电力系统分析基础第02章
合集下载
02小干扰稳定分析
x e 的稳定性。
依据李雅普诺夫第一法，非线性系统的小范围稳定性是由系统线 性化后矩阵A的特征方程的根，即A的特征值所确定的： （1）当特征值有负的实部时，原始系统是渐近稳定的。 （2）当至少存在一个正实部的特征值时，原始系统是不稳定的。 （3）当特征值具有为零的实部时，基于线性化方程不能说明系 统的局部稳定性。 如上所述，电力系统静态稳定性由A的特征根所决定的。如果A矩 阵的所有特征值都具有负数实部，则说明电力系统是静态稳定的。
由于缺乏同步转矩而引起发电机转子角度持续增大； 由于缺乏足够的阻尼力矩而引起的增幅转子振荡。
2.1 小干扰稳定性概述3
小干扰稳定分析的意义 由于电力系统运行过程中难以避免小干扰 的存在，一个小干扰不稳定的系统在实际中 难以正常运行。换言之，正常运行的电力系 统首先应该是小干扰稳定的。因此，进行电 力系统的小干扰稳定分析，判断系统在指定 运行方式下是否稳定，也是电力系统分析中 最基本和最重要的任务。
x = D x + xe
xe
dx = f (x ) dt
d Dx = f (D x + xe ) = AD x + h(D x ) dt
式中： A =
? f (xe D x ) ? f (x ) |D x = 0 = |x = xe 禗x ?x
如果 h ( D x ) 在 Dx = 0 的邻域内是 D x 的高阶无穷小量，则上式可 变为：
' '' ' '' [ Eq Eq (Xd Xd )Id ]
' [ k q Ed ' Tq 0
'' (kq 1) Ed ]
华中科技大学电力系统分析课件 第二章等值电路
V
x
( g 0 jC0 )dx
l
I1
Z
V1 Y 2 V2
I2
Y 2 ch l 1 ZC sh l
Z ZC sh l
Y 2
2-2 架空输电线路的等值电路
8.输电线路∏型等值电路的参数
Z K Z Z Y KY Y
精确参数
Z (r0 j L0 )l Y ( g0 jC0 )l
V V2
x=0
I I2
V2 A1 A2 A1 A2 I2 Z Z C C
1 A1 (V2 ZC I 2 ) 2
1 A2 (V2 ZC I 2 ) 2
2-2 架空输电线路的等值电路
重写方程式通解
1 A1 (V2 Z C I 2 ) 2 1 A2 (V2 Z C I 2 ) 2
qa qb qc 0
-q a -q c +q a +q b D12 D13 H13 H12 H1 H2 H23 H3 D23 +q c
1 va vAI vAII vAIII ; 3
-qb
2-1 架空输电线路的参数
4.电容—三相线路一相等值电容
经过整循环换位的三相线路，一相等 值电容：
运行变量：线电 压，线电流，三 相功率；
jX G E
jX 2
jX1
RL
jX L
jX1
jX m
jX 2
I P jQ jX m
2-1 架空输电线路的参数
电阻：载流导线有功损耗 电感：载流导线磁场效应 电导：带电线路绝缘泄漏 及电晕损耗 电容：带电线路电场效应
电力系统分析 0 绪论
10
2. 3. 4.
变压器的电压等级
升压变压器（例如35/121，10.5/242）
• 一次侧（低压侧）接电源，相当于用电设备， 一次侧额定电压等于用电设备的额定电压； • 直接和发电机相联的变压器一次侧额定电压 等于发电机的额定电压； • 二次侧（高压侧）接线路始端，向负荷供电， 相当于发电机，应比线路的额定电压高5%， 加上变压器内耗5%，所以二次侧额定电压 等于用电设备的额定电压110%。
X x1l
G g1l
B b1l
31
2）长线路的等值电路 长线路：长度超过300km的架空线和超过100km的电缆。 精确型 根据双端口网络理论可得：
1 2coshrl 1 Y' sinh rl Zc sinh rl 其中： Z c z1 / y1 r z1 y1
Y’/2
13
四．电力系统中性点的运行方式
1. 中性点经消弧线圈接地（电抗线圈）
中性点不接地方式
2. 中性点经非线性电阻接地
过补偿（总电流为感性）
Eb
N
欠补偿（总电流为容性）
Ib
Ec
Ia '
Ia
Ea
Ic
14
第二章 电力系统各元件的特性和数学模型
一．电力系统中生产、变换、输送、消费电能的四大部
b 大气压力Biblioteka 283.Er Ecr
，得电晕起始电压或临界电压
Dm Dm U cr Ecr r ln 49.3m1m2r lg r r U cr 为相电压的有效值，以KV为单位
4. 每相电晕损耗功率
Pc k c (U U cr ) 2 ( k W / k m) U 线路实际运行电压( k V ) kc 241
2. 3. 4.
