《电力系统元件参数及等值电路》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电力系统元件参数及等值电路（104页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、3 电力系统元件参数及等值电路,主要内容输电线路的电气参数及等值电路 变压器参数及等值电路 发电机和负荷的参数及等值电路 标幺制及其应用 电力系统等值电路,系统的定量分析与计算 两方面知识：主要元件的参数和数学模型 电力网数学模型,3 电力系统元件参数及等值电路,关于电气量的说明： 本章开始，如无特别说明： 功率均为三相功率； 电压为线电压，电流为线电流； 阻抗和导纳均为单相参数。,功率三角形,功率的单位：k或M-W、var、VA,3.1 输电线路的电气参数及等值电路,电力线路分为架空线和电缆。 一、架空线 组成： 导线传导电流，输送电能。 避雷线（“架空地线”）引雷电流入地，对线路进行雷击保
2、护。 杆塔支撑及保证必要的安全距离。 绝缘子串保持必要的绝缘状态（导线间、导线与杆塔间） 金具操作架空线各主要元件的金属器件的总称。,3.1 输电线路的电气参数及等值电路,架空线主要组成部分示意图：,架空线路在建设费用、施工、维护及检修等方面均优于电缆线路，故电网中优先大量采用。,架空线金具之-绝缘耐张线夹,架空线：一般均为裸导线。 后续讨论线路参数时，均认定三相电气参数相同；实际需在架空线的空间布线时进行调整和弥补。 使三相参数平衡的常用方法： a、三根导线布置在等边三角形的三顶点上； b、三相循环换位,3.1 输电线路的电气参数及等值电路,二、电缆,3.1 输电线路的电气参数及等值电路,应
3、用场合： 严重污秽地区 穿越江河 空间拥挤的城市 跨海输电,三、线路的电磁现象和对应参数,对应的四大线路参数： 导线电阻r反映载流线路的有功损耗；电抗x（电感L）反映载流线路周围的磁场效应；电导g反映导线附近空气游离放电的有功损耗及绝缘子表面泄露电流产生的损耗（泄露损耗，一般很小，忽略不计）；电纳b（电容c）反映载流线路周围的电场效应。,三、线路的电磁现象和对应参数,电晕损耗,四、单位长线路的等值电路和参数,五、架空线路参数计算,单位长度电阻r的计算,温度修正： 电阻温度系数,架空线路参数计算,电抗x计算思路：从每相输电线所交链的磁链可求出每相输电线的电感，继而得到电抗。 公式的详细推导（较复
4、杂，电磁场学）,架空线路参数计算,2) 每相导线单位长度的等值电抗计算式 (认为线路的三相电抗相等)：式中： r导线外半径，mm； 导线材料的相对导磁系数（导磁率），铜铝取=1，钢1； f，电流频率，50Hz； Dm三相导线间的几何平均距离，常简称几何均距，mm,架空线路参数计算,注意：几何均距与导线的具体布置方式有关 等边三角形排列不对称排列为三相导线间的几何均距。 水平布置,m,架空线路参数计算,进而有：NOTE：工程实际中，不同型号导线在不同几何均距下的单位长度电抗均可直接查得；架空线路的电抗一般都在0.4欧/公里左右，近似计算时，可直接取此值（分裂导线除外）。,（3-5）,架空线路参数
5、计算,分裂导线的作用： 相当于增大了导线的半径，可减少线路电抗和电晕放电（电能损耗、干扰通信），还可提高线路的输送功率。,3）分裂导线将输电线的每相导线分裂成若干根子导线，子导线间相距0.3-0.5米，按一定规则分散排列所构成的导线。,架空线路参数计算,目前分裂导线在我国电网的应用情况： 750kv一般四分裂或六分裂； 500kv一般为四分裂导线，即一相四根，也见三分裂； 330kv多为双分裂，也有四分裂； 220kv多用双分裂，即一相两根； 110kv多为单根导线，即不分裂。,750kv六分裂导线,500kv四分裂导线,架空线路参数计算,四分裂导线用阻尼间隔棒,分裂导线外半径的处理-等值半径
