电力系统元件
电力系统元件组成
电力系统元件组成
1. 发电机：将机械能转化为电能的设备，常见的有火力发电机、水力发电机、风力发电机等。
2. 变压器：用于改变交流电压大小和相位的设备，它在电力系统中起到了升压和降压的作用。
3. 输电线路：用于传输电能的导线和杆塔组成的系统，它将电能从发电厂输送到变电所或用户。
4. 变电所：用于变换电压、分配电能和控制电力系统运行的设施，它将高压电能转换为适合用户使用的低压电能。
5. 开关设备：用于控制和保护电力系统的设备，如断路器、隔离开关、负荷开关等。
6. 继电保护装置：用于检测和保护电力系统故障的设备，它可以快速切断故障电路，保护设备和人员安全。
7. 无功补偿设备：用于提高电力系统功率因数和稳定电压的设备，如电容器、电抗器等。
8. 电力电子设备：用于控制和调节电力系统的设备，如变频器、整流器、逆变器等。
9. 负荷：电力系统中消耗电能的设备和用户，包括工业负荷、商业负荷、居民负荷等。
10. 储能设备：用于储存电能的设备，如电池、超级电容器等，它可以在电力系统需要时释放储存的电能。
这些元件相互协作，共同构成了电力系统的基本框架。
它们的正常运行和协调工作是确保电力系统安全、可靠、高效运行的关键。
3电力系统元件参数及等值电路
3电力系统元件参数及等值电路电力系统的元件参数和等值电路是电力系统中至关重要的部分，它们决定了电力系统的性能和运行稳定性。
在电力系统中，主要的元件包括变压器、发电机、电力线路、开关设备等，这些元件各自具有不同的参数和等值电路模型。
下面将介绍电力系统中常见的元件参数以及它们的等值电路模型。
1.变压器变压器是电力系统中常见的元件之一，它主要用于改变电压的大小。
变压器的参数包括变比、额定功率、绕组电阻、绕组电感等。
变压器的等值电路模型通常包括两个绕组，每个绕组都包含一个电阻和一个电感。
变压器的等值电路模型可以用来计算电流、功率损耗等。
2.发电机发电机是用来将机械能转化为电能的设备，它的参数包括额定功率、功率因数、电压、电流等。
发电机的等值电路模型通常包括一个电动势、一个串联阻抗和一个并联电导。
发电机的等值电路模型可以用来计算电压、电流、功率输出等。
3.电力线路电力线路是电力系统中用来传输电能的设备，它的参数包括线路长度、线路电阻、线路电抗等。
电力线路的等值电路模型通常包括一个串联电阻和一个并联电抗。
电力线路的等值电路模型可以用来计算电压降、损耗功率等。
4.开关设备开关设备是电力系统中用来控制电路通断的设备，它的参数包括额定电流、额定电压、动作特性等。
开关设备的等值电路模型通常包括一个串联电阻和一个并联电容。
开关设备的等值电路模型可以用来计算电流、电压、功率损耗等。
总结来说，电力系统中的元件参数和等值电路是电力系统设计和运行的基础。
了解各个元件的参数和等值电路模型，可以帮助工程师设计和分析电力系统，确保其正常运行和稳定性。
同时，不同元件之间的参数和等值电路模型之间也需要考虑其相互影响，以确保整个电力系统的协调运行。
因此，对电力系统中的元件参数和等值电路模型有深入的了解是非常重要的。
电力系统元件的各序参数和等值电路
正序等值电路的构建
根据元件的物理特性和工作原理，通 过测量或计算得到正序电阻、正序电 感和正序电容等参数。
根据得到的参数，构建出元件的正序 等值电路，该电路由电阻、电感和电 容等元件组成，能够反映元件的正序 电气特性。
正序等值电路的应用
01
在电力系统稳定分析中，利用正序等值电路可以分 析系统的暂态和稳态运行特性。
03
电力系统元件的正序等 值电路
正序参数的计算
01
02
03
正序电阻
正序电阻是电力系统元件 在正序电压和电流下的阻 抗，它反映了元件的电导 和电感的综合效应。
正序电感
