第二章 電力系統(tǒng)各元件等值電路和參數(shù)計算

1、第第2 2章章電力系統(tǒng)元件模型和參數(shù)計算電力系統(tǒng)元件模型和參數(shù)計算主要講述電力系統(tǒng)各元件等值電路及參數(shù)以主要講述電力系統(tǒng)各元件等值電路及參數(shù)以及電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)等值電路模型及電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)等值電路模型. .內(nèi)容提要n發(fā)電機組及負荷數(shù)學(xué)模型發(fā)電機組及負荷數(shù)學(xué)模型n變壓器的參數(shù)和數(shù)學(xué)模型變壓器的參數(shù)和數(shù)學(xué)模型n電力線路的參數(shù)和數(shù)學(xué)模型電力線路的參數(shù)和數(shù)學(xué)模型n電力網(wǎng)絡(luò)的數(shù)學(xué)模型電力網(wǎng)絡(luò)的數(shù)學(xué)模型2.1 2.1 發(fā)電機和負荷模型發(fā)電機和負荷模型2.1.1 2.1.1 發(fā)電機電抗和電勢發(fā)電機電抗和電勢 圖圖 發(fā)電機的等值電路發(fā)電機的等值電路(a) (a) 以電壓源表示；以電壓源表示；(b)(b)以電流源表示

2、以電流源表示忽略電阻，發(fā)電機銘牌提供電抗百分值。忽略電阻，發(fā)電機銘牌提供電抗百分值。2.1.1 2.1.1 發(fā)電機電抗和電勢發(fā)電機電抗和電勢%1003%NGNGVXIX100%3GNNGXIVXNGNNGNGPXVSXVX100cos%100%22電勢電勢2.1.1 2.1.1 發(fā)電機電抗和電勢發(fā)電機電抗和電勢GGGGXI jVE2.2 變壓器的參數(shù)和數(shù)學(xué)模型問題的提出1、在電力系統(tǒng)分析中，變壓器如何表示?2、變壓器各等值參數(shù)如何求取?雙繞組雙繞組變壓器變壓器三繞組三繞組變壓器變壓器2.4.2 雙繞組變壓器的參數(shù)計算雙繞組變壓器的參數(shù)計算變壓器的試驗數(shù)據(jù)：變壓器的試驗數(shù)據(jù)：短路損耗短路損耗PP

3、s s，短路電壓，短路電壓V Vs s% % 空載損耗空載損耗PP0 0，空載電流，空載電流 I I0 0% % 電阻電阻R RT T注意單位注意單位 P Ps s為為kW,SkW,SN N為為kVA,VkVA,VN N為為kV,IkV,IN N為為A A，R RT T為為。3222103/NNsTNsTSVPRIPR2.2.2 雙繞組變壓器的參數(shù)計算雙繞組變壓器的參數(shù)計算電抗電抗電導(dǎo)電導(dǎo) 3210100%NNSTSVVXSVPVPGNNFeT32032101010031003/%NTNNTNXSVXIVXIVV2.2.2 雙繞組變壓器的參數(shù)計算雙繞組變壓器的參數(shù)計算電納電納變比：兩側(cè)繞組空載

4、線電壓之比。變比：兩側(cè)繞組空載線電壓之比。 (1)(1)對對Y Y，y y接法和接法和D ,dD ,d接法的變壓器接法的變壓器 (2)(2)對于對于Y,dY,d接法的變壓器接法的變壓器320010100%3100%NNNNTVSIVIIB2121/NNTVVk2121/3/NNTVVk例例25注意點：注意點：1.各量單位：2.UN為哪側(cè)的，則算出的參數(shù)、等值電路為折合到該側(cè)的。3.三相變壓器的原副邊電壓比不一定等于匝數(shù)比4.三相變壓器不論其接法如何，求出的參數(shù)都是等值成Y/Y接法中的一相參數(shù)5.勵磁支路放在功率輸入側(cè)(電源側(cè)、一次側(cè)) 0()()()()NNSP kWUkVSkVAP kW、2

5、.2.3三繞組變壓器等值電路 R2 jX2 2 R1 jX1 GT -jBT 1 3 R3 jX3 2.2.3 三繞組變壓器的參數(shù)計算三繞組變壓器的參數(shù)計算1.1.電阻電阻R R1 1、R R2 2、R R3 3（1 1）三個繞組容量相同）三個繞組容量相同1312321)-S(33232223)-S(22122122)-S(133P33P33PSSNNSSNNSSNNPPRIRIPPRIRIPPRIRI)(21)(21)(21)21()13()32(3)13()32()21(2)32()13()21(1SSSSSSSSSSSSPPPPPPPPPPPP) 3 , 2 , 1(10322iSVPR

