电力网各元件的参数和等值电路.ppt

电力系统的额定电压发电机变压器电力网 与电气设备相等 电力系统的接线方式按可靠性分 有备用 无备用 按电能取得方向分 开式网 闭式网 电压等级的选择 按照输送距离和容量电力线路的结构 组成 作用 架空线路电缆线路 第2章电力网各元件的参数和等值电路 2 1输电线路的参数2 2输电线路的等值电路2 3变压器的等值电路及参数2 4标么制 2 1输电线路的参数 2 1 1电阻2 1 2电抗2 1 3电导2 1 4电纳2 1 5输电线路参数计算的几点说明 导线的直流电阻可按下式计算 2 1 这些值比导线材料的标准电阻率略大 这是因为 1 交流电路中 受集肤效应和邻近效应的影响 交流电阻比直流电阻略大 2 1 1电阻 2 所用电线大多是绞线 每股导线的实际长度要比导线长度长2 3 3 制造中 导线的标称截面积比实际截面积略大 2 1 2电抗 自感与互感的定义自感交流电流通过导线时 在导线中及周围空间产生交变的磁场 若磁路的导磁系数为常数 与导体交链的磁链就同电流呈线性关系 即导体的自感为 2 1 2电抗 互感若导体a和导体b相邻 导体b中的电流产生与导体a相交链的磁链 则导体间的互感当输电线通过三相交流电流时 与a相导线相交链的磁链含本相电流产生的自感磁链和与两相电流产生的互感磁链 单相导线线路电抗 当三相导线间的距离分别为 时 2 1 2电抗 式中 r 导线的半径 mm 导线材料的相对导磁系数 铜和铝的 1 钢的 1 deq 三相导线间的几何均距 mm 式中 r 导线的半径 mm 导线材料的相对导磁系数 铜和铝的 1 钢的 1 deq 三相导线间的几何均距 mm 分裂导线线路电抗 式中 r 分裂导线中每一根导线的半径 一相分裂导线中第1根与第 根的距离 2 3 2 1 2电抗 2 1 3电导 电晕现象 就是架空线路带有高电压的情况下 当导线表面的电场强度超过空气的击穿强度时 导线附近的空气游离而产生局部放电的现象 架空输电线路的电导是反映泄漏电流和电晕所引起的有功损耗的一种参数 在一般的电力系统计算中可以忽略电晕损耗 认为 发生电晕的临界相电压的经验公式为 2 1 4电纳 三相电路经整循环换位后 每相导线单位长度电纳的计算式如下 2 分裂导线线路电纳 1 单相导线线路电纳 2 1 5输电线路参数计算的几点说明 工程上已将各种型号导线单位长度的电阻 电抗 电纳值列在设计手册中 对于表中所列的电阻值 是指环境温度为20 c时的值 近似计算时 2 1 5输电线路参数计算的几点说明 对单相线路 每公里的电抗为0 4 毎公里电纳 对于分裂导线 每公里的电抗0 33 毎公里电纳 当分裂根数为4根时 每公里的电抗为0 28左右 每公里的电纳为 当分裂根数为3根时 每公里的电抗为0 3左右 每公里的电纳为 钢导线 由于集肤效应及导线内部的导磁系数随导线通过的电流大小而变化 因此 它的电阻和电抗均不恒定 无法用解析法确定 只能用实验测定其特性 根据电流值确定其阻抗 2 1 5输电线路参数计算的几点说明 电缆线路的电气参数计算比架空线路复杂得多 通常采取实测办法 并将其电气参数标明在设计手册中 例题2 1有一回110kv架空电力线路 长度为60km 导线型号为lgj 120 导线计算外径15 2mm 三相导线水平排列 两相邻导线之间距离为4m 试求该电力线路的参数 2 1 5输电线路参数计算的几点说明 例题2 2有一回220kv架空电力线路 长度为100km 采用每相双分裂导线 此导线采用lgj 185 每一根导线的计算外径为19mm 三相导线以不等边三角形排列 线间距离 9m 8 5m 6 1m 分裂间距d 400mm 试计算该电力线路的参数 2 1 5输电线路参数计算的几点说明 2 2 1一般线路的等值电路2 2 2长线路的等值电路 2 2输电线路的等值电路 2 2 1一般线路的等值电路 电力系统正常运行状态基本上是三相对称的 因此输电线路的等值电路可用一相的单线图表示 输电线路的等值电路是一均匀分布参数的电路 通常将分布参数电路转化成集中参数等值电路以简化计算 短线路 所谓短线路 指长度不超过100km的架空线路 图2 3短线路的等值电路 2 2 1一般线路的等值电路 中等长度线路 长度在100 300km之间的架空线路和长度小于100km的电缆线路 图2 4中等长度线路的等值电路 2 2 1一般线路的等值电路 2 2 2长线路的等值电路 长线路 指长度超过300km的架空线路和长度超过100km的电缆线路 图2 5长线路的等值电路 2 3变压器的等值电路及参数 2 3 1双绕组变压器2 3 2三绕组变压器2 3 2自耦变压器 2 3 1双绕组变压器 等值电路 为型等值电路 图2 7双绕组变压器的等值电路 电阻 式中 的单位为kw sn的单位为kv a un的单位为kv 近似地认为短路损耗等于绕组损耗 铜耗 短路试验 将一侧绕组短接 在另一侧绕组施加电压 使短路绕组的电流达到额定值 2 3 1双绕组变压器 电抗 