变压器的电压等级
升压变压器（例如35/121，10.5/242）
• 一次侧（低压侧）接电源，相当于用电设备， 一次侧额定电压等于用电设备的额定电压； • 直接和发电机相联的变压器一次侧额定电压 等于发电机的额定电压； • 二次侧（高压侧）接线路始端，向负荷供电， 相当于发电机，应比线路的额定电压高5%， 加上变压器内耗5%，所以二次侧额定电压 等于用电设备的额定电压110%。
X x1l
G g1l
B b1l
31
2）长线路的等值电路 长线路：长度超过300km的架空线和超过100km的电缆。 精确型 根据双端口网络理论可得：
1 2coshrl 1 Y' sinh rl Zc sinh rl 其中： Z c z1 / y1 r z1 y1
Y’/2
13
四．电力系统中性点的运行方式
1. 中性点经消弧线圈接地（电抗线圈）
中性点不接地方式
2. 中性点经非线性电阻接地
过补偿（总电流为感性）
Eb
N
欠补偿（总电流为容性）
Ib
Ec
Ia '
Ia
Ea
Ic
14
第二章 电力系统各元件的特性和数学模型
一．电力系统中生产、变换、输送、消费电能的四大部
b 大气压力Biblioteka 283.Er Ecr
，得电晕起始电压或临界电压
Dm Dm U cr Ecr r ln 49.3m1m2r lg r r U cr 为相电压的有效值，以KV为单位
4. 每相电晕损耗功率
Pc k c (U U cr ) 2 ( k W / k m) U 线路实际运行电压( k V ) kc 241
第2章电力系统等值电路及参数计算
( / km)
2、电抗 三相电力线路对称排列，若不对称，进行完整换位。 1）单导线每相单位长度的电抗x1：
2f (4.6 lg D x
1 m
r
0.5 ) 10 ( / km)
4 r
（2-3）
式中，r—导线的计算半径； μr—导线的相对导磁系数，对铜和铝， μr=1； f—交流电的频率(Hz)； Dm—三相导线的几何平均距离， Dm 3 Dab Dbc Dca Dab、Dbc、Dca分别为导线AB、BC、CA相之间的距离。
r
eq
n r d 1i
i 2
n
式中，r—每根导线的半径； d1i—第1根导线与第i根导线间的距离，i=2，3，…，n
注：对于二分裂导线，其等值半径为（ eq rd ）； 3 rd 2 ）； 对于三分裂导线，其等值半径为（ eq 对于四分裂导线，其等值半径为（ eq 4 r 2d 3 1.094 rd 3 ）。 r 实际运用中，导线的分裂根数n一般取2~4为宜。 3）同杆架双回路每回线单位长度的电抗。 由于在导线中流过三相对称电流时两回路之间的互感影响 并不大（可以略去不计），故每回线每相导线单位长度电抗的 计算公式与式（2-3）~（2-5）相同。
特别说明：
(2)考虑温度影响 注：在手册中查到的一般是20oC时的电阻或电阻率，当温 度不为20oC时，要进行修正：
rt r20 [1 (t 20)]
（2-2）
其中，t—导线实际运行的大气温度(oC)； rt，r20—t oC及20 oC时导线单位长度的电阻 α—电阻温度系数； 对于铝，α=0.0036 (1 o C ) ； o 对于铜，α=0.00382 (1 C )。
'
第02章同步发电机及调相机
第二章同步发电机及调相机本章标题为“同步发电机及调相机”，这里所指的同步发电机包括水轮发电机。
因为水轮发电机的交接试验项目和标准,除个别条款外，大部分与汽轮发电机相同，可以列在一起。
此外，1982年以前的施工验收规范以及原水电部的《电气设备交接和预防性试验标准》，都将水轮发电机的项目，列入同步发电机一章内。
第2.0.1条一、本条规定了“同步发电机及调相机”的试验项目，其条文说明在下面相应各条中加以说明。
二、本条注①、注②中，具体规定了容量6000kW以下,电压1kV以上的同步发电机及电压1kV及以下、各种容量的同步发电机的试验项目。
这是参照苏联电气装置安装法规1985年版拟定的。
这样，对电力系统内外各种不同容量的同步发电机，交接试验时应进行的工作，都有了依据。
第2.0.2条一、本条第二款规定“对沥青浸胶及烘卷云母绝缘的吸收比不应小于1.3；对环氧粉云母绝缘的吸收比不应小于1.6”，以与原水电部《电气设备预防性试验规程》统一；由于绝缘材料质量的提高，试验结果表明，此标准对于于燥的绝缘是能达到的。
二、注④“对水冷电机，应测量汇水管及引水管的绝缘电阻”。
因发生过由于汇水管及引水管的绝缘低而影响了发电机定子绕组绝缘电阻的实际值，从而作出错误判断的事例。
第2.0.4条本条规定了定子绕组直流耐压试验和泄漏电流测量的试验标准、方法及注意事项。
特别对氢冷电机，必须严格按本条要求进行耐压试验，以防含氢量超过标准时发生氢气爆炸事故。
第2.0.5条现场组装的水轮发电机定子绕组工艺过程中的交流耐压试验电压标准明确应按《水轮发电机组安装技术规范》(GB 856448〉的有关规定执行。
第2.0.7条增加了“当误差超过规定时,还应对各磁极绕组间的连接点电阻进行测量”，以便分析判断误差超过标准的原因。