6、NNSii總結(jié)：2.2.3 三繞組變壓器的參數(shù)計算三繞組變壓器的參數(shù)計算（2 2）三繞組容量不同（）三繞組容量不同（1001001001005050、1001005050100100）（3 3）僅提供最大短路損耗的情況）僅提供最大短路損耗的情況322max.)(102NNSSSVPRN23)13()13(232)32()32(22)21()21()(),min()(NNSSNNNSSNNSSSSPPSSSPPSSPP)()(NNSNNSRSSR2.2.3 三繞組變壓器的參數(shù)計算三繞組變壓器的參數(shù)計算 電抗電抗X X1 1、X X2 2、X X3 3 (i=1,2,3)%)V-%V%(21%)V

7、-%V%(21%)V-%V%(21%2)-S(11)-S(3)32(31)-S(33)-S(2)21(23)-S(21)-S(3)21(1SSSSSSVVVVVV3210100%NNSiiSVVX2.2.3 三繞組變壓器的參數(shù)計算三繞組變壓器的參數(shù)計算導(dǎo)納導(dǎo)納G GT T-jB-jBT T及變比及變比k k1212,k,k1313,k,k2323 計算方法與雙繞組變壓器相同計算方法與雙繞組變壓器相同2.2輸電線路的參數(shù)和數(shù)學(xué)模型問題的提出1、物理線路的、物理線路的基本結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu)如何如何2、有幾個參數(shù)可以反映單位長度輸電線、有幾個參數(shù)可以反映單位長度輸電線 的的電磁現(xiàn)象電磁現(xiàn)象?3、 各個參數(shù)

8、受哪些各個參數(shù)受哪些因素影響因素影響?4 、如何用、如何用等值電路等值電路表示輸電線路表示輸電線路?一、概述一、概述 1.1.電力線路種類電力線路種類（1 1）架空線：導(dǎo)線、避雷線、桿塔、絕緣子）架空線：導(dǎo)線、避雷線、桿塔、絕緣子 、換位換位 （2 2）電纜）電纜 2.2.電力線路的參數(shù)電力線路的參數(shù) 電阻、電抗、電導(dǎo)、電納，分別用電阻、電抗、電導(dǎo)、電納，分別用r r（歐歐/ /公公里里 ）、）、x x（歐歐/ /公里公里）、）、g g（西門子西門子/ /公里公里）、）、b b（西門子西門子/ /公里公里）表示）表示 3 3. .各個參數(shù)的意義各個參數(shù)的意義（1 1）電阻）電阻r r：反映線路

9、的熱效應(yīng)（有功的損耗）：反映線路的熱效應(yīng)（有功的損耗）（2 2）電抗）電抗x x：反映線路的磁場效應(yīng)：反映線路的磁場效應(yīng)（3 3）電納）電納b b：反映線路的電場效應(yīng)：反映線路的電場效應(yīng)（4 4）電導(dǎo)）電導(dǎo)g g：反映電暈損耗和泄露電流：反映電暈損耗和泄露電流4.4.等值電路等值電路5.5.參數(shù)計算參數(shù)計算 避雷線導(dǎo)線絕緣子桿塔導(dǎo)線和避雷線導(dǎo)線和避雷線：電性能，機械強度，抗腐蝕能力；：電性能，機械強度，抗腐蝕能力； 主要材料：鋁，銅，鋼；例：主要材料：鋁，銅，鋼；例：LJ TJ LGJLJ TJ LGJ2.2 2.2 輸電線路的等值電路和參數(shù)計算輸電線路的等值電路和參數(shù)計算 增加一張分裂導(dǎo)線照

10、片四四分分裂裂導(dǎo)導(dǎo)線線絕緣子絕緣子針式針式：10kV10kV及及以下線路以下線路2.2 2.2 輸電線路的等值電路和參數(shù)計算輸電線路的等值電路和參數(shù)計算針式絕緣子針式絕緣子懸式絕緣子懸式絕緣子 主要用于主要用于35kV及以及以上系統(tǒng)，根據(jù)電壓上系統(tǒng)，根據(jù)電壓等級的高低組成數(shù)等級的高低組成數(shù)目不同的絕緣子鏈。目不同的絕緣子鏈。2.2 2.2 輸電線路的等值電路和參數(shù)計算輸電線路的等值電路和參數(shù)計算懸式絕緣子懸式絕緣子棒式絕緣子棒式絕緣子 起到絕緣和橫起到絕緣和橫擔的作用，應(yīng)擔的作用，應(yīng)用于用于1035kV農(nóng)網(wǎng)。農(nóng)網(wǎng)。2.2 2.2 輸電線路的等值電路和參數(shù)計算輸電線路的等值電路和參數(shù)計算棒式絕緣