正序电感是电力系统元件 在正序电压和电流下的感 抗，它反映了元件的电感 和电容的效应。
正序电容
正序电容是电力系统元件 在正序电压和电流下的容 抗，它反映了元件的电感 和电导的效应。
零序电感
对于变压器和电动机等设备，由于磁路的对称性，它们的零序电感 通常远大于正序电感。
零序电容
在电力系统中，由于输电线路的不对称或变压器绕组的偏移，会产 生零序电容。
零序等值电路的构建
零序等值电路的构建需要将系统中所有元件的零序参数进行汇总，并按照 实际电路的连接方式进行等效。
在构建零序等值电路时，需要注意元件之间的相互影响，以及元件对地电 容的影响。
03
计算。
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负序电感是电力系统元件在负序磁场下的感抗，与 元件的几何尺寸、材料性质和电流频率有关。
负序电容
负序电容是电力系统元件在负序电压下的容 抗，与元件的几何尺寸、电极间距离和材料 性质有关。
负序等值电路的构建
1
根据元件的负序参数，使用电路理论构建负序等 值电路。
电力系统继电保护的基本元件课件
电压互感器的应用与选型
电压互感器的应用
电压互感器广泛应用于电力系统中的测量、控制和保护等领域，是电力系统中的重要元件之一。
电压互感器的选型
在选择电压互感器时，需要根据实际需要选择合适的型号，包括额定电压、额定电流、准确度等级等 参数，以确保其正常工作并满足系统需求。
04
阻抗继电器
阻抗继电器的原理与结构
差动继电器的应用与选型
差动继电器的应用
差动继电器广泛应用于电力系统中，用于保护变压器、 发电机、电动机等电气设备。当这些设备发生故障时， 差动继电器能够快速切断故障电流，防止设备损坏。
差动继电器的选型
在选择差动继电器时，需要根据被保护设备的特点和需 求进行选型。需要考虑的因素包括被保护设备的额定电 流和电压、故障类型和概率、安装环境和条件等。同时 ，还需要考虑差动继电器的性能参数，如动作电流和返 回电流等。
继电保护元件的分类
按功能分类
可分为电流继电器、电压继电器、功率方 向继电器等。
按动作原理分类
可分为电磁型继电器、感应型继电器、晶 体管型继电器等。
按触点形式分类
可分为常开触点、常闭触点、转换触点等 。
继电保护元件的基本要求
可靠性
继电保护元件应具有高度的可靠
性和稳定性，确保在电力系统正
常运行时不误动或拒动。
06
其他继电器元件
其他继电器元件的种类与特点
电磁式继电器
利用电磁原理工作的继电器， 具有结构简单、动作迅速可靠 等优点，但容易受到振动和冲
击的影响。
固态继电器
利用、动作迅速等优点，但 价格较高。
热继电器
利用双金属片受热弯曲原理工 作的继电器，具有结构简单、 动作可靠等优点，但动作速度 较慢。
电力系统元件及其参数概述
电力系统元件及其参数概述1. 引言电力系统是由各种不同的元件组成的复杂系统，每个元件都担负着特定的功能和责任。
了解和熟悉这些元件及其参数对于理解和维护电力系统至关重要。
本文将对电力系统中常见的元件及其参数进行概述。
2. 发电机发电机是电力系统中最重要的元件之一，用于将机械能转换为电能。
发电机的参数包括额定功率、额定电压、短路阻抗、功率因数等。
额定功率是指发电机在额定电压和额定频率下能够持续输出的最大功率。
额定电压是指发电机在正常运行时输出的电压。
短路阻抗表示发电机在发生短路时提供的电流。
功率因数是指发电机输出功率与电流之间的夹角。
变压器是电力系统中用来改变电压的元件。
电力系统中通常存在多个不同电压等级的电网，变压器承担着将电能从一个等级转换到另一个等级的重要任务。
变压器的参数包括额定容量、变比、短路阻抗等。
额定容量是指变压器在额定电压下能够持续输出的最大容量。
