电力系统分析基础第二章

§2.3 电力线路的参数和数学模型
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
§2.3 电力线路的参数和数学模型
4、电导 电导主要由沿绝缘子的泄漏电流和电晕损耗决定 所谓电晕现象，就是指导线周围空气的电离现象。 导线周围空气之所以会产生电离，是由于导线表面 的电场强度很大，而架空线路的绝缘介质是空气， 一旦导线表面的电场强度达到或超过空气分子的游 离强度时，空气的分子就被游离成离子。这时能听 到“滋滋”的放电声，或看到导线周围发生的蓝紫 色荧光，还可以闻到氧分子被游离后又结合成臭氧 的气味，最后形成空气的部分电导。这种在强电磁 场作用下，导线周围空气的电离现象称为电晕现象 。
短路损耗：
SN R S R P 3I R 3 3U U N
2 2 k N T T N 2 N
2
T
UN RT Pk 2 S
N
2
( )
注意单位：UN（V）、SN（VA）、Pk（W） 如 UN（KV）、SN（MVA）、Pk（KW）时
R T Pk
2
' k ( 2 3 )
§2.2 变压器的数学模型
4) 只给出一个最大短路损耗Pkmax时（两个100%绕组间短路）
Pk max UN ( 100 %) RT 2 2000 SN R (50%) 2 R (100%)
T T
2
2、由短路电压百分比求XT（制造商已归算，直接用） 1 Uk 1(%)U (%) (%) (%) (%) X Uk 1 Uk ( 1 2 ) Uk ( 1 3 ) Uk ( 2 3 ) 2 100S 1 U k 2(%)U Uk (12 ) (%) Uk ( 23 ) (%) Uk (13 ) (%) (%) Uk 2 X 2 100S 1 Uk (13 ) (%) Uk ( 23 ) (%) Uk (12 ) (%) (%) Uk 3(%)U Uk 3 2 X 100S 排列不同，阻抗不同，中间绕组最小，甚至为负，一般取0
§2.2 变压器的数学模型
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
1．电缆的构造
• 电缆的构造一般包括导体、绝缘层和保护包皮三部分。 电缆的导体通常用多股铜绞线或铝绞线制成。
• 根据电缆中导体数目的不同，可分为单芯、三芯和四 芯电缆。
• 电缆的绝缘层用来使各导体之间及导体与包皮之间相 互绝缘的。制造电缆所用的绝缘可分为均匀质和纤维 质两类，前者包括橡胶、沥青、聚乙烯、聚丁烯等； 后者包括棉、麻、丝、绸、纸等。
结构
扩径导线—K
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
四 分 裂 导 线
§2.3 电力线路的参数和数学模型
2.杆塔 结构
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
作用分
§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
§2.3 电力线路的参数和数学模型
3.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
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
§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
• 电力电缆，特别是高压电缆，大多数采用油浸绝缘， 它是用质量较好的木浆纸除去水分后用油和松香混合 制成的绝缘剂加以浸渍而成。
常用电缆构造
§2.3 电力线路的参数和数学模型
二、单位长度电力线路的参数
1、电阻
r1=ρ/ s
单位：Ω•mm2/km 铜：18.8 铝: 31.3 与温度有关
ρ电阻率
S 截面积 mm2 一般是查表 rt=r20(1+α(t-20)) 钢线电阻：导磁集肤、磁滞效应交流电阻> 直流电阻，和电流有关查手册
U U X 100% % X Z Z 3I S
G N G N N N
2 N
N 2
电抗：
% U % U % U cos X X X X 100 100 S 100 P 3I
2 G N G N G N G N N N
N
等 值 电 路
jXG
EG
机端
机端
机端
P+jQ
Pk ( 1 2 ) Pk ( 1 2 )
'
2) 对于（100/50/100）
Pk ( 2 3 ) Pk ( 2 3 )
'
IN 4 P 0.5I N
2
2
' k ( 1 2 )
Pk ( 1 3 ) Pk ( 1 3 )
一.线路的结构
架空线：导线、避雷线、杆塔、绝缘子、金具
电力线路
电缆线：导线、绝缘层、保护层
(1)导线用来传导电流、输送电能； (2)避雷线用来将雷电流引入大地，以保护电力线路免受雷击 (3)杆塔用来支撑导线和避雷线，使导线与导线、导线与大地 之间保持一定的安全距离； (4)绝缘子用来使导线和杆塔之间保持绝缘； (5)金具用来连接导线或避雷线，将导线固定在绝缘子上，以 及将绝缘子固定在杆塔上。
P
U
§2.1 发电机的数学模型
唯一的注入功率元件
调负荷——原动机转速（汽门、导水翼） 调电压——励磁
二、同步发电机的允许运行范围
Xd IN Eqn
Eqn
UN


UN IN
jINXd
EqU P sin Xd
§2.1 发电机的数学模型
定子绕组： IN为限—S园弧
受限条件
转子绕组：
原动机出力：额定有功功率—BC直线
U 1000S
N
2
2 N
( )
§2.2 变压器的数学模型
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
绝缘子
类型：针式（35KV以下），悬式（ 35KV以上）
片数：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
金具
§2.3 电力线路的参数和数学模型
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
§2.2 变压器的数学模型
对于第Ⅱ类（100/50/100）第Ⅲ类（100/100/50） 试验时小绕组不过负荷，存在归算问题，归算到SN
§2.3 电力线路的参数和数学模型
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 等效半径r' 0.779r 对数关系：导线截面和布臵无显著影响，一般0.4 Ω/km 正三角布臵Dm=D；水平布臵Dm=1.26D 分裂导线：改变磁场1、理想变压器 u1
n1:n2 I2
u2
u1/n1=u2/n2 u2= u1/k
特征：无铜损、铁损、漏抗、激磁电流
RT jXT
2、实际变压器
-jBT
GT
通过短路和开路试 验求RT、XT、BT、 GT
§2.2 变压器的数学模型
3、短路试验求RT、XT
条件：一侧短路，另一侧加电压使短路绕组电流达到额定值
k N
2 N
UN（KV）、SN（MVA）
§2.2 变压器的数学模型
4、开路试验求GT、BT
条件：一侧开路，另一侧加额定电压
空载损耗：
P0 G 1000U
T
2 N
(S )
空载电流百分比 I0%
0
有功分量Ig 无功分量Ib
N b
UN I 0 Ib BT 3
%S I B 100 U
Pk(2-3)
电压%未归算
最大短路损耗 归算的电压%
SN U k(1-3) % = U % S3 S U k(2-3) % = U'k(2-3) % N S3
' k(1-3)
SN ' = Pk(2-3) S3
2
§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
1、导线
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