第二章 電力系統(tǒng)各元件的參數(shù)和等值電路

1、第二章第二章 電力系統(tǒng)各元件的特性電力系統(tǒng)各元件的特性和數(shù)學(xué)模型和數(shù)學(xué)模型一電力網(wǎng)各元件的參數(shù)及等值電路一電力網(wǎng)各元件的參數(shù)及等值電路1. 1. 輸電線路的參數(shù)及等值電路輸電線路的參數(shù)及等值電路2.2.變壓器的參數(shù)及等值電路變壓器的參數(shù)及等值電路二電力網(wǎng)絡(luò)的等值電路二電力網(wǎng)絡(luò)的等值電路 重點重點第二章第二章 電力系統(tǒng)的元件參數(shù)電力系統(tǒng)的元件參數(shù)及等值電路及等值電路第一節(jié)第一節(jié) 電力線路的參數(shù)和等值電力線路的參數(shù)和等值電路電路一電力線路的結(jié)構(gòu)簡述一電力線路的結(jié)構(gòu)簡述二電力線路的阻抗二電力線路的阻抗三三. . 電力線路的導(dǎo)納電力線路的導(dǎo)納第一節(jié)第一節(jié) 電力線路的參數(shù)和等電力線路的參數(shù)和等值電路值電

2、路n一一.電力線路結(jié)構(gòu)簡述電力線路結(jié)構(gòu)簡述 電力線路按結(jié)構(gòu)可分為電力線路按結(jié)構(gòu)可分為 架空線架空線：導(dǎo)線、避雷線、桿塔、絕緣子和金具等導(dǎo)線、避雷線、桿塔、絕緣子和金具等 電電 纜纜：導(dǎo)線、絕緣層、保護層等導(dǎo)線、絕緣層、保護層等架空線路的導(dǎo)線和避雷線架空線路的導(dǎo)線和避雷線 導(dǎo)導(dǎo) 線線：主要由鋁、鋼、銅等材料制成主要由鋁、鋼、銅等材料制成 避雷線避雷線：一般用鋼線一般用鋼線輸電線路輸電線路1 1. .架空線架空線n導(dǎo)線導(dǎo)線n避雷線避雷線n桿塔桿塔n絕緣子絕緣子n金具金具1 1. . 架空線路的導(dǎo)線和避雷線架空線路的導(dǎo)線和避雷線v認識架空線路的標號認識架空線路的標號 / 鋼線部分額定截面積鋼線部分額

3、定截面積 主要載流部分額定截面積主要載流部分額定截面積 J 表示加強型，表示加強型，Q表示輕型表示輕型 J 表示多股線表示多股線 表示材料，其中：表示材料，其中：L表示鋁、表示鋁、 G表示鋼、表示鋼、T表示銅、表示銅、HL表示表示 鋁合金鋁合金 例如：例如：LGJ400/50表示表示載流額定截面積載流額定截面積為為400、鋼線額定鋼線額定截面積截面積為為50的的普通鋼芯鋁線普通鋼芯鋁線。 v為了減少電暈損耗或線路電抗，常采用：為了減少電暈損耗或線路電抗，常采用：擴徑導(dǎo)線擴徑導(dǎo)線 人為擴大導(dǎo)線直徑，但不增加載流部人為擴大導(dǎo)線直徑，但不增加載流部分截面積。不同之處在于支撐層僅有分截面積。不同之處在

4、于支撐層僅有6股，股，起支撐作用起支撐作用。分裂導(dǎo)線分裂導(dǎo)線 又稱復(fù)導(dǎo)線，其將每相導(dǎo)線分成若干又稱復(fù)導(dǎo)線，其將每相導(dǎo)線分成若干根，相互間保持一定的距離。但會增加根，相互間保持一定的距離。但會增加線路電容。線路電容。 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. . 架空線路的絕緣子架空線路的絕緣子架空線路使用的絕緣子分為架空線路使用的絕緣子分為 針式：針式：3535KVKV以下線路以下線路 懸式：懸式：3535KVKV及以上線路及以上線路3 3片；片；6060KV KV 5 5片；

5、片；110110KV KV 7 7片；片；220220KV KV 1313片；片；330 330 1919片片 通?？筛鶕?jù)絕緣子串上絕緣子的片數(shù)來判通常可根據(jù)絕緣子串上絕緣子的片數(shù)來判斷線路電壓等級，一般一個絕緣子承擔斷線路電壓等級，一般一個絕緣子承擔1 1萬萬V V左左右的電壓。右的電壓。n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。棒式絕緣子棒式絕緣子3 3. . 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