变比表示变压器的输入电压和输出电压之间的比例关系。
短路阻抗表示变压器在发生短路时提供的电流。
4. 输电线路输电线路是电力系统中用来传输电能的元件。
它们负责将发电厂产生的电能输送到用户终端。
输电线路的参数包括额定电压、线路电阻、线路电抗、电缆长度等。
额定电压是指输电线路能够承受的最高电压。
线路电阻和线路电抗分别表示输电线路对电流的阻力和对电压的阻力。
电缆长度表示输电线路的长度，影响电能传输的损耗和电压降。
开关设备是电力系统中用来控制和保护电路的元件。
它们可以打开或关闭电路，以保障系统的安全运行。
开关设备的参数包括额定电流、额定电压、短路承受能力等。
额定电流是指开关设备能够承受的最大电流。
额定电压是指开关设备能够承受的最高电压。
短路承受能力表示开关设备在发生短路时能够承受的电流。
6. 保护装置保护装置是电力系统中用来检测和隔离故障的元件。
它们负责保护电力系统中的其他元件免受过电流、过电压和短路等故障的影响。
保护装置的参数包括动作电流、动作时间、灵敏度等。
第二章电力系统各元件的数学模型
试验时小绕组不过负荷，存在归算问题，归算到SN
2) 对于（100/50/100）
2
Pk (12)
P' k (12)
IN 0.5IN
P 4 ' k (12)
2
Pk ( 23)
P' k (23)
IN 0.5IN
P 4 ' k ( 23 )
3) 对于（100/100/50）
2
Pk (13)
P' k (13)
§2.3 电力线路的参数和数学模型
§2.3 电力线路的参数和数学模型
§2.3 电力线路的参数和数学模型
§2.3 电力线路的参数和数学模型
§2.3 电力线路的参数和数学模型
§2.3 电力线路的参数和数学模型
一次整循环换位：
A B
C
换位的目的：为了减 少三相参数的不平衡
§2.3 电力线路的参数和数学模型
Xd
§2.1 发电机的数学模型
受限条件
定子绕组： IN为限—S园弧
转子绕组： Eqn ife 励磁电流为限—F园弧 Xd
原动机出力：额定有功功率—BC直线
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
励磁绕组不超 过额定电流 留稳定储备
2、由短路电压百分比求XT（制造商已归算，直接用）
U U U U 1 k1(%) 2
k(12) (%) k(13) (%) (%) k(23)
XT1
Uk
1(%
)U2 N
100SN
U U U U 1 k2 (%) 2
k(12) (%) k(23) (%) (%) k(13)
配电系统常用电气元件及符号
图片
电气符号
功能：自动投切电容器组。
用户侧（400V、220V）
柜子图片
低压（690V、400V）
二次系统元件：消防设备电源监控模块
图片
电气符号
保护对象
功能：通过检测消防设备电源的电流、电压、开关状 态等信息，对消防设备的电源进行实时监控，最大限 度保障火灾发生时，消防设备能正常运行。
低压（690V、400V）
二次系统元件：收费电表 图片
电气符号
功能：电能累积，精度高，经当地供电局认证，用于 用电方电能统计。
低压（690V、400V）
一次系统元件：交流接触器 图片
电气符号
功能：利用主接点来开闭电路，用辅助接点来执行控 制指令，广泛用作电力的开断和控制电路。
低压（690V、400V）
一次系统元件：热继电器 图片
电气符号
功能：主要用于保护电动机的过载
低压（690V、400V）
一次系统元件：电动机保护器
图片
电气符号
保护对象
功能：给电机全面的保护控制，在电机出现过载、欠 载、断相、堵转、短路、过压、欠压、漏电、三相不 平衡、过热、接地等故障时予以报警或保护控制。
低压（690V、400V）
