電力能源系統(tǒng)各元件的數(shù)學模型

電力系統(tǒng)分析

PowerSystemAnalysis主講人：孫醒濤第二章電力系統(tǒng)各元件的數(shù)學模型1、電力線路的參數(shù)和數(shù)學模型2、變壓器的參數(shù)和數(shù)學模型3、發(fā)電機的數(shù)學模型4、電抗器和負荷的數(shù)學模型5、標么制和電力網(wǎng)等值電路電力線路架空線：導線、避雷器、桿塔、絕緣子、金具電纜線：導線、絕緣層、保護層§2.1電力線路的參數(shù)和數(shù)學模型一.線路的結構1.架空線導線避雷線桿塔絕緣子金具1、導線要求：導電好、機械強度大、抗腐蝕能力強鋁—L—常用，機械強度不夠，鋼芯鋁線材料鋼—G—導電性差，做避雷線銅—T—最好，但貴鋁合金—HL§2.1電力線路的參數(shù)和數(shù)學模型結構多股線絞合—J排列：1、6、12、18普通型：LGJ鋁/鋼比5.6—6.0加強型：LGJJ鋁/鋼比4.3—4.4輕型：LGJQ鋁/鋼比8.0—8.1LGJ-400/50—數(shù)字表示截面積擴徑導線—K擴大直徑，不增加截面積LGJK-300相當于LGJQ-400和普通鋼芯相區(qū)別，支撐層6股分裂導線——每相分成若干根，相互之間保持一定距離400-500mm,防電暈，減小了電抗，電容增大§2.1電力線路的參數(shù)和數(shù)學模型四分裂導線結構木塔——已不用2.桿塔鋼筋混凝土塔—單桿、型桿鐵塔—用于跨越，超高壓輸電、耐張、轉角、 換位。獨根鋼管—城市供電作用分直線桿塔—線路走向直線處，只承受導線自重耐張桿塔—承受對導線的拉緊力轉向桿塔—用于線路轉彎處換位桿塔—減少三相參數(shù)的不平衡跨越桿塔—跨越寬度大時，塔高：100—200米終端桿塔—只承受一側的耐張力，導線首末端§2.1電力線路的參數(shù)和數(shù)學模型§2.1電力線路的參數(shù)和數(shù)學模型§2.1電力線路的參數(shù)和數(shù)學模型§2.1電力線路的參數(shù)和數(shù)學模型§2.1電力線路的參數(shù)和數(shù)學模型§2.1電力線路的參數(shù)和數(shù)學模型ABC§2.1電力線路的參數(shù)和數(shù)學模型§2.1電力線路的參數(shù)和數(shù)學模型3.絕緣子和金具絕緣子要求：足夠的電氣與機械強度、抗腐蝕材料：瓷質與玻璃質元件類型：針式（35KV以下），懸式（35KV以上）片數(shù)：35KV，110KV，220KV，330KV，500KV 37131924金具作用：連接導線和絕緣子線夾：懸重、耐張導線接續(xù)：接續(xù)、聯(lián)結保護金具：護線條、預絞線、防震錘、阻尼線絕緣保護：懸重錘§2.1電力線路的參數(shù)和數(shù)學模型針式絕緣子懸式絕緣子導體絕緣層保護層2.電纜線路本書無如特殊說明所有功率指三相總功率、電壓均指線電壓、電流均為線電流。功率、電壓和電流關系如下：-三相復功率；-分別為三相視在功率，三相總有功功率和三相總無功功率；-線電壓向量，；-線電流向量的共軛，；-功率因數(shù)角，；滯后電流對應正的無功功率，即感性無功功率取正值；超前電流對應負的無功功率，即容性無功功率取負值；對于阻抗和導納采用如下約定：

阻抗：不管是容性還是感性，表示為；電納表示為。容性還是感性取決于X和B本身取值的正負。XB感性取正值取負值容性取負值取正值一、輸電線路的參數(shù)電阻：反映導線的電阻對電流的阻礙作用；電抗：反映線路中電流的變化在導體中產生的

感應電動勢對電流的阻礙作用；電納：反映線路之間和線路對地電容的作用；電導：反映線路沿絕緣子的泄露損耗和電暈損耗。二、單位長度電力線路的參數(shù)1、電阻r1=ρ/sS截面積mm2單位：Ω?mm2/km一般是查表rt=r20(1+α(t-20))鋼線電阻：導磁集膚、磁滯效應交流電阻> 直流電阻，和電流有關查手冊ρ電阻率銅：18.8

