电力系统分析第2章

第二章系统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 第一节架空输电线的等值电路和参数一 输电线的等值电路对于长度不超过300Km的输电线 采取 型等值电路即可满足精度要求 Z R jX 输电线的 型等值电路中 R对应其有功功率损耗 X对应通电导线的磁场效应 C对应输电线对地的电场效应 由于输电线在设计时避免了电晕现象的发生 其对地电导G 0 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 工程计算中 采用 为电阻温度系数 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 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 因为 2 三相不对称布置时当三相导线排列不对称时 各相导线所交链的磁链及各相等值电感便不相同 这将引起三相参数不对称 因此必须利用导线换位来使三相恢复对称 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 具体说来 220KV线路不分或双分 330KV线路双分裂 500KV线路三分裂或四分裂 如图示 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 3输电线的等值电抗 额定频率下输电线路的每相的等值电抗我国电力系统的额定频率为50Hz 对于单根线线路对于分裂导线电路 一般单导线线路每公里的电抗为0 4欧左右 分裂导线线路的电抗与分裂根数有关 当分裂根数为2 3 4根时 每公里的电抗分别为0 33 0 30 0 28左右 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 分裂导线的等值电容 3 电容和电纳的计算 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 在额定频率下 线路每单位长度的一相等值电纳为 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 VN KV 2 SN MVA 3 折算到哪一侧参数 用相应的额定电压VN 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 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 计算公式多电压等级网络中 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 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 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 而且 由于各电压等级电抗基值之比相应电压基值之比的平方 在标么制电抗的计算中就不必再考虑折算问题了 以XL为例 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 1 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 电抗器的技术数据中常给出 即 元件额定参数的标幺值 必须将其换算至系统统一的