一次系统元件：变频器
图片
电气符号
保护对象
功能：通过改变电机工作电源频率来控制交流电动机 的运行，并具有过流、过压、过载等保护功能。
低压（690V、400V）
二次系统元件：内部管理仪表 图片
电气符号
功能：综合检测电网电流、电压、功率等电力参数， 电能统计，并对电网电能质量进行跟踪分析。
低压（690V、400V）
二次系统元件：检测仪表 图片
电气符号
电力系统基本元器件知识
1.浪涌吸收器 1.浪涌吸收器 2.隔离开关 2.隔离开关 3.电压或电流互感器 3.电压或电流互感器
一.浪涌吸收器
•
包括能吸收浪涌电压的电路和元件。 楼上说的LC谐振电路电就是一 楼上说的LC谐振电路电就是一 种能吸收某一特定频率或某一频段的高频电磁波的浪涌吸收电路。浪 涌元件的种类很多，压敏电阻，雪崩二极管，稳压二极管，转折二极 管等。这样的元件都有一个重要参数，转折电压，当外界电压超过这 个这个值时电，浪涌元件就会导通泻放浪涌电流起到保护作用。压敏 电阻和转折二极管一般用于高压大功率电路，瞬间能吸收几十安至几 百安的电流，而稳压二极管一般用于低压小功率电路。 对于交流电路或大功率射频电路来说，电路有时会产生瞬间的电压 波动，而导至产生的高次谐波，这样的高次谐波往往电压也很高，有 时受电路是其它原因的影响也会产生高压高次谐波，这样的瞬间电压 波动就称为浪涌电压或浪涌电流，它很有可能损坏电器。当电路是产 生的浪涌超过浪涌吸收元件的最高值时，浪涌元件就会自行导通或被 击穿，让瞬间强电流通过浪涌元件对地短路或泻放，而保护电器。浪 涌元件只能对瞬间浪涌电压有效，对于长时间的高压就无能为力了。
• 主要作用
1)分闸后，建立可靠的绝缘间隙，将需要检修的设备或线路与电源用一个明 1)分闸后，建立可靠的绝缘间隙，将需要检修的设备或线路与电源用一个明 显断开点隔开，以保证检修人员和设备的安全。 2)根据运行需要，换接线路。 2)根据运行需要，换接线路。 3)可用来分、合线路中的小电流，如套管、母线、连接头、短电缆的充电电 3)可用来分、合线路中的小电流，如套管、母线、连接头、短电缆的充电电 流，开关均压电容的电容电流，双母线换接时的环流以及电压互感器的励磁 电流等。
•
二.隔离开关(QS) 隔离开关(QS)
电力系统各元件的特性和数学模型课件
变压器的主要参数
额定电压
变压器能够长期正常工作的电压值。
额定容量
变压器的最大视在功率，表示变压器的输出 能力。
额定电流
变压器能够长期通过的最大电流值。
效率
变压器传输的功率与输入的功率之比，表示 变压器的能量转换效率。
变压器数学模型
变压器数学模型通常采用传递函数的 形式来表示，可以描述变压器在不同 工作状态下的输入输出关系。
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配电系统是电力系统的重要组成部分，主要负责将电能从发电厂或上级电网分配给 终端用户。
配电系统的工作原理包括电压变换、电流变换和功率传输等过程，通过变压器、开 关设备和输配电线路等设备实现。
配电系统通常分为高压配电、中压配电和低压配电三个层次，以满足不同用户的需 求。
配电系统的主要参数
电压
配电系统的电压等级通常在1kV至35kV之间，其 中1kV以下为低压配电，35kV以上为高压配电。
电力系统的控制策略
电力系统的控制策略包括发电机的励磁控 制、调速控制等，这些控制策略对电力系
统的稳定性起着至关重要的作用。
电力系统的运行状态
电力系统的运行状态对稳定性有直接影响 ，如负荷的大小和分布、发电机的出力、 电压和频率等。
外部环境因素
外部环境因素包括自然灾害、战争、恐怖 袭击等，这些事件可能导致电力系统受到 严重干扰，影响其稳定性。
04
