第三章 电力系统主设备元件知识讲解
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相的参数。
5
❖ 短路试验的计算等值电路
RT XT A
U
双绕组变压器的简化等效电路
6
❖ 空载试验的计算等值电路
空载电流相量图
7
三绕组变压器的 Г型等值电路
PS12
PS1
PS13
?
PS2
PS23
PS3
U % S 1 2 U % S 1 3
U S1%
? U S2%
U % S 2 3
23
二、输电线路
从结构来分
架空线路 电缆线路
普通导线 分裂导线 扩径导线等
24
1. 架空输电线
避雷线
导线（四分裂）
杆塔
绝缘子串
典型架空输电线路的照片
25
26
27
双分裂导线
28
500kV换位塔
29
10kV跨越塔
大型跨越塔
30
同杆双回塔
10kV同杆双回塔
31
转角塔 32
直线塔
33
➢绝缘子种类
❖ 短路电流较大，需考虑限流措施。
20
短路试验示意图
1 ZAT= ZT(1 － k A )
21
4. 变压器的π型等值电路
I1
RT
jX T
I0
I2
U 1 GT
jBT
U 2
k:1
I2 U 2
带理想变压器的等值电路
22
I1
ZT kYT k
I2
U 1
(1k)YT
ZT
1 k
k(k1)YT
U 2
ZT
k (k 1)
)2
PS12(15000)2
4PS12
PS23
PS23(
SN SN3
)2
PS23(15000)2
4PS23
PS12 PS12
11
PS1
1 2
( PS1 2
PS1 3
PS2 3 )
PS
2
1 2
( PS1 2
PS2 3
PS1 3 )
PS 3
1 2
( PS1 3
计算时需要进行折算。
容量比为100/100/50的自耦变压器，短路电压 百分数的折算公式为：
U S13 %
U
'S13 %
SN SN3
U S23 %
U
'S 23 %
SN SN3
19
➢自耦变压器的运行特点 ❖ 当自耦变压器电压变比不大时（<3:1），其经济
性才较显著。
❖ 为了防止高压侧单相接地故障引起低压侧过电压， 中性点必须牢靠接地。
%)
XTi
Usi% VN 2130 ( )i(1,2,3) 100SN
13
➢电导和电纳的计算 ❖ 计算方法和双绕组变压器的完全一样。
GT UP N 2010 3 (S) BT1 I0% 00U SN N 21 03 (S)
三绕组变压器的空载试验 14
➢ 绕组布置与额定容量
三绕组变压器的绕组布置示意图 （a）升压布置 （b）降压布置
感应电势(自感、互感)抵抗电流
X
电流效应
串联还是并联？
42
❖ 线路加电压
绝缘漏电(较小)，
一定电压下发光、放电(电晕)
G
电场
线/线、线/大地电容
交变电压产生电容电流
B
电压效应
串联还是并联？
钢化玻璃绝缘子
瓷绝缘子
合成绝缘子
34
➢绝缘子形式
针式绝缘子
瓷横担绝缘子
悬 式 绝 缘 子
35
电压等级与直线杆塔上悬垂绝缘子串中绝缘 子 数量的关系
系统标 称电压 （kV）
每串绝缘 子片数
35 63 110 220 330 500
35
7
13
17~ 25~ 19 28
36
➢金具
37
金具种类
并沟线夹（接续金具）
PS13
PS1
PS3
PS23
PS2
PS3
PS1
1 2
(PS12
PS13
PS23
)
PS2
1 2
(PS12
PS23
PS13 )
PS3
1 2
(PS13
PS23
PS12
)
10
❖ 对于100/100/50和100/50/100型三绕组变压 器 按变压器的额定容量进行折算
PS13
PS13(
SN SN3
第3章 电力系统主设备元件
1
变 压 器：等值电路及参数计算 输电线路：结构及参数 开关电器：种类和工作原理 互 感 器：误差及接线方式
2
一、电力变压器的等值电路及参数计算
1. 双绕组变压器参数计算
双绕组变压器的T型等值电路
双绕组变压器Г型等值电路 3
➢ 等值电路计算所用参数
双绕组变压器Г型等值电路
PS2 3
PS1 2 )
RTi P SsiN U 2 N 213 0()i(1,2,3)
12
国标规定:短路电压百分数已经规算到额定电流时的值。
US1%
1ຫໍສະໝຸດ Baidu2
(US12
%
US13
% US23
%)
US2
%
1 2
(US12
%
US23 %
US13
%)
US3 %
1 2
(US13