第2.0.8条关于转子绕组的交流耐压试验，在1982年以前是参照原水电部《电力建设施工及验收暂行技术规范》电气装置篇第二十五章“电气装置的交接试验”第1218条的规定执行。
电力系统自动装置原理第02章同步发电机的自动并列(自动并列装置的工作原理)
第二章同步发电机的自动并列1.概述2.准同期并列的基本原理3.自动并列装置的工作原理4.频率差与电压差的调整5.数字型并列装置的组成脉动电压含有同期合闸所需要的所有信息：电压幅值差、频率差和合闸相角差。
但是，在实际装置中，却不能利用它检测并列条件。
因为它的幅值与发电机电压及系统电压有关。
这就使得利用脉动电压检测并列条件的越前时间信号和频率检测引入了受电压影响的因素，造成越前时间信号时间误差不准，从而成为引起合闸误差的原因之一。
逻辑关系满足即可以合闸。
必须在之前判定完毕。
YJt•装置的控制逻辑越前时间信号电压差不允许滑差不允许与门或非门合闸信号电压差、频率差判别区U tYJt stω正弦整步电压法采用与直接做差，得到正弦性的包络线来判别。
误差较大。
GU •并列的检测信号&两种方法应用于模拟式并列装置中，实现检测。
线性整步电压法X U &采用三角波（线性）的整步电压。
不考虑电压差，只考虑相角差。
精度较好。
整步电压自动并列装置监测并列条件的电压–正弦整步电压法–线性整步电压法X G U U =若：若X G U U ≠：K Z ——整流系数正弦整步电压法特点：正弦型整步电压不仅是相角差的函数，还与电压差有关。
此并列条件检测引入误差成为合闸误差的原因之一。
应用：早期曾采用，现已被“线性整步电压”替代。
线性整步电压法线性整步电压---指其幅值在一周期内与相角差δe分段按比例变化的电压。
注意：线性整步电压只与发电机电压和系统电压的相角差δe 有关，而与它们的幅值无关。
线性整步电压的表达式:U sl 的上升段)0,0)(()(sl≤≤≤−+=+=t t U U e s slme slmUδπωππδππ)0,0)(()(sl≥≤≤−=−=t t U U s slme slmUπδωππδππfS s T Δ=Δ==1f 222ππωπU slm ---U sl 的最大值U sl 的周期T S 表征发电机电压和系统电压频率差△f的大小：U sl 的下降段线性整步电压法2.因此：越前时间信号和频率差的检测不受电压幅值的影响，提高了并列装置的控制性能。
【电力系统分析】第02章(1-2节) 电力系统各元件的等值电路和参数计算
29
本节学习要求
熟记计算公式和公式中各参数的含义、单 位。
学会查表计算线路等值参数电阻、电抗、 电导和电纳。
30
2-2 架空输电线路的等值电路
一、输电线路的方程式
长线的长度范围定义 架空线路：>300km 电缆线路：>100km
31
2-2 架空输电线路的等值电路
长线等值电路
z0 r0 jL0 r0 jx0 y0 g0 jC0 g0 jb0
影响因素：m1:材料表面光滑程度
m2:天气状况系数 空气的相对密度
2.89 103
p
材料半径
273 t
分裂情况
25
对于水平排列的线路，两根边线的电晕临界电压 比上式算得的值搞6%；而中间相导线的则低4%。
Vcr
49.3m1m2 r
lg
D r
kV
增大导线半径是减小电晕损耗的有效方法 220kV以下线路按照免电晕损耗选择导线半径 220kV以上采用分裂导线。
1
I 1
2
V 2
shl
Z c
2c
I Z chl 2c
36
ห้องสมุดไป่ตู้
将上述方程同二端口网络的通用方程相比 可得：
V1
AV
2
B
I2
I1 C V 2 D I2
A
D
ch
l,
B
Zc
sh
l和C
=
sh
Zc
l
输电线就是对称的无源二端口网络，并可用
对称的等值电路来表示。
37
线路的传播常数和波阻抗
对于高压架空线输电线
lg Deq r
(S/km)
• 分裂导线
本节学习要求
熟记计算公式和公式中各参数的含义、单 位。
学会查表计算线路等值参数电阻、电抗、 电导和电纳。
30
2-2 架空输电线路的等值电路
一、输电线路的方程式
长线的长度范围定义 架空线路：>300km 电缆线路：>100km
31
2-2 架空输电线路的等值电路
长线等值电路
z0 r0 jL0 r0 jx0 y0 g0 jC0 g0 jb0
影响因素：m1:材料表面光滑程度
m2:天气状况系数 空气的相对密度
2.89 103
p
材料半径
273 t
分裂情况
25
对于水平排列的线路，两根边线的电晕临界电压 比上式算得的值搞6%；而中间相导线的则低4%。
Vcr
49.3m1m2 r
lg
D r
kV
增大导线半径是减小电晕损耗的有效方法 220kV以下线路按照免电晕损耗选择导线半径 220kV以上采用分裂导线。
1
I 1
2
V 2
shl
Z c
2c
I Z chl 2c
36
ห้องสมุดไป่ตู้
将上述方程同二端口网络的通用方程相比 可得：
V1
AV
2
B
I2
I1 C V 2 D I2
A
D
ch
l,
B
Zc
sh
l和C
=
sh
Zc
l
输电线就是对称的无源二端口网络，并可用
对称的等值电路来表示。
37
线路的传播常数和波阻抗
对于高压架空线输电线
lg Deq r
(S/km)