负荷：消耗电能的设备或设施。
电力系统元件的分类
一次元件
包括发电机、变压器、输电线路等，是构成电力系统的主体 部分。
二次元件
包括继电器、断路器、测量仪表等，用于控制、保护和监测 电力系统。
电力元器件符号大全
电力元器件符号大全
电力元器件符号是指在电路图纸上使用的符号，用于表示不同
的电力元器件，便于工程师和技术人员阅读和理解电路图。
在电力
系统中，常见的电力元器件包括电阻、电容、电感、开关、断路器、变压器等。
以下是一些常见电力元器件的符号及其含义：
1. 电阻，电阻一般用矩形框表示，两端连接线条，常用的符号
为Ω，表示单位为欧姆。
电阻的数值通常标在符号的旁边。
2. 电容，电容一般用两条平行线表示，两端连接线条，常用的
符号为F，表示单位为法拉。
电容的数值通常标在符号的旁边。
3. 电感，电感一般用两条弯曲线表示，两端连接线条，常用的
符号为H，表示单位为亨利。
电感的数值通常标在符号的旁边。
4. 开关，开关有多种类型，常见的开关符号为一条直线和一个
交叉的圆圈，表示开关的断开和闭合状态。
5. 断路器，断路器一般用矩形框表示，内部有一个三角形，表
示断路器的断开和闭合状态。
6. 变压器，变压器一般用两个相互交叉的线圈表示，表示变压
器的输入输出端。
以上是一些常见电力元器件的符号及其含义，工程师在设计电
路图时需要熟练掌握这些符号，以便准确地表示电路中各个元器件
的连接和功能。
同时，不同的国家和地区可能有略微不同的符号标准，因此在进行国际合作或跨国设计时，也需要注意符号的统一性。
希望以上信息能够帮助你对电力元器件符号有一个全面的了解。
电力系统各元件的特性和数学模型
E q
Ixd cos
P ，Q
Eq sin
Q
Ixd
Ixd cos
U
I
Ixd
sin
Eq
cos
U
I I
cos sin
Eq sin
xd
Eq cos
xd
U
P
UI
cos
由此，
Q UI sin
EqU sin
xd
EqU cos
xd
U 2
EqU cos
xd
U2
xd
(2-2)
(2-3)
按每相的绕组数目
双绕组：每相有两个绕组，联络两个电压等级
三绕组：每相有三个绕组，联络三个电压等级，三个绕 组的容量可能不同，以最大的一个绕组的容量为变压器 的额定容量。
类别 普通变 自耦变
高 100% 100% 100% 100%
中 100% 50% 100% 100%
低 100% 100% 50% 50%
1.3 凸极机的稳态相量图和数学模型
11
第一节 发电机组的运行特性和数学模型
12
第一节 发电机组的运行特性和数学模型
13
第一节 发电机组的运行特性和数学模型
稳态分析中的发电机模型
发电机简化为一个节点 节点的运行参数有：
U U G
节点电压：U U u 节点功率：S~ P jQ
S~ P jQ
19
第二节 变压器的参数和数学模型
2.1 变压器的分类：有多种分类方法
按用途：升压变、降压变 按电压类型：交流变、换流变 按三相的磁路系统：
单相变压器、三相变压器 按每相绕组的个数：双绕组，三绕组 按绕组的联结方式：
二、电力系统分析基础知识
电力系统分析基础知识一、电力系统的基本概念No.1 电力系统的组成和接线方式1、电力系统的四大主要元件：发电机、变压器、电力线路、负荷。
2、动力系统包括动力部分（火电厂的锅炉和汽轮机、水电厂的水库和水轮机、核电厂的核反应堆和汽轮机）和电力系统。
3、电力网包括变压器和电力线路。
4、用户只能从一回线路获得电能的接线方式称为无备用接线方式。
No.2 电力系统的运行特点1、电能的生产、传输、分配和消费具有：①重要性、②快速性、③同时性。
2、电力系统运行的基本要求：①安全可靠持续供电（首要要求）、②优质、③经济3、根据负荷的重要程度（供电可靠性）将负荷分为三级。
