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1、第一节 电力线路的电气参数计算,第二节 输电线路的等值电路,第三节 电力变压器的电气参数和等值电路,第四节 标幺制和电力网等值电路,第二章 电力系统基本参数,教学要求,1. 会计算电力线路的电气参数。,返回,2. 会建立不同形式的输电线路的等值电路。,3. 会计算电力变压器的电气参数，会建立其等值电路。,4. 掌握标幺制的概念，会建立电力网的有名值及标幺值 等值电路。,公式不需 全记,重中之重,分布参数( distributed parameter ) 的单相等值电路,从电路分析课程学习中,我们知道,当被研究对象的尺寸不是远小于其正常工作频率所对应的波长时,被研究对象的等效电路就要用分布参数等
2、效电路。,我国电力系统的频率为50HZ，对应的波长为6000km。,输电线路在正常运行时是三相对称的，因此可用单相等值电路代表三相。,线长 l 750km的架空线路和线长 l 250km的电缆线路，其等值电路应用均匀分布参数的等值电路。,第一节 电力线路的电气参数计算,电力线路的单相分布参数等值电路,r1： 反映线路的热效应，即线路的内阻；,x1： 反映线路周围磁场对交变电流的阻碍能力；,g1： 反映线路沿绝缘子串的泄漏和电晕；,b1： 反映线路之间以及线路与大地之间的杂散电容。,电力线路的单相分布参数等值电路,电力线路的单相分布参数等值电路,电力线路的单相分布参数等值电路,有关r1、x1、g
3、1、b1的计算构成本节内容,在每一小段上，每相线路的电阻r1和电抗x1是与电路电流有关的物理量，所以串联在线路中；线路电导g1和电纳b1是与线路电压有关的物理量，则并联在线路中。整条线路可以看成有无数这样的小段串联而成。,1. 架空导线的电阻,式中:,r1每相导线单位长度的电阻，/km；,S 导线导电部分面积，mm2； 导线材料的电阻率，mm2/km； 导线材料的电导率，m/mm2。,为直流电阻，若要计算交流电阻，还要考虑其他的一些因素，请参见教材P2324,注: 实际应用中,导线的r1值通常可从产品目录或电力工程手册中查得。,不论是从产品目录或手册中查得还是计算而得的电阻值，都是20时的值，
4、因而在精确计算中，需要按下式进行修正。,式中： r1、r20分别为t（单位：）和20时的电阻， /km； 电阻温度系数，对于铜为0.00382/， 铝为0.0036/。,实际温度,若导线的长度为 （km），每相导线的电阻为： R=r1 （）,2.1 普通架空导线的电抗,每相导线单位长度的电抗x1（/km）为：,式中： f 交流电频率，Hz； r 导线的计算半径，mm； r 导线材料的相对导磁系数，铜和铝的r=1， 钢的r1； Dm 三相导线线间几何平均距离，简称几何均距。,三相导线线间几何均距Dm的计算公式：,分裂导线DAB、DBC、DAC的定义,2.2 分裂导线的电抗,导线分裂时，每相导线的
5、单位长度（/km）电抗为：,式中： n 次导线分裂次数； req 分裂导线的等值半径。,其中： r 次导线半径； dm次导线几何均距； d12 、d13 、 d1n 某根次导线与其余 n-1根次导线间的距离。,比等导电面积的非分裂导线的半径大,结论：采用分裂导线，其电抗将减小，分裂导线的根 数愈多，电抗减小得也愈多，但分裂导线根数 超过4根时，电抗的减小并不明显。,讨论：,n2,比等导电面积的非分裂导线的半径大,注: 各类导线的x1值（每相每公里长度的电抗值）可查电力工程手册或产品目录。在近似计算中,对于6 220KV的架空线路, x1可取0.4 /km。,3.1 普通架空导线的电导,架空导线