2 3 1双绕组变压器 电导 近似地认为变压器的空载损耗等于铁耗 即 空载试验 将一侧绕组开路 在另一侧绕组加额定电压 此时变压器有功损耗即为空载损耗 原边电流即为空载电流 2 3 1双绕组变压器 电纳 变压器空载电流i0包含有功分量和无功分量 近似认为空载电流等于无功分量ib 于是 2 3 1双绕组变压器 2 3 1双绕组变压器 例2 3三相双绕组升压变压器的型号为sfl 40500 110额定容量为40500kva 额定电压为121 10 5kv 试求该变压器归算到高压侧的参数 并做其等值电路 例2 4某降压变电所有一台sfl 20000 110型双绕组变压器 变比为110 11 试求变压器归算到高压侧和低压侧的参数 2 3 2三绕组变压器 等值电路 图2 9三绕组变压器的等值电路 实际上 变压器的高压侧绕组常设置一定数量的分接头 三绕组变压器的中压侧绕组上也有 以便根据实际需要加以选用 但必须注意 变压器的额定电压总是指其主接头上的空载电压 所以实际运行时的参数可能会有所改变按三个绕组排列方式的不同有两种不同的结构升压结构 中压内 低压中 高压外降压结构 低压内 中压中 高压外 我国的三绕组变压器额定容量有如下三种类型第一类 额定容量比为100 100 100 这类变压器三侧绕组的额定容量都等于变压器的额定容量第二类 额定容量比为100 100 50 第三侧绕组的导线截面减少一半 其额定电流也相应地减少一半 额定容量为变压器额定容量的50 第三类 额定容量比为100 50 100 第二侧绕组的导线截面减少一半 其额定电流也相应地减少一半 额定容量为变压器额定容量的50 2 3 2三绕组变压器 电阻 三绕组变压器的短路试验 是在两两绕组间进行的 所测得的短路损耗分别为 2 3 2三绕组变压器 对于第一类三绕组变压器 通过三次短路试验获得参数 电阻每个绕组相应的损耗 2 3 2三绕组变压器 电阻对于100 100 50和100 50 100 通常给出的变压器铭牌上的额定容量是指容量最大的一个绕组的容量 制造厂提供的短路损耗数据通常是一对绕组中容量较小的一方达到其额定电流时的值 这时容量较大的绕组达到in 2 因此必须先将短路损耗数据归算为额定电流in下的值 然后再计算 2 3 2三绕组变压器 如变压器为100 50 100 2 3 2三绕组变压器 2 29 电抗手册中查到的是两两绕组的短路电压 先求出每个绕组的短路电压百分数 再计算每个绕组的电抗 即 需要指出 手册和制造厂提供的短路电压值 不论三绕组变压器容量比如何 通常都已折算为与变压器额定容量相对应的值 因此 可以直接用式 2 29 2 30 计算 2 3 2三绕组变压器 导纳三绕组变压器导纳的计算方法与双绕组变压器相同 特别需要注意 三绕组变压器在同一铁芯上具有三个绕组 它们除了同时匝链三个绕组的磁通和只匝链一个绕组的漏磁通以外 还存在匝链两个绕组的局部互磁通等值电路实际上是将变压器用一个只有漏磁通而没有局部互磁通的变压器来等值 当某一绕组与其它两个绕组局部互磁通的影响较大时 它的等值漏抗接近于零或甚至为负数一般来说 放置在最外层的绕组其等值电抗最大 靠近铁芯的绕组次之 而放置在中间的绕组等值电抗为负 注意 不要把这一负电抗理解为容抗 因为其本质还是电感性的 例2 5三相三绕组降压变压器的型号为sfpsl 120000 220 额定容量为120000 120000 60000kva 额定电压为220 121 11kv 求该变压器的参数 并作出其等值电路 2 3 2三绕组变压器 2 29 2 3 3自耦变压器 一般制造厂提供的短路试验数据 不仅短路损耗未经归算 短路电压百分数也是未经归算的值 归算公式如下 2 31 10 5 121 110kv 110 11 2 4标么制 2 4 1有名制和标么制2 4 2基准值的选择2 4 3不同基准值的标么值间的换算2 4 4多电压级网络标么值的归算 2 4 1有名制和标么制 有名制 用有单位的值表示物理量的方法称为有名制 显然 对于同一个实际有名值 当所选的基准值不同时 其标幺值也就不同 当说一个量的标幺值时 必须同时说明它的基准值 否则仅有一个标幺值意义是不明确的 标幺制 用没有单位的相对值表示物理量的方法称为标幺制 有名值 任意单位 标么值 基准值 与用名值同单位 2 4 2基准值的选择 基准值的选择 在满足基准值与有名值同单位 符合电路基本关系的前提下 原则上可以是任意的 一般选三相功率sb和线电压ub 则可推导出 标幺制的优点 线电压和相电压的标幺值相等 三相功率和单相功率的标幺值相等 能在一定程度上简化计算工作 计算结果清晰 易于比较电力系统各元件的特性和参数等 2 4 3不同基准值的标么值间的换算 在电力系统的计算中 各元件的参数必须按统一的基准值进行归算 2 4 4多电压级网络标么值的归算 方法二 在基本级选定基准电压和基准功率将基准电压归算到各电压级 然后在各电压级将有有名值换算成标么值 例题2 6有一个三级电压的