4、电压质量分为：①电压允许偏差、②三相电压允许不平衡度、③公网谐波、④电压允许波动与闪变5、衡量电能质量的指标：①电压、②频率、③波形（电压畸变率）6、10kV公用电网电压畸变率不超过4%。
7、抑制谐波的主要措施：①变压器星三角接线、②加装调谐波器、③并联电容/串联电抗、④增加整流器的脉冲次数8、衡量电力系统运行经济性的指标：①燃料损耗率、②厂用电率、③网损率9、线损包括：①管理线损、②理论线损、③不明线损10、线损计算方法：①最大负荷损耗时间法②最大负荷损失因数法③均方根电流法No.3 电力系统的额定频率和额定电压1、电力线路的额定电压（也称电力网的额定电压）与用电设备的额定电压相同。
2、正常运行时电力线路首端的运行电压常为用电设备额定电压的105%，末端电压为额定电压。
3、发电机的额定电压比电力网的额定电压高5%。
4、变压器的一次绕组相当于用电设备，其额定电压与电力线路的额定电压相同；但变压器直接与发电机相连时，其额定电压与发电机额定电压相同，即为该电压级额定电压的105%。
5、变压器的二次绕组相当于电源，其输出电压应较额定电压高5%，但因变压器本身漏抗的电压损耗在额定负荷时约为5%，所以变压器二次侧的额定电压规定比额定电压高10%。
6、降压变压器二次侧连接10kV线路，当短路电压百分比小于7.5%（变压器本身漏抗的电压损耗较小）时，比线路额定电压高5%。
电力系统元件符号
电力系统元件符号
电力系统元件符号是用于表示电力系统中各种设备和元件的图形符号，这些符号有助于在设计图纸和工程文件中清晰地表达电力系统的结构和组成。
以下是一些常见的电力系统元件符号：
1. 发电机：表示交流电源（包括发电机）的符号为一个圆形，内部带有斜线，表示旋转磁场。
2. 变压器：表示变压器的符号为一个矩形，内部有两条平行线，表示绕组。
3. 断路器：表示断路器的符号为一个矩形，内部带有切断线，表示断路器的开关状态。
4. 开关：表示开关的符号为一个矩形，内部带有垂直线，表示开关的闭合状态。
5. 接触器：表示接触器的符号为一个矩形，内部带有垂直线和斜线，表示接触器的开关状态。
6. 继电器：表示继电器的符号为一个矩形，内部带有垂直线和斜线，表示继电器的开关状态。
7. 电流表：表示电流表的符号为一个圆形，内部带有短线和长线，表示电流表的指针。
8. 电压表：表示电压表的符号为一个圆形，内部带有长线，表示电压表的指针。
9. 电阻：表示电阻的符号为一个矩形，内部带有斜线，表示电阻的阻值。
10. 电缆：表示电缆的符号为两根平行线，表示电缆的导体。
11. 灯泡：表示灯泡的符号为一个圆形，内部带有斜线，表示灯泡的发光状态。
12. 电源：表示电源的符号为一个长方形，内部带有斜线，表示电源的输出。
这些符号仅为常见的一部分，实际应用中，电力系统元件符号可能会有所不同，具体取决于设计标准和规范。
在实际工程中，还需注意符号的尺寸、颜色、线型等细节。
电力系统各元件的特性及数学模型
p /2
Q
p
d
Iq
d
Id
d
图 2-2 隐极式发电机的功角特性曲线图
图 2-1 隐极式发电机的相量图
一、隐极式发电机功率特性方程：
P
EqU xd
xd
si nd
2
Q
EqU
U cosd xd
二．隐极发电机组的运行限额和 数学模型
P
P
B
B
C
E qN
N
x jI N d
U E qN ( N ) xd
SN SN ' Pk ( 2 3 ) Pk ( 2 3 ) Pk (1 3 ) P , S S 3 3 SN SN U ' ' U k (1 3 ) % U k (1 3 ) % , k ( 2 3 ) % U k ( 2 3 ) % S S 3 3
2.
3. 4.