% US23
%
US12
• 变压器额定容量 SN • 变压器额定电压 UN • 短 路 损 耗 ΔPs
• 阻抗电压百分数 Us% • 空 载 损 耗 ∆P0 • 空载电流百分数 I0%
4
➢ 关于参数的说明 ❖ 变压器容量为三相的总容量。 ❖ 变压器铭牌上的电气参数：损耗是三相总损耗，
百分数是相对于相电压（电流）的百分比。 ❖ 计算所得变压器等值电路中的参数指的是每一
15
3. 自耦变压器
➢ 自耦变压器的连接方式和容量关系
三绕组自耦变压器
U1-高压，U2-中压，U3低压
16
➢ 自耦变压器的电磁关系
❖ 高压与低压的关系与普通变压器一样 ❖ 高-中压关系：
变比：
kA ＝ N1/N2＝ U1/U2
负载时的电流关系： I I2 I1
磁势平衡方程：
I 1 ( N 1 N 2 ) I N 2 ( I 2 I 1 ) N 2
U S3%
8
❖ 国家标准规定的容量比有三种类型：
100（高）/100（中）/100（低） 100（高）/100（中）/ 50（低） 100（高）/ 50（中）/100（低） 三绕组变压器的额定容量：三个绕组中容量最 大的一个绕组的容量。
9
❖ 对100/100/100型三绕组变压器
PS12 PS1 PS2
I
(1
1 kA
)I2
17
❖ 额定容量（又称通过容量） Se =U1I1=U2I2
传导功率
Se=U2I2= U2I1+ U2I=S传+S电
❖标准容量
电磁功率
Sb= S电＝U2I= U2I2(1－
1 kA
)=Se(1－
1 kA
)
❖效益系数
kb
Sb Se
1 1 kA
18
➢参数计算及等值电路
❖ 与普通三绕组变压器相同 ❖ 注意：短路试验数据是未经折算的数值，参数
悬垂线夹
耐张线夹
联结金具（Z型挂板） 38
金具种类（保护）
防振锤
间隔棒
39
2. 电缆线路
40
3. 输电线路参数计算
❖ 有几个参数可以反映输电线的电磁现象? ❖ 各个参数受哪些因素影响? ❖ 如何用等值电路表示输电线路?
41
➢线路的电磁现象和参数
❖ 线路通电流
发热，消耗有功功率
R
交流电流
交变磁场
5
❖ 短路试验的计算等值电路
RT XT A
U
双绕组变压器的简化等效电路
6
❖ 空载试验的计算等值电路
空载电流相量图
7
三绕组变压器的 Г型等值电路
PS12
PS1
PS13
?
PS2
PS23
PS3
U % S 1 2 U % S 1 3
U S1%
? U S2%
U % S 2 3
23
二、输电线路
从结构来分
架空线路 电缆线路
普通导线 分裂导线 扩径导线等
24
1. 架空输电线
避雷线
导线（四分裂）
杆塔
绝缘子串
典型架空输电线路的照片
25
26
27
双分裂导线
28
500kV换位塔
29
10kV跨越塔
大型跨越塔
30
同杆双回塔
10kV同杆双回塔
31
转角塔 32
直线塔
33
➢绝缘子种类
❖ 短路电流较大，需考虑限流措施。
20
短路试验示意图
1 ZAT= ZT(1 － k A )
21
4. 变压器的π型等值电路
I1
RT
jX T
I0
I2
U 1 GT
jBT
U 2
k:1
I2 U 2
带理想变压器的等值电路
22
I1
ZT kYT k
I2
U 1
(1k)YT
ZT
1 k
k(k1)YT
U 2
ZT
k (k 1)
)2
PS12(15000)2
4PS12
PS23
PS23(
SN SN3
)2
PS23(15000)2
4PS23
PS12 PS12
11
PS1
1 2
( PS1 2
PS1 3
PS2 3 )
PS
2
1 2
( PS1 2
PS2 3
PS1 3 )
PS 3
1 2
( PS1 3
计算时需要进行折算。
容量比为100/100/50的自耦变压器，短路电压 百分数的折算公式为：
U S13 %
U
'S13 %
SN SN3
U S23 %
U
'S 23 %
SN SN3
19
➢自耦变压器的运行特点 ❖ 当自耦变压器电压变比不大时（<3:1），其经济
性才较显著。
❖ 为了防止高压侧单相接地故障引起低压侧过电压， 中性点必须牢靠接地。
%)
XTi
Usi% VN 2130 ( )i(1,2,3) 100SN
13
➢电导和电纳的计算 ❖ 计算方法和双绕组变压器的完全一样。
GT UP N 2010 3 (S) BT1 I0% 00U SN N 21 03 (S)
三绕组变压器的空载试验 14
