC B & & U CA 3U C 30
图7-4
三相电源星形联接时的相量图
电工基础
第二节 三相电源的连接
& 2200 U & I A1 A 11 53.1o A Z1 12 j16 I& 11 173.1o A
B1 o I& 11 66 . 9 A C1
三角形连接负载Z2的相电压等于线电流为380V,ÙAB=380∠30oV,相电流为
& U 38030 & I AB AB 6.33 6.8o A Z AB 48 j 36 I& 6.33 126.8o A
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不对称三相电路的特点及分析
三相电力系统是由三相电源、三相负载和三相输电线路三部分组成，只要有一部分不对称就称为不对称三相电路，不对称三相电路中各相电流之间一般不存在幅值相等、相位相差 120的关系，所以不能直接化为单相电路计算，而要作为一般正弦稳态电路分析。
产生不对称的原因很多，例如对称三相电路发生短路、断路等故障时，就成为不对称三相电路。
其次，有的电气设备或仪器正是利用不对称三相电路的某些特性而工作的。
本节主要讨论由对称三相电源向不对称三相负载供电而形成的不对称三相电路的特点。
图 5.11（a ）所示为Y-Y 联接的三相三线制不对称三相电路。
由图5.11（a ）写出节点电压方程为
C C B B
A A N N C
B A Z U Z U Z U U Z Z Z ++=
⎪⎭
⎫ ⎝⎛++'111
可得
C B A C C B B
A
A N
N Z Z Z Z U Z U Z U U 111++++='
虽然电源是对称的，但由于负载的不对称，一般0≠'N
N U ，即N '点和N 点电位不同了。
负载电压与电源电压的相量图如图 5.11（b ）所示，由图可见，N '点和N 点不再重合，工程上称其为中点位移, 这导致负载电压不对称。
当中点位移较大时，会造成负载电压的严重不对称，可能会使负载工作不正常，甚至损坏设备。
另外，由于负载电压相互关联，每一相负载的变动都会对其它相造成影响。
因此工程中常采用三相四线制，在N N '间
用一阻抗趋于零的中线联接，0≈N Z 。
则可强使0='N
N U 。
这样尽管负载阻抗不对称也能保持负载相电压对称，彼此独立，各相可单独计算。
这就克服了无中线带来的缺点。
因此，在负载不对称的情况下中线的存在是非常重要的。
为了避免因中线断路而造成负载相
A
U N
Z A
(a)
N '
C
U
N C U '
(b)
图5.11不对称三相电路
电压严重不对称，要求中线安装牢固，而且在中线上不安装开关、熔断器。
由于相电流不对称，一般情况下中线电流不为零。
即 0≠++=C
B A N I I I I [例 5.2] 若把图 5.11（a ）所示电路中A 相负载阻抗接成一个电容，即
C
j Z A ω1=
，B 相、C 相接上两个同功率的灯泡，若使阻值C
R ω1=
，即 Z B =Z C
=R ，这就组
成了一个测定三相电源相序的仪器，称为相序指示器。
试说明在相电压对称的情况下，如何根据两个灯泡的亮度确定电源的相序。
解 由图可得中点电压N
N U ' 为 C j U R U R U C j U C
B A N N 211+++='ωω
令R
G 1=
,
0∠=U U A V ，则 4.10863.0)6.02.0(2
222∠=+-=+++=+++='U U j U j a a j G C j U Ga U Ga U C j U A
A A A A N N ωω
B 相、
C 相灯泡承受的电压分别为
5.1015.1)
6.02.0(2-∠=+--=-=''U U j U a U U U A
A N N BN N
B 所以 U U N B 5.1='
1384.0)6.02.0(∠=+--=-=''U U j U a U U U A
A N N CN N C 得 U U N C 4.0='
由此可以判断：若把接电容器的作为A 相，则灯泡较亮的一相为B 相，较暗的是C 相。