电气设备及电气主接线

三绕组变压器等效电路
R1 jX1 Gm jBm
R2 jX 2
R3 jX 3
变比：
k12 U1N U 2N k13 U1N U 3N
励磁支路： 计算与双绕组一样
三绕组变压器等效电路
各绕组短路损耗：
Ps1
Ps
2
Ps
3
1
2 1
2 1
2
Ps12 Ps13 Ps23 Ps12 Ps23 Ps13 Ps13 Ps23 Ps12
)
I
L rat
U
B
2.2 发电厂及变电所中 的电气设备
2.2.1 开关电器中的电弧 2.2.2 高压开关电器 2.2.3 高压保护电器 2.2.4 高压测量电器
2.2.1 开关电器中的电弧
存在及其危害 电弧形成的物理过程 电弧熄灭 灭弧的基本方法
电弧存在及其危害
存在：
开关开断电压为20V，电流为80～100mA的电路 时，开关的触头间就会产生电弧。
电气设备及电气主接线
电气设备及电气主接线
2.1 电力系统元件及其参数 2.2 发电厂及变电所中的电气设备 2.3 发电厂及变电所电气主接线
2.1 电力系统元件及其参数
输电线路 电力变压器 同步发电机 负荷 多电压等级网络等值
电力系统分析计算的一般过程
元件参数 等值电路
建立数学模型
电力系统 运行状态
6.按照上述要求选择的基准电压、基准 电流、基准功率之间满足以下关系：
1 SB 3U B I B ,U B 3I B Z B , Z B YB
（3）基准值选取原则：
通常计算中，选定三相功率和线电压基
准值为：S B
定,则：
和
UB
，其余三个由以上关系确
ZB
U
2 B
SB
YB
SB
U
2 B
IB
SB 3U B
则：
各电压级的基准电压值就是各自的平均电压，
计算中电压不参与折算。
例2-9
1.精确计算（按变压器实际变比计算）：
1）发电机：
X
G
X
G
U GN UB
2
SB S GN
2）变压器:
RT
PS
U
2 Tn
1000
S
2 TN
SB
U
2 B
X
T
US
0 0
U
2 TN
100 STN
SB
U
2 B
GT
P0
1000U
标幺值
（1）有名值和标么值 （2）标么值定义及表示 （3）基准值选取原则 （4）标么值等效电路的计算步骤 （5）“就地归算”法 （6）“就地归算”法的计算步骤
（1）有名值和标么值
有名值：
具有量纲的实际值
标么值：
无量纲的相对值
（2）标么值定义及表示:
定义：
标幺值
有名值 基准值
标么值表示：
相应符号加一右下标“*”；
Y Y U U
k1k2 kn 2 k1k2 kn
I
I
k1k2 kn
注：各变压器变比为靠近基准级一侧的电压与靠近需 归算一侧的电压之比。
（4）计算步骤（例2－6）
1. 选取基准级； 2. 计算各元件归算前参数； 3. 求各串联变压器变比； 4. 归算各元件参数到基准级； 5. 画出等效电路图。
电弧形成的物理过程
3.电弧形成：
碰撞游离使触头间充满了高速运动的 带电质点，触头间隙的绝缘越来越低，最 后被触头间电压击穿，形成电弧。
电弧形成的物理过程
4.电弧特点：
温度高；（中心区温度 10000o C，表面 3000 ~ 4000o C） 弧柱区电场强度低； （ 10 ~ 200V / m ） 电流密度大。
求其归算到高压侧的等效电路。
自耦变压器
对于三绕组自耦变压器，额定容量之比一般为 100/50/100，所以计算参数时需先折算。
2.1.3 同步发电机
1. 稳态运行参数和数学模型 2. 电磁暂态过程参数和数学模型 3. 机电暂态过程参数和数学模型
稳态运行参数及数学模型
Eq U (r jxq )I j (xd xq )Id
xd ：直轴电抗；
xq ：交轴电抗 。
电磁暂态参数
xd xs xad
xd
xs
xad .x fs xad x fs
xd
xa2d xf
机电暂态参数
xd xs
1
1 1
1