11、子棒式絕緣子（2 2）桿塔）桿塔木塔：較少采用木塔：較少采用鐵塔：主要用于鐵塔：主要用于220kV220kV及以上系統(tǒng)及以上系統(tǒng)鋼筋混凝土桿：應(yīng)用廣泛鋼筋混凝土桿：應(yīng)用廣泛2.2 2.2 輸電線路的等值電路和參數(shù)計算輸電線路的等值電路和參數(shù)計算2.2.電纜線路電纜線路導(dǎo)體導(dǎo)體絕緣層絕緣層保護層保護層2.2 2.2 輸電線路的等值電路和參數(shù)計算輸電線路的等值電路和參數(shù)計算電力線路的參數(shù)電力線路的參數(shù)串串聯(lián)聯(lián)電電阻阻發(fā)發(fā)熱熱、 2NIP1i電電感感感感應(yīng)應(yīng)電電勢勢交交變變磁磁場場、 dtdii2電電容容有有電電位位差差相相間間、相相對對地地交交變變電電場場、空空氣氣介介質(zhì)質(zhì)、q3并并聯(lián)聯(lián)電電阻阻泄

12、泄漏漏損損耗耗、加加壓壓U4架空輸電線路參數(shù)有四個架空輸電線路參數(shù)有四個( (圖圖2-112-11）（1 1）電阻電阻r r0 0：反映線路通過電流時產(chǎn)生的有功功率：反映線路通過電流時產(chǎn)生的有功功率 損耗效應(yīng)。損耗效應(yīng)。（2 2）電感電感L L0 0：反映載流導(dǎo)體的磁場效應(yīng)。：反映載流導(dǎo)體的磁場效應(yīng)。圖圖2-11 2-11 單位長線路的一相等值電路單位長線路的一相等值電路 圖圖2-11 2-11 單位長線路的一相等值電路單位長線路的一相等值電路 （3）電導(dǎo)g0 ：線路帶電時絕緣介質(zhì)中產(chǎn)生的泄漏 電流及導(dǎo)體附近空氣游離而產(chǎn)生有功功率損耗。（4）電容C0 ：帶電導(dǎo)體周圍的電場效應(yīng)。 輸電線路的以上

13、四個參數(shù)沿線路均勻分布。1.1.短輸電線路：電導(dǎo)和電納忽略不計短輸電線路：電導(dǎo)和電納忽略不計長度長度100km100km電壓電壓60kV60kV以下以下短的電纜線短的電纜線線路阻抗線路阻抗圖圖2-12 2-12 短線路的等值電路短線路的等值電路 jxlrljXRZ2.2.中等長度的輸電線路中等長度的輸電線路110kV110kV220kV220kV架空線：架空線：100km100km300km300km電纜：電纜：100km300km300km電纜：電纜： 100km100km需要考慮分布參數(shù)特性（見需要考慮分布參數(shù)特性（見2.32.3節(jié)）節(jié)）1.電阻電阻有色金屬導(dǎo)線單位長度的直流電阻：有色金屬

14、導(dǎo)線單位長度的直流電阻：考慮如下三個因素：考慮如下三個因素：（1）交流集膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)。）交流集膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)。（2）絞線的實際長度比導(dǎo)線長度長）絞線的實際長度比導(dǎo)線長度長23 。（3）導(dǎo)線的實際截面比標稱截面略小。）導(dǎo)線的實際截面比標稱截面略小。 因此交流電阻率比直流電阻率略為增大因此交流電阻率比直流電阻率略為增大：銅：銅：18.8 鋁：鋁：31.5精確計算時進行溫度修正：精確計算時進行溫度修正： 為溫度系數(shù)：銅：為溫度系數(shù)：銅： 鋁鋁:sr/kmmm /2kmmm /2)20(1 20trrtco/003821. 0 co/00361. 02.2.電抗電抗三相導(dǎo)線排列對稱三相導(dǎo)線排列對

15、稱( (正三角形正三角形) )，則三相電抗相等。，則三相電抗相等。三相導(dǎo)線排列不對稱，則進行整體循環(huán)換位后三相電三相導(dǎo)線排列不對稱，則進行整體循環(huán)換位后三相電抗相等?？瓜嗟?。架空線路的換位問題架空線路的換位問題目的在于減少三相參數(shù)不平衡目的在于減少三相參數(shù)不平衡 整換位循環(huán)：指一定長度內(nèi)有兩次換位而三相導(dǎo)線整換位循環(huán)：指一定長度內(nèi)有兩次換位而三相導(dǎo)線都分別處于三個不同位置，完成一次完整的循環(huán)。都分別處于三個不同位置，完成一次完整的循環(huán)。 滾式換位滾式換位 換位方式換位方式 換位桿塔換位換位桿塔換位ABCAAABBBCCC2.2.電抗電抗1)1)單導(dǎo)線每相單位長度電感和電抗：單導(dǎo)線每相單位長度電

