電力系統(tǒng)分析孟祥萍課件第2章

電力系統(tǒng)分析孟祥萍課件第2章第一頁(yè)，共53頁(yè)。本章提示:輸電線路參數(shù)的計(jì)算方法；輸電線路的∏型等值電路；變壓器參數(shù)的計(jì)算方法；變壓器的Г型等值電路。第2章電力網(wǎng)各元件的參數(shù)和等值電路第二頁(yè)，共53頁(yè)。2.1輸電線路的參數(shù)2.1.1電阻2.1.2電抗2.1.3電導(dǎo)2.1.4電納2.1.5輸電線路參數(shù)計(jì)算的幾點(diǎn)說明

第三頁(yè)，共53頁(yè)。參數(shù):電阻、電抗、電導(dǎo)、電納｛輸電線路架空線路電纜線路單位長(zhǎng)度的參數(shù)：2.1輸電線路的參數(shù)第四頁(yè)，共53頁(yè)。反映線路通過電流時(shí)產(chǎn)生的有功功率損耗效應(yīng)。電阻率導(dǎo)線長(zhǎng)度導(dǎo)線載流部分的標(biāo)稱截面銅：18.8鋁：31.5

2.1.1電阻導(dǎo)線的直流電阻可按下式計(jì)算：第五頁(yè)，共53頁(yè)。1、單相導(dǎo)線線路電抗：(2-2)

當(dāng)三相導(dǎo)線間的距離分別為、、時(shí)，式中：r——導(dǎo)線的半徑，mm；——導(dǎo)線材料的相對(duì)導(dǎo)磁系數(shù)，銅和鋁的=1，鋼的>>1；Deq——三相導(dǎo)線間的幾何均距,mm。2.1.2電抗由相應(yīng)的電感產(chǎn)生，反映載流導(dǎo)體的磁場(chǎng)效應(yīng)。第六頁(yè)，共53頁(yè)。2、分裂導(dǎo)線線路電抗(2.3)

式中：ｎ——每相分裂根數(shù)；——分裂導(dǎo)線的等值半徑，mm。式中:r——分裂導(dǎo)線中每一根導(dǎo)線的半徑；——一相分裂導(dǎo)線中第1根與第ｉ根的距離,ｉ＝2，3，……ｎ；2.1.2電抗第七頁(yè)，共53頁(yè)。2.1.3電導(dǎo)架空輸電線路的電導(dǎo)是反映泄漏電流和電暈所引起的有功損耗的一種參數(shù)。正常情況下，線路絕緣良好，泄漏電流很小，可以忽略；架空線路的電導(dǎo)主要取決于電暈現(xiàn)象引起的有功功率損耗。第八頁(yè)，共53頁(yè)。危害：增加網(wǎng)損干擾附近的無線電通信使導(dǎo)線表面產(chǎn)生電腐蝕電暈：架空線路帶有高電壓時(shí)，導(dǎo)線表面的電場(chǎng)強(qiáng)度超過空氣的擊穿強(qiáng)度，導(dǎo)線附近的空氣發(fā)生游離而產(chǎn)生局部放電的現(xiàn)象?，F(xiàn)象：咝咝聲、臭氧氣味、紫色暈光｛2.1.3電導(dǎo)第九頁(yè)，共53頁(yè)。電暈臨界電壓：

線路開始出現(xiàn)電暈的電壓。等邊三角形排列時(shí)的經(jīng)驗(yàn)公式：導(dǎo)線表面狀況系數(shù)天氣狀況系數(shù)空氣相對(duì)密δ=3.92p/(273+t)

大氣壓力大氣溫度2.1.3電導(dǎo)在一般的電力系統(tǒng)計(jì)算中可以忽略電暈損耗，認(rèn)為第十頁(yè)，共53頁(yè)。2.1.4電納每相導(dǎo)線單位長(zhǎng)度電納的計(jì)算式如下2.分裂導(dǎo)線線路電納1.單相導(dǎo)線線路電納反映帶電導(dǎo)體周圍的電場(chǎng)效應(yīng)。第十一頁(yè)，共53頁(yè)。2.1.5輸電線路參數(shù)計(jì)算的幾點(diǎn)說明工程上已將各種型號(hào)導(dǎo)線單位長(zhǎng)度的電阻、電抗、電納值列在設(shè)計(jì)手冊(cè)中，對(duì)于表中所列的電阻值，是指環(huán)境溫度為20°C時(shí)的值，

