电力系统中的元件序参数及等值电路是电力系统分析中的重要概念,主要涉及同步发电机、异步电动机、变压器和输电线的特性和等效电路。这些元件在正常和故障状态下有不同的电气特性,特别是对于非对称故障如单相接地或两相短路,序参数和等值电路的作用尤为关键。
同步发电机的序参数包括正序电抗、负序电抗和零序电抗。正序电抗与发电机在额定工况下的电磁特性相关,而负序电抗则涉及到发电机在非对称运行时的稳定性和保护问题。负序电流产生的磁场会引发电机内部的热效应,可能导致电机过热。零序电抗则与发电机中性点的接地状况有关,通常发电机中性点不接地时,零序电流无法通过发电机,其等值零序阻抗为无穷大。
异步电动机的负序电抗和零序电抗与它的接线方式有关。例如,Y或Δ接法的电动机在受到负序电压时,零序电流通常为零。这是因为异步电动机的三相绕组在结构上对称,零序电流无法形成闭合回路。而在某些特殊情况下,如中性点接地,零序电流才可能流通。
对于变压器,零序电抗与其铁心结构和绕组接线方式紧密相关。例如,Y/YN接线的变压器,当零序电压施加在YN侧时,YN侧有零序电流路径,而d侧则没有,零序电流会在d侧绕组内部形成环流。如果中性点接地,变压器的零序等值电路需要考虑这一情况,根据外电路的接线方式,确定哪些绕组端点与外电路接通。
输电线的零序阻抗分析通常涉及导线-大地的自阻抗和互阻抗,以及单回路和双回路架空输电线的特性。在有架空地线的情况下,地线会影响输电线的零序阻抗。在构建电力系统模型时,是否包含短路点后面的线路和变压器取决于短路条件。如果是空载状态,一般不考虑后续线路和变压器;但如果线路有负荷,如电动机或并联电容器,它们可能会在短路瞬间产生电势,此时必须纳入等值电路。
电力系统的元件序参数及等值电路分析是理解电力系统行为和设计保护策略的基础,涉及发电机、电动机、变压器和输电线的非对称运行特性,以及这些元件在不同接线方式和故障条件下的电气响应。理解和掌握这些知识对于电力系统的安全稳定运行至关重要。