電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算

2015年10月電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算第二章1/14/20231電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算2.1系統(tǒng)等值模型的基本概念2.2輸電線路的等值電路和參數(shù)計算2.3長距離輸電線路的穩(wěn)態(tài)方程和等值電路2.4

變壓器的等值電路和參數(shù)2.5發(fā)電機和負荷模型2.6電力系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)等值電路（標幺值形式？）

目錄1/14/20232電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算電路相關(guān)知識回顧2.1系統(tǒng)等值模型的基本概念1/14/20233電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算2.1系統(tǒng)等值模型的基本概念電氣接線示意圖

等值電路

穩(wěn)態(tài)數(shù)學模型暫態(tài)數(shù)學模型1/14/20234電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算發(fā)電廠：發(fā)電機？變電站：升壓變壓器、降壓變壓器？輸電線路：電阻？用電設(shè)備（負荷）：阻抗？電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)（暫態(tài)）的等值電路？2.1系統(tǒng)等值模型的基本概念注：正常運行時，電力系統(tǒng)三相對稱，參數(shù)相同，可以用單相等值電路來代替。1/14/20235電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算輸電線路的等值電路和參數(shù)變壓器的等值電路和參數(shù)發(fā)電機和負荷模型2.1系統(tǒng)等值模型的基本概念1/14/20236電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算電阻r：反映線路的熱效應（有功損耗）電抗x=ωL：反映載流導線周圍的磁場效應電導g：反映泄露損耗和電暈損耗（g=0）電納b=ωC：反映帶電導線周圍的電場效應2.2輸電線路的等值電路和參數(shù)計算單位長度輸電線路(單位：km)注：1：小寫r、x、g、b表示單位長度線路的等值參數(shù)；2：電纜線路參數(shù)計算較為復雜，可從手冊查找，重點討論的是架空線路1/14/20237電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算電阻反映線路的熱效應（有功損耗）2.2輸電線路的等值電路和參數(shù)計算當考慮導線溫度時1/14/20238電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算2.2輸電線路的等值電路和參數(shù)計算電抗反映載流導線周圍的磁場效應自感部分：彼此相等互感部分：？1/14/20239電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算2.2輸電線路的等值電路和參數(shù)計算導線換位：使互感電抗相等注：通過導線換位，三相導線的電抗近似相同。1/14/202310電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算電抗反映載流導線周圍的磁場效應2.2輸電線路的等值電路和參數(shù)計算1/14/202311電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算分裂導線電抗分裂目的？2.2輸電線路的等值電路和參數(shù)計算1/14/202312電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算電納相與相之間及相與地之間的電容效應2.2輸電線路的等值電路和參數(shù)計算1/14/202313電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算分裂導線電納相與相之間及相與地之間的電容效應2.2輸電線路的等值電路和參數(shù)計算1/14/202314電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算2.2輸電線路的等值電路和參數(shù)計算電導絕緣子泄露電流損耗電暈損耗1/14/202315電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算2.2輸電線路的等值電路和參數(shù)計算單位長度輸電線路(單位：km)任意長度等值電路1/14/202316電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算輸電線路的等值電路單位長度等值電路：任意長度等值電路：2.2輸電線路的等值電路和參數(shù)計算1/14/202317電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算輸電線路的等值電路短距離輸電線路：輸送距離<100km、額定電壓<60kV中等距離輸電線路：輸送距離100~300km、額定電壓110~220kV長距離輸電線路：輸送距離>300km、額定電壓>220kV2.2輸電線路的等值電路和參數(shù)計算1/14/202318電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