6、的电导取决于沿绝缘子串的泄漏和导线的电晕，但由于沿绝缘子串的泄漏通常很小，所以导线的电导主要用来反映导线的电晕。,基于上述原因，对于架空导线的电导的求取,要先判断是否会发生电晕。若发生才计及电导,否则不计及电导。,普通导线的电晕起始临界电压 (线电压)为：,（kV）,式中： m1导线表面的光滑系数，单股导线为0.831， 绞线为0.830.87； m2天气状况系数，约为0.811（晴天、干燥气候为1）； 空气相对密度，近似估算时可取=1。,其他符号的含义同上,分裂导线的电晕起始临界电压 (线电压)为：,（kV）,式中, d次导线间间距，cm,其他符号的含义同上,当导线实际运行的电压超过电晕起始
7、临界电压时，将发生电晕。这时每相线路单位长度的电导g1为：,（S/km）,式中： Pg三相线路每公里电晕损耗或绝缘 介质损耗功率，MW/km； U线电压，kV,注意: 应当指出，实际上，由于线路的泄漏很小,而在设计线路时，就已经采取了防止电晕的措施，例如，已经检验了所选导线的半径能否满足晴天天气不发生电晕的要求，所以一般情况下都可忽略电导，取g1=0 。,一般110kV以下电压的架空线路和35kV以下的电缆线路，由于电压低，不会发生全面电晕，因此，不必验算电晕损耗和绝缘介质损耗。,4. 架空导线的电纳,对于工频交流电，每相普通导线单位长度的电纳b1（S/km）为：,（S/km）,各符号含义同上
8、,对于工频交流电，每相分裂导线单位长度的电纳b1（S/km）为：,（S/km）,其他符号的含义同上,分裂导线 等值半径,注: 各种型号的架空导线的b1值可查电力工程手册或产品目录。在近似计算中，架空导线的b1一般取2.8510-6 S/km。,温馨提示：前面讲的是架空线路的参数计算,应当指出：电缆线路与架空线路的差别主要在结构，表现在以下几个方面：电缆的三相导体相互间的距离近得多；导体的截面可能不是圆形；导体外有铝（铅）包和钢铠；绝缘介质不是空气，等等。这些差别使计算电缆参数的方法较计算架空线路的复杂得多。但电缆的结构和尺寸是系列化的，这些参数可事先测得。因此，通常不必计算电缆的参数，查电力工
9、程手册或产品目录可得。,一般，电缆线的电阻略大于同截面积的架空线，而电抗小于同电压等级的架空线，电纳大于同电压等级的架空线。,对310KV的电缆，x1取0.08/Km；对35KV的电缆，x1取0.12/Km。,第二节 输电线路的等值电路,1.线路中任意点电流、电压的计算,电力线路的单相分布参数等值电路,有关r1、x1、g1及b1的计算上一节已讲授过,图中：z1= r1+jx1 ， y1=g1+jb1,设距离末端x处的电压和电流分别为 和 ，x+dx处的为 和 ，则对dx微段,可列出方程式：,或,对x求导得：,解方程得：,已知末端电压、 电流，代入x,就可求沿线任一点的电流、电压,通常为了计算上
10、的方便，当架空线路长度小于750km、电缆线路长度小于250km，且需要分析的又只是线路始末端的电压、电流及功率时，可用集中参数来表示，只是对长度超过上述范围的远距离输电线路，且要求较准确计算线路中任意一点的电流、电压时，才应用分布参数等值电路进行分析计算。,下面只给出不同情况下的 等值电路，其推导过程 请同学们自学了解,使用场合：电压为330kV及以上、线路长度为300km750km的架空线路；线路长度为100km250km的电缆线路。,2.长距离输电线路的等值电路,线路长度,只涉及输电线路 始末端电压,用来考虑分布参数 的影响的系数,使用场合: 电压为110330kV、线路长度为100km