(2.9)當(dāng)實(shí)際溫度異于20°C時(shí)應(yīng)按下式修正：第十二頁(yè)，共53頁(yè)。近似計(jì)算時(shí):單導(dǎo)線線路：，。當(dāng)分裂根數(shù)為3根時(shí)，每公里的電抗為0.30左右，每公里的電納分別為3.8。對(duì)于分裂導(dǎo)線線路：當(dāng)分裂根數(shù)為2時(shí)，每公里的電抗為0.33，每公里的電納為3.4。當(dāng)分裂根數(shù)為4根時(shí)，每公里的電抗為0.28左右，每公里的電納為4.1。2.1.5輸電線路參數(shù)計(jì)算的幾點(diǎn)說明第十三頁(yè)，共53頁(yè)。鋼導(dǎo)線，由于集膚效應(yīng)及導(dǎo)線內(nèi)部的導(dǎo)磁系數(shù)隨導(dǎo)線通過的電流大小而變化，因此，它的電阻和電抗均不恒定，無法用解析法確定，只能用實(shí)驗(yàn)測(cè)定其特性，根據(jù)電流值確定其阻抗。2.1.5輸電線路參數(shù)計(jì)算的幾點(diǎn)說明電纜線路的電氣參數(shù)計(jì)算比架空線路復(fù)雜得多，通常采取實(shí)測(cè)辦法，并將其電氣參數(shù)標(biāo)明在設(shè)計(jì)手冊(cè)中。對(duì)于特高壓輸電線路，電阻主要影響線路的功率損耗。電導(dǎo)代表絕緣子泄露損耗和電暈損失，也影響功率損失；但與電阻功率損耗相比可忽略。第十四頁(yè)，共53頁(yè)。例題2.1有一回110kv架空電力線路，長(zhǎng)度為60km，導(dǎo)線型號(hào)為L(zhǎng)GJ－120，導(dǎo)線計(jì)算外徑15.2mm，三相導(dǎo)線水平排列，兩相鄰導(dǎo)線之間距離為4m。試求該電力線路的參數(shù)。2.1.5輸電線路參數(shù)計(jì)算的幾點(diǎn)說明第十五頁(yè)，共53頁(yè)。例題2.2有一回220kv架空電力線路，長(zhǎng)度為100km，采用每相雙分裂導(dǎo)線，次導(dǎo)線采用LGJ－185，每一根導(dǎo)線的計(jì)算外徑為19mm，三相導(dǎo)線以不等邊三角形排列，線間距離＝9m，＝8.5m，＝6.1m，分裂間距d＝400mm。試計(jì)算該電力線路的參數(shù)。2.1.5輸電線路參數(shù)計(jì)算的幾點(diǎn)說明第十六頁(yè)，共53頁(yè)。2.2.1一般線路的等值電路2.2.2長(zhǎng)線路的等值電路2.2輸電線路的等值電路

第十七頁(yè)，共53頁(yè)。2.2.1一般線路的等值電路電力系統(tǒng)正常運(yùn)行狀態(tài)基本上是三相對(duì)稱的，因此輸電線路的等值電路可用一相的單線圖表示。輸電線路的等值電路是一均勻分布參數(shù)的電路，通常將分布參數(shù)電路轉(zhuǎn)化成集中參數(shù)等值電路以簡(jiǎn)化計(jì)算。第十八頁(yè)，共53頁(yè)。線路長(zhǎng)度為l時(shí)，全線路每相的參數(shù)分別為：不考慮分布參數(shù)特性，用集中參數(shù)等值電路表示?？傠娮瑁嚎傠娍梗嚎傠妼?dǎo)：總電納：2.2.1一般線路的等值電路第十九頁(yè)，共53頁(yè)。短線路:所謂短線路，指長(zhǎng)度不超過100km的架空線路。圖2.3短線路的等值電路2.2.1一般線路的等值電路第二十頁(yè)，共53頁(yè)。