6、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ABCAAABBBCCC4 4、電纜線路、電纜線路電纜有三部分組成電纜有三部分組成：導(dǎo)體、絕緣層、包護層：導(dǎo)體、絕緣層、包護層導(dǎo)體導(dǎo)體：L L或或T T；單股或多股；單相或三相；圓形或扇形等單股或多股；單相或三相；圓形或扇形等絕緣材料絕緣材料：橡膠、瀝青、聚氯乙烯、棉麻、綢、紙等。目前：橡膠、瀝青、聚氯乙烯、棉麻、綢、紙等。目前大多用浸漬紙。主要是相間絕緣、相與地絕緣。大多用浸漬紙。主要是相間絕緣、相與地絕緣

7、。 內(nèi)護層：鉛、鋁，聚乙烯等，保護絕緣等內(nèi)護層：鉛、鋁，聚乙烯等，保護絕緣等包護層包護層 外護層：防止銹蝕外護層：防止銹蝕n導(dǎo)體導(dǎo)體n絕緣層絕緣層n保護層保護層電力線路的參數(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（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

8、 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)。電力線路的參數(shù)電力線路的參數(shù)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)。 輸電線路的以上四個參數(shù)沿線路均勻分布。二二. .電力線路的阻抗電力線路的阻抗sr/1 1、有色金屬導(dǎo)線架空線路的電阻、有色金屬導(dǎo)線架空線路的電阻有色金屬導(dǎo)線指鋁線、鋼芯鋁線和銅線有色金屬導(dǎo)線指鋁線、鋼芯鋁線和銅線每相單位長度的

9、電阻：每相單位長度的電阻：其中：其中： 鋁的電阻率為鋁的電阻率為31.5 銅的電阻率為銅的電阻率為18.8 考慮溫度的影響則：考慮溫度的影響則：均大于直流電阻率均大于直流電阻率)20(1 20trrt2 2、有色金屬導(dǎo)線三相架空線路的電抗、有色金屬導(dǎo)線三相架空線路的電抗先看單相線路先看單相線路 n1 ab 首先求外部磁鏈首先求外部磁鏈 xDdxri磁動勢磁動勢iniF*1 xrxxxmAxHHxilFH0B)(21 磁通密度磁通密度磁場強度磁場強度1)(10470 rmH 空空氣氣2 2、電抗計算公式：、電抗計算公式：其中：其中：31 /cabcabmmDDDDcmmmDcmmmrkmx），或

10、幾何均距（）或?qū)Ь€的半徑（）導(dǎo)線單位長度的電抗（0157. 0lg1445. 01 rDxm在近似計算中，可以取架空線路的電抗為在近似計算中，可以取架空線路的電抗為0.43.分裂導(dǎo)線三相架空線路的電抗分裂導(dǎo)線三相架空線路的電抗 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。導(dǎo)線半徑，從而減少了導(dǎo)線電抗?？梢宰C明：可以證明：根根導(dǎo)導(dǎo)線線間間的的距距離離：某某根根導(dǎo)導(dǎo)線線與與其其余余1)(0157. 0lg1445. 011312)1(113121 ndddrddddrrnrDxnnnmnneqeqm分裂導(dǎo)線的輸電

11、線路分裂導(dǎo)線的輸電線路 增加一張分裂導(dǎo)線照片四四分分裂裂導(dǎo)導(dǎo)線線4. 鋼導(dǎo)線三相架空線路的電抗鋼導(dǎo)線三相架空線路的電抗 鋼導(dǎo)線與鋁、銅導(dǎo)線的主要差別在于鋼導(dǎo)線導(dǎo)磁。鋼導(dǎo)線與鋁、銅導(dǎo)線的主要差別在于鋼導(dǎo)線導(dǎo)磁。rmrDx 0157.0lg1445.01 5. 5. 電纜線路的阻抗電纜線路的阻抗 電纜線路的結(jié)構(gòu)和尺寸都已經(jīng)系列化，這些參數(shù)電纜線路的結(jié)構(gòu)和尺寸都已經(jīng)系列化，這些參數(shù)可事先測得并由制造廠家提供。一般，電纜線路的可事先測得并由制造廠家提供。一般，電纜線路的電阻略大于相同截面積的架空線路，而電抗則小得電阻略大于相同截面積的架空線路，而電抗則小得多。多。 三三. .電力線路的導(dǎo)納電力線路的導(dǎo)