11、300km的架空线路;线路长度小于100km的电缆线路。,3.中距离输电线路的等值电路,电缆的杂散电容比相应的架空线路大,不再考虑分布参数 的影响了,应用场合：电压在35kV及以下，线路长度小于100km的架空线路。由于电压不高，这种线路电纳的影响不大，可略去。,4.短距离输电线路的等值电路,图2-6 短距离输电线路的等值电路,第三节 电力变压器的电气参数和等值电路,本节只介绍变压器的等值电路 和相关参数的计算公式，其详细推 导已在电机学中讲授了，在此简单 复习一下，不再赘述。若有遗忘， 请复习电机学。,双绕组变压器的电磁关系,复习,复习,一次侧等值电路及方程,R1：一次侧绕组的电阻; X1=
12、L1:一次侧绕组的感抗 (漏磁感抗，由漏磁产生)。,复习,二次侧等值电路及方程,R2：二次侧绕组的电阻; X2=L2:二次侧绕组的感抗 (漏磁感抗，由漏磁产生)。,双绕组变压器的等值电路的形成及其参数,折 算,复习,这两个电路不能直 接组成一个电路,当然，也可折算到二次侧,1.1 双绕组变压器的单相等值电路,RT=R1+R2,XT=X1+X2,ZT=RT+jXT,Zm=Rm+jXm,1.双绕组变压器的等值电路及其参数的计算,新课啦！,注意,双绕组变压器简化等值电路,电力变压器的励磁电流Im,一般很小,约为额定电流的2%, 新产品大多数都小于1%。近似计算时，可将励磁支路去掉,电路可简化成为左图
13、的形式。,一般的等值电路如下：,P0、Q0变压器空载有功损耗和 空载无功损耗，kW、kvar；,（kvar）,式中： I0% 变压器空载电流百分数； UN、SN的含义及单位同上。,以励磁功率表示的变压器型等值电路,制造厂提供,制造厂提供,式中： UN变压器额定电压，kV； Pk变压器短路损耗，kW； SN变压器额定容量，kVA； RT变压器一、二次绕组的总电阻，。,（）,Uk% 阻抗电压百分数,其他符号的含义及单位同上,1.2 双绕组变压器的参数计算,式中：P0、Q0变压器空载有功损耗和 空载无功损耗，kW、kvar； I0% 变压器空载电流百分数； UN、SN的含义及单位同上。,（kvar）
14、,温馨提示：上述各公式中，若电压UN取为一次侧额定电压U1N，则参数为折算到一次侧的值；若取为二次侧额定电压U2N，则参数为折算到二次侧的值。,【例2-3】某变电所安装两台型号为SFL1-31500/110的降压变压器， 变比为110/11kV，试求两台变压器并联时归算到高压侧的参数，并画出等值电路图。,并联电抗,解：由附录查得SFL1-31500/110变压器的特性参数为： Pk=190kW，P0=31.05kW，Uk%=10.5，I0%=0.7。,并联电阻,解：由附录查得SFL1-31500/110变压器的特性参数为： Pk=190kW，P0=31.05kW，Uk%=10.5，I0%=0.
15、7。,【例2-3】某变电所安装两台型号为SFL1-31500/110的降压变压器， 变比为110/11kV，试求两台变压器并联时归算到高压侧的参数，并画出等值电路图。,2. 三绕组变压器,2.1 三绕组变压器的等值电路,2.2 三绕组变压器参数的计算,常用的三绕组变压器三个绕组的容量比有三种不同类型。第 种为100%/100%/100%，即三个绕组容量相同，都等于变压器额定容量。第 种为100%/100%/50%，即第三绕组容量仅有额定容量的一半。第 种为100%/50%/100%，即第二绕组容量为额定容量的一半。,由于三绕组变压器三绕组的容量比有不同的组合，所以计算其参数时和双绕组变压器的有所不同，三绕组变压器参数计算时存在归算问题。,2.2.1 容量比为100%/100%/100%的变压器,a) 求RT1、RT2和RT3,先由已知的三绕组变压器两两间的短路损耗Pk12、 Pk23和 Pk31，求各绕组的短路损耗Pk1、 Pk2和Pk3，推导如下：,RT3+jXT3,(1),求解,Pk23,(1),2.2.2 100%/50%/100%的变压器,对于100%/50%/100%的变压器, 厂家提供的Pk12和Pk23是第二绕组中流过1/2变压器额定电流时测得的数据
