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1、第二章 电力系统各元件稳态参数及模型（第2部分）,主要教学安排,主讲内容 了解变压器参数的物理意义； 根据制造厂提供的短路损耗、短路电压百分数、空载损耗及空载电流百分数，学会计算双绕组变压器的参数，并绘制型等值电路； 了解三绕组变压器的参数计算，注意三绕组容量比不同造成的影响； 无功补偿设备特性； 电力系统负荷特性。 教学要求 掌握电力系统电力变压器参数及模型、等值电路的转换。 重点、难点 电力变压器参数及模型，等值电路的转换。,主要内容,电力变压器参数及模型 无功补偿设备 电力系统负荷,三.电力变压器参数及模型,变压器及等值电路 变压器参数计算,变压器及等值电路,理想变压器的理想特性： 1）
2、理想变压器不消耗能量，即r=0； 2）没有任何漏磁通，即1=2=，即耦合系数 3）铁芯磁导率为无限大，即各绕组自感与互感都等于无限大。,变压器及等值电路,由理想特性可得 :,变压器及等值电路,单相双绕组变压器等值电路 为了简化电力网的计算，双绕组变压器一般采用型等效电路。,P0+jQ0,RT jXT,变压器空载损耗及励磁功率,对于地方电网及发展规划中的电力系统通常不计变压器的等值导纳。,变压器参数计算,变压器的几个电气特性参数有： 短路损耗Pk、阻抗电压百分数 ，空载损耗P0 、空载电流百分数I0%。 短路损耗Pk：变压器做短路试验时，一次侧绕组短接，另一次侧绕组利用调压变压器加电压，电流达到
3、该侧绕组的额定值后，所测得的有功功率即为短路损耗。 空载损耗P0 ：是变压器一次侧开路，在另一次侧加额定电压时测得的变压器的有功损耗。 阻抗电压百分数 空载电流百分数I0%:,变压器参数计算,1双绕组变压器参数计算： （1）电阻计算 （2）电抗计算 （3）电导计算 （4）电纳计算 2三绕组变压器参数计算 3自耦变压器参数和等值电路,1双绕组变压器参数计算,电阻计算： 在变压器短路试验中所测得的短路损耗PK近似等于额定电流流过变压器时三相绕组中的总铜耗，即,由铜耗与电阻之间的关系 得：,PK用kW，SN用kVA，UN用kV,1双绕组变压器参数计算,PK用KW，SN用MVA，UN用kV，则上式可写
4、成：,1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，即,对于大中型变压器，RT可忽略。,SN用MVA，UN用kV。,1双绕组变压器参数计算,电导计算 变压器空载试验所得变压器空载损耗 P0近似等于铁耗，因此，电导可由空载损耗求得：,PK用kW，UN用kV。,1双绕组变压器参数计算,电纳计算 变压器的电纳代表变压器的励磁功率。由于变压器的空载电流包含有功分量和无功分量，与励磁功率对应的是无功分量。由于有功分量很小，无功分量和空载电流在数值上几乎相等，IBI0，则：,所以：,SN用MVA，UN用千伏。,1双绕组变压器参数计算,【例】有一台121/10
5、.5kV、容量为31.5MVA的三相双绕组变压器，其短路损耗为200kW，空载损耗为47W，短路电压百分数为10.5，空载电流百分数为2.7，试计算变压器等值阻抗与导纳。 解：计算变压器阻抗 1）串联电阻（归算到121kV高电压侧）,低压侧：,1双绕组变压器参数计算,2）串联电抗,1双绕组变压器参数计算,3）励磁回路（并联）导纳,电导：,1双绕组变压器参数计算,高压侧电纳：,低压侧的电纳BT（低）,1双绕组变压器参数计算,参数等效在高压侧,参数等效在低压侧,2三绕组变压器参数计算,三绕组变压器等值电路,三绕组变压器短路试验是在两个绕组间进行，另一绕组为开路，按双绕组变压器来做。另外，额定容量不
6、同，将受到较小容量绕组的额定电流的限制。,2三绕组变压器参数计算,三绕组变压器三个绕组容量比按国家标准有三种类型：即 第类：100/100/100，三绕组容量都等于变压器的额定容量； 第II 类：100/100/50，第三绕组容量仅为变压器额定容量的50%； 第III类：100/50/100，第二绕组容量为变压器额定容量的50%。,2三绕组变压器参数计算,各绕组额定容量相同时： 若假设三绕组间的短路损耗分别为：Pk1-2，Pk1-3，Pk2-3,各绕组的短路损耗分别为：Pk1，Pk2，Pk3。,2三绕组变压器参数计算,三绕组的等值电阻分别为：,2三绕组变压器参数计算,额定容量不同时，短路实验时
7、，只能是容量小的绕组达到它的额定电流值，所测得的短路损耗与按额定容量计算的额定电流流过时的短路损耗有差别，必须对工厂提供的短路试验的数据进行折算，例如对于一台100/50/100类型变压器 进行折算。短路损耗 ， 都是在第二绕组中流过变压器额定电流的1/2时测得的，而Pk(1-3)仍是在流过变压器额定电流时测得的。有：,为铭牌数据。,2三绕组变压器参数计算,有时：三绕组变压器只给出一个最大短路损耗Pkmax，最大短路损耗是指两个100%容量绕组中流过额定电流，另一个100%或50%容量绕组空载时的损耗。 由Pkmax可求得两个100%容量绕组的电阻，另一绕组电阻就等于这两个绕组之一电阻的两倍。