16、感和電抗：式中：式中：D Deqeq為三相導(dǎo)線間的互幾何均距，為三相導(dǎo)線間的互幾何均距，D Ds s為導(dǎo)線的自幾何均距為導(dǎo)線的自幾何均距實際多股絞線的自幾何均距：實際多股絞線的自幾何均距：非鐵磁材料的單股線：非鐵磁材料的單股線：Ds=0.779rDs=0.779r非鐵磁材料的多股線：非鐵磁材料的多股線：Ds=Ds=（0.7240.7240.771)r0.771)r鋼芯鋁線：鋼芯鋁線： Ds=Ds=（0.770.770.9)r0.9)rseqaDDLln203312312DDDDeqkmDDLfxseqNlg1445. 0241 reDsr r為導(dǎo)線的計算半徑為導(dǎo)線的計算半徑3 具有分裂導(dǎo)線的輸

17、電線路的等值電感和電抗具有分裂導(dǎo)線的輸電線路的等值電感和電抗 增加一張分裂導(dǎo)線照片四四分分裂裂導(dǎo)導(dǎo)線線分裂導(dǎo)線采用了改變導(dǎo)線周圍的磁場分布，等效地增加了導(dǎo)線半徑，從而減少了導(dǎo)線電抗。Dsb為分裂導(dǎo)線的自幾何均距，隨分裂根數(shù)不同而變化。為分裂導(dǎo)線的自幾何均距，隨分裂根數(shù)不同而變化。2分裂導(dǎo)線：分裂導(dǎo)線：3分裂導(dǎo)線：分裂導(dǎo)線：4分裂導(dǎo)線：分裂導(dǎo)線： 通常，通常，dDs，因此，分裂導(dǎo)線自幾何均距，因此，分裂導(dǎo)線自幾何均距Dsb比單導(dǎo)線自幾何均距比單導(dǎo)線自幾何均距Ds大大，分裂導(dǎo)線的等值電感小。分裂導(dǎo)線的等值電感小。sbeqaDDLln204332dDDdDDdDDssbssbssbkmDDLfxsb

18、eqNlg1445. 02（1）隨分裂導(dǎo)線數(shù)的增多，電抗下降，但一開始隨著分裂導(dǎo)線的增多，電抗下降得很陡，而導(dǎo)線分裂數(shù)超過3到4根時，電抗下降逐漸減緩。 （2）幾何均距增大，同樣可以減小電抗幾何均距主要與導(dǎo)線的具體布置有關(guān)幾何均距主要與導(dǎo)線的具體布置有關(guān) 任意布置：任意布置： 按等邊三角形布置：按等邊三角形布置： 按水平布置：按水平布置：注意：當三相導(dǎo)線為非正三角形布置時，由于各相導(dǎo)線相互間在幾何位置上不對稱，即使通過平衡的三相電流，三相中各相導(dǎo)線的感抗值也不相等，為使三相導(dǎo)線的感抗值相等，輸電線路的各相導(dǎo)線必須進行換位。目前對電壓在110KV以上，線路長度在100公里以上的輸電線路一般均需要

19、進行完全換位。3123epDD D D3123epDD D DDD3312321.26epDD D DD DDD幾個距離的概念：（1）導(dǎo)線軸線間的距離D；（2）不同材料的單股導(dǎo)線的自幾何均距Ds非鐵磁材料單股線：非鐵磁材料多芯線：鐵芯鋁線：14sDre0.779rsD0.7240.771 rsD0.770.9 r（3）分裂導(dǎo)線的自幾何均距Dsb分裂根數(shù)為2：sbsDD d分裂根數(shù)為3：23sbsDD d分裂根數(shù)為4：34sbsD1.09 D d（4）互幾何均距3eq122331DD D D若三相呈正三角形：eqDD若三相呈水平排列：eqD1.26D（5）導(dǎo)線等值半徑eqDeqr分裂根數(shù)為2：e

20、qrrd分裂根數(shù)為3：32eqrrd分裂根數(shù)為4：34eqr1.09 rd4.輸電線路的電導(dǎo)：輸電線路的電導(dǎo)：用來反映泄漏電流和空用來反映泄漏電流和空氣游離所引起的有功功率損耗。氣游離所引起的有功功率損耗。 （1 1）正常情況下，泄漏電流很小，可以忽）正常情況下，泄漏電流很小，可以忽略，主要考慮電暈現(xiàn)象引起的功率損耗。略，主要考慮電暈現(xiàn)象引起的功率損耗。 （2 2）電暈：局部場強較高，超過空氣的擊）電暈：局部場強較高，超過空氣的擊穿場強時，空氣發(fā)生游離，從而產(chǎn)生局部穿場強時，空氣發(fā)生游離，從而產(chǎn)生局部放電現(xiàn)象。放電現(xiàn)象。 （3）電暈臨界電壓：線路開始出現(xiàn)電暈的電壓。等邊三）電暈臨界電壓：線路開