6、n每一相分裂导线的根数； r每根导线的实际半径； dm每相分裂导线 中各导体间的距离。,架空线路参数计算,故而，分裂导线线路的每相单位长度的电抗为：线路电抗较分裂前减小约20%以上。导线分裂根数越多，电抗下降越多。 （一般不大于4，因为超过4后，电抗的下降趋缓）,（3-7）,架空线路参数计算,架空线路参数计算,电导g计算 电导：反映线路沿绝缘子表面的泄漏电流（绝缘子的泄漏电阻引起）和电晕所引起的有功功率损耗的参数。 泄露损耗很小，一般略去不计； 主要由电晕引起。 电晕：带有高电压的架空线路，当导线表面的 电场强度超过空气的击穿强度时，导线附近 的空气电离而产生的局部放电现象。蓝紫色荧光、嗞嗞声
7、、臭氧,架空线路参数计算,为避免过大的电晕损耗，架空线路导线的直径应选择使得在晴天时不会发生电晕。,架空线路参数计算,即，一般可取g0,当线路实际电压高于电晕临界电压Vcr时：,架空线路参数计算,电纳b计算 电容与带电导线周围的电场效应有关； 当导线中通有交流电流时，其周围就存在电场； 电场中任一点电位与导线上电荷密度成正比。电容表征电容器容纳电荷本领的物理量。若周围介质的介电系数为常数，则导体所带电荷与导体的电位之比，即 C=q/v而：,架空线路参数计算,公式推导,架空线路参数计算,三相线路每相导线的单位长度电容C,采用分裂导线的架空线路：,分裂导线等值半径,三相导线分裂时：取上式中r为re
8、q即可。,架空线路参数计算,进而，有单位长度电纳为：,分裂导线等值半径,（3-9）,六、输电线路的等值电路,以R、X、G、B来表征，单相代替三相。 分布参数等值电路（实际，线路各参数是沿线分布的）：其电路的计算较复杂。集中参数等值电路（近似等值，不考虑参数的分布特性）,输电线路的等值电路,工程实际，根据输电线路长度不同，考虑采用下述三种等值电路： 1）一字型等值电路：线路L100km且电压不高时，忽略电导和电纳，只计阻抗。当电缆线路不长时，也可采用。,输电线路的等值电路,2）型和T型等值电路：架空线L介于100300km的中等长度时 或 电缆L不超过100km，电容影响不可忽略，只不计电导。型
9、：Z=R+jX,(a),输电线路的等值电路,T型：,注意：由于T型比型多了一个中间节点，计算量增大，故工程实际中型应用最多。,输电线路的等值电路,3）分布参数电路-*长线及长线基本方程解超过300km的架空长线和超过100km的电缆线路，须考虑其电气参数的分布特性。多为超高压输电线路。,看作集中参数电路的微元段，用一个型网络来等效。,长线可等效成无穷多个型网络的级联传输线,例题与解答,例题与解答,补充：认识导线的结构及型号,例题与解答,例题与解答,例题与解答,例题与解答,例3-2：,？,例题与解答,例题与解答,3.2变压器参数及等值电路,变压器-电力系统重要的换压设备，“特种电机”- “静止的
10、同步电机”，详见电机学。 变压器的相数： 多为三相； 大容量的制为单相（避免过重过庞大，运输不便）但组成三相变压器组使用。 根据变压器每相绕组的结构，分类： 双绕组、三绕组和自耦变压器,变压器参数及等值电路,一、双绕组变压器 1、等值电路,简化计算等值电路：,电网计算中最常用的等值电路：,等效励磁支路 一般放在首端，电源侧。,2、两个试验（四个重要的铭牌数据）,变压器参数及等值电路,短路试验,空载试验,3、双绕组变压器参数计算,短路试验求串联阻抗电阻计算： 由于-短路试验时外加电压很低，故主磁通很小，相应铁耗也小，可忽略不计； 故而-可认为测得的短路损耗PS近似等于变压器通过额定电流时原、副方
