电力网络元件参数和等值电路

1、第二章第二章 电力网络元件的等值电路和电力网络元件的等值电路和 参数计算参数计算 ( (教材：第二章教材：第二章) ) 第二章第二章 电力网络元件的等值电路和参数计算电力网络元件的等值电路和参数计算 概述：概述： (1) 任务：任务： 电网静态模型中，电力线路和变压器的等值描述问题电网静态模型中，电力线路和变压器的等值描述问题等等 值电路、参数计算值电路、参数计算; 电力系统等值网络的制订。电力系统等值网络的制订。 (2) 意义：意义： 电力系统仿真计算的建模基础。电力系统仿真计算的建模基础。 (3) 特点：特点： 三相元件与系统三相元件与系统单相等值电路和单相参数单相等值电路和单相参数 (4

2、) 分析方法：分析方法： 元件运行时物理特性（现象）元件运行时物理特性（现象）抽象抽象等值电路等值电路参数计算参数计算 方法方法系统等值网络系统等值网络。 第二章第二章 电力网络元件的等值电路和参数计算电力网络元件的等值电路和参数计算 电力电力线路概述线路概述 (1) 线路的类型：线路的类型：架空线路架空线路 导线导线 避雷线避雷线 杆塔杆塔 绝缘子绝缘子 导线导线 绝缘子绝缘子 杆塔杆塔 包包护护层层 绝绝缘缘层层 导导线线 电电缆缆线线路路 第二章第二章 电力网络元件的等值电路和参数计算电力网络元件的等值电路和参数计算 电力电力线路概述线路概述 (2) 几个基本概念（架空线路）：几个基本概

3、念（架空线路）： 导线布置方式：支撑式（导线布置方式：支撑式（10kV及以下）；悬挂式（及以下）；悬挂式（35kV及以上）及以上） 导线排列方式：三角形；水平；竖直；双回六角形、双回伞形导线排列方式：三角形；水平；竖直；双回六角形、双回伞形 导线结构：单股线（铜、铝）；绞线（铜、铝）；钢芯铝绞线导线结构：单股线（铜、铝）；绞线（铜、铝）；钢芯铝绞线 A A AB B BC C C l/3l/3l/3 l 整整 换换 位位 循循 环环 示示 意意 0.38kV 0.3810kV 10kV及及以以上上 分裂导线：每相导体数分裂导线：每相导体数 2 导线换位：导线换位： 第二章第二章 电力网络元件的

4、等值电路和参数计算电力网络元件的等值电路和参数计算 2.1 电力线路的参数电力线路的参数 2.1.1 单位长度电力线路的参数和等值电路单位长度电力线路的参数和等值电路 (1) 物理现象及其参数物理现象及其参数 电力线路充电并带负载运行（电流电力线路充电并带负载运行（电流i(t)，电压，电压u(t)） i(t) 导导 线线 发发 热热 损损 失失 有有 功功 功功 率率 损损 失失 电电 阻阻 ： r 1 i(t) 导导 线线 周周 围围 磁磁 场场 无无 功功 功功 率率 损损 失失 电电 感感 ： x 1 u(t) 电电 场场 电电 导导 : :g g 1 介介 质质 泄泄 漏漏 空空 气气

5、 游游 离离 有有 功功 损损 失失 u(t) 电电 场场 导 导 线线 间间 、 导导 线线 与与 大大 地地 间间 存存 在在 电电 容容 电电 纳纳 : :b 1 负负载载损损耗耗 串串联联参参数数 空空载载损损耗耗 并并联联参参数数 r1jx1 g1/2g1/2jb1/2jb1/2 r1jx1 g1jb1 (2) 单单位位长长度度线线路路等等值值电电路路 or 111111 z = r + jx y = g + jb 型型等等值值电电路路型型等等值值电电路路 第二章第二章 电力网络元件的等值电路和参数计算电力网络元件的等值电路和参数计算 2.1 电力线路的参数电力线路的参数 2.1.2