21、始出現(xiàn)電暈的電壓。等邊三角形排列時，電暈臨界電壓的經(jīng)驗公式：角形排列時，電暈臨界電壓的經(jīng)驗公式： m1:導(dǎo)線表面狀況系數(shù)；導(dǎo)線表面狀況系數(shù)；m2:天氣狀況系數(shù)；天氣狀況系數(shù)；r：導(dǎo)線計算：導(dǎo)線計算半徑；半徑；D：相間距離；：相間距離；：空氣相對密度。：空氣相對密度。=3.92p/(273+t) P-大氣壓力大氣壓力;t-大氣溫度大氣溫度 kVrDrmmVcrlg3 .4921 （4）當運行電壓過高或氣象條件變壞時，將產(chǎn)生電暈現(xiàn)象，）當運行電壓過高或氣象條件變壞時，將產(chǎn)生電暈現(xiàn)象，從而產(chǎn)生電暈損耗從而產(chǎn)生電暈損耗P Pg g, ,則電導(dǎo)為：則電導(dǎo)為： V VL L：線電壓。：線電壓。 （5 5）

22、減少電暈措施：）減少電暈措施：m m1 1,D,r.,D,r.2LgVPg 4 .等值電容和電納等值電容和電納(1)單導(dǎo)線單導(dǎo)線k mFrDCe q/1 0lg0 2 4 1.06kmFrDCeq/10lg0241. 06SrDCfbeqN610lg58. 72（2）分裂導(dǎo)線）分裂導(dǎo)線 Deq各相分裂導(dǎo)線重心間的幾何均距。各相分裂導(dǎo)線重心間的幾何均距。req 一相導(dǎo)線組的等值半徑。一相導(dǎo)線組的等值半徑。對二分裂導(dǎo)線：對二分裂導(dǎo)線：對三分裂導(dǎo)線：對三分裂導(dǎo)線：對四分裂導(dǎo)線：對四分裂導(dǎo)線：kmFrDCeqeq/lg0241.0rdreq4309. 1rdreq32rdreqSrDCfbeqeqN6

23、10lg58.72例例21 例例22微元段等值電路微元段等值電路圖圖2-17 長線的等值電路長線的等值電路 372.3.1 2.3.1 輸電線路的方程式輸電線路的方程式 若長度為若長度為l 的輸電線路，參數(shù)均勻分布，單位長度的的輸電線路，參數(shù)均勻分布，單位長度的阻抗和導(dǎo)納：阻抗和導(dǎo)納：在在dx微段阻抗微段阻抗中的電壓降為：中的電壓降為：jxrLjrzjbgCjgydxLjrIVd)()(LjrIdxVd流入流入dx微段并聯(lián)導(dǎo)納中的電流為：微段并聯(lián)導(dǎo)納中的電流為： dxCjgVdVId)()(CjgVdxIdVLjrCjgdxVd)(22略去二階略去二階微小量微小量)(LjrIdxVd)(22L

24、jrdxIddxVd對對x求導(dǎo)求導(dǎo)代入代入 上式中，上式中，A1和和A2為時間常數(shù)，由邊界條件確定；為時間常數(shù)，由邊界條件確定；為線路的傳播常數(shù)；為線路的傳播常數(shù)；Zc為線路的波阻抗。為線路的波阻抗。 和和Zc都是只與線路參數(shù)和頻率有關(guān)的物理量。都是只與線路參數(shù)和頻率有關(guān)的物理量。VLjrCjgdxVd)(22xcxceZAeZAI21xxeAeAV21通解)(CjgVdxId代入代入 對于高壓架空線對于高壓架空線 0gjLjrCjg)(cjcccceZjXRCjgLjrZ)(LjrCjjCjLjrjXRZccc忽略電阻忽略電阻r及電導(dǎo)及電導(dǎo)g時時,Xc=0,=0, 有：有：LCjjCLRZc

25、c邊界條件：邊界條件：220IIVVx，時，當xxeAeAV21xcxceZAeZAI21)(21)(21222221IZVAIZVAcc代入代入xcxceZAeZAI21xxeAeAV21把A1、A2代入rxccrxccrxcrxceIZVZeIZVZIeIZVeIZVV)(21)(21)(21)(2122222222xchIxshZVIxshZIxchVVcc2222LCjjCLRZcc將上式與通用二端口網(wǎng)絡(luò)線比較將上式與通用二端口網(wǎng)絡(luò)線比較取取 輸電線路就是對稱的無源二輸電線路就是對稱的無源二 端口網(wǎng)絡(luò)，可用對稱的等值電路來表示。端口網(wǎng)絡(luò)，可用對稱的等值電路來表示。xchIxshZVIx