• 分裂导线
电力系统自动装置原理：第02章_同步发电机的自动并列-(4_5)
第四节 频率差和电压差的调整
2. 电压差调整 •任务：在并列操作过程中自动调节待并发电机的
电压值，使电压差条件符合并列的要求。 （1） UG < U X ，发升压脉冲； （2） UG > U X ，发降压脉冲；
•实施原理、原则：与频率差调整相似。
主要内容
1. 概述 2. 准同期并列的基本原理 3. 自动并列装置的工作原理 4. 频率差与电压差的调整 5. 数字型并列装置的组成
) 重点：
并列操作的两种方式； 准同期并列的理想条件；
自动准同期装置的组成；
恒定越前时间并列装置的基本原理 ；
微机式准同期装置的原理与优点。
本章作业：
1、 什么叫并列操作，简述同步发电机并列时应遵循的两条基 本原则。 2、并列操作有哪两种方式？它们是如何实现的？ 3、什么是准同期的恒定越前时间?它的整定值与哪些因素有 关，应当如何整定? 4、自动准同期装置由哪三个控制单元组成?它们各自的主要任 务是什么? 5、何谓滑差、滑差周期？与相角差δ有什么关系？ 6、简述微机型自动准同期装置实现电压差检测、频率差检 测、相角差检测以及恒定越前时间检测的原理和方法。
第五节 数字式并列装置
一、概述
用大规模集成电路微处理器（CPU）等器件构成的数字式并 列装置，由于硬件简单，编程方便灵活，运行可靠，且技术上 已日趋成熟，成为当前自动并列装置发展的主流。
模拟式并列装置为简化电路，在一个滑差周期Ts时间内， 把ωs假设为恒定。数字式并列装置可以克服这一假设的局限性 ，采用较为精确的公式，按照δe当时的变化规律，选择最佳的 越前时间发出合闸信号，可以缩短并列操作的过程，提高了自 动并列装置的技术性能和运行可靠性。
原理：驱动器控制的三相电形成电磁场， 转子（永磁铁）在此磁场作用下转动； 同时电动机自带的编码器反馈信号给驱动器， 驱动器根据反馈值与目标值进行比较， 调整转子转动的角度。
电力系统继电保护应用技术02微机保护基础-文档资料
中性点电压传感器输出二次变换 母线电压传感器输出二次变换
合并单元
数字输出
电时 源钟
图 2.27 合并器的基本输入规模
22.2.2 GOOSE 报文的传送执行 当保护装置发现并判断故障出现在保护
区内时就应立即动作，与传统保护不同，将 跳闸GOOSE命令以数字帧的形式发送到通信网 络上，对应的智能一次设备接收到该GOOSE报 文命令后执2.行2.相2 应G的OO跳SE闸报操文作的。传送
第二章微机、数字化继电保护基础
2.1 微机继电保护的硬件构成原理 1）微型机系统 2）模拟数据采集系统 3）开关量输入和输出系统 4）人机对话微型机系统 5）电源系统：它是装置可靠工作的基础，
应满足精度，谐波系数、可靠性等指标要求。 常用3V, 5V，15V，24V多个电压等级。
硬件构成原理如下图所示。
数字化继电保护现场信息输入由电子式互 感器和合并器完成，为适应老站改造的需要， 目前大多数产品都保留了由传统电磁互感器引 入的模拟量通道模块。
图2.22 数字化继电保护现场信息采集输入系统 组成原理图
（1）电子式互感器 主要有高、低压耦合隔离，传感头，A/D 转换及数字量标准化输出等环节。
电子式是互感器、传感头的主要类型：
的构架。
工作站1
工作站2
远动站
站控层
间隔层 过程层
装置1
合并器单元
ECVT电子式互感器智接口以太网 IEC61850-8-1
装置n
光纤以太网 GOOSE +SMV
智能一次设备
图2.31 智能变电站通信网络
图2.32 线路保护中的SV网和GOOSE网
监控1
监控2
远动1
远动2
...
合并单元
数字输出
电时 源钟
图 2.27 合并器的基本输入规模
22.2.2 GOOSE 报文的传送执行 当保护装置发现并判断故障出现在保护
区内时就应立即动作，与传统保护不同，将 跳闸GOOSE命令以数字帧的形式发送到通信网 络上，对应的智能一次设备接收到该GOOSE报 文命令后执2.行2.相2 应G的OO跳SE闸报操文作的。传送
第二章微机、数字化继电保护基础
2.1 微机继电保护的硬件构成原理 1）微型机系统 2）模拟数据采集系统 3）开关量输入和输出系统 4）人机对话微型机系统 5）电源系统：它是装置可靠工作的基础，
应满足精度，谐波系数、可靠性等指标要求。 常用3V, 5V，15V，24V多个电压等级。
硬件构成原理如下图所示。
数字化继电保护现场信息输入由电子式互 感器和合并器完成，为适应老站改造的需要， 目前大多数产品都保留了由传统电磁互感器引 入的模拟量通道模块。
图2.22 数字化继电保护现场信息采集输入系统 组成原理图
（1）电子式互感器 主要有高、低压耦合隔离，传感头，A/D 转换及数字量标准化输出等环节。
电子式是互感器、传感头的主要类型：
的构架。
工作站1
工作站2
远动站
站控层
间隔层 过程层
装置1
合并器单元
ECVT电子式互感器智接口以太网 IEC61850-8-1
装置n
光纤以太网 GOOSE +SMV
智能一次设备
图2.31 智能变电站通信网络
图2.32 线路保护中的SV网和GOOSE网
监控1
监控2
远动1
远动2
...