算2.2輸電線路的等值電路和參數(shù)計算短距離輸電線路(<100km)短距離等值電路任意長度等值電路1/14/202319電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算2.2輸電線路的等值電路和參數(shù)計算中等距離輸電線路(100km~300km)Ⅱ型等值電路任意長度等值電路1/14/202320電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算2.2輸電線路的等值電路和參數(shù)計算中等距離輸電線路(100km~300km)T型等值電路任意長度等值電路1/14/202321電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算2.3長距離輸電線路的等值電路和參數(shù)長距離輸電線路(>300km)Ⅱ型等值電路任意長度等值電路T型等值電路1/14/202322電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算長距離輸電線路(>300km)按集中參數(shù)計算精確計算修正后的近似計算Ⅱ型等值電路2.3長距離輸電線路的等值電路和參數(shù)1/14/202323電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算長距離輸電線路(>300km)按集中參數(shù)計算缺點：誤差較大Ⅱ型等值電路2.3長距離輸電線路的等值電路和參數(shù)1/14/202324電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算長距離輸電線路(>300km)精確計算其中Ⅱ型等值電路2.3長距離輸電線路的等值電路和參數(shù)1/14/202325電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算長距離輸電線路(>300km)修正后的近似計算其中Ⅱ型等值電路2.3長距離輸電線路的等值電路和參數(shù)1/14/202326電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算一長度為600km的500kV架空線路,使用4×LGJQ-400四分裂導線,r1=0.0187Ω/km,x1=0.275Ω/km,b1=4.05×10-6S/km,g1=0。試計算該線路的Ⅱ型等值電路參數(shù)。按集中參數(shù)計算：2.3長距離輸電線路的等值電路和參數(shù)1/14/202327電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算精確計算：2.3長距離輸電線路的等值電路和參數(shù)1/14/202328電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算修正后的近似計算：Ⅱ型等值電路2.3長距離輸電線路的等值電路和參數(shù)1/14/202329電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算三種計算方法對比2.3長距離輸電線路的等值電路和參數(shù)1/14/202330電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算2.4變壓器的等值電路和參數(shù)雙繞組變壓器三繞組變壓器自耦變壓器1/14/202331電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算2.3變壓器的等值電路和參數(shù)問題的提出在電力系統(tǒng)分析中，變壓器的等值電路如何表示?變壓器各等值參數(shù)如何求取?1/14/202332電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算2.4變壓器的等值電路和參數(shù)1/14/202333電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算2.4變壓器的等值電路和參數(shù)1/14/202334電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算三繞組(自耦)變壓器繞組排列方式升壓結(jié)構(gòu)和降壓結(jié)構(gòu)2.4變壓器的等值電路和參數(shù)1/14/202335電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算2.4變壓器的等值電路和參數(shù)1/14/202336電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算2.4變壓器的等值電路和參數(shù)1/14/202337電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算2.4變壓器的等值電路和參數(shù)1/14/202338電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算雙繞組變壓器的等值電路電阻RT、電抗XT、電導GT、電納BTT型等值電路Г型等值電路2.4變壓器的等值電路和參數(shù)1/14/202339電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算電路相關(guān)知識回顧2.4變壓器的等值電路和參數(shù)1/14/202340電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算2.3變壓器的等值電路和參數(shù)雙繞組變壓器的參數(shù)計算短路損耗△PS