26、shZIxchVVcc2222lchIlshZVIlshZIlchVVcc221221221221IDVCIIBVAVccZlshClshZBlchDA,令令l=x可得線路首可得線路首末端電流電壓之末端電流電壓之間的關(guān)系間的關(guān)系型等值電路和 T型等值電路(都是二端口網(wǎng)絡(luò))lshZlchBAYlshZBZcc) 1(2) 1(2 ccZlshYlchlshZZz2Y2Y2Z 2Z Y 2th2sh1ch212shlZlZlBAYlZBZccc）（）（yzyzZc/YKylKylllllZlYZKzlKzllllZZYYcZZc)sh(1)2ch()sh(1)2ch()(shsh2/)2/th()

27、sh(1)2ch()(shlllllKllKYZ代入代入分布參數(shù)修正系數(shù)結(jié)論：結(jié)論：集中參數(shù)的阻抗和集中參數(shù)的阻抗和對地導(dǎo)納乘以相應(yīng)的分布對地導(dǎo)納乘以相應(yīng)的分布系數(shù)即可得到分布參數(shù)阻系數(shù)即可得到分布參數(shù)阻抗和對地導(dǎo)納抗和對地導(dǎo)納精確計精確計算式算式LCjjCLRZcc53753)2(152)2(312)2/th(! 3)(! 3)(! 3)()(shlllllllll222212112)(1616)(1lzylKlzylKYZ2/)2/th()sh( 1)2ch()(shlllllKllKYZ取前兩取前兩項代入項代入LCjjCLRZcc222212112)(1616)(1lzylKlzylKY

28、Z實部與虛實部與虛部分開并部分開并考慮考慮g=0g=022221211)(611311xblklxbrxbkxblkbxrbljkYxljkrlkZbxr近似計近似計算式算式例例2 23 3例例2 24 4LCjjCLRZcc負荷的組成負荷的組成負荷特性與負荷建模負荷特性與負荷建模2.5.2 2.5.2 負荷特性和負荷模型負荷特性和負荷模型五、負荷的運行特性和數(shù)學(xué)模型五、負荷的運行特性和數(shù)學(xué)模型1、負荷的概念（1）物理概念：千萬個用電設(shè)備消耗功率的總和（工業(yè)、農(nóng)業(yè)、商業(yè)、居民）電力系統(tǒng)的綜合用電負荷；供電負荷（發(fā)電廠應(yīng)供應(yīng)的功率）= 綜 合用電 負荷+ 網(wǎng)損；發(fā)電負荷（發(fā)電機應(yīng)發(fā)的功率）= 供

29、電負荷+ 廠用電（2）負荷曲線：負荷隨時間而變化的規(guī)律按種類：有功負荷曲線/無功負荷曲線；按時間段長短分：日負荷曲線/年負荷曲線；按計量地點分：個別用戶、電力線路、變電所、發(fā)電廠及整個系統(tǒng)（3）負荷曲線的作用：制定發(fā)電廠的發(fā)電負荷計劃（4）不同負荷，其負荷曲線的特點： 日負荷曲線中的最大負荷功率所有不同類型負荷 最大功率之和（5）無功功率日負荷曲線：無功與有功不 一定同時出現(xiàn)。（6）有功功率年負荷曲線：年最大負荷曲 線：一年內(nèi)每月最大有功功率負荷變化 曲線。2、負荷的靜態(tài)特性和數(shù)學(xué)模型（1）負荷特性：負荷功率隨負荷端電壓或 系統(tǒng)頻率變化而變化的規(guī)律，分為有功特性和無功特性，或分為靜態(tài)特性和動態(tài)

30、特性。（2）負荷靜特性：超越函數(shù)或多項式指數(shù)模型：多項式模型：第六節(jié)第六節(jié) 電力網(wǎng)絡(luò)的數(shù)學(xué)模型電力網(wǎng)絡(luò)的數(shù)學(xué)模型標幺值的折算標幺值的折算電壓等級的歸算電壓等級的歸算等值變壓器模型等值變壓器模型電力網(wǎng)絡(luò)的數(shù)學(xué)模型電力網(wǎng)絡(luò)的數(shù)學(xué)模型 標幺值標幺值基本概念基本概念有名制有名制：在電力系統(tǒng)計算時，采用有單位的阻抗、：在電力系統(tǒng)計算時，采用有單位的阻抗、導(dǎo)納、電壓、電流和功率等進行計算。導(dǎo)納、電壓、電流和功率等進行計算。標幺制標幺制：取基準：取基準,用相對值計算用相對值計算,在電力系統(tǒng)計算在電力系統(tǒng)計算時，采用沒有單位的阻抗、導(dǎo)納、電壓、電流和時，采用沒有單位的阻抗、導(dǎo)納、電壓、電流和功率等進行計算。功