12、納1.三相架空線路的電納三相架空線路的電納其電容值為：其電容值為： 10lg0241.061 rDCm最常用的電納計算公式：最常用的電納計算公式：(S/km) 10lg58.761 rDbm架空線路的電納變化不大，一般為架空線路的電納變化不大，一般為kmS/1085. 26 (S/km) 10lg58.761 eqmrDb3.3.架空線路的電導(dǎo)架空線路的電導(dǎo)線路的電導(dǎo)取決于沿絕緣子串的泄漏和電暈線路的電導(dǎo)取決于沿絕緣子串的泄漏和電暈 絕緣子串的泄漏：通常很小絕緣子串的泄漏：通常很小 電暈：強電場作用下導(dǎo)線周圍空氣的電離現(xiàn)象電暈：強電場作用下導(dǎo)線周圍空氣的電離現(xiàn)象 導(dǎo)線周圍空氣電離的原因?qū)Ь€周圍

13、空氣電離的原因：是由于導(dǎo)線表面的電場強度：是由于導(dǎo)線表面的電場強度超過了某一臨界值，以致空氣中原有的離子具備了足夠的動超過了某一臨界值，以致空氣中原有的離子具備了足夠的動能，使其他不帶電分子離子化，導(dǎo)致空氣部分導(dǎo)電。能，使其他不帶電分子離子化，導(dǎo)致空氣部分導(dǎo)電。2.2.分裂導(dǎo)線線路的電納分裂導(dǎo)線線路的電納四四. .電力線路的數(shù)學(xué)模型電力線路的數(shù)學(xué)模型 電力線路的數(shù)學(xué)模型就是以電阻、電抗、電納和電力線路的數(shù)學(xué)模型就是以電阻、電抗、電納和電導(dǎo)來表示線路的等值電路。（電導(dǎo)來表示線路的等值電路。（集中參數(shù)電路集中參數(shù)電路） 分三種情況討論：分三種情況討論： 短線路短線路中等長度線路中等長度線路長線路（

14、長線路（分布參數(shù)電路分布參數(shù)電路或或修正集中參數(shù)電路修正集中參數(shù)電路） 1.1.短輸電線路短輸電線路：電導(dǎo)和電納忽略不計：電導(dǎo)和電納忽略不計n長度長度100km100kmn電壓電壓60kV60kV以下以下n短的電纜線短的電纜線n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n110kV110kV220kV220kVn架空線：架空線：100km100km300km300kmn電纜：電纜：100km100kmn線路電納忽略不計線路電納忽略不計n參數(shù)：參數(shù)：n可作出可作出型等值電路和型等值電路和T T型等值電路

15、型等值電路jbljBjBGYjxlrljXRZ 圖圖 中等長度線路的等值電路中等長度線路的等值電路 (a) (a) 形等值電路；形等值電路；(b) T(b) T形等值電路形等值電路 3 長線路的等值電路（長線路的等值電路（需要考慮分布參數(shù)特性）需要考慮分布參數(shù)特性） 長線路：長度超過長線路：長度超過300km的架空線和超過的架空線和超過100km的電纜。的電纜。v精確型精確型 根據(jù)雙端口網(wǎng)絡(luò)理論可得：根據(jù)雙端口網(wǎng)絡(luò)理論可得： /sinhsinh1cosh21sinh1111稱稱線線路路傳傳播播特特性性稱稱線線路路特特性性阻阻抗抗其其中中：yzryzZrlrlrlZYrlZZccc Z Y/2

16、Y/2 第二節(jié)第二節(jié) 變壓器的參數(shù)和等值電路變壓器的參數(shù)和等值電路雙繞組變壓器的參數(shù)和等值電路雙繞組變壓器的參數(shù)和等值電路三繞組變壓器的參數(shù)和等值電路三繞組變壓器的參數(shù)和等值電路自耦變壓器的參數(shù)和等值電路自耦變壓器的參數(shù)和等值電路一一. .雙繞組變壓器的參數(shù)和數(shù)學(xué)模型雙繞組變壓器的參數(shù)和數(shù)學(xué)模型阻抗（阻抗（短路實驗：在原邊加短路實驗：在原邊加I1N）銘牌參數(shù)：銘牌參數(shù)：SN、 UINUN、 Pk、Uk、 P0、I0TkRP短路實驗短路實驗TkXU%TGP0空載實驗空載實驗TBI%0RTjXTIo.U1N.Ig.Ib.BTGT1.電阻電阻 變壓器的電阻是通過變壓器的短路損耗變壓器的電阻是通過變壓