xad x fs x Ds
xq
xs
xaq xQS xaq xQS
2.1.4 负荷
静态负荷模型：
负荷（有功和无功）随电压和频率变化的稳态 关系。
电弧形成的物理过程
5.热游离（电弧维持）：
103
Bm
I0% 100
SN
U
2 N
例2-3
某110kV变电所有一台降压变压器，其铭牌 参数为：
SN 20MV A; U1N /U 2N 110 /11kV ; Ps 135kW ; us % 10.5; P0 22kW ; I0 % 2.8
求其归算到高压侧的等效电路。
三绕组变压器等效电路
2.1.2 电力变压器
铭牌参数 双绕组变压器等效电路 三绕组变压器等效电路 自耦变压器
铭牌参数
额定容量 额定电压 短路损耗 短路电压百分比 空载损耗 空载电流百分比
SN (MV A) U N (kV )
Ps (kW )
Us% P0 (kW )
I0%
双绕组变压器等效电路
R jX
SN ,U1N /U2N
元件参数：表述元件电气特征的参量； 数学模型：元件或整个系统物理模型的数学描述。
2.1.1 输电线路
单位长度基本参数 输电线路的等效电路
单位长度基本参数
串联参数
r1 ( / km)
决定有功功率损耗和电能损耗。
x1 ( / km)
通过交流电流时，在导线及其周围产生交 变磁场。
单位长度基本参数
并联参数 g1 (s / km)
2 TN
U
2 B
SB
BT
I 000 STN
100
U
2 TN
U
2 B
SB
例2-9
3）线路：
R
L
X
L
r1l
SB U B 2
x1l
SB U B 2
4）电抗器：
X
LB
X
Lrat
I
BU
L
(
rat
)
I
Lrat
U
B
例2-9
2. 近似计算法
（变压器变比为各电压等级的额定电压平均
值之比）
1）发电机：
三绕
U s1
0 0
1 2
U s12
0 0
U s13
0 0
U s23
0 0
U s2
0 0
1 2
U s12
0 0
U
s23
0 0
U
s13
0 0
U s3
0 0
1 2
U s13
0 0
U
s23
0 0
U
s12
0 0
三绕组变压器等效电路
各绕组电阻：
R1
Ps1 1000
2）变压器：
X
G
XG
SB S GN
RT
PS 1000
SB
S
2 TN
GT
P0 1 1000 S B
X
T
US
0 0
100
SB STN
BT
I0
0 0
STN
100 S B
例2-9
3）线路：
RL
X
L
r1l
SB U B2
x1l
S U
B
B 2
4）电抗器：
X
LB
X
Lrat
I
BU
L
(
rat
短路试验：Ps ,U s % 空载试验：P0 , I0 %
Gm jBm
R jX
双绕组变压器等效电路
R jX
Gm jBm
变比： k U1N U 2N
阻抗支路：
R
Ps 1000
U
2 N
S
2 N
X
us
%
U
2 N
100 SN
双绕组变压器等效电路
R jX
Gm jBm
励磁支路：
Gm
P0
U
2 N
3U B SB
不同基准值下的标幺值之间的换算问题
若某元件以额定参数 S N 、U N 为基准
的标幺值为
X
，则该元件换算到统一基准
N
值 S B 、U B 下的标幺值为：
X
B
X
N
U S
2 N
N
SB
U
2 B
X
N
U U
N B
2
S S
B N
近似计算法
前提：
变压器的变比为各电压等级的额定电压平均 值之比，
R1 jX1
R2 jX 2
R3 jX 3
Gm jBm
额定容量： SN
三侧容量比：100 /100 /100,100 /100 / 50,100 / 50 /100
额定电压： U1N / U 2N / U3N
短路试验： Ps12 , Ps13 , Ps23;U s12 %,U s13 %,U s23 % 空载试验： P0 , I0 %