11、 绕组电阻的总损耗即总铜耗； 即：,PSPCU,3、双绕组变压器参数计算,具体计算公式：,注意单位！,短路试验原理图,3、双绕组变压器参数计算,电抗计算： 在短路试验中，短路电压等于变压器阻抗在额定电流下产生的压降， XTRT 可忽略RT。具体计算公式：,3、双绕组变压器参数计算,空载试验求励磁导纳电导计算 空载损耗P0反映励磁支路的铜耗和铁耗； 由于空载电流相对很小，可忽略铜耗， 即认为P0PFe； 因此，励磁绕组的电导可由空载损耗求得:,（S）,3、双绕组变压器参数计算,电纳计算 变压器的电纳表征变压器的励磁特性。 变压器的空载电流I0包含有功分量Ig和无功分量Ib ，与励磁功率Q0对应的
12、是Ib 。由,有功分量很小，无功分量和空载电流在数值上几乎相等，即IbI0，故：,3、双绕组变压器参数计算,电纳BT的具体公式：,公式应用的注意事项：,所有公式中的UN既可取高压侧电压，也可取低压侧电压;UN选取哪一侧电压值，表示得到的即为归算到变压器该侧下的参数；前述公式中的单位，全部统一取： PS 、 P0用KW，SN用KVA，UN用KV（实际计算中，可以自己灵活把握）。,3、双绕组变压器参数计算,例题与解答,例3-3,例题与解答,补充-认识电力变压器的型号通常由表示相数、冷却方式、调压方式、绕组线芯等材料的符号，以及变压器容量、额定电压等组成。 常见电力变压器型号代号的含义： D-单相
13、S-三相 J-油浸自冷 L-绕组为铝线 Z-有载调压 SC-三相环氧树脂浇注 SG-三相干式自冷 JMB-局部照明变压器 YD-试验用单相变压器 BF(C) -控制变压器 本题中 ： 630表示容量，单位KVA； 10表示额定电压，单位KV。,例题与解答,解：题意要求参数归算到高压侧，故公式中所有UN应取为变压器高压侧额定电压,二、三绕组变压器,1、等值电路和两个试验,三绕变等值电路图,即：依次让某一个绕组开路，在另两个绕组间按双绕组变压器来做，需要做三次。将测得三组任两个绕组的短路损耗及短路电压百分数，分别为：,二、三绕组变压器,2、三绕变参数计算,1）,2、三绕变参数计算,各绕组额定容量相
14、同，即100/100/100的：, PS1-2= PS1 + PS2 PS1-3= PS1 + PS3 PS2-3= PS2 + PS3,PS1=0.5(PS1-2+PS1-3 - PS2-3) PS2=0.5(PS1-2+PS2-3 - PS1-3) PS3=0.5(PS1-3+PS2-3 - PS1-2),2、三绕变参数计算,绕组容量比100/100/100的变压器的电阻计算式（同双绕变）：,注意数量级和 单位！,2、三绕变参数计算,b）,短路试验实测数据，即 厂家给出的铭牌值。,归算到变压器额定容量（额定电流）下的短路功率损耗值,2、三绕变参数计算,例如：对于一台绕组容量比为100/50
15、/100的变压器，绕组间的短路损耗折算公式如下：,2、三绕变参数计算,求电抗 X1 X2 X3 对于短路电压百分数，按国标规定：制造厂提供的短路电压需已折算到与变压器额定容量相对应的值。 因此，厂家提供的两绕组间的短路电压百分数可以直接利用，无需再归算。,2、三绕变参数计算,各个绕组的电抗,注意数量级和 单位！,2、三绕变参数计算,三绕变的绕组排列方式三个绕组同心的套在一个铁芯柱上，一般：高压绕组：排在最外层，为了绝缘的需要以及调压的方便。升压变压器：中低高（利于功率从低压侧向高、中压侧传送。）降压变压器：低中高（此时高低压绕组间的漏抗最大，能一定程度限制低压侧的短路电流。）,3、自耦变压器参数和等值电路,自耦变压器的等值电路及参数求取与普通三绕组变压器相同。 短路损耗折算公式也同前普通三绕变。,厂家提供的两绕组间的短路电压百分数,公式注意事项,例题与解答,例题与解答,例题与解答,进而有：所以：,例题与解答,例题与解答,进而所以有：,例题与解答,3.3 发电机和负荷的参数及等值电路,一、发电机的参数及等值电路定子绕组的电阻相对较小，发电机运行时表现的参数以电抗为主。 发电机的电抗 厂家给出的铭牌电抗-一般是以额定阻抗ZN为基准的发电机电抗百分比，即额定标幺电抗值：进而 而,