6、 单位长度架空线路的参数计算单位长度架空线路的参数计算 (1)电阻电阻r1 ： r1 =/S （ /km ） 注意：注意： ：.mm2/km； S：mm2 的取值大于直流标准电阻率的取值大于直流标准电阻率 趋肤效应；绞线影响趋肤效应；绞线影响 r1与环境温度有关与环境温度有关修正：修正： r1r201+(t-20) r20: 200C电阻值电阻值; : 与材料有关的温度修正系数与材料有关的温度修正系数 对于对于分裂导线分裂导线： r1 r1/n n: 分裂导体数分裂导体数 导线截面越大，电阻越导线截面越大，电阻越小小；分裂导线根数愈多，电阻愈小；分裂导线根数愈多，电阻愈小 第二章第二章 电力网

7、络元件的等值电路和参数计算电力网络元件的等值电路和参数计算 2.1 电力线路的参数电力线路的参数 2.1.2 单位长度架空线路的参数计算单位长度架空线路的参数计算 (2)电抗电抗x1 ： 机理：机理： i(t)磁场磁场电感电感(本相自电感本相自电感+相间互电感相间互电感) l x=l2fl (=N=2fN=314) 计算：计算： x1= 0.1445 lg (Dm/r ) +0.0157ur (/km ) Dm 三相导线的几何均距，与导线排列形式有关；三相导线的几何均距，与导线排列形式有关； r 导线半径；系数与导线材料及结构有关导线半径；系数与导线材料及结构有关 x1= 0.1445 lg

8、(Dm/r ) (/km ) r 导线几何平均半径；导线几何平均半径； 对铝、铜材料对铝、铜材料 ur 1 r 0.779r ； 一般一般 r (0.770.9)r 注意：注意： a) 影响因素：影响因素： Dm x1 ； r x1 ；影响均不显著影响均不显著 分裂导线的分裂数分裂导线的分裂数 x1 近似计算近似计算(如短路计算如短路计算)一般取平均值：一般取平均值： x1 0.4 /km b) 分裂导线：分裂导线： x1= 0.1445 lg (Dm/req )+0.0157/n req：分裂导线等值半径；：分裂导线等值半径；n：分裂导体数：分裂导体数 第二章第二章 电力网络元件的等值电路和

9、参数计算电力网络元件的等值电路和参数计算 2.1 电力线路的参数电力线路的参数 2.1.2 单位长度架空线路的参数计算单位长度架空线路的参数计算 (3) (3) 电导电导g g1 1 ： 泄漏电流：良好绝缘，泄漏电流忽略泄漏电流：良好绝缘，泄漏电流忽略通常忽略对应的电导通常忽略对应的电导 空气游离空气游离: : 与线路运行电压与线路运行电压V VL L有关：有关： V VL L导线周围电场导线周围电场游离发生程度游离发生程度一旦游离发生一旦游离发生“电晕电晕” 电晕临界电压：发生电晕的最低电压称，电晕临界电压：发生电晕的最低电压称，V Vcr cr。由经验公式确定： 。由经验公式确定： 电晕临

10、界线电压：电晕临界线电压：Vcr=84m1 m2r lg(Dm/r ) (kV) 电晕条件：电晕条件：VL Vcr VcrVcr越高越高越不易发生电晕越不易发生电晕 电晕影响因素：电晕影响因素： 运行电压运行电压 VL(Vcr VL(Vcr越小越小)越容易发生电晕越容易发生电晕 电压等级电压等级同样条件下，电压等级越高，越容易发生电晕。同样条件下，电压等级越高，越容易发生电晕。 m1 m1 导线表面光滑程度系数；单股光滑：导线表面光滑程度系数；单股光滑： m1 m11 1 m2 m2 气象系数；晴朗天气：气象系数；晴朗天气：m2m21 1 3.92b/(273+t) 空气相对密度空气相对密度:

11、 :大气压力越低、空气温度越高，大气压力越低、空气温度越高， 越小越小 Dm 导线相间几何均距；导线相间几何均距； Dm Dm越大，越大， Vcr Vcr越高（效果不太显著）越高（效果不太显著） r 导线半径；导线截面越大，导线半径；导线截面越大， Vcr Vcr越高，越不易发生电晕越高，越不易发生电晕 最有效措施：增大半径最有效措施：增大半径分裂导线、扩径导线分裂导线、扩径导线提高提高VcrVcr 第二章第二章 电力网络元件的等值电路和参数计算电力网络元件的等值电路和参数计算 2.1 电力线路的参数电力线路的参数 2.1.2 单位长度架空线路的参数计算单位长度架空线路的参数计算 (3) 电导

12、电导g1 ： 电导计算：电导计算： g1P/VL2 (S/km) P每公里的三相电晕损耗每公里的三相电晕损耗(试验确定试验确定)：MW/km VL线路运行线电压：线路运行线电压：kV 应用注意：应用注意： a) Vcr与三相导线排列方式有关与三相导线排列方式有关 Vcr计算式对应正三角形排列：各相相等，为计算式对应正三角形排列：各相相等，为Vcr; 水平排列：水平排列： Vcr（中） （中） 0.96 Vcr； Vcr（边） （边） 1.06 Vcr b) 220kV及以上线路，设计及以上线路，设计(选择选择)导线截面时，通常应保证正常气象条导线截面时，通常应保证正常气象条 件下不发生电晕；必

13、要时采用扩径导线、分裂导线件下不发生电晕；必要时采用扩径导线、分裂导线 综合综合 、 b)，实际应用中：，实际应用中： g1 0 第二章第二章 电力网络元件的等值电路和参数计算电力网络元件的等值电路和参数计算 2.1 电力线路的参数电力线路的参数 2.1.2 单位长度架空线路的参数计算单位长度架空线路的参数计算 (4) 电纳电纳b1 ： 机理：机理：线路带电运行线路带电运行电场电场电荷电荷(量量) 电容电容C电纳电纳b= c 计算：计算： b1 7.58/lg(Dm/r) 10-6 (S/km) Dm 导线相间几何均距导线相间几何均距 r 导线半径，分裂导线为导线半径，分裂导线为req 影响因

14、素：影响因素： Dm b1 ； r b1 ；影响均不显著影响均不显著 分裂导线的分裂数分裂导线的分裂数 b1 一般取值范围：一般取值范围： b1 (2.83.15) 10-6 (S/km) 2.1.3 单位长度单位长度电缆电缆线路的参数计算线路的参数计算 (1) 电缆线路电容电缆线路电容(电纳电纳) 较架空线大；电阻在阻抗中占比大于架空线路；电导较架空线大；电阻在阻抗中占比大于架空线路；电导 忽略不计。忽略不计。 (2) 电抗、电纳计算复杂，通常由厂家实验给出，使用中查表获得电抗、电纳计算复杂，通常由厂家实验给出，使用中查表获得 第二章第二章 电力网络元件的等值电路和参数计算电力网络元件的等值

15、电路和参数计算 2.1 电力线路的参数电力线路的参数 2.1.4 应用注意应用注意 （1 1）严格地讲，三相参数不相等）严格地讲，三相参数不相等( (不对称不对称) ) 。短线路不对称可以忽略；长架空线路经过整循。短线路不对称可以忽略；长架空线路经过整循 环换位，三相近似对称；电缆线路三相近似对称环换位，三相近似对称；电缆线路三相近似对称 一般应用中，认为线路三相参数相等一般应用中，认为线路三相参数相等 （2）无论架空、电缆线路，无论架空、电缆线路，单位长度参数均可以由导线型号查表获得。单位长度参数均可以由导线型号查表获得。查表时所需架空线路查表时所需架空线路 的相间几何均距可按下表取值：的相