17、器的短路損耗P Pk k，其近似等于額定總銅耗其近似等于額定總銅耗P PCuCu。 我們通過如下公式來求解變壓器電阻：我們通過如下公式來求解變壓器電阻： )3(332222TNNTNNTNCuRUSRUSRIP 22TNNkRUSP 22NNkTSUPR 221000NNkTSUPR 經(jīng)經(jīng)過過單單位位換換算算： Pk: KW單位：UN: KV SN: MW2.電抗電抗在電力系統(tǒng)計算中認為，大容量變壓器的在電力系統(tǒng)計算中認為，大容量變壓器的電抗和阻抗在數(shù)值上接近相等，可近似如電抗和阻抗在數(shù)值上接近相等，可近似如下求解：下求解： 1003% NTNkUXIUNNkkNNTSUUUIUX100%10

18、0%32 折算時注意問題：折算時注意問題： 基本側(cè)基本側(cè) 功率不變性功率不變性導(dǎo)納（導(dǎo)納（空載實驗：在原邊加空載實驗：在原邊加UN）RTjXTUrUxIoU1N.RTjXTIo.U1N.Ig.Ib.BTGT變壓器電導(dǎo)對應(yīng)的是變壓器的鐵耗，近似等變壓器電導(dǎo)對應(yīng)的是變壓器的鐵耗，近似等于變壓器的空載損耗，因此變壓器的電導(dǎo)可于變壓器的空載損耗，因此變壓器的電導(dǎo)可如下求解：如下求解：電導(dǎo)電導(dǎo)201000NTUPG 電納電納 在變壓器中，流經(jīng)電納的電流和空載在變壓器中，流經(jīng)電納的電流和空載電流在數(shù)值上接近相等，其求解如下：電流在數(shù)值上接近相等，其求解如下：20100%NNTUSIB 二二. .三繞組變壓

19、器的參數(shù)和數(shù)學(xué)模型三繞組變壓器的參數(shù)和數(shù)學(xué)模型三繞組變壓器的等值電路三繞組變壓器的等值電路132ZT3ZT2ZT1YT三繞組變壓器電氣結(jié)三繞組變壓器電氣結(jié)線圖線圖高高中中低低銘牌參數(shù)：銘牌參數(shù)：SN；UINUNUN；Pk（12）、）、 Pk（13）、）、 Pk（32）；）； Uk（12）、 Uk （13） 、 Uk （32） ；P0、I01.1.電阻電阻n按三個繞組容量比的不同有三種不同的類型：按三個繞組容量比的不同有三種不同的類型： 100/100/100、100/50/100、100/100/50n按三個繞組排列方式的不同有兩種不同的結(jié)構(gòu)：按三個繞組排列方式的不同有兩種不同的結(jié)構(gòu)： 升壓結(jié)

20、構(gòu)：中壓內(nèi)，低壓中，高壓外升壓結(jié)構(gòu)：中壓內(nèi)，低壓中，高壓外 降壓結(jié)構(gòu)：低壓內(nèi)，中壓中，高壓外降壓結(jié)構(gòu)：低壓內(nèi)，中壓中，高壓外 注意：如何做短路實驗注意：如何做短路實驗? 比如：比如：Pk(12)、Uk(12)：第第3繞組開路，在第繞組開路，在第1繞繞組中通以額定電流組中通以額定電流; 其它與此類推。其它與此類推。電阻電阻1312321)-k(33232223)-k(22122122)-k(133P33P33PkkNNkkNNkkNNPPRIRIPPRIRIPPRIRI由于容量的不同，對所提供的短路損耗要做些處理由于容量的不同，對所提供的短路損耗要做些處理n對于100/100/100)(21)3