中等長(zhǎng)度線路:長(zhǎng)度在100～300km之間的架空線路和長(zhǎng)度小于100km的電纜線路。圖2.4中等長(zhǎng)度線路的等值電路2.2.1一般線路的等值電路常用形等值電路；相互間不等值，不能相互轉(zhuǎn)換。第二十一頁(yè)，共53頁(yè)。2.2.2長(zhǎng)線路的等值電路長(zhǎng)線路：指長(zhǎng)度超過300km的架空線路和長(zhǎng)度超過100km的電纜線路。圖2.5長(zhǎng)線路的等值電路第二十二頁(yè)，共53頁(yè)。2.3變壓器的等值電路及參數(shù)2.3.1雙繞組變壓器2.3.2三繞組變壓器2.3.3自耦變壓器第二十三頁(yè)，共53頁(yè)。2.3.1雙繞組變壓器等值電路為型等值電路，

圖2.7雙繞組變壓器的等值電路第二十四頁(yè)，共53頁(yè)。電阻式中，的單位為kW，SN的單位為kV.A，UN的單位為kV。近似地認(rèn)為短路損耗等于繞組損耗（銅耗）

短路試驗(yàn)：將一側(cè)繞組短接，在另一側(cè)繞組施加電壓，使短路繞組的電流達(dá)到額定值。2.3.1雙繞組變壓器第二十五頁(yè)，共53頁(yè)。電抗

2.3.1雙繞組變壓器變壓器繞組的電阻比電抗小得多，短路試驗(yàn)時(shí)，變壓器阻抗上的電壓降近似為電抗上的電壓降，即第二十六頁(yè)，共53頁(yè)。電導(dǎo)

近似地認(rèn)為變壓器的空載損耗等于鐵耗，即空載試驗(yàn)：將一側(cè)繞組開路，在另一側(cè)繞組加額定電壓，此時(shí)變壓器有功損耗即為空載損耗，原邊電流即為空載電流。2.3.1雙繞組變壓器第二十七頁(yè)，共53頁(yè)。電納變壓器空載電流I0包含有功分量和無功分量，近似認(rèn)為空載電流等于無功分量Ib，于是2.3.1雙繞組變壓器第二十八頁(yè)，共53頁(yè)。2.3.2三繞組變壓器等值電路

圖2.9三繞組變壓器的等值電路第二十九頁(yè)，共53頁(yè)。參數(shù)的獲得短路試驗(yàn)：一側(cè)加低電壓，使電流達(dá)額定，另兩側(cè)中，一側(cè)短路、一側(cè)開路。

開路試驗(yàn):（空載試驗(yàn)）

一側(cè)加Un，另兩側(cè)開路。

GT、BT－求法與雙繞組相同2.3.2三繞組變壓器第三十頁(yè)，共53頁(yè)。求R1、R2、R3

三繞組變壓器三個(gè)繞組容量不一定相等，繞組額定容量比有

100/100/100、100/100/50、100/50/100

（1）容量比為

時(shí):設(shè)各繞組對(duì)應(yīng)的短路損耗為2.3變壓器的等值電路及參數(shù)第三十一頁(yè)，共53頁(yè)。則：整理得：→第三十二頁(yè)，共53頁(yè)。容量比不相等時(shí)，如

應(yīng)該注意以下幾點(diǎn)參數(shù)是對(duì)應(yīng)變壓器額定容量下的參數(shù)。50%變壓器容量的繞組參與短路試驗(yàn)，只能做到1/2的變壓器容量所允許的電流。在折合后的變壓器中，繞組間的容量比也就是電流比，而損耗與電流的平方成正比，因此必須將50%容量的繞組對(duì)應(yīng)的短路試驗(yàn)數(shù)據(jù)歸算至變壓器容量。2.3變壓器的等值電路及參數(shù)第三十三頁(yè)，共53頁(yè)。

2.3變壓器的等值電路及參數(shù)第三十四頁(yè)，共53頁(yè)。求X1、X2、X3

設(shè)各繞組對(duì)應(yīng)的短路電壓US1%,US2%,US3%則：

2.3變壓器的等值電路及參數(shù)第三十五頁(yè)，共53頁(yè)。

2.3變壓器的等值電路及參數(shù)第三十六頁(yè)，共53頁(yè)。三繞組變壓器按其三個(gè)繞組排列方式的不同有兩種結(jié)構(gòu)：升壓結(jié)構(gòu)和降壓結(jié)構(gòu)，如圖2.10所示。由于繞組的排列方式不同，繞組間的漏抗不同，因而短路電壓也不同。