鋁:31.3與溫度有關§2.1電力線路的參數(shù)和數(shù)學模型2、電抗物理意義：導線通交流電，產生磁場自感、互感外電抗內電抗對數(shù)關系：導線截面和布置無顯著影響，一般0.4Ω/km正三角布置Dm=D；水平布置Dm=1.26D分裂導線：改變磁場，增大了半徑，減少了電抗§2.1電力線路的參數(shù)和數(shù)學模型3、電納物理意義：導線通交流電，產生電場容感對數(shù)關系：變化不大，一般2.85Х10-6S

/km分裂導線：增大了等效半徑，電納增大，用req替代r計算Dm與r的意義與電抗表達式一致§2.1電力線路的參數(shù)和數(shù)學模型4、電導物理意義絕緣子表面泄露——很小，忽略實測損耗，計算電導，一般忽略110KV—9.6mm空氣電離——電暈損耗，臨界電壓Ucr， 好天不產生，壞天可有規(guī)定最小直徑220KV—21.28mm330KV—32.2mm分裂導線電纜參數(shù)計算復雜，查手冊§2.1電力線路的參數(shù)和數(shù)學模型注意輸電線路的電氣參數(shù)沿線路是均勻分布的，嚴格的說輸電線路的等值線路也應該是均勻的分布參數(shù)等值電路；但這樣計算很復雜，故僅在計算距離大于300km的超高壓輸電線路才用分布參數(shù)表示輸電線路，其它的用集中參數(shù)。三項對稱運行時，用一相等值電路代表三相。三、電力線路的等值電路r1jx1g1jb1r1jx1g1jb1r1jx1g1jb1r1jx1g1jb1一般線路的均勻分布參數(shù)等值電路（正常運行時忽略g）§2.1電力線路的參數(shù)和數(shù)學模型1.短輸電線路：電導和電納忽略不計長度<=100km電壓60kV以下短的電纜線線路阻抗

短線路的等值電路§2.1電力線路的參數(shù)和數(shù)學模型2.中等長度的輸電線路110kV～220kV架空線：100km～300km電纜：<100km線路電納忽略不計參數(shù)：

可作出π型等值電路和T型等值電路§2.1電力線路的參數(shù)和數(shù)學模型§2.2變壓器的數(shù)學模型變壓器的實際圖片變壓器內部繞組一、雙繞組變壓器u1I1n1:n2I2u21、理想變壓器I1n1=I2n2

I2=k

I1u1/n1=u2/n2

u2=

u1/kk=n1/n2特征：無銅損、鐵損、漏抗、激磁電流2、實際變壓器RTjXT-jBTGT通過短路和開路試驗求RT、XT、BT、GT§2.2變壓器的數(shù)學模型3、短路試驗求RT、XT條件：一側短路，另一側加電壓使短路繞組電流達到額定值短路損耗：注意單位：UN（V）、SN（VA）、Pk（W）如UN（KV）、SN（MVA）、Pk（KW）時§2.2變壓器的數(shù)學模型短路電壓百分比UN（KV）、SN（MVA）§2.2變壓器的數(shù)學模型4、開路試驗求GT、BT條件：一側開路，另一側加額定電壓空載損耗：空載電流百分比I0%有功分量Ig無功分量Ib§2.2變壓器的數(shù)學模型基本公式二、三繞組變壓器-jBTRT1jXT1GTRT2jXT2RT3jXT3參數(shù)的求法與雙繞組相同注意三繞組容量比不同各繞組排列不同導納的求法與雙繞組相同短路試驗求RT、XT條件：令一個繞組開路，一個繞組短路，而在余下的一個繞組施加電壓，依此得的數(shù)據(jù)（兩兩短路試驗）§2.2變壓器的數(shù)學模型1、由短路損耗求RT對于第Ⅰ類（100/100/100）§2.2變壓器的數(shù)學模型對于第Ⅱ類（100/50/100）第Ⅲ類（100/100/50）試驗時小繞組不過負荷，存在歸算問題，歸算到SN對于（100/50/100）對于（100/100/50）代入可計算§2.2變壓器的數(shù)學模型只給出一個最大短路損耗Pkmax時（兩個100%繞組間短路）2、由短路電壓百分比求XT（制造商已歸算，直接用）排列不同，阻抗不同，中間繞組最小，甚至為負，一般取0§2.2變壓器的數(shù)學模型三、自耦變壓器特點：電阻小、損耗小、運行經濟、結構緊湊、電抗小、 輸送容量大、重量輕、便于運輸接線：Y0/Y0/Δ，第三繞組容量比額定容量小參數(shù)舊標準損耗未歸算電壓%未歸算新標準最大短路損耗歸算的電壓%§2.2變壓器的數(shù)學模型例2.4