综合为圆弧T。
发电机组的数学模型：
发电机组在约束的上、下限运行。
通常以两个变量表示，即发出的有功功率P和端 电压U的大小 或发出的有功功率P和无功功率Q 的大小。
习题：
1、某发电机电抗Xd=1.2，当电流和电
压取额定值时，试计算：
1）功率因素为1时所需要的电动势E；
2）功率因素为0滞后时的电动势E。
解：1）功率因素为1时，电流和电压同相位，则
1 U U jI X 1 j1.2 1.5650.2 E d I 1 j 0 1.56 E
2）功率因素为0滞后时，则
1 U U jI X 1 j (1) j 1.2 2.200 E d I j1 2.2 E
电力系统各元件的特性和数学模型
变压器需要承受一定的机械应力，包括自身的重量、运输 过程中的振动以及运行时的电磁力等。因此，变压器需要 有足够的机械强度和稳定性。
数学模型
01 02
电路模型
变压器可以用电路模型表示，其中电压和电流的关系由阻抗和导纳表示 。对于多绕组变压器，需要使用复杂的电路模型来描述各绕组之间的耦 合关系。
。
调相机
主要用于无功补偿和电压调节 ，通过吸收或发出无功功率来
维持电压稳定。
电动机
作为电力系统的负荷，能将电 能转换为机械能。
数学模型
同步发电机
基于电磁场理论和电路理论， 建立电压、电流、功率等变量
的数学关系。
异步发电机
通过分析转子磁场与定子绕组 的相互作用，建立数学模型。
调相机
基于无功功率理论，建立电压 与无功电流之间的数学关系。
05
CATALOGUE
电力电子元件
特性
非线性特性
动态特性
电力电子元件在正常工作状态下表现出非 线性特性，如开关状态下的电压-电流关系 。
电力电子元件的动态特性表现在其工作状 态的快速变化，如开关的快速通断。
时变特性
控制性
由于电力电子元件的工作状态和效率会随 着时间、温度、负载等因素的变化而变化 。
电力系统各元件的 特性和数学模型
contents
目录
• 发电机 • 变压器 • 输电线路 • 配电系统元件 • 电力电子元件
01
CATALOGUE
发电机
特性
01
02
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同步发电机
作为电力系统中的主要电源， 能将机械能转换为电能，具有
稳定的电压和频率输出。
异步发电机
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1.架空输电线路的等值电路
输电线路四个参数:
电阻r：反映线路通过电流时产生有功功率损
失效应 ；
电感L：反映载流导线周围产生的磁场效应；
电导g：反映线路带电时绝缘介质中产生泄漏
电流及导线附近空气游离而产生的有功
功率损失；
电容C：反映带电导线周围电场效应。
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中等长度输电线路的等值电路
线路电压为 110kV～220kV，架
空输电线路长度为 100km～ 300km，电缆线路长度不超过
Z R jX rl jxl
100km的线路
Y G jB jB jbl
图2-5 中等长度线路的等值电路
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长距离输电线路的等值电路
长度超过100km～300km的架空输电线路 和长度超过100km的电缆线路，这种线 路，必须考虑其分布参数特性
第二章 电力系统元件模型及参数计算
架空输电线路的等值电路及参数计算 变压器的等值电路及参数计算 发电机和负荷模型 电力系统的稳态等值电路(标幺值)
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2-1 基本概念
电力系统元件：构成电力系统的各组成部件。 元件参数：表征元件特性的参量。 数学模型：元件或系统物理模型的数学描述。
绝缘层和保护层三部分
组成，如图所示。电力
电缆的导体通常采用多
股铜绞线或铝绞线。根
据电缆中导体数目的不
同可分为单芯、三芯和
四芯电缆。
扇形三芯电缆
1-导体 2-绝缘层 3-铅包层 4-黄麻层 5-钢带铠甲 6-黄麻保护层
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2-2 输电线路的等值电路及参数计算
1.架空输电线路的等值电路 2.架空输电线路的参数计算
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A B C
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绝缘子：架空线路用的绝缘子用来支持或悬挂导线，并使之 与杆塔绝缘。它由瓷、玻璃或硅橡胶等材料制成。