2.3.2三繞組變壓器圖2.10三繞組變壓器的排列方式第三十七頁(yè)，共53頁(yè)。

例2.5三相三繞組降壓變壓器的型號(hào)為SFPSL－120000/220，額定容量為120000/120000/60000kVA,額定電壓為220/121/11kV。

求該變壓器的參數(shù)，并作出其等值電路。2.3變壓器的等值電路及參數(shù)第三十八頁(yè)，共53頁(yè)。第三十九頁(yè)，共53頁(yè)。2.3.3自耦變壓器一般制造廠提供的短路試驗(yàn)數(shù)據(jù)，不僅短路損耗未經(jīng)歸算，短路電壓百分?jǐn)?shù)也是未經(jīng)歸算的值，歸算公式如下：（2.31）

第四十頁(yè)，共53頁(yè)。2.4標(biāo)么制2.4.1有名制和標(biāo)么制2.4.2基準(zhǔn)值的選擇2.4.3不同基準(zhǔn)值的標(biāo)么值間的換算2.4.4多電壓級(jí)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)么值的歸算第四十一頁(yè)，共53頁(yè)。對(duì)于如下網(wǎng)絡(luò)：這么多電壓等級(jí)如何進(jìn)行計(jì)算？第四十二頁(yè)，共53頁(yè)。問題的提出多電壓等級(jí)下，各個(gè)參數(shù)有名值如何折算？在電力系統(tǒng)中標(biāo)么值是怎樣定義的？在多電壓等級(jí)的情況下，標(biāo)么值如何計(jì)算?2.4標(biāo)么制第四十三頁(yè)，共53頁(yè)。2.4.1有名制和標(biāo)么制有名制：用有單位的值表示物理量的方法稱為有名制。

標(biāo)么制：用沒有單位的相對(duì)值表示物理量的方法稱為標(biāo)么制。

有名值（任意單位）標(biāo)么值=————————————基準(zhǔn)值（與有名值同單位）任何物理量均可用標(biāo)么值表示.標(biāo)么值無單位,無量綱！2.4標(biāo)么制第四十四頁(yè)，共53頁(yè)。當(dāng)選定電壓、電流、阻抗和功率的基準(zhǔn)值分別為UB、IB、ZB和SB時(shí)，相應(yīng)的標(biāo)幺值如下

2.4.1有名制和標(biāo)么制(2.32)第四十五頁(yè)，共53頁(yè)。2.4.2基準(zhǔn)值的選取

基準(zhǔn)值的選取有一定的隨意性單相三相一般選定電壓和功率的基準(zhǔn)值，則可推導(dǎo)出2.4標(biāo)么制第四十六頁(yè)，共53頁(yè)。

標(biāo)么值表示

單相三相2.4標(biāo)么制第四十七頁(yè)，共53頁(yè)。標(biāo)么制的優(yōu)點(diǎn)：

線電壓和相電壓的標(biāo)么值相等；三相功率和單相功率的標(biāo)么值相等；一定程度上簡(jiǎn)化計(jì)算工作；計(jì)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。標(biāo)么制的缺點(diǎn):物理概念不清楚

2.4標(biāo)么制第四十八頁(yè)，共53頁(yè)。XR(有名值)電抗器換算到統(tǒng)一基準(zhǔn)下的標(biāo)么電抗：式中：X（N）*——額定標(biāo)么電抗

2.4.3不同基準(zhǔn)值的標(biāo)么值間的換算在電力系統(tǒng)的計(jì)算中，各元件的參數(shù)必須按統(tǒng)一的基準(zhǔn)值進(jìn)行歸算。

X(有名值)設(shè)統(tǒng)一選定的基準(zhǔn)電功率和基準(zhǔn)電壓分別為和發(fā)電機(jī)、變壓器換算到統(tǒng)一基準(zhǔn)下的標(biāo)么電抗：第四十九頁(yè)，共53頁(yè)。2.4.4多電壓級(jí)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)么值的歸算方法二：在基本級(jí)選定基準(zhǔn)電壓和基準(zhǔn)功率將基準(zhǔn)電壓歸算到各電壓級(jí)，然后在各電壓級(jí)將有有名值換算成標(biāo)么值。（此法用的較多）近似計(jì)算法工