第二章电力系统各元件的参数和等值电路

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•58
电流与阻抗的标幺值计算 :
标幺值结果换算成有名值 :
•59
二. 电压级的归算
对于多电压级网络,无论是采用标么制还是 有名制,都需将参数或变量归算至同一电压级。
才能得到网络的等值电路。以下介绍:
采用有名值时的电压级归算(有名值等值电路) 采用标么值时的电压级归算(标么值等值电路)
•60
1. 采用有名值时的电压级归算
•8
2. 架空线路的绝缘子
架空线路使用的绝缘子分为 针式:35KV以下线路 悬式:35KV及以上线路≥3片;60KV ≥5 片;110KV ≥7片;220KV ≥13片;330 ≥19 片 通常可根据绝缘子串上绝缘子的片数来 判断线路电压等级,一般一个绝缘子承担1万V 左右的电压。
•9
针式绝缘子
电晕:强电场作用下导线周围空气的电离现象
导线周围空气电离的原因:是由于导线表面的电场强 度超过了某一临界值,以致空气中原有的离子具备了足够的 动能,使其他不带电分子离子化,导致空气部分导电。
•27
四.电力线路的数学模型
电力线路的数学模型就是以电阻、电抗、电纳和 电导来表示线路的等值电路。(集中参数电路)
•46
3.导纳 •求取三绕组变压器导纳的方法和求 取双绕组变压器导纳的方法相同。
•47
三.自耦变压器的参数和数学模型
• 就端点条件而言,自耦变压器可完全等值于普通 变压器,但由于三绕组自耦变压器第三绕组的容量总 小于变压器的额定容量,因此需要进行归算。
•对于旧标准:
❖ 对于新标准,也是按最大短路损耗和经过归算的短 路电压百分比值进行计算。
•例如:对于100/50/100
•然后,按照100/100/100计算电阻的公式计算各绕组电 阻。 •43
2.电抗
•与短路电阻算法相同,根据两两绕组短路实验数据 •求出各绕组等值电压损耗
•45
2.电抗
然后按双绕组变压器相似的公式计算各绕组电抗
•一般来说,制造厂所提供的短路电压百分比都是经过归算的, •因此短路电压不需要再归算。
•55
•注意: (1)标幺值没有量纲。 • (2)所选基准值不同,标幺值不同。 标幺制的优点:计算结果清晰、简化计算、特
别有:线电压和相电压的标幺值数值相等;三 相功率和单相功率的标幺值数值相等。
选择基准值的条件:
① 基准值的单位应与有名值的单位相同
② 阻抗、导纳、电压、电流、功率的基准值之 间也应符合电路的基本关系
可以证明:
•22
分裂导线的输电线路
•23
•四

增加一张分

裂导线照片

线
•24
三.电力线路的导纳
•1.三相架空线路的电纳
其电容值为:
最常用的电纳计算公式:
•架空线路的电纳变化不大,一般为 •26
2.分裂导ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ线路的电纳
•3.架空线路的电导
线路的电导取决于沿绝缘子串的泄漏和电晕
绝缘子串的泄漏:通常很小
•39
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 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
1.电阻降压结构:低压内,中压中,高压外
• 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
•56
五个基准值中只有两个可任意选择,其
余派生。
一般选功率和电压。
功率的基准值:选取某一整数,如:
100MVA
电压的基准值:取参数和变量都将向
其归算的该级额定电压。如拟将参数归 •57
当选定各变量的基准值时,可表示出相应的标么值 。如:
•结论::线电压和相电压的标幺值数值相等; • 三相功率和单相功率的标幺值数值相等。
•34
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:

Pk: KW
•单位:UN: KV

SN: MW
•35
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:
•折算时注意问题: • ①基本侧 • ②功率不变性
第二章电力系统各元件 的参数和等值电路
2020年7月26日星期日
第二章
•重 点
电力系统的元件参数 及等值电路
一.电力网各元件的参数及等值电路 1. 输电线路的参数及等值电路 2.变压器的参数及等值电路 二.电力网络的等值电路
•2
第一节 电力线路的参数和等值 电路
一.电力线路的结构简述 二.电力线路的阻抗 三. 电力线路的导纳
•63
• 1)准确归算:采用变压器实际额定变比 • 把待归算侧的参数归算到基本级
•64
• 2)近似归算:采用变压器平均额定变比 • 把待归算侧的参数归算到基本级
•65
•例
•取10kV为基本级,则110kV级线路l-2阻抗归算如 下:
•准确
•近似 •67
2. 采用标幺值时的电压级归算
➢根据计算精度要求的不同,求取标么值的方
•3
第一节 电力线路的参数和等 值电路
一.电力线路结构简述
电力线路按结构可分为
架空线:导线、避雷线、杆塔、绝缘子和金具等 电 缆:导线、绝缘层、保护层等
1. 架空线路的导线和避雷线
导 线:主要由铝、钢、铜等材料制成 避雷线:一般用钢线
•4
输电线路
1.架空线 导线 避雷线 杆塔 绝缘子 金具
•6
❖ 为了减少电晕损耗或线路电抗,常采用 :
▪ 扩径导线 人为扩大导线直径,但不增加载流部
分截面积。不同之处在于支撑层仅有6股 ,起支撑作用。 ▪ 分裂导线
又称复导线,其将每相导线分成若干 根,相互间保持一定的距离。但会增加 线路电容。
•7
电性能,机械强度,抗腐蚀能力; 主要材料:铝,铜,钢;例:LJ TJ LGJ
•48
第四节 负荷、发电机和电抗器数学模型
1. 负荷的表示法:
① 恒功率表示法:
•感性
•容性
② 恒阻抗表示法:
•49
2. 发电机模型(稳态时)
2.5.1 发电机电抗和电势

发电机的等值电路
•(a) 以电压源表示;(b)以电流源表示
•50
•发电机铭牌值:
由发电机铭牌提供电抗百分值求出发电机电抗XG。
法有两种:准确算法和近似算法。 准确算法:参数按变压器的实际变比归算 近似算法:参数按平均额定变比归算。
➢归算的方法有两种:
方法1:先有名值归算,后求标么值 方法2:先基准值归算,后求标么值
•38
二.三绕组变压器的参数和数学模型
•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%
•36
▪导纳(空载实验:在原边加UN )
•. •. •U1N•Io
•RT •jXT •. •U r•. •Ux
•. •RT
•Io
•. •. •U1N•Ig
•GT
••.BT •Ib
•jXT
•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:
•37
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:
滚式换位
换位方式
换位杆塔换位
•13
4、电缆线路
•电缆有三部分组成:导体、绝缘层、包护层
•导体:L或T;单股或多股;单相或三相;圆形或扇形等
•绝缘材料:橡胶、沥青、聚氯乙烯、棉麻、绸、纸等。目前 大多用浸渍纸。主要是相间绝缘、相与地绝缘。

