电力系统各元件的特性和数学模型PPT课件

按三个绕组排列方式的不同有两种不同的结构：
升压结构：中压内，低压中，高压外 降压结构：低压内，中压中，高压外
1.电阻
注意：如何做短路实验? 比如：Pk(1－2)、Uk(1－2)％：第3绕组开路，在第1绕 组中通以额定电流; 其它与此类推。
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电阻
由于容量的不同，对所提供的短路损耗要做些处理 对于100/100/100
滞后功率因数
负荷
运行时，所吸取的无功功率
超前功率因数
为正，感性无功 为负，容性无功
滞后功率因数
发电机
运行时，所发出的无功功率
超前功率因数
为正，感性无功 为负，容性无功
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第一节 发电机组的运行特性和
数学模型
一．隐极发电机稳态运行时的相量图和功角特性
Eq ～
I U
P,Q P
q
Eq jIxd
Iq U
I
d
I0%BT
▪阻抗（短路实验：在原边加I1N）
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1.电阻
变压器的电阻是通过变压器的短路损耗Pk， 其近似等于额定总铜耗PCu。
我们通过如下公式来求解变压器电阻：
P Cu 3IN 2R T3(Biblioteka PkSN2 UN2RT
3 SU NN)2R TU SN 2 N 2 R T
RT
Pk
U
2 N
S
2 N
经过单位换 RT 算 1P0k： U0SN 20N 2
ZT2
高
中
ZT1
2
1
ZT3
3
低
YT
三绕组变压器电气结 线图
三绕组变压器的等值电路
铭牌参数：SN；UIN／UⅡN／UⅢN；Pk（1－2）、 Pk（1－3）、 Pk（3－2）； Uk（1－2）％、 Uk （1－3） ％、 Uk （3－2） ％；P0、I0％
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按三个绕组容量比的不同有三种不同的类型： 100/100/100、100/50/100、100/100/50
第二章 电力系统各元件的特性 和数学模型
《电力系统稳态分析》
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第二章 电力系统各元件的特 性和数学模型
重点
一．电力系统中生产、变换、输送、消费电能 的四大部分的特性和数学模型 1.发电机组 2.变压器 3.电力线路 4.负荷
二．电力网络的数学模型
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复功率的符号说明：
取 S ~U IPjQU Iui U IS(cosjsi n)
I N
隐极式发电机组相量图
B
T
E
qN
U (
N
xd
)
S
I
N
xd
U (
N
xd
)
F
O'
U
N
U (
N
xd
)
O
Q
I N
图 2-4 隐 极 式 发 电 机 组 运 行 极 限 图
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决定隐极式发电机组运行极限的因素：
1. 定子绕组温升约束。取决于发电机的视在功率。以 O点为圆心，以OB为半径的圆弧S。
2. 励磁绕组温升约束。取决于发电机的空载电势。以 O’点为圆心，以O’B为半径的圆弧F。
然后，按照100/100/100计算电阻的公式计算各绕组电阻。
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按最大短路损耗求解（与变压器容量比无关）
—— 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。
根据“按同一电流密度选择各绕组导线截面 积”的变压器的设计原则：
RT (100% )
Pk
.
max
U
2 N
p/2 p d Q
Id
d
图 2-1 隐极式发电机的相量图
图2-2 隐极式发电机的功角特性曲线图
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一、隐极式发电机功率特性方程：
P EqU s ind
xd
QEqUcods U2
xd
xd
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二．隐极发电机组的运行限额和
数学模型
P
P
B
C
E qN
dN
O'
N
N j I N x d
U N
O
Q b
图 2-3
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电阻
对于100/50/100或100/100/50 首先，将含有不同容量绕组的短路损耗数据归算为额
定电流下的值。 例如：对于100/50/100 P k(12)P k '(12)(IN IN /2)24P k '(12) P k(2 3)P k '(2 3)(IN IN /2)24P k '(2 3)
双绕组变压器的参数和数学模型 三绕组变压器的参数和数学模型 自耦变压器的参数和数学模型
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一.双绕组变压. 器的参数和数学模型
RT1
jXT1
IN RT2 jXT2
.
铭牌参数：SN、
. U1N
.
Ur
Io .
Ux
UIN／UⅡN、 Pk、Uk％、
短路实验
Pk RT 空载实验 P0 P0、G I0％T
Uk%XT
P k11 2(P k(12)P k(13)P k(23))
P k21 2(P k(12)P k(23)P k(13)) 1
P k32(P k(13)P k(23)P k(12))
然后按双绕组变压器相似的公式计算各绕组电阻 R T 11 P k1 0 U S N 2 N 2 0, 0 R T 21 P k2 0 U S N 2 N 2 0, 0 R T 31 P k3 0 U S N 2 N 2 00
200
0
S
2 N
RT ( 50% ) 2 RT (100% )
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2.电抗
根据变压器排列不同，对所提供的短路电压做些处理
U k1% 1 2(U k(12)% U k(13)% U k(23)%)
U k2% 1 2(U k(1 2)% U k(2 3)% U k(1 3)%) U k3% 1 2(U k(1 3)% U k(2 3)% U k(1 2)%)
.
RT jXT
Io
.. U1N Ig
.BT GT Ib
电导
变压器电导对应的是变压器的铁耗，近似等
于变压器的空载损耗，因此变压器的电导可
如下求解：
GT
P0 1000UN 2
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电纳
在变压器中，流经电纳的电流和空载电 流在数值上接近相等，其求解如下：
BT
I0% SN 100 UN 2
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二.三绕组变压器的参数和数学模型
3. 原动机功率约束。即发电机的额定功率。直线BC。 4. 其他约束。当发电机以超前功率因数运行的场合。
综合为圆弧T。
5.
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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。
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第二节 变压器的参数和数学模 型
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2.电抗
在电力系统计算中认为，大容量变压器的
电抗和阻抗在数值上接近相等，可近似如
下求解：
Uk%
3INXT100 UN
XT
UN Uk% Uk% UN 2 3IN 100 10S0 N
折算时注意问题：
①基本侧
②功率不变性
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▪导纳（空载实验：在原边加UN）
.. U1NIo
RT jXT . Ur . Ux
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2.电抗
然后按双绕组变压器相似的公式计算各绕组电抗