21、2()31()21(1 kkkkPPPP)(21)31()32()21(2 kkkkPPPP)(21)21()32()31(3 kkkkPPPP各繞組等值損耗各繞組等值損耗然后按雙繞組變壓器相似的公式計算各繞組電阻然后按雙繞組變壓器相似的公式計算各繞組電阻2233222222111000 ,1000 ,1000NNkTNNkTNNkTSUPRSUPRSUPR 電阻電阻n對于對于100/50/100或或100/100/50 由于短路損耗是指容量小的一側(cè)達到額定電流時的由于短路損耗是指容量小的一側(cè)達到額定電流時的數(shù)值，因此應(yīng)將含有不同容量繞組的短路損耗數(shù)據(jù)歸算數(shù)值，因此應(yīng)將含有不同容量繞組的短路損

22、耗數(shù)據(jù)歸算為額為額 定電流下的值。定電流下的值。例如：對于例如：對于100/50/100)21(2)21()21(4)2/( kNNkkPIIPP)32(2)32()32(4)2/( kNNkkPIIPP然后，按照然后，按照100/100/100計算電阻的公式計算各繞組電阻。計算電阻的公式計算各繞組電阻。n按最大短路損耗求解（與變壓器容量比無關(guān)）按最大短路損耗求解（與變壓器容量比無關(guān)） 指兩個指兩個100%容量繞組中流過額定電流，容量繞組中流過額定電流，另一個另一個100%或或50%容量繞組空載時的損耗。容量繞組空載時的損耗。 根據(jù)根據(jù)“按同一電流密度選擇各繞組導(dǎo)線截面按同一電流密度選擇各繞組

23、導(dǎo)線截面積積”的變壓器的設(shè)計原則：的變壓器的設(shè)計原則：%)100(%)50(22max.%)100(22000TTNNkTRRSUPR 2.2.電抗電抗與短路電阻算法相同，根據(jù)兩兩繞組短路實驗數(shù)據(jù)與短路電阻算法相同，根據(jù)兩兩繞組短路實驗數(shù)據(jù)求出各繞組等值電壓損耗求出各繞組等值電壓損耗%)%(21%)32()31()21(1 kkkkUUUU%)%(21%)31()32()21(2 kkkkUUUU%)%(21%)21()32()31(3 kkkkUUUU2.2.電抗電抗然后按雙繞組變壓器相似的公式計算各繞組電抗然后按雙繞組變壓器相似的公式計算各繞組電抗 ,100%211NNkTSUUX ,10

24、0%222NNkTSUUX NNkTSUUX100%233 一般來說，制造廠所提供的短路電壓百分比都是經(jīng)過歸算的，一般來說，制造廠所提供的短路電壓百分比都是經(jīng)過歸算的，因此短路電壓不需要再歸算。因此短路電壓不需要再歸算。3.3.導(dǎo)納導(dǎo)納求取三繞組變壓器導(dǎo)納的方法和求求取三繞組變壓器導(dǎo)納的方法和求取雙繞組變壓器導(dǎo)納的方法相同。取雙繞組變壓器導(dǎo)納的方法相同。三三. .自耦變壓器的參數(shù)和數(shù)學(xué)模型自耦變壓器的參數(shù)和數(shù)學(xué)模型 就端點條件而言，自耦變壓器可完全等值于普通就端點條件而言，自耦變壓器可完全等值于普通變壓器，但由于三繞組自耦變壓器第三繞組的容量總變壓器，但由于三繞組自耦變壓器第三繞組的容量總小于

25、變壓器的額定容量，因此需要進行歸算。小于變壓器的額定容量，因此需要進行歸算。對于舊標準：對于舊標準：,23)31()31( SSPPNkk,%3)31()31( SSUUNkk23)32()32( SSPPNkk 3)32()32(%SSUUNkkv 對于新標準，也是按最大短路損耗和經(jīng)過歸算的短對于新標準，也是按最大短路損耗和經(jīng)過歸算的短路電壓百分比值進行計算。路電壓百分比值進行計算。第四節(jié)第四節(jié) 負荷、發(fā)電機和電抗器數(shù)學(xué)模型負荷、發(fā)電機和電抗器數(shù)學(xué)模型n負荷的表示法：負荷的表示法： )sin(cos jSUIUIjQPIUSiu 333n恒功率表示法恒功率表示法： n恒阻抗表示法恒阻抗表示法