16、间几何均距可按下表取值： 0.38kV:0.40.6m 610kV : 0.61.5m 35kV : 13m 110kV : 34.5m 220kV : 57.5m 330kV : 89m 500kV : 1113m 750kV: 14m （3 3）在）在LGJLGJ单位长度参数的计算公式中，单位长度参数的计算公式中， 导线的计算半径导线的计算半径r r是是计算外半径；计算外半径； 标称截面积标称截面积 S S 对应的是对应的是铝线部分的等值半径铝线部分的等值半径 例如例如 LGJ-400LGJ-400：S=400 mmS=400 mm2 2 铝线部分等值半径为 铝线部分等值半径为 11.28

17、 mm 11.28 mm； 导线的计算外半径导线的计算外半径 r = 13.6 mm r = 13.6 mm 1 6 1 0.14450.0157 /km 7.58 10 /km m r m D xlg r bS D lg r r 第二章第二章 电力网络元件的等值电路和参数计算电力网络元件的等值电路和参数计算 2.1 电力线路的参数电力线路的参数 2.1.4 应用注意应用注意 （4 4）架空线路的）架空线路的r r1 1/ /x x1 1对电网运行特性具有重要影响，一般而言，电压等级越高，比对电网运行特性具有重要影响，一般而言，电压等级越高，比 值越小值越小r r1 1/ /x x1 1，线路

18、阻抗角越大。一般，线路阻抗角越大。一般 低压配电线路，低压配电线路，r r1 1/ /x x1 1 1 1 101035kV35kV配电线路，配电线路， r r1 1/ /x x1 1 1 1 或或 r r1 1/ /x x1 1略略11 35kV 35kV以上线路，以上线路， r r1 1/ /x x1 11 1 甚至甚至 r r1 1/ /x x1 11 (220kV1， 阻抗角阻抗角450 0.38kV配电线路配电线路 LGJ-120： r1/x10.8260.614，阻抗角，阻抗角=50580 1035kV线路线路 LGJ-240： 0.4040.308， 6873 35kV及以上线路

19、及以上线路 LGJ-300： 0.2680.254， 7576 110kV及以上线路及以上线路 LGJ-400： 0.2080.193， 7879 一般用一般用220kV及以上线路及以上线路 第二章第二章 电力网络元件的等值电路和参数计算电力网络元件的等值电路和参数计算 2.2 架空线路的等值电路架空线路的等值电路 概述：概述： 架空输电线路的特点是，参数沿线均匀分布，其严格架空输电线路的特点是，参数沿线均匀分布，其严格 等效模型必须用动态方程描述，在实际仿真中，往往是根等效模型必须用动态方程描述，在实际仿真中，往往是根 据线路长度和要求的仿真精度，对其等值电路进行不同程据线路长度和要求的仿真

20、精度，对其等值电路进行不同程 度的近似度的近似满足精度要求前提下，尽可能简化表达（描满足精度要求前提下，尽可能简化表达（描 述）。述）。 (1) (1) 长线路的分布参数等值电路：长线路的分布参数等值电路： 长度长度dx的线路微元用的线路微元用 或或 等值等值 无限多个无限多个 dx 微元微元级联级联构成整条线路的等值电路构成整条线路的等值电路 dx 愈小，愈精确。愈小，愈精确。 dx微元微元 2.2 2.2.1 输电线路的运行方程及特征参数输电线路的运行方程及特征参数 2.2.1 输电线路的运行方程及特征参数输电线路的运行方程及特征参数 (2) 长线路的运行方程长线路的运行方程 设电路处于正

21、弦稳态，对线路元设电路处于正弦稳态，对线路元dx，忽略乘积项，忽略乘积项 (dI.dx): y y 22 1 1 1 22 1 1 1 d V dxz dI dxdV = Iz dx dV dxIz dI dxV dI = V dxd I dxy dV dx 22 11 22 11 d V dxz y V d I dxz y I x-x 12 -1x-1-x 1c2c V = A e+ A e IA Z e- A Z e 0 x 2 2 V = V I = I 12c2 22c2 A =(V + Z I )/2 A =(V -Z I )/2 ()() ()() 22c 2 2 c V = V