某變電所裝有一臺型號為SFSL1-20000/110，容量比為100/100/50的三繞組變壓器，試求變壓器的參數(shù)并做出等值電路。

解：1）先對與容量較小繞組有關的短路損耗進行折算2）計算各繞組的短路損耗3）計算各繞組的電阻4）計算各繞組的電抗：短路電壓各繞組的電抗為變壓器電導電納及功率損耗在等值電路參數(shù)中，有時會出現(xiàn)一個電抗為不大的負值現(xiàn)象（常做0處理）。負值都出現(xiàn)在中間位置的繞組上，原因是處于其兩側繞組的互感作用很強，超過了繞組的自感作用。-jBTRT1jXT1GTRT2jXT2RT3jXT3§2.3發(fā)電機的數(shù)學模型一、數(shù)學模型電阻：小，忽略電抗：等值電路jXGEG機端P+jQ機端PU機端唯一的注入功率元件調負荷——原動機轉速（汽門、導水翼）調電壓——勵磁二、同步發(fā)電機的允許運行范圍EqnXdINUNINUNEqnjINXd§2.3發(fā)電機的數(shù)學模型一、電抗器電阻：小，忽略電抗：jXR等值電路：高電壓等級可用于低電壓等級，不用SN§2.4電抗器和負荷的數(shù)學模型二、負荷以功率表示：SL=PL+jQL~以阻抗和導納表示：RLjXLIL。UL。-jBLGLUL。IL。**§2.4電抗器和負荷的數(shù)學模型一、多電壓等級網(wǎng)絡中參數(shù)和變量的歸算（有名值）電力線、變壓器等值電路級聯(lián)成電力網(wǎng)等值電路注意：多級電壓網(wǎng)存在一個不同電壓級之間的歸算問題變壓器的參數(shù)與UN有關，歸算到哪一側，值不同變壓器的負載阻抗歸算到某一側時，和變比平方有關要級聯(lián)等值電路，須將不同電壓級下的阻抗、導納、電壓、電流歸算到同一級—基本級（取電網(wǎng)最高電壓）歸算§2.5標么制和電力網(wǎng)等值電路K的取值分子是向著基本級一側的電壓K的計算分母是向著待歸算一側的電壓手算—實際變比計算機—先取線路額定電壓比值，然而再修正T3500/121T4242/525T2110/38.5220KV500KV110KV35KV10KVT135/11§2.5電力系統(tǒng)的等值電路

如需將10KV側的參數(shù)和變量歸算至500KV側，則變壓器T-1、T-2、T-3、的變比k1、k2、k3應分別取35/11、110/38.5、500/121高壓K大低壓K小例題：電力網(wǎng)接線如圖所示，圖中各元件的技術數(shù)據(jù)見表1、表2，試作出歸算到110KV側和6KV側的電網(wǎng)等值電路T2k2k1T110KV110KV6KVL1L2符號額定容量（MVA）額定電壓（KV）Uk%?Pk(KW)I0%?P0(KW)T131.510.5/12110.5190332T220110/6.610.51352.822符號導線型號長度(Km）電壓(KV)電阻(Ω/km)電抗(Ω/km)電納(S/km)L1LGJ-1851001100.170.383.15?10-6L2LGJ-300560.1050.383表1:表2:§2.5電力系統(tǒng)的等值電路解:變壓器的電阻、導納，線路的電導都略去不計歸算到110KV側變壓器T1的電抗：變壓器T2的電抗：線路L1的電阻、電抗和電納為：§2.5電力系統(tǒng)的等值電路線路L2的電阻、電抗為：j48.8ΩjxT1RL1jXL117Ωj38ΩJ63.5ΩjxT2RL2jXL2145.8ΩJ531.8ΩjBL1/2j1.575Х10-4jBL1/2j1.575Х10-4§2.5電力系統(tǒng)的等值電路j0.1757ΩjxT1RL1jXL10.0612Ωj0.1368Ωj0.228ΩjxT1RL2jXL20.525Ωj1.915ΩjBL1/2jJ4.376Х10-2jBL1/2j4.376Х10-2歸算到6KV側§2.5電力系統(tǒng)的等值電路二、標幺值（標么值）1、定義：標幺值=有名值（歐、西、千伏、千安、兆伏安）基準值（與對應有名值的量剛相同）標幺值—沒有單位的相對值參數(shù)三相與單相公式一致結果清晰易于判斷結果對否簡化計算無量剛，概念不清§2.5電力系統(tǒng)的等值電路若選電壓、電流、功率和阻抗的基準值為UB，IB，SB，ZB，相應的標幺值如下：§2.5電力系統(tǒng)的等值電路2、基準值的選取基準值的單位與對應有名值的單位相同各種量的基準值之間應符合電路的基本關系五個量中任選兩個，其余三個派生，一般取SB，UB，SB—總功率或某發(fā)、變額定功率，UB—基本級電壓