要求：足够的电气与机械强度、抗腐蚀 材料：瓷质、玻、硅橡胶8杆塔
结构 作用分
木塔——已不用 钢筋混凝土塔—单杆、型杆 铁塔—用于跨越，超高压输电、耐张、转角、
换位。独根钢管—城市供电
直线杆塔—线路走向直线处，只承受导线自重 耐张杆塔—承受对导线的拉紧力 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
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2-2 输电线路的等值电路及参数计算
1、架空输电线路
导线和避雷线 杆塔 绝缘子 金具
2、电缆线路
导线 绝缘层 保护层
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架空输电线路
档距：架空线路相邻杆塔之间的水平距离。 弧垂：在档距中，导线的最低点和悬挂点之间
的垂直距离。
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钢芯铝绞线按其强度的大小，可分为普通型、轻型和加强型 三种。其区别反映在铝钢截面比上。截面比越小，机械强度越 高。对于220kV以上的输电线路，为减少线路的电抗和导线电 晕，常用分裂导线。
架空线路导线的型号是用导线的材料和结构以及截面积三部分 表示的。如T－铜线；G－钢线；L－铝线；J－多股绞线；HL－ 铝合金线；LGJ-120表示120mm2的钢芯铝绞线。 2020/5/8
图2-17 长线的等值电路
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2.架空输电线路的参数计算
架空输电线路每一相的等值串联阻抗 Z=(r+jx)l
架空输电线路每一相的等值并联导纳 Y=(g+jb)l
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每相单位长度的等值电阻
r
s
rt r20[1 (t 20)]
和普通钢芯相区别，支撑层6股
分裂导线——每相分成若干根，相互之间保持一 定距离400-500mm,防电晕，减小了电抗，电容增大
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架空线路采用的导线结构主要有单股、多股绞线和钢芯铝绞线。
(a) 单金属绞线 (b) 钢芯铝绞线 (c) 扩径钢芯铝绞线 (d) 空心导线 (e) 钢铝混合绞线
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多股线绞合—J
导线结构
扩径导线—K
排列：1、6、12、18
普通型：LGJ 铝/钢 比5.6—6.0 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
扩大直径，不增加截面积LGJK300相当于LGJQ-400
导线和避雷线
要求：导电好、机械强度大、抗腐蚀能力强 导线可分为裸导线和绝缘导线两大类，高压输电线路
基本上都采用裸导线．它的散热性能好。又节省绝缘材 料。绝缘导线主要用于低压线路，以利于人身和设备的 安全。
导线的材料主要有铝、铜、钢等。目前大量使用的是 铝或铝合金导线。钢导线一般用作避雷线，铝绞线的芯 线(即钢芯铅绞线)、或水泥杆的斜拉线，以提高其机械 强度。铜导线的导电性能和机械强度都优于铝，但价格 昂贵。
1.架空输电线路的等值电路
短距离输电线路
集中参数
中长距离输电线路
长距离输电线路 分布参数
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短距离输电线路的等值电路
长度不超过100km的架 空输电线路，线路额定 电压为60kV及以下者
图2-12 短线路的等值电路
Z R jX rl jxl
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导线和避雷线
导线可分为裸导线和绝缘导线两大类，高压输电线路 基本上都采用裸导线．它的散热性能好。又节省绝缘材 料。绝缘导线主要用于低压线路，以利于人身和设备的 安全。
导线的材料主要有铝、铜、钢等。目前大量使用的是 铝或铝合金导线。钢导线一般用作避雷线，铝绞线的芯 线(即钢芯铅绞线)、或水泥杆的斜拉线，以提高其机械 强度。铜导线的导电性能和机械强度都优于铝，但价格 昂贵。
绝缘子 金具
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
导线接续：接续、联结
保护金具：护线条、预绞线、防震锤、阻尼线 绝缘保护：悬重锤
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电缆线路
电力电缆主要由导体、