26、： QSUXPSURjXRZ2222 其其中中：感性感性 UIjQPIUS33容性容性發(fā)電機模型（穩(wěn)態(tài)時）發(fā)電機模型（穩(wěn)態(tài)時）2.5.1 2.5.1 發(fā)電機電抗和電勢發(fā)電機電抗和電勢 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)以電流源表示以電流源表示由發(fā)電機銘牌提供電抗百分值求出發(fā)電機電抗由發(fā)電機銘牌提供電抗百分值求出發(fā)電機電抗XG。1003 NGNGUXIX %1003%GNNGXIUX NNNGNNGGPUXSUXX cos%22100100 發(fā)電機銘牌值：發(fā)電機銘牌值：NGGNNNGNNXPUS*X%cos或或 發(fā)電機電勢發(fā)電機電勢GGGGX

27、I jVE由電抗器提供的電抗百分值求電抗器電抗由電抗器提供的電抗百分值求電抗器電抗XR。1003 RNRRNRUXIX %1003%RRNRNRXIUX 電抗器銘牌值：電抗器銘牌值：%RRNRNXIU電抗器模型電抗器模型第五節(jié)第五節(jié) 電力網(wǎng)絡(luò)的等值電路電力網(wǎng)絡(luò)的等值電路建立了電力系統(tǒng)各元件的數(shù)學(xué)模型，就可以根建立了電力系統(tǒng)各元件的數(shù)學(xué)模型，就可以根據(jù)它們的連接方式，建立電路網(wǎng)的等值電路但在此據(jù)它們的連接方式，建立電路網(wǎng)的等值電路但在此之前還需解決兩個問題：之前還需解決兩個問題：電壓級的歸算問題電壓級的歸算問題標么值的折算標么值的折算描述電力系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型描述電力系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型:以有名值表示以有

28、名值表示用標么值表示用標么值表示標幺值標幺值n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：在電力系統(tǒng)計算時，采用沒有單位的阻在電力系統(tǒng)計算時，采用沒有單位的阻抗、導(dǎo)納、電壓、電流和功率等進行計算。它是抗、導(dǎo)納、電壓、電流和功率等進行計算。它是相對值。相對值?；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：單位相同）單位相同）基準值（與相應(yīng)有名值基準值（與相應(yīng)有名值等等、有名值有名值標么值標么值)MVAkAk(V

29、n標幺制的優(yōu)點標幺制的優(yōu)點：計算結(jié)果清晰、簡化計算、特計算結(jié)果清晰、簡化計算、特別有：線電壓和相電壓的標幺值數(shù)值相等；三別有：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。相功率和單相功率的標幺值數(shù)值相等。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)系注意注意： （1 1）標幺值沒有量綱。）標幺值沒有量綱。 （2 2）所選基準值不同，標幺值不同。）所選基準值不同，標幺值不同。五個基準值中只

30、有兩個可任意選擇，其余派生。五個基準值中只有兩個可任意選擇，其余派生。一般選一般選功率和電壓功率和電壓。 功率的基準值：選取某一整數(shù)，如：功率的基準值：選取某一整數(shù)，如：100MVA 電壓的基準值：取參數(shù)和變量都將向其歸算的該級額定電壓的基準值：取參數(shù)和變量都將向其歸算的該級額定電壓。如擬將參數(shù)歸算到電壓。如擬將參數(shù)歸算到220kV側(cè)，則側(cè)，則基準電壓取基準電壓取220kvBBBBBBBBYZZIUIUS/133 BBBBBBBBBUSIUSYSUZ3/22 當選定各變量的基準值時，可表示出相應(yīng)的標么值。當選定各變量的基準值時，可表示出相應(yīng)的標么值。如如：* SIUIUUISSSIZUUUUU

31、UBBBBB 3333結(jié)論：結(jié)論：線電壓和相電壓的標幺值數(shù)值相等；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。三相功率和單相功率的標幺值數(shù)值相等。電流與阻抗的標幺值計算：電流與阻抗的標幺值計算： BBBBBBBSUjXRZSSSUSIIIIUUU23)( 223BBBBBBBBUSjXUSRjXRZjXRZSIUIII標幺值結(jié)果換算成有名值：標幺值結(jié)果換算成有名值：電壓級的歸算電壓級的歸算 對于多電壓級網(wǎng)絡(luò)，無論是采用標么制還是對于多電壓級網(wǎng)絡(luò)，無論是采用標么制還是有名制，都需將參數(shù)或變量歸算至同一電壓級。有名制，都需將參數(shù)或變量歸算至同一電壓級。才能得到網(wǎng)絡(luò)的等值電