、短路電壓VS%、空載損耗△P0

、空載電壓I0%、額定容量SN、額定線電壓VN→RT

、XT

、GT、BT一相等值空載試驗一相等值短路試驗1/14/202341電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算電阻RT一相等值短路試驗2.4變壓器的等值電路和參數(shù)1/14/202342電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算電抗XT短路試驗2.4變壓器的等值電路和參數(shù)1/14/202343電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算電導GT空載試驗2.4變壓器的等值電路和參數(shù)1/14/202344電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算電納BT空載試驗2.4變壓器的等值電路和參數(shù)1/14/202345電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算雙繞組變壓器的參數(shù)計算Г型等值電路2.4變壓器的等值電路和參數(shù)1/14/202346電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算一臺SFL1-31500/35型雙繞組變壓器，額定變比為35/11，查得△P0=30kW,I0%=1.2,△PS=177.2kW,VS%=8,求變壓器歸算到低壓側(cè)的參數(shù)，并作出Г等值電路。Г型等值電路2.4變壓器的等值電路和參數(shù)1/14/202347電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算三繞組(自耦)變壓器的等值電路一次繞組R1、X1，折算后的繞組R2、X2，折算后的繞組R3、X3Г等值電路2.4變壓器的等值電路和參數(shù)1/14/202348電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算電導GT和電納BT空載試驗△P0和I0%,額定容量SN和額定電壓VN→GT、BT空載試驗2.4變壓器的等值電路和參數(shù)1/14/202349電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算電阻R1、R2、R3和電抗X1、X2、X3短路試驗△PS(1-2)、△PS(2-3)、△PS(3-1)和VS(1-2)%、VS(2-3)%、VS(3-1)%,額定容量SN和額定電壓VN→R、X短路試驗2.4變壓器的等值電路和參數(shù)1/14/202350電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算電阻R1、R2、R3繞組容量相等：100/100/100短路試驗2.4變壓器的等值電路和參數(shù)1/14/202351電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算電阻R1、R2、R3繞組容量不等：100/100/50，100/50/100短路試驗2.4變壓器的等值電路和參數(shù)1/14/202352電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算電阻R1、R2、R3短路試驗、額定容量SN、額定電壓VN→RT2.4變壓器的等值電路和參數(shù)1/14/202353電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算電抗X1、X2、X3繞組容量相等：100/100/100短路試驗2.4變壓器的等值電路和參數(shù)1/14/202354電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算電抗X1、X2、X3繞組容量不等：100/100/50，100/50/100短路試驗2.4變壓器的等值電路和參數(shù)1/14/202355電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算電抗X1、X2、X3短路試驗、額定容量SN、額定電壓VN→XT2.4變壓器的等值電路和參數(shù)1/14/202356電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算三相三繞組變壓器型號為SFPSL-12000/220,額定容量為120MVA/120MVA/60MVA,額定電壓220kV/121kV/11kV,△P?S(1-2)=601kW,△P?S(1-3)=182.5kW,△P?S(2-3)=132.5kW,短路電壓為VS(1-2)%=14.85,VS(1-3)%=28.25,VS(2-3)%=7.96,空載損耗和空載電流為△P0=135kW,I0%=0.633,求變壓器歸算到220kV側(cè)的參數(shù)及等值電路。2.4變壓器的等值電路和參數(shù)1/14/202357電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算電阻R1、R2、R32.4變壓器的等值電路和參數(shù)1/14/202358電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算電抗X1、X2、X32.4變壓器的等值電路和參數(shù)1/14/202359電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算所求變壓器的參數(shù)及等值電路2.4變壓器的等值電路和參數(shù)1/14/202360電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算小結(jié)：變壓器的等值電路如何表示？2.4變壓器的等值電路和參數(shù)三繞組變壓器Г型雙繞組變壓器Г型如果考慮變壓器的實際變比k，該如何處理？1/14/202361電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算帶有變比的變壓器等值電路2.4變壓器的等值電路和參數(shù)雙繞組變壓器1/14/202362電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算變壓器Ⅱ等值電路阻抗形式帶有變比的等值電路導納形式2.4變壓器的等值電路和參數(shù)1/14/202363電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算帶有變比的變壓器等值電路2.4變壓器的等值電路和參數(shù)三繞組變壓器？？？？省略圖2-14(a)

阻抗形式？？？？省略圖2-14(b)

1/14/202364電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算發(fā)電機的穩(wěn)態(tài)等值電路及其參數(shù)2.5發(fā)電機和負荷模型1/14/202365電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算電抗XG2.5發(fā)電機和負荷模型穩(wěn)態(tài)等值電路1/14/202366電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算綜合負荷（供電負荷、發(fā)電負荷）恒功率負荷模型（第3、4、5章）

潮流等穩(wěn)態(tài)計算中：PL+jQL恒定阻抗負荷模型（第7、8章）

短路等暫態(tài)計算中：RLD+jXLD2.5發(fā)電機和負荷模型1/14/202367電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算分類按結(jié)構(gòu)及冷卻介質(zhì)：分為空心式、鐵心式、干式、油浸式等，例如：干式空心電抗器、干式鐵心電抗器、油浸鐵心電抗器、油浸空心電抗器。按接法：分為并聯(lián)電抗器和串聯(lián)電抗器。按功能：分為限流和補償。按用途：限流電抗器、濾波電抗器、平波電抗器、功率因數(shù)補償電抗器、串聯(lián)電抗器、消弧線圈等等。