8、（变压器的设计原则：按同一电流密度选择各绕组导线截面积）,2三绕组变压器参数计算,对于短路电压百分数，按国标规定制造厂提供的短路电压是已经归算到变压器额定电流时的数值。因此，第II、III类变压器对于短路电压不需要再进行归算了。,2三绕组变压器参数计算,短路电压百分数:,2三绕组变压器参数计算,三绕组的等值电抗分别为：,例，对于一台额定容量30/30/20MVA的变压器，额定电压为 110/38.5/11kV，空载损耗为67.4W，空载电流百分数为30.1,其短路损耗、短路电压百分数如下，试计算变压器等值阻抗与导纳。,三绕组的等值电阻分别为：,三绕组的等值电抗分别为：,3）励磁回路（并联）导纳
9、,电导：,电纳：,2三绕组变压器参数计算,三绕组变压器的绕组有两种排列方式： 中低高：高压、中压绕组间由于漏磁通道较长，阻抗电压较大；高压、低压绕组间以及中压、低压绕组间由于漏磁通道较短，阻抗电压较小。对升压变压器，须将功率自低压绕组经高压、中压绕组输入系统，为减小电压损耗。对降压变压器，若功率主要自高压侧输向低压侧，为减小损耗也采用此种排列方式。 低中高：如低压侧各断路器的短路容量不足，须限制短路电流时，采用此种排列方式，以满足运行要求。,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变压器相同。 计算等值电阻时要对短路试验的数据进行折算。,短路损耗折算方法如： 短路电压百
10、分数应按下式折算：,4.变压器的型等值电路,前面计算中，将变压器的阻抗折算到高压侧，因此通过计算得到的低压侧电压、电流均为折算到高压侧的数值。若在变压器电路中增加只反映变比的理想变压器，则可直接求出低压侧的实际电压、电流数值。 以双绕组变压器为例：阻抗归算到一次侧。,4.变压器的型等值电路,4.变压器的型等值电路,ZT/k,ZT/(1-k),ZT/k(k-1),4.变压器的型等值电路,四.无功补偿设备,1.并联电容器 并联电容器是系统中重要的无功功率电源。 使用时可将电容器连接成若干组，按需要成组地投入或切除。 其单位容量的投资费用较小，运行时有功功率损耗也较小，约为额定容量的0.30.5。,
11、输出电流 与无功功率,2.并联电抗器 并联电抗器用于吸收高压电力网中过剩的无功功率和远距离输电线路参数补偿的无功功率。 3. 静止补偿器 静止补偿器是一种动态无功补偿装置 静止补偿器的全称为静止无功补偿器（SVC），有各种不同型式。目前常用的有晶闸管控制电抗器型（TCR型）、晶闸管开关电容器型（TSC）和饱和电抗器型（SR型）。,四.无功补偿设备,1）TCR-FC型补偿器（晶闸管控制电抗器型）,四.无功补偿设备,2）TSC型补偿器是用可控硅投切的电容器组构成的（Thyristor Switched Capacitor）。,用可控硅开关代替机械类开关。,四.无功补偿设备,3）SR型补偿器是用直流
12、电流控制的饱和电抗器（D.C. Control Saturable Reaction）与固定电容器的并联组合。,四.无功补偿设备,五.电力系统负荷,发电厂所生产的电能，除了一小部分在传输和分配过程中损失外，全部供给了用户，而把所有用户所使用的功率叫做电力系统负荷。因此，负荷具有综合特性，是指各种用电设备 。 电力系统综合负荷可以简单地表示为一个静态（不旋转）负荷与一台等值异步电动机的组合。,1静态负荷,主要是照明负荷，含有白枳等的照明负荷与频率无关。 其中：,额定电压,负荷电压,负荷电压变化量,五.电力系统负荷,综合负荷的静态模型一般表示为电压和频率的函数：,2. 异步电动机为动态负荷,五.电
13、力系统负荷,计及运行状态从一种状态变化到另一种状态时负荷急剧变化的中间过程。动态模型表示为：,五.电力系统负荷,恒定阻抗模型 模型简单，结果与真实情况有较大差别，使用时注意场合。 一般用在负荷端电压变化不大、负荷容量小、且精度要求不高的场合,负荷综合特性,多项式模型 将负荷分成三部分，恒定阻抗，恒定电流，恒定功率。 P Q U均为标幺值。,当P=Q=U =1时：,五.电力系统负荷,幂函数模型, =1，pu(qu)分别为0，1，2时，对应于恒定功率，恒定电流，恒定阻抗模型。,五.电力系统负荷,总结,了解变压器参数的物理意义； 根据制造厂提供的短路损耗、短路电压百分数、空载损耗及空载电流百分数，学会计算双绕组变压器的参数，并绘制型等值电路； 了解三绕组变压器的参数计算，注意三绕组容量比不同造成的影响； 了解无功补偿设备特性。 了解电力系统负荷特性。 布置作业。,