32、路才能得到網(wǎng)絡(luò)的等值電路。以下介紹以下介紹：n 采用有名值時的電壓級歸算采用有名值時的電壓級歸算（有名值等值電路）（有名值等值電路）n采用標么值時的電壓級歸算采用標么值時的電壓級歸算（標么值等值電路）（標么值等值電路）n采用有名值時的電壓級歸算采用有名值時的電壓級歸算選取基本級（一般選最高電壓等級）選取基本級（一般選最高電壓等級）確定變比確定變比待歸算級的額定電壓待歸算級的額定電壓基本級側(cè)的額定電壓基本級側(cè)的額定電壓 K變壓器變比變壓器變比K K值的選取值的選取變壓器實際的變比變壓器實際的變比平均額定變比平均額定變比參數(shù)的歸算參數(shù)的歸算準確歸算準確歸算：采用變壓器實際變比：采用變壓器實際變比近

33、似歸算近似歸算：采用平均額定變比：采用平均額定變比實際電壓變比實際電壓變比 k k=UI/UII UI、UII :分別為與變壓器高、低壓繞組相對應(yīng)的額定分別為與變壓器高、低壓繞組相對應(yīng)的額定電壓。電壓。平均額定變比：平均額定變比：網(wǎng)絡(luò)的平均額定電壓之比網(wǎng)絡(luò)的平均額定電壓之比平均額定電壓：某電壓等級線路最高額定電壓與最低額平均額定電壓：某電壓等級線路最高額定電壓與最低額定電壓的平均值定電壓的平均值NNNPUUUU051211. 所以平均額定電壓比線路額定電壓高所以平均額定電壓比線路額定電壓高55ppPUUK21 平平均均額額定定電電壓壓變變比比：UN(kv)361035110220330Up (

34、kv)3.156.310.537115230345額定電壓和平均額定電壓額定電壓和平均額定電壓)()()(21221221kkUUkkXXkkRR )1()1()1(21221221kkIIkkGGkkBB 1）準確歸算）準確歸算：采用變壓器實際額定變比：采用變壓器實際額定變比把待歸算側(cè)的參數(shù)歸算到基本級把待歸算側(cè)的參數(shù)歸算到基本級)()()(ppppppkkUUkkXXkkRR21221221 )()()(ppppppkkIIkkGGkkBB21221221111 2）近似歸算）近似歸算：采用變壓器平均額定變比：采用變壓器平均額定變比把待歸算側(cè)的參數(shù)歸算到基本級把待歸算側(cè)的參數(shù)歸算到基本級舉

35、例：舉例：220KV10KV35KV110KV500KV500KV242:52535:11110:38.5500:121T-4T-3T-2T-1 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)，則變壓器側(cè)，則變壓器 T-1、T-2、T-3、實際變比：實際變比：k1、k2、k3應(yīng)分別取應(yīng)分別取35/11、110/38.5、500/121平均變比：平均變比：k1p、k2p、k3p應(yīng)分別取應(yīng)分別取37/10.5、115/37、525/115取取10kV10kV為基本級，則為基本級，則110kV110kV級線路級線路l-2l-2阻抗歸算如下阻抗歸算如下：22221222112

36、1220242510121220242510)*.()(/.lllZkkZZkk 例例2222221115510115230230510115230230510).()*.(/.lllpZZZkk 準確準確近似近似n采用標幺值時的電壓級歸算采用標幺值時的電壓級歸算根據(jù)計算精度要求的不同，求取標么值的方根據(jù)計算精度要求的不同，求取標么值的方法有兩種：法有兩種：準確算法和近似算法。準確算法和近似算法。 準確算法：準確算法：參數(shù)按變壓器的實際變比歸算參數(shù)按變壓器的實際變比歸算 近似算法：近似算法：參數(shù)按平均額定變比歸算。參數(shù)按平均額定變比歸算。歸算的方法有兩種：歸算的方法有兩種： 方法方法1 1：先