22、chx + I Z shx V I =shxI chx Z 线路固有线路固有 特征参数特征参数 由边界条件确定积分常数：由边界条件确定积分常数： A A1 1、A A2 2 代入上式即解得通用公式：代入上式即解得通用公式： 意义：意义：描述距离线路末端描述距离线路末端 任意任意 x 处处的运行状态的运行状态 得解得解 2.2.1 输电线路的运行方程及特征参数输电线路的运行方程及特征参数 (2) 长线路的运行方程长线路的运行方程 x=l ( (线路首端线路首端) )长输电线路的运行特性方程长输电线路的运行特性方程: : 1 1 ()() () () 2c2 22 c V = chlV+ Z sh

23、lI shl I =VchlI Z 12 12 VVAB CD II 比较通用（传输）参数比较通用（传输）参数 表示的二端口网络方程：表示的二端口网络方程： ( ) ( ) ( ) c c sh l AD=ch lBZ sh lC Z 分布参数长线可以分布参数长线可以 精确等值精确等值为由此参数描述的为由此参数描述的 对称二端口网络对称二端口网络 对称二端口网络对称二端口网络有此特点有此特点 矢量矢量 A=DA=D 2.2.1 输电线路的运行方程及特征参数输电线路的运行方程及特征参数 (3) 长线路的特征参数：长线路的特征参数： 11 2 zy j 1111 =z yzy 线路传播常数：线路传

24、播常数： 0 arg 0 -1 11 -1 11 (/) (/) 1 1 z y = tgxr/2 = tgbg/2 物理物理 意义意义 ：行波行波衰减常数衰减常数行波前进行波前进( (x) )单位长度单位长度(km)(km)，幅值衰减为原来的，幅值衰减为原来的 e e ; 首端首端 末端，电流末端，电流(电压电压)幅值依次减小，至幅值依次减小，至末端末端 幅值幅值 为首端的为首端的 e l ：行波行波相位常数相位常数行波每前进单位长度，相位滞后的角度（行波每前进单位长度，相位滞后的角度（ 弧度）弧度）; ; 首端首端 末端，电流末端，电流(电压电压)相位依次滞后，至相位依次滞后，至末端末端

25、相位滞后首端相位滞后首端 弧度弧度 r1、g1=0 时，时， =0幅值不衰减幅值不衰减 线路功率线路功率( (有功有功) )损失是引起幅值衰减的原因；损失是引起幅值衰减的原因； 线路上存在电感、电容是引起相位变化的原因。线路上存在电感、电容是引起相位变化的原因。 近似近似高压架空线路高压架空线路 g10,r1l1 r1 , g1=0 =01 111 jjc lj b x= 1 111111 1 ()/ 2 r jcrjlcljc l 2.2.1 输电线路的运行方程及特征参数输电线路的运行方程及特征参数 (3) 长线路的特征参数：长线路的特征参数： 线路传播常数线路传播常数 举例：举例： 近似近

26、似 LGJ-185 (110kV，水平排列，相间距，水平排列，相间距 4m ) LGJQ-2300 ( 330kV，水平排列，水平排列 相间距相间距8m，分裂间距，分裂间距400mm ) 641 2.78 10 (0.170.402)(2.1910.80) 10 jjjkm 641 3.55 10 (0.05790.316)(0.9710.64) 10 jjjkm 近似近似 6 6 41 0.172.78 10 0.402 2.78 10 20.402 (2.2410.57) 10 a j jkm 6 6 41 0.05793.55 10 0.316 3.55 10 20.316 (0.971

27、0.59) 10 a j jkm 结论：结论：线路参数对