31、率等進行計算?；鶞手祷鶞手担簩τ谙鄬χ档南鄬鶞?。：對于相對值的相對基準。三者之間的關(guān)系：三者之間的關(guān)系：同同單單位位的的基基準準值值有有名名值值標標么么值值 4）基本級基本級：將參數(shù)和變量歸算至同一個電壓級。：將參數(shù)和變量歸算至同一個電壓級。一般取網(wǎng)絡(luò)中最高電壓級為基本級。一般取網(wǎng)絡(luò)中最高電壓級為基本級。n標幺制的優(yōu)點標幺制的優(yōu)點：線電壓和相電壓的標幺值數(shù)值相：線電壓和相電壓的標幺值數(shù)值相等，三相功率和單相功率的標幺值數(shù)值相等。所等，三相功率和單相功率的標幺值數(shù)值相等。所有有名值的物理規(guī)律仍成立有有名值的物理規(guī)律仍成立.n選擇基準值的條件選擇基準值的條件：v基準值的單位應(yīng)與有名值的單位相同基

32、準值的單位應(yīng)與有名值的單位相同v阻抗、導(dǎo)納、電壓、電流、功率的基準值之阻抗、導(dǎo)納、電壓、電流、功率的基準值之間也應(yīng)符合電路的基本關(guān)系間也應(yīng)符合電路的基本關(guān)系功率的基準值功率的基準值=100MVA 電壓的基準值電壓的基準值=參數(shù)和變量歸算的額參數(shù)和變量歸算的額定電壓定電壓BBBBBBBBYZZIUIUS/133 BBBBBBBBBUSIUSYSUZ3/22 不同基準值的標幺值間的不同基準值的標幺值間的換算換算（阻抗）（阻抗）N(N)X/XXB(B)X/XX2BBN2N(N)BN(N)B(B)VSSVXXXXXXX2BBNN(N)BN(N)B(B)3VSIVXXXXXXX（2）電抗器電抗器（1）發(fā)

33、電機和變壓器發(fā)電機和變壓器3. 換算換算2. 統(tǒng)一基準統(tǒng)一基準值的參數(shù)值的參數(shù)1. 以以額定容量額定容量為基準為基準對于如下網(wǎng)絡(luò)：2. 2. 電壓級的歸算電壓級的歸算(1)有名值有名值的電壓級歸算的電壓級歸算 對于多電壓級網(wǎng)絡(luò)，無論是標么制還是有名制，都需將參數(shù)或變量歸算至對于多電壓級網(wǎng)絡(luò)，無論是標么制還是有名制，都需將參數(shù)或變量歸算至同一電壓級同一電壓級基本級?；炯墶?不同變壓器等級歸算到同一等級。通常取網(wǎng)絡(luò)中最高電壓級為基本級。不同變壓器等級歸算到同一等級。通常取網(wǎng)絡(luò)中最高電壓級為基本級。有名值歸算時按下式計算有名值歸算時按下式計算)()()(21221221kkUUkkXXkkRR )

34、1()1()1(21221221kkIIkkGGkkBB nkkk,.,21為變壓器的變比(從基本級向需要歸算的電壓等級看的變比)多電壓等級下有名值參數(shù)的計算 1.選取基本級（一般取最高點壓等級） 2.將所有參數(shù)歸算于基本級 U歸算=U待歸算(K1K2KN) I歸算=I待歸算/(K1K2KN) Z歸算=Z待歸算(K1K2KN)2注意：靠近待歸算側(cè)的電壓靠近基本級一側(cè)的電壓K被歸算側(cè)電壓歸算側(cè)電壓變比變比分子為基本級一側(cè)的電壓，分母為待歸算級一側(cè)的電壓。變比分子為基本級一側(cè)的電壓，分母為待歸算級一側(cè)的電壓。220KV10KV35KV110KV500KV500KV242:52535:11110:3

35、8.5500:121T-4T-3T-2T-1多電壓級網(wǎng)絡(luò)多電壓級網(wǎng)絡(luò) 如需將如需將10KV側(cè)的參數(shù)和變量歸算至側(cè)的參數(shù)和變量歸算至500KV側(cè)，側(cè)，則變壓器則變壓器T-1、T-2、T-3、的變比、的變比k1、k2、k3應(yīng)分別應(yīng)分別取取35/11、110/38.5、500/1212. 2. 電壓級的歸算電壓級的歸算(2)標幺值的電壓級歸算標幺值的電壓級歸算(兩種方法兩種方法)法一法一:將網(wǎng)絡(luò)各元件阻抗、導(dǎo)納以及網(wǎng)絡(luò)中各點電壓、將網(wǎng)絡(luò)各元件阻抗、導(dǎo)納以及網(wǎng)絡(luò)中各點電壓、電流的有名值都歸算到基本級，然后除以與基電流的有名值都歸算到基本級，然后除以與基本級相對應(yīng)的阻抗、導(dǎo)納、電壓和電流的基準本級相對應(yīng)