37、有名值歸算，后求標么值：先有名值歸算，后求標么值 方法方法2 2：先基準值歸算，后求標么值：先基準值歸算，后求標么值方法方法1：先有名值歸算，后求標么值：先有名值歸算，后求標么值 先選定基本級及其基準值（先選定基本級及其基準值（SB、UB），然后將網(wǎng)），然后將網(wǎng)絡(luò)中需要歸算的各元件阻抗、導(dǎo)納以及網(wǎng)絡(luò)中各點電絡(luò)中需要歸算的各元件阻抗、導(dǎo)納以及網(wǎng)絡(luò)中各點電壓、電流的有名值都歸算到基本級，然后除以與基本壓、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、電壓和電流的基準值。級相對應(yīng)的阻抗、導(dǎo)納、電壓和電流的基準值。BBBBBBSUYYYYUSZZZZ22 BBBBSUIIIIUUU3

38、 方法方法2：先基準值歸算，后求標么值：先基準值歸算，后求標么值先選定基本級及其基準值（先選定基本級及其基準值（SB、UB），把它們歸算到各），把它們歸算到各電壓等級，作為各電壓等級的基準值（電壓等級，作為各電壓等級的基準值（ SB 、 ），然），然后以（后以（ SB 、 ）為各電壓等級的基準值，求標么值。）為各電壓等級的基準值，求標么值。BBBBBBSUYYYYUSZZZZ22 BBBBSUIIIIUUU 3 BU BU注意：基準功率不存在歸算注意：基準功率不存在歸算1）以上兩種歸算方法得到的標么值是相等的以上兩種歸算方法得到的標么值是相等的BBBBBBBBBBBBBZZUSZkUSZkZZ

39、kZkUUkUUUSZkZZkZ 2222222）（）（而而討論：討論：2）采用近似計算時，（即變壓器變比取平均額定變采用近似計算時，（即變壓器變比取平均額定變比）。標么值的計算會大為簡化。比）。標么值的計算會大為簡化。討論：討論：原因原因：采用近似計算時，認為處于同一電壓等級的各采用近似計算時，認為處于同一電壓等級的各元件，它們的額定電壓都近似等于平均額定電壓。當元件，它們的額定電壓都近似等于平均額定電壓。當基本級選取平均額定電壓為基準值時，其它電壓等級基本級選取平均額定電壓為基準值時，其它電壓等級的基準電壓就是它的平均額定電壓。的基準電壓就是它的平均額定電壓。3）把歸算后的各元件的標么值連

40、接起來，即可得到多把歸算后的各元件的標么值連接起來，即可得到多電壓等級網(wǎng)絡(luò)的標么值等值電路電壓等級網(wǎng)絡(luò)的標么值等值電路 。n基準值改變后標么值的換算基準值改變后標么值的換算 基準值不同時同一物理量標么值是不同的，基準值不同時同一物理量標么值是不同的，若給的各元件標么值參數(shù)是以不同基準值得出的，若給的各元件標么值參數(shù)是以不同基準值得出的，那么應(yīng)把這些元件的標么值參數(shù)歸算到統(tǒng)一的基那么應(yīng)把這些元件的標么值參數(shù)歸算到統(tǒng)一的基準值。如：準值。如：原來的基準值及其標么值原來的基準值及其標么值NNNZUS*現(xiàn)在的基準值及其標么值現(xiàn)在的基準值及其標么值?*B BBZUSNNNNNSUZSUZZ22N*N*Z

41、ZZ 原來：原來：NBNNBNNBSSUUZUSSUZZZ222)(*ZN*BN*B* 現(xiàn)在：現(xiàn)在：NBSSZZN*B* ：當只有基準功率不同時當只有基準功率不同時2)(N*B*BNUUZZ ：當當只只有有基基準準電電壓壓不不同同時時各元件統(tǒng)一基準值下標么值的計算各元件統(tǒng)一基準值下標么值的計算發(fā)電機發(fā)電機G NXBBNGNSXXS原：原： (SGN,UN), 換算至系統(tǒng)統(tǒng)一基準值下：換算至系統(tǒng)統(tǒng)一基準值下：(SB,UB)2()NBBNBGNUSXXUS 準確計算：準確計算：近似計算：近似計算：*2*3%100100100*100%100NTTNTTkT NNNNkT NI XSXXUXUUXUX 變壓器變壓器換算至系統(tǒng)統(tǒng)一基準值下：換算至系統(tǒng)統(tǒng)一基準值下：(SB,UB)基準值為：基準值為：(STN,UN)準確計算：準確計算：2(