10电力系统分析第2章.ppt

第二章电力网各元件的等值电路和参数计算电力系统正常运行时 三相对称 只研究一相等值电路和参数即可 本章介绍计及了其余两相影响的元件一相等值参数 本章主要内容 1 架空线路的参数及等值电路 2 变压器的参数及等值电路 3 标幺制 架空线路构成 当导体中通过电流时 对应其有功功率损失效应的 r 对应通电导体周围磁场效应的 x L 对应导体周围电场效应的 b C g 绝缘介质中电流的泄漏及空气游离的有功损失 由于输电线在设计时避免了电晕现象的发生 所以g 0 第一节架空输电线的参数 1 电阻的计算 导线的电阻率 对于铜导线 18 8对于铝导线 31 5 S 导线载流部分的标称截面积 单位 影响因素 1 工频与直流2 多股2 3 3 实际面积 额定面积 温度修正 式中 Cu 17 376 20o 22 88 100o 银1 6 10 8铜1 7 10 8金2 4 10 8铝2 9 10 8钨5 3 10 8 铂1 0 10 7铁1 0 10 7汞9 6 10 7锰铜4 4 10 7康铜5 0 10 7 镍铬合金1 0 10 6铁铬铝合金0 4 10 6铝镍铁合金1 6 10 6石墨 8 13 10 6 几种材料的电阻率 2 电感的计算 根据电磁场理论的基本知识 对于非铁磁材料制成的圆柱形导线 单导线自感 安培环路定律比奥 沙瓦定律 平行导线间互感 其中 DS 导线的自几何均距 单股线 铝绞线 钢心铝绞线 对于三相输电线路 1 对称布置时 所以 其中 D为三相轴线间距 2 三相不对称布置时将采取换位技术 使得三相电感一致 1 2 3 D12 D23 D31 位置1位置2位置3 ABC CAB BCA 分别列写三段中a相磁链的表达式 并求平均 可得各相平均电感 其中 三相导线互几何均距 电力系统中 220KV以上的输电线长采取分裂导线 220KV不分或双分 330KV双分裂 500KV三分裂或四分裂 750KV六分裂 1000KV八分裂 双分 三分和四分裂导线的自几何均距分别定义为 d d d d 分裂间距 分裂导线的等值电感按下式计算 输电线的等值电抗可以统一表达为 讨论 1 由于Dsb DS 分裂导线等值电抗较小 所以超高压输电线常采取分裂导线 2 导线间距 导线截面的尺寸会影响Deq Ds Dsb等的数值 从而影响输电线的等值电抗大小 但由于它们均位于电抗表达式的对数符号内 故影响不显著 扩径导线 多股绞线 3 电容和电纳的计算 分裂导线的等值电容 三相输电线等值电容 其中 req为分裂导线的等值半径 对于双分 三分和四分裂导线 等值电纳 类似地 分裂导线的等值电容和等值电纳较大 第二节架空输电线的等值电路 图2 7长线的等值电路 单位长度的阻抗和导纳 第二节架空输电线的等值电路一 输电线的方程 无损线路 由边界条件确定 最终得到方程 当时 与二端口网络有同样的形式 二端口网络等值电路 a b 二 线路等值电路 解二端口网络 型电路参数得 型电路参数有三种计算方法 1 近似值 2 对近似值进行修正 其中3 精确计算 公式 2 49 输电线的等值电路 a b c 波阻抗和自然功率长线路或分布参数电路的特性阻抗和传播系数是两个很有用的概念 运用这些概念作粗略估计时 可设r1 0 g1 0 对于这种 无损耗 线路 特性阻抗和传播常数将分别具有如下形式 这时的特性阻抗将是一个纯电阻 常称波阻抗 而这时的传播常数仅有虚部 称为相位系数 与波阻抗密切相关的另一概念是自然功率 也称波阻抗负荷 所谓自然功率 是指负荷阻抗为波阻抗时 该负荷所消耗的功率 如负荷端电压为线路额定电压 则相应的自然功率为功率为 这时的z为纯电阻 相应的自然功率自然为纯有功功率 第二节变压器的等值电路和参数 一 双绕组变压器 RT jXT GT jBT RT jXT 一 二次绕组漏抗GT jBT 励磁回路 Ps 短路损耗 KW Vs 短路电压百分数 P0 空载损耗 KW I0 空载电流百分数 所以 注意 第5个参数 变比K与绕组匝数的关系 注意 VN KV 2 SN MVA 3 折算到哪一侧参数 用相应的额定电压VN 高压绕组 中压绕组 低压绕组 升压变压器 降压变压器 三绕组变压器 二 三绕组变压器 R1 jX1 jBT RT XT 绕组漏阻抗 GT jBT 励磁回路 R2 jX2 R3 jX3 GT 三绕组变压器进行短路试验时 依次使某一绕组开路 另两个绕组按双绕组变压器的方式进行短路试验 由于三个绕组中可能有一个绕组容量较小 短路试验容量将受到其限制 为获得变压器额定容量SN下的等值参数 短路损耗应进行如下折算 励磁回路参数 则 Vs 不必折算 自耦变压器 节省材料 容量不等 减少体积 型等值电路 理想变压器 第三节标幺制 一 概念有名制 用实际有名单位表示物理量的单位制系统 标幺制 用相对值表示物理量的单位制系统 标幺值无单位 基值不同时 物理量的标幺值也相应变化 二 基准值的选取单相交流电路中 三相交流电路中 所以V I Z S四个电气量的基值中选定其中两个 其余相应可得 一般选定SB 100MVA VB 于是 三 不同基准值的标幺值间的换算步骤 1 把各设备自身的标幺值还原为有名值 2 再把各有名值换算统一SB VB下地标幺值 四 多级电压网络中各元件参数标幺值计算 a 有名制的主要问题在于参数的折算 对于图示电力系统 折算到VI时 KT1 1 KT2 1 b 标幺制中 取统一SB 并为每一电压等级规定VB VB1 VB2 VB3 相应地每一电压等级阻抗基值为 i 1 2 3 此时只要注意 变压器变比的标幺值 若取相邻电压等级基准电压之比等于变压器变比 则所有变压器变比标幺值 但是 又出现问题 同一电压级别的电网基准值不同 例 实际上 回路中有多个电压等级时 上述VB取值很难全部满足要求 如 前述系统中 若VN1 10KV VN2 110KV VN3 10KV时 KT1 10 5 121KV KT2 110 11KV 若取VB1 10 5KV 则VB2 121KV 相应VB3 121 110 11 12 1KV 10KV电压等级居然出现了两个不同的VB 工程计算中常采取以下近似计算 平均额定电压Uav1 VB 1 05VN 3 15 6 3 10 5 15 75 37 115 230 345 525KV 2 认为变压器的额定变比等于相邻电压等级基准电压之比 即 3 发电机 变压器 电抗器的技