电力系统分析课件_ch02
a
c
b
a
c
b
l/3
l/3
一次整循环换位
b c a
l/3
13
三相输电线的自几何均距的计算
对于非铁磁材料的单股 线：
1
r re 4 0.81r
对于非铁磁材料的多股 线： r （0.724 0.771）r 对钢芯铝线： r （0.77 0.9）r
2021/1/2
14
分裂导线的电抗
x1
0.1445
排列绘制而成的曲线。 8760 全年耗电量： W P(t)dt 0
年最大负荷利用小时数：Tmax Wy / Pmax
2、年最大负荷曲线：1年12个月中最大有功 负荷的变化情况
2021/1/2
4
三、负荷特性
负荷消耗的功率随负荷端电压和系统频率的变化数 学表达式。
四、负荷的静态数学模型
静态电压模型
架空线路：导线-钢芯铝绞线 LGJ/LGJJ/LGJQ 避雷线-钢绞线 GJ-70 杆塔-木杆/钢筋混凝土杆/铁塔
（受力情况区分）耐张/直线/转角/终端/换位杆塔 绝缘子-针式/悬式(3/7/13/19-35/110/220/330 金具-悬垂/耐张线夹、压接管、防震锤
2021/1/2
6
§2-2 电力线路
导线单位长度的电导：
g1
Δpg U2
10 3 (S
/ km)
0
△Pg---三相线路单位长度的电晕损耗功率,kW ；
第二章 电力元件各元件的特性和等值电路
重点： 1）推导电力网线路的数学模型，理解各参数
的含义。 2）推导变压器的数学模型，掌握变压器的各
参数计算。 3）标幺值与多级电力网络的等值电路。 难点： 1）等值电路中参数归算与标幺值计算。
02第二章电力系统的等值网络
第一类变压器 两两做短路试验得出 ΔPK(1-2)、Δ PK(2-3) 、Δ PK(3-1)
PPkk((2123))
Pk1 Pk 2
Pk2 Pk3
Pk
(31)
Pk 3
Pk1
Pk1 Pk2
Pk3
1
2 1
2 1
2
Pk(12) Pk(23) Pk(31)
Pk(21) Pk(12) Pk(23)
电抗XT
短路电压百分数U k％
Uk%
3IN ZT UN
100ZT
Uk%UN2 100SN
XTRT,
XT
Uk%UN2 100SN
()
式中，XT、UN、SN单位分别为Ω、KV、MVA。
电导GT
I0
U 1N V
WA
表电征导 P 变0 G 压T P 器c 1铁0 u 0P 损U00P NF 2。(,S e 因)P c I0u 很0 小, P ，0 3 (U 3 N 2)G T U N 2G T ΔP0、UN单位分别为KW、KV。
R、X、G、B分别表示全线路每相的总电阻、总电抗、 总电导、总电纳。线路长度为l时 R =r1 l(Ω) ；X=x1 l(Ω) ;G=g1 l(S) ；B=b1 l(S) B通常可认为0。
短线路：
长度不超过100km的架空线路
电压不高时，总电纳影响不大，可令B＝0。
“一”字形等值电路
电缆线路不长，电纳影响不大时也可采用此等值 电路。
电阻RT
IN
AW
Uk
V
短路损耗 PKNPcuPFe,PFe0
PKN3IN 2RT 3( 3SU NN)2RT U SN N22RT
电阻
RT
PKNUN2 SN2
PPkk((2123))
Pk1 Pk 2
Pk2 Pk3
Pk
(31)
Pk 3
Pk1
Pk1 Pk2
Pk3
1
2 1
2 1
2
Pk(12) Pk(23) Pk(31)
Pk(21) Pk(12) Pk(23)
电抗XT
短路电压百分数U k％
Uk%
3IN ZT UN
100ZT
Uk%UN2 100SN
XTRT,
XT
Uk%UN2 100SN
()
式中，XT、UN、SN单位分别为Ω、KV、MVA。
电导GT
I0
U 1N V
WA
表电征导 P 变0 G 压T P 器c 1铁0 u 0P 损U00P NF 2。(,S e 因)P c I0u 很0 小, P ，0 3 (U 3 N 2)G T U N 2G T ΔP0、UN单位分别为KW、KV。
R、X、G、B分别表示全线路每相的总电阻、总电抗、 总电导、总电纳。线路长度为l时 R =r1 l(Ω) ；X=x1 l(Ω) ;G=g1 l(S) ；B=b1 l(S) B通常可认为0。
短线路：
长度不超过100km的架空线路
电压不高时，总电纳影响不大，可令B＝0。
“一”字形等值电路
电缆线路不长，电纳影响不大时也可采用此等值 电路。
电阻RT
IN
AW
Uk
V
短路损耗 PKNPcuPFe,PFe0
PKN3IN 2RT 3( 3SU NN)2RT U SN N22RT
电阻
RT
PKNUN2 SN2
【免费下载】电力系统稳态分析02章例题习题
Xc
U
QN
Xc 为容抗，Ω；UN 为额定电压，kV；QN 为
额定容量 kVar。