§2.5電力系統(tǒng)的等值電路練習：推導用UB和SB表示的I*,Z*和Y*3

不同基準值的標幺值間的換算（重點）把標幺阻抗還原成有名值：新基準值下的標幺值：電抗器的換算公式：§2.5電力系統(tǒng)的等值電路**4、電力系統(tǒng)的標幺值等值電路的制定多電壓等級系統(tǒng)仍存在歸算問題，有兩種求法歸算有名值指定基本級，將其它級有名值歸算到基本級指定一套基本級下的基準值用標幺值定義求歸算基準值（就地歸算）將基準值歸算到各電壓級，形成相應基值在基本級下指定一套基準值各電壓級參數(shù)除以本級下的基值§2.5電力系統(tǒng)的等值電路三、端部條件完全等值的變壓器模型目標：端部條件與實際電路中的值相等（不需歸算） 的等值電路1、雙繞組理想變壓器1:kRTjXT-jBTGT1:k1’2’12推導目的：等值電路中端部條件（，）（，）不變變壓器參數(shù)受變比影響§2.5電力系統(tǒng)的等值電路折算到1側的雙繞組變壓器等值電路折算到2側的雙繞組變壓器等值電路變壓器非標準變比（變比標幺值）k*2、三繞組變壓器的等值模型三繞組可用二繞組方法推出例題2-5，見書46頁推導過程：從1-1’，2-2’之間等值，將導納支路拿出去y12y10y20如果雙端口網(wǎng)絡用π型表示（且YT=1/ZT）ZT1:k1’2’121:kZT變壓器π型等值電路§2.5電力系統(tǒng)的等值電路等值電路支路以阻抗表示ZTk:11’2’12試推導：沒有理想變壓器，如何反映升降壓？解：變壓器參數(shù)折算到高壓側例2-5

容量50MVA的三繞組變壓器，三個繞組容量比100/100/100，額定電壓為110/38.5/11kV,1-2,1-3,2-3繞組之間短路電壓百分比10.55%,18%,6.5%,忽略電阻和勵磁導納，高壓1和中壓2繞組分別在+2.5%和-2.5%分接頭上運行。取SB=100MVA，三個繞組三側網(wǎng)絡額定電壓為110、35、10kV作為相應側的基準電壓，做出其帶變比的標幺值等值電路和Π型等值電路。解：高中低三相繞組電抗折算到低壓側的標幺值分別為高壓繞組1對低壓繞組3的變比標幺值為中壓繞組2對低壓繞組3的變比標幺值為高壓繞組1的Π型等值電路參數(shù)如下：中壓繞組2的Π型等值電路參數(shù)如下：低壓繞組3的Π型等值電路參數(shù)：ZT3=j0.16943、應用：有名制、線路參數(shù)都未經歸算，變壓器參數(shù)則歸在低壓側。有名制、線路參數(shù)和變壓器參數(shù)都已按選定的變比歸算到高壓側。標幺制、線路和變壓器參數(shù)都已按選定的基準電壓折算為標幺值?！?.5電力系統(tǒng)的等值電路一些常用概念實際變比k

k=UI/UII

UI、UII:分別為與變壓器高、低壓繞組實際匝數(shù)相對應的電壓。標準變比kN有名制：歸算參數(shù)時所取的變比kN=UIN/UIIN標幺制：歸算參數(shù)時所取各基準電壓之比非標準變比k*

k*=k/kN＝UIINUI/UIIUIN§2.5電力系統(tǒng)的等值電路四、電力系統(tǒng)的等值電路制訂1、決定是用有名值，還是用標幺值2、變壓器的歸算問題容量不相同時電壓等級歸算采用Γ型和T型采用π型—不歸算3、適當簡化處理變壓器—導納支路以具有定值的功率損耗代替線路電導忽略100km以內架空線電納忽略100—300km以定值的無功損耗代替§2.5電力系統(tǒng)的等值電路試計算如圖所示輸電系統(tǒng)各元件電抗的標幺值。已知各元件的參數(shù)如下：發(fā)電機：變壓器