36、的阻抗、導(dǎo)納、電壓和電流的基準值。值。(有名值先歸算有名值先歸算,再除以基準值再除以基準值)BBBBBBSUYYYYUSZZZZ22 BBBBSUIIIIUUU3 2. 2. 電壓級的歸算電壓級的歸算法二法二:將未經(jīng)歸算的各元件阻抗、導(dǎo)納以及網(wǎng)絡(luò)中各點電將未經(jīng)歸算的各元件阻抗、導(dǎo)納以及網(wǎng)絡(luò)中各點電壓、電流的有名值除以由基本級歸算到這些量所在電壓、電流的有名值除以由基本級歸算到這些量所在電壓級的阻抗、導(dǎo)納、電壓和電流的基準值。壓級的阻抗、導(dǎo)納、電壓和電流的基準值。(有名值直有名值直接除以歸算過的基準值接除以歸算過的基準值)BBBBBBSUYYYYUSZZZZ22 BBBBSUIIIIUUU 3(

37、2)標幺值的電壓級歸算標幺值的電壓級歸算(兩種方法兩種方法)2. 2. 電壓級的歸算電壓級的歸算例如下圖（以計算線路阻抗標么值為例）1.取為基本級，利用有名值參數(shù)的歸算 Z，=ZK22 Z，= Z(1/K12)2.在下取基準值UB、 SB并計算出ZB 3.由 計算Z* Z*BZZZ*4. 多級電壓多級電壓網(wǎng)絡(luò)中各參數(shù)標幺值的計算網(wǎng)絡(luò)中各參數(shù)標幺值的計算XGXLkT2XT1XT2kT1XRXC不含磁耦合關(guān)系不含磁耦合關(guān)系XGXLXT1XT2XRXC考慮磁耦合關(guān)系考慮磁耦合關(guān)系T1(N3III)T2(NII)T2T1(NII)T1(NI)T1VVk ,VVkGT1架空線架空線T2電抗器電抗器電纜電

38、纜IIIIII有名制有名制XG*XL*XT1*XT2*XR*XC*（2）標幺制標幺制基準變比基準變比XG*XL*kT2*XT1*XT2*kT1*XR*XC*IIIIIIB(III)B(II)T2(NIII)T2(NII)III)B(IIT2*T2B(II)B(I)T1(NII)T1(NI)II)B(IT1*T1V/VV/Vkkk ,V/VV/Vkkk（1）選）選額定電壓額定電壓為基準為基準1*T2*T1k ,k變比1*T2*T1k ,k變比T2III)B(IIT1II)B(Ikk ,kk選辦法辦法1：NiBiVV，但辦法辦法2：選：選平均額定電壓平均額定電壓為基準為基準iiVVavB平均額定電

39、壓平均額定電壓/kV：3.15，6.3，10.5，15.75，37，115，230，345，525變比常用概念變比常用概念實際變比實際變比 k k=UI/UIIUI、UII :分別為與變壓器高、低壓繞組實際分別為與變壓器高、低壓繞組實際匝數(shù)相對應(yīng)的電壓。匝數(shù)相對應(yīng)的電壓。標準變比標準變比有名制：歸算參數(shù)時所取的變比有名制：歸算參數(shù)時所取的變比標幺制：歸算參數(shù)時所取各基準電壓之比標幺制：歸算參數(shù)時所取各基準電壓之比非標準變比非標準變比 k* k*= UIIN UI /UII UIN4. 4. 電力網(wǎng)絡(luò)的數(shù)學(xué)模型電力網(wǎng)絡(luò)的數(shù)學(xué)模型制定電力網(wǎng)絡(luò)等值電路模型的方法分兩大類：制定電力網(wǎng)絡(luò)等值電路模型的方法分兩大類：有名制有名制標幺制標幺制對于多電壓級網(wǎng)絡(luò)，因采用變壓器模型不同對于多電壓級網(wǎng)絡(luò)，因采用變壓器模型不同分兩大類：分兩大類： 1） 應(yīng)用等值電路模型時，所有參數(shù)和變量都要作應(yīng)用等值電路模型時，所有參數(shù)和變量都要作電壓級歸算電壓級歸算 2） 應(yīng)用等值變壓器模型時，所有參數(shù)和變量可不進應(yīng)用等值變壓器模型時，所有參數(shù)和變量可不進行歸算行歸算本章小結(jié)一、發(fā)電機參數(shù)及數(shù)學(xué)模型一、發(fā)電機參數(shù)及數(shù)學(xué)模型1、發(fā)電機參數(shù)與等效電路、發(fā)電機參數(shù)與等效電路