对全部高中资料试卷电气设备，在安装过程中以及安装结束后进行高中资料试卷调整试验；通电检查所有设备高中资料电试力卷保相护互装作置用调与试相技互术关，系电，力根通保据过护生管高产线中工敷资艺设料高技试中术卷资，配料不置试仅技卷可术要以是求解指，决机对吊组电顶在气层进设配行备置继进不电行规保空范护载高与中带资负料荷试下卷高问总中题体资，配料而置试且时卷可，调保需控障要试各在验类最；管大对路限设习度备题内进到来行位确调。保整在机使管组其路高在敷中正设资常过料工程试况中卷下，安与要全过加，度强并工看且作护尽下关可都于能可管地以路缩正高小常中故工资障作料高；试中对卷资于连料继接试电管卷保口破护处坏进理范行高围整中，核资或对料者定试对值卷某，弯些审扁异核度常与固高校定中对盒资图位料纸置试，.卷保编工护写况层复进防杂行腐设自跨备动接与处地装理线置，弯高尤曲中其半资要径料避标试免高卷错等调误，试高要方中求案资技，料术编试交写5、卷底重电保。要气护管设设装线备备置敷4高、调动设中电试作技资气高，术料课中并3中试、件资且包卷管中料拒含试路调试绝线验敷试卷动槽方设技作、案技术，管以术来架及避等系免多统不项启必方动要式方高，案中为；资解对料决整试高套卷中启突语动然文过停电程机气中。课高因件中此中资，管料电壁试力薄卷高、电中接气资口设料不备试严进卷等行保问调护题试装，工置合作调理并试利且技用进术管行，线过要敷关求设运电技行力术高保。中护线资装缆料置敷试做设卷到原技准则术确：指灵在导活分。。线对对盒于于处调差，试动当过保不程护同中装电高置压中高回资中路料资交试料叉卷试时技卷，术调应问试采题技用，术金作是属为指隔调发板试电进人机行员一隔，变开需压处要器理在组；事在同前发一掌生线握内槽图部内纸故，资障强料时电、，回设需路备要须制进同造行时厂外切家部断出电习具源题高高电中中源资资，料料线试试缆卷卷敷试切设验除完报从毕告而，与采要相用进关高行技中检术资查资料和料试检，卷测并主处且要理了保。解护现装场置设。备高中资料试卷布置情况与有关高中资料试卷电气系统接线等情况，然后根据规范与规程规定，制定设备调试高中资料试卷方案。
电力系统分析基础第二章2
转原子动绕机组 出： 力：额EX定qdn有功i功fe 率励—磁B电C直流线为限—F园弧 其它约束： 静稳、进相导致漏磁引起温升—T弧
进相运行时受定 子端部发热限制 受原动机出力限制
定子绕组不超 过额定电流
励磁绕组、同步发电机的进相与调相运行
进相
2 N T2
2 N T3
k2
k3
P P P P 1
2 k1
k(12)
k(13)
k ( 23)
P P P P 1
2 k2
k(12)
k ( 23)
k(13)
P P P P 1
2 k3
k(13)
第三节 电力线路的参数与等值电路
2、中等长度线路（π型和T型等值电路）
Z
Z/2
Z/2
Y/2
Y/2
Y
条件：100-300km的架空线或<100km的电缆线，近似等值， 不能用星— 三角变换
3、长线路（分布参数—双曲函数）
书上例题 P68
第四节 电力变压器的参数与等值电路
第四节 电力变压器的参数与等值电路
RTPk1U 02 NS 02 N0()
第四节 电力变压器的参数与等值电路
短路电压百分比
uk%
3INZT 10% 0 UN
ZT1uk0 % 0 3U IN Nu1k% 0SU 0 N2 N
X TR T X T1 u k % 03 U I 0 N Nu 1 k % 0 S U N2 N 0
第三节 电力线路的参数与等值电路
4、电导
物理意义
绝缘子表面泄露——很小，忽略
空气电离——电晕损耗，临界电压Ucr， 好天不产生，坏天可有
进相运行时受定 子端部发热限制 受原动机出力限制
定子绕组不超 过额定电流
励磁绕组、同步发电机的进相与调相运行
进相
2 N T2
2 N T3
k2
k3
P P P P 1
2 k1
k(12)
k(13)
k ( 23)
P P P P 1
2 k2
k(12)
k ( 23)
k(13)
P P P P 1
2 k3
k(13)
第三节 电力线路的参数与等值电路
2、中等长度线路（π型和T型等值电路）
Z
Z/2
Z/2
Y/2
Y/2
Y
条件：100-300km的架空线或<100km的电缆线，近似等值， 不能用星— 三角变换
3、长线路（分布参数—双曲函数）
书上例题 P68
第四节 电力变压器的参数与等值电路
第四节 电力变压器的参数与等值电路
RTPk1U 02 NS 02 N0()
第四节 电力变压器的参数与等值电路
短路电压百分比
uk%
3INZT 10% 0 UN
ZT1uk0 % 0 3U IN Nu1k% 0SU 0 N2 N
X TR T X T1 u k % 03 U I 0 N Nu 1 k % 0 S U N2 N 0
第三节 电力线路的参数与等值电路
4、电导
物理意义
绝缘子表面泄露——很小，忽略
空气电离——电晕损耗，临界电压Ucr， 好天不产生，坏天可有
电力系统基础
La
Lb
Lc
0 2
ln Deq Ds
其中，三相导线互几何均距
Deq 3 D D D 12 23 31