T-1：變壓器T-2：電抗器

:架空線路長80km，每公里電抗為電纜線路長2.5km,每公里電抗為解

首先選擇基準值。取全系統(tǒng)的基準功率為了使標幺值參數(shù)的等值電路中不出現(xiàn)串聯(lián)的理想變壓器，選取相鄰段的基準電壓比這樣，只要選出三段中的某一段的基準電壓，其余的基準電壓就可以由基準變比確定了。選第I段的基準電壓各元件電抗的標幺值為.（.....）成立于2004年，專注于企業(yè)管理培訓。提供60萬企業(yè)管理資料下載，詳情查看：/map.htm提供5萬集管理視頻課程下載，詳情查看：/zz/提供2萬GB高清管理視頻課程硬盤拷貝，詳情查看：/shop/2萬GB高清管理視頻課程目錄下載：/12000GB.rar高清課程可提供免費體驗，如有需要請于我們聯(lián)系。咨詢電話：020-.值班手機：.網(wǎng)站網(wǎng)址：在線文檔：

《化妝品術語》起草情況匯報中國疾病預防控制中心環(huán)境與健康相關產品安全所一、標準的立項和下達時間2006年衛(wèi)生部政法司要求各標委會都要建立自己的術語標準。1ONE二、標準經費標準研制經費：3.8萬三、標準的立項意義術語標準有利于行業(yè)間技術交流、提高標準一致性、消除貿易誤差，作為標準體系中的基礎標準，術語標準在各個領域的標準體系中均起著重要的作用。隨著我國化妝品衛(wèi)生標準體系建設逐步加快，所涉及的術語和定義的數(shù)量也在迅速增長，在此情形下，化妝品術語標準的制定就顯得尤為重要。四、標準的制訂原則1.合法性遵守《化妝品衛(wèi)生監(jiān)督條例》、《化妝品衛(wèi)生監(jiān)督條例實施細則》中關于化妝品的定義。2.協(xié)調性直接引用或修改采用的方式，與相關標準中的術語和定義相協(xié)調。3.科學性對于沒有國標或定義不統(tǒng)一的術語，在定義時體現(xiàn)科學性的原則。4.實用性在標準體系中出現(xiàn)頻率較高，與行業(yè)聯(lián)系較緊密的術語優(yōu)先選用。五、標準的起草經過

第一階段：資料搜集

搜集國內外相關法規(guī)、標準、文獻并對國外文獻如美國21CFR進行翻譯。第二階段：2007年末形成初稿

初稿內容包括一般術語、衛(wèi)生化學術語、毒理學術語、微生物術語、產品術語、人體安全和功效評價術語，常用英文成份術語等７部分。第三階段：專家統(tǒng)稿1.2007年12月第一次專家統(tǒng)稿會（修訂情況：1.在結構上增加原料功能術語、相關國際組織和科研機構等內容；2.在內容上增加一般術語、產品術語的種類，將化妝品行業(yè)的新產品類別納入本標準；3.對于毒理學、衛(wèi)生化學、微生物學術語進行修改；4.刪除與化妝品聯(lián)系不緊密、無存在必要的常用英文成分術語。2.2009年1月第二次專家統(tǒng)稿會會議意見：1.修改能引用國家標準的盡量引用國家標準；對存在歧義的個別用詞進行修改。2.刪除由于本標準中的“產品術語”一章和香化協(xié)會所制定的某個標準存在重復，因此刪除“產品術語”一章的內容；對“原料功能術語”的內容進行梳理，刪除了20余條內容。3.增加專家建議增加“化妝品限用物質”等若干項術語。第四階段：征求意見2009年2月面向全國公開征求意見。第五階段：征求意見的處理與形成送審稿。在征求意見的處理階段再次征求了相關專家的意見。六、標準的內容依據(jù)1.《化妝品衛(wèi)生監(jiān)督條例》、《化妝品衛(wèi)生監(jiān)督條例實施細則》;2.《化妝品衛(wèi)生規(guī)范》;3.美國21CFR；4.相關領域國家標準如：GB5296.3-20