電抗器（補充）1/14/202368電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算1/14/202369電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算串聯(lián)限流電抗器1/14/202370電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算高溫超導限流電抗器1/14/202371電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算大容量并聯(lián)電抗器1/14/202372電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算電抗XR穩(wěn)態(tài)等值電路電抗器（補充）1/14/202373電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算電抗器、發(fā)電機和變壓器電抗公式區(qū)別電抗器（補充）1/14/202374電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算多電壓等級網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)歸算電力系統(tǒng)的標幺值多電壓等級網(wǎng)絡(luò)的標幺值等值電路習題2.6電力系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)等值電路1/14/202375電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算如何歸算2.6.1多電壓等級網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)歸算發(fā)電機雙繞組變壓器多電壓級網(wǎng)絡(luò)接線圖輸電線路1/14/202376電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算如何歸算網(wǎng)絡(luò)等值電路多電壓級網(wǎng)絡(luò)接線圖2.6.1多電壓等級網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)歸算1/14/202377電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算如何歸算有名值歸算2.6.1多電壓等級網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)歸算1/14/202378電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算標幺值的概念例如發(fā)電機額定端電壓有名值為VG=10.5kV，如果基準值選定為VB=10.5kV，則其標幺值為如果端電壓標幺值VG*=1.1，說明此時標幺值無量綱2.6.2電力系統(tǒng)的標幺值1/14/202379電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算基準值的選擇全系統(tǒng)只能有一套基準值，且個數(shù)不宜太多一般取額定值為基準值，使標幺值維持在1附近必須滿足電路的基本關(guān)系2.6.2電力系統(tǒng)的標幺值單相三相1/14/202380電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算基準值的選擇如果選擇基準值為VB、IB、SB、ZB時2.6.2電力系統(tǒng)的標幺值單相三相1/14/202381電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算基準值的選擇選取VB、SB為基準值，IB、ZB間接獲取2.6.2電力系統(tǒng)的標幺值1/14/202382電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算標幺值的求取發(fā)電機參數(shù)：SG(N)=30MVA,VG(N)=10.5kV,XG(N)%=26,如果基準值VB=10kV、SB=100MVA，求發(fā)電機電抗在VB、SB下的標幺值。2.6.2電力系統(tǒng)的標幺值1/14/202383電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算標幺值的特點線電壓和相電壓的標么值相等；三相功率和單相功率的標么值相等；必須滿足電路的基本關(guān)系一定程度上簡化計算工作；計算結(jié)果清晰，易于比較電力系統(tǒng)各元件的特性和參數(shù)等；缺點：物理概念不清楚。

2.6.2電力系統(tǒng)的標幺值1/14/202384電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算兩種計算方法精確計算法近似計算法前提：忽略電阻和勵磁支路(旨在便于理論分析）2.6.3多電壓等級網(wǎng)絡(luò)的標幺值等值電路多電壓級網(wǎng)絡(luò)接線圖1/14/202385電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算精確計算法2.6.3多電壓等級網(wǎng)絡(luò)的標幺值等值電路多電壓級網(wǎng)絡(luò)接線圖有名值等值電路1/14/202386電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算精確計算法2.6.3多電壓等級網(wǎng)絡(luò)的標幺值等值電路含理想變壓器有名值等值電路標幺值等值電路1/14/202387電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算精確計算法2.6.3多電壓等級網(wǎng)絡(luò)的標幺值等值電路含理想變壓器標幺值等值電路1/14/202388電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算精確計算法2.6.3多電壓等級網(wǎng)絡(luò)的標幺值等值電路不含理想變壓器標幺值等值電路1/14/202389電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算試計算圖中輸電系統(tǒng)各元件電抗的標幺值。發(fā)電機G：SG(N)=30MVA,VG(N)=10.5kV,XG(N)%=26；變壓器T-1：ST1(N)=31.5MVA,VS%=10.5,kT1=10.5/121；變壓器T-2：ST2(N)=15MVA,VS%=10.5,kT2=110/6.6；電抗器R：VR(N)=6kV,IR(N)=0.