电力系统中，220KV以上的输电线长采 取分裂导线。具体说来，220KV线路不 分或双分，330KV线路双分裂，500KV 线路三分裂或四分裂，如图示：
d
d: 分裂间距
d
d
双分、三分和四分裂导线的自几何均距分别定义为：
X *R(B)
XR% 100
VRN SB 3I RN VB2
X *L
X0
L SB VB2
四、标幺制的优点 1）易于比较系统各元件的特性及参数； 如：Xd，Xq，Vs％等。 2）简化计算； 3) 简化了相关公式。如： 标幺制下，三相/单相系统，线/相电压 不再有区别。
平行导线间互感：M 0 (ln 2l 1)H / m 2 D
其中，
DS－导线的自几何均距
单股线：DS
1
re 4
铝绞线： Ds (0.724 0.771)r 钢心铝绞线： Ds (0.77 0.9)r
对于三相输电线路：
1）对称布置时：
a Lia M (ib ic )
0 2
(ln
2l Ds
1、电阻的计算
r0
s
－导线的电阻率，对于铜导线：18.8 • mm2 / km ；
对于铝导线：31.5 • mm2 / km。 S－导线载流部分的标称截面积，单位：mm2 。
2、电感的计算：
根据电磁场理论的基本知识，
L
i
，
M AB
AB
iB
对于非铁磁材料制成的圆柱形导线，
单导线自感：L 0 (ln 2l 1)H / m 2 Ds
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
根据国外经验，架空线路的等价距离大约为 500~800km。电缆线路的等价距离大约为30~50km。
第一节 输电方式
3、灵活交流输电
FACTS - Flexible AC Transmission Systems
FACTS:指装有电力电子型或其他静止型控制器以实 现对电力系统电压、参数(如线路阻抗)、相位角、 功率潮流的连续调节控制，从而大幅度提高输电线 路输送能力和提高电力系统稳定水平，降低输电损 耗。 FACTS装置：指FACTS家族中具体的成员，指用于提 供一个或多个控制交流输电系统参数的电力电子系 统或其他静止设备
第四节 电力变压器的参数与等值电路
1、由短路损耗求RT 1) 对于第Ⅰ类（100/100/100）
Pk ( 1 2 ) 3 IN RT1 3 IN RT 2 Pk 1 Pk 2
2 2
Pk ( 1 3 ) 3 IN RT1 3 IN RT 3 Pk 1 Pk 3
有名值 标幺值 变压器的等值归算问题
第一节 输电方式
经济方便、电压可变化
1、以交流为主
超过100km时会发生稳定问题 国内最高750kv，加拿大735kv----1200km
塔高：500kv---80m; 220kv---60m; 110kv---45m
AC System
AC System
第一节 输电方式
一般线路的等值电路（正常运行时忽略g）
r1 jx1 jb1 g1 jb1
r1 jx1 g1 jb1
r1 jx1 g1 jb1
r1 jx1 g1
1、短线路（一字型等值电路）
条件：L<100km的架空线,忽略g，b 线路电压不 高
第三节 电力线路的参数与等值电路
2、中等长度线路（π型和T型等值电路）
Z
UA
X
UT
UB
UB
故障,增大阻抗
UT
正常状态
故障时刻
t
UA
第一节 输电方式
1000~1500kv(交流)；+600kv以上(直流) 4、UHV交流输电
Ultra High Voltage
1000万KW
用500kv需双回线7回 用1000kv需双回线1回
须解决：电晕噪音、线间绝缘强度、输 电线用避雷器、绝缘子耐污 塔高：80m---144m 不易发生与雷击和雪害等自然灾害有关故障
作用分
转向杆塔—用于线路转弯处 换位杆塔—减少三相参数的不平衡 终端杆塔—只承受一侧的耐张力，导线首末端 跨越杆塔—跨越宽度大时，塔高：100—200米
第二节 电力线路的结构
第二节 电力线路的结构
第二节 电力线路的结构
第二节 电力线路的结构
第二节 电力线路的结构
第二节 电力线路的结构
A B
空气电离——电晕损耗，临界电压Ucr， 好天不产生，坏天可有
110KV—9.6mm 规定最小直径 220KV—21.28mm 330KV—32.2mm 分裂导线
实测损耗，计算电导，一般忽略
g
1
Pg
U
2
10
3
S / km
电缆参数计算复杂，查手册
第三节 电力线路的参数与等值电路
二、电力线路的等值电路
第三节 电力线路的参数与等值电路
2、电抗
物理意义：导线通交流电，产生磁场自感、互感
外电抗
内电抗
几何均距Dm 3 DabDbcDca
正三角布置Dm=D；水平布置Dm=1.26D
等效半径r' 0.779r
对数关系：导线截面和布置无显著影响，一般0.4 Ω/km
分裂导线：改变磁场，增大了半径，减少了电抗
需交---直流变换装置，成本高 不会出现稳定问题，适合长距离输300—400km 2、直流输电 事故时电流小 线路高度低，占地面积小 待研究—直流多端供电技术 塔高：+250kv---35m