➢ 绕组布置与额定容量
三绕组变压器的绕组布置示意图 （a）升压布置 （b）降压布置
感应电势(自感、互感)抵抗电流
X
电流效应
串联还是并联？
42
❖ 线路加电压
绝缘漏电(较小)，
一定电压下发光、放电(电晕)
G
电场
线/线、线/大地电容
交变电压产生电容电流
B
电压效应
串联还是并联？
钢化玻璃绝缘子
瓷绝缘子
合成绝缘子
34
➢绝缘子形式
针式绝缘子
瓷横担绝缘子
悬 式 绝 缘 子
35
电压等级与直线杆塔上悬垂绝缘子串中绝缘 子 数量的关系
系统标 称电压 （kV）
每串绝缘 子片数
35 63 110 220 330 500
35
7
13
17~ 25~ 19 28
36
➢金具
37
金具种类
并沟线夹（接续金具）
PS13
PS1
PS3
PS23
PS2
PS3
PS1
1 2
(PS12
PS13
PS23
)
PS2
1 2
(PS12
PS23
PS13 )
PS3
1 2
(PS13
PS23
PS12
)
10
❖ 对于100/100/50和100/50/100型三绕组变压 器 按变压器的额定容量进行折算
PS13
PS13(
SN SN3
第3章 电力系统主设备元件
1
变 压 器：等值电路及参数计算 输电线路：结构及参数 开关电器：种类和工作原理 互 感 器：误差及接线方式
2
一、电力变压器的等值电路及参数计算
1. 双绕组变压器参数计算
双绕组变压器的T型等值电路
双绕组变压器Г型等值电路 3
➢ 等值电路计算所用参数
双绕组变压器Г型等值电路
PS2 3
PS1 2 )
RTi P SsiN U 2 N 213 0()i(1,2,3)
12
国标规定:短路电压百分数已经规算到额定电流时的值。
US1%
1ຫໍສະໝຸດ Baidu2
(US12
%
US13
% US23
%)
US2
%
1 2
(US12
%
US23 %
US13
%)
US3 %
1 2
(US13
% US23
%
US12
• 变压器额定容量 SN • 变压器额定电压 UN • 短 路 损 耗 ΔPs
• 阻抗电压百分数 Us% • 空 载 损 耗 ∆P0 • 空载电流百分数 I0%
4
➢ 关于参数的说明 ❖ 变压器容量为三相的总容量。 ❖ 变压器铭牌上的电气参数：损耗是三相总损耗，
百分数是相对于相电压（电流）的百分比。 ❖ 计算所得变压器等值电路中的参数指的是每一
15
3. 自耦变压器
➢ 自耦变压器的连接方式和容量关系
三绕组自耦变压器
U1-高压，U2-中压，U3低压
16
➢ 自耦变压器的电磁关系
❖ 高压与低压的关系与普通变压器一样 ❖ 高-中压关系：
变比：
kA ＝ N1/N2＝ U1/U2
负载时的电流关系： I I2 I1
磁势平衡方程：
I 1 ( N 1 N 2 ) I N 2 ( I 2 I 1 ) N 2
U S3%
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❖ 国家标准规定的容量比有三种类型：
100（高）/100（中）/100（低） 100（高）/100（中）/ 50（低） 100（高）/ 50（中）/100（低） 三绕组变压器的额定容量：三个绕组中容量最 大的一个绕组的容量。
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❖ 对100/100/100型三绕组变压器
PS12 PS1 PS2
I
(1
1 kA
)I2
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❖ 额定容量（又称通过容量） Se =U1I1=U2I2
传导功率
Se=U2I2= U2I1+ U2I=S传+S电
❖标准容量
电磁功率
Sb= S电＝U2I= U2I2(1－
1 kA
)=Se(1－
1 kA
)
❖效益系数
kb
Sb Se
1 1 kA
18
➢参数计算及等值电路
❖ 与普通三绕组变压器相同 ❖ 注意：短路试验数据是未经折算的数值，参数
悬垂线夹
耐张线夹
联结金具（Z型挂板） 38
金具种类（保护）
防振锤
间隔棒
39
2. 电缆线路
40
3. 输电线路参数计算
❖ 有几个参数可以反映输电线的电磁现象? ❖ 各个参数受哪些因素影响? ❖ 如何用等值电路表示输电线路?
41
➢线路的电磁现象和参数
❖ 线路通电流
发热，消耗有功功率
R
交流电流
交变磁场