内护层:铅、铝,聚乙烯等,保护绝缘等
•包护层

外护层:防止锈蚀
① 选取基本级(一般选最高电压等级) ② 确定变比
•变压器变比K值的选 取
③ 参数的归算
•变压器实际的变比 •平均额定变比
• 准确归算:采用变压器实际变比
• 近似归算:采用平均额定变比
•61
•额定电压和平均额定电压
UN(kv)
3
6
10
35 110 220 330
Up (kv) 3.15 6.3 10.5 37 115 230 345
•51
发电机电势
•52
3. 电抗器模型
•电抗器铭牌值: 由电抗器提供的电抗百分值求电抗器电抗XR。
•53
第五节 电力网络的等值电路
• 建立了电力系统各元件的数学模型,就可以根 据它们的连接方式,建立电路网的等值电路但在此 之前还需解决两个问题:
1. 电压级的归算问题
2. 标么值的折算
•以有名值表示
绕组中通以额定电流;
• 其它与此类推。
•40
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
•各绕组等值损耗
•41
然后按双绕组变压器相似的公式计算各绕组电 阻
•42
电阻
对于100/50/100或100/100/50 由于短路损耗是指容量小的一侧达到额定电流时的 数值,因此应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。
•10
悬式绝缘子
主要用于35kV及以 上系统,根据电压 等级的高低组成数 目不同的绝缘子链 。
•11
棒式绝缘子
•12
3. 架空线路的换位问题
•A
•C
•B
•A
•B
•A
•C
•B
•C
•B
•A
•C
目的在于减少三相参数不平衡
整换位循环:指一定长度内有两次换位而三相导 线都分别处于三个不同位置,完成一次完整的循环。
•均大于直流电阻率
•19
2、有色金属导线三相架空线路的电抗
•先看单相线路 n=1
•a •b
•首先求外部磁 链
•r
•D •dx
•x
•i
•× •磁动势
•20
2、电抗计算公式:
•其中:
在近似计算中,可以取架空线路的电抗为0.4 •21
• 3.分裂导线三相架空线路的电抗
分裂导线采用了改变导线周围的磁场分布,等效地增 加了导线半径,从而减少了导线电抗。
•14
•2. 电缆线路
导体 绝缘层 保护层
•15
电力线路的参数
•16
•电力线路的参数
架空输电线路参数有四个 (1)电阻r0:反映线路通过电流时产生的有功功率
损耗效应。 (2)电感L0:反映载流导体的磁场效应。
•图2-11 单位长线路的一相等值电路 •17
•(3)电导g0 :线路带电时绝缘介质中产生的泄漏 电流及导体附近空气游离而产生有功功率损耗。
•5
1. 架空线路的导线和避雷线
❖ 认识架空线路的标号
× × × × × — × /×
钢线部分额定截面积 主要载流部分额定截面积 J 表示加强型,Q表示轻型 J 表示多股线 表示材料,其中:L表示铝、 G表示钢、T表示铜、HL表示 铝合金 例如:LGJ—400/50表示载流额定截面积为400、钢线额定 截面积为50的普通钢芯铝线。
双绕组变压器的参数和等值电路 三绕组变压器的参数和等值电路
自耦变压器的参数和等值电路
•33
一.双绕组变压器的参数和数学模型
•. •RT
•Io
•. •. •U1N•Ig
•GT
••.BT •Ib
•jXT
•短路实验
•空载实验
•铭牌参数:SN 、

UIN/UⅡN

• Pk、Uk% 、
• P0、I0%
▪阻抗(短路实验:在原边加I1N)
•(4)电容C0 :带电导体周围的电场效应。 • 输电线路的以上四个参数沿线路均匀分布。
•图2-11 单位长线路的一相等值电路
•18
二.电力线路的阻抗
•1、有色金属导线架空线路的电阻
有色金属导线指铝线、钢芯铝线和铜线 •每相单位长度的电阻:
其中: 铝的电阻率为31.5
铜的电阻率为18.8
考虑温度的影响则:
分三种情况讨论: 1) 短线路 2) 中等长度线路 3) 长线路(分布参数电路或修正集中参数电路)
•28
1.短输电线路:电导和电纳忽略不计
长度<100km 电压60kV以下 短的电缆线 线路阻抗
•图2-12 短线路的等值电路
•29
2.中等长度的输电线路 110kV~220kV 架空线:100km~300km 电缆:<100km 线路电纳忽略不计 参数:
可作出π型等值电路和T型等值电路
•30
• 图 中等长度线路的等值电路 • (a) π形等值电路;(b) T形等值电路
•31
3 长线路的等值电路(需要考虑分布参数特性) 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:
•32
第二节 变压器的参数和等值电路
•描述电力系统的数学模型 •用标么值表示
:
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一. 标幺值
基本概念 1) 有名制:在电力系统计算时,采用有单位的阻抗
、导纳、电压、电流和功率等进行计算。 2) 标幺制:在电力系统计算时,采用没有单位的阻
抗、导纳、电压、电流和功率等进行计算。它是 相对值。 3) 基准值:对于相对值的相对基准。 三者之间的关系:
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