P A
整流器 换流变 整流：AC——DC
直流输电线路
B
逆变器 换流变 逆变：DC——AC
HVDC与HVAC的比较
当输送相同功率时，直流线路造价低，架空线 路杆塔结构较简单，线路走廊窄，同绝缘水平的 电缆可以运行于较高的电压； 直流输电的功率和能量损耗小； 对通信干扰小； 线路稳态运行时没有电容电流，没有电抗压降, 沿线电压分布较平稳,线路本身无需无功补偿； 直流输电线联系的两端交流系统不需要同步运 行，因此可用以实现不同频率或相同频率交流系 统之间的非同步联系；
C
第二节 电力线路的结构
第二节 电力线路的结构
三.绝缘子和金具
要求：足够的电气与机械强度、抗腐蚀 材料：瓷质与玻璃质元件
绝缘子
类型：针式（35KV以下），悬式（ 35KV以上）
片树：35KV，110KV，220KV，330KV，500KV
3 7 13 19 24
作用：连接导线和绝缘子
线夹：悬重、耐张
2 2
Pk ( 2 3 ) 3 IN RT 2 3 IN RT 3 Pk 2 Pk 3
2 2
1 Pk 1 Pk ( 1 2 ) Pk ( 1 3 ) Pk ( 2 3 ) 2 1 Pk 2 Pk ( 1 2 ) Pk ( 2 3 ) Pk ( 1 3 ) 2 1 Pk 3 Pk ( 1 3 ) Pk ( 2 3 ) Pk ( 1 2 ) 2
第三节 电力线路的参数与等值电路
3、电纳
物理意义：导线通交流电，产生电场容感
对数关系：变化不大，一般 2.85Х10-6 S /km
Dm与r的意义与电抗表达式一致 分裂导线：增大了等效半径，电纳增大，用req替代r计算
第三节 电力线路的参数与等值电路
4、电导
物理意义 绝缘子表面泄露——很小，忽略
提高交流输电传输功率的方法（FACTS） 静止同步补偿器
系统 1
U1
1
X
U 2 2
ห้องสมุดไป่ตู้
Static Synchronous Compensator U
P
系统 1
U
I
静止无功补偿器
Static Var Compensator
U
U
U 1U 2 P sin( 2 1 ) X
I
移相变压器
Pk 1U R 1000S Pk 2 U R 1000S Pk 3 U R 1000S
T1 T2 T3
2
N 2 N 2 N
2 N 2 N
2 N
第四节 电力变压器的参数与等值电路
N
2
2 N
( )
第四节 电力变压器的参数与等值电路
短路电压百分比
u %
k T
3 IN ZT
N k
U u %U u % U Z 100 S 100 3 I
N k N N k N T T T N
100%
2 N
u %U u % U X R X 100 S 100 3 I
Phase Shifting Transformer
A
U
UT
U
B
UT
U
B
U
A
可控串联补偿
Controlled Series Compensation
X
短路电流限制器
Short Circuit Current Limiter
统一潮流控制器
Unified Plow Flow Controller
电力工程系
Department of Electrical Engineering
电力系统分析基础 Power System Analysis Basis （二）
任 建 文
North China Electric Power University
第二章 电力网参数及等值电路
本章主要内容： 1. 输电方式——交流、直流、特· 高压、灵活交流 2. 线路的结构
成本高
5、地下输电 出故障难找 散热差、允许电流受限制
第二节 电力线路的结构
架空线：导线、避雷器、杆塔、绝缘子、金具
电力线路
一.导线
电缆线：导线、绝缘层、保护层
要求：导电好、机械强度大、抗腐蚀能力强 铝—L—常用，机械强度不够，钢芯铝线 材料 钢—G—导电性差，做避雷线 铜—T—最好，但贵 铝合金—HL
架空线由什么组成 为什么要用扩径导线和分裂导线 杆塔的形式 绝缘子的作用
------单位长度查手册 短路、空载实验求RT，XT，GT，BT 如何求两绕组：RT，XT，GT，BT 如何求三绕组：RT，XT，GT，BT
3. 线路的参数
4. 变压器的参数
5. 发电机、电抗器、负荷的参数 6. 电力系统的等值电路
第二节 电力线路的结构
排列：1、6、12、18 普通型：LGJ 铝/钢 比5.6—6.0
多股线绞合—J
加强型：LGJJ 铝/钢 比4.3—4.4
轻 型：LGJQ 铝/钢 比8.0—8.1 LGJ-400/50—数字表示截面积
结构
扩径导线—K
扩大直径，不增加截面积LGJK相当于LGJQ-400 和普通钢芯相区别，支撑层6股
短路损耗：
SN R S R P 3I R 3 3U U N
2 2 2 k N T T N 2 N
T
Pk U2N RT
2
S
( )
N
注意单位：UN（V）、SN（VA）、Pk（W） 如 UN（KV）、SN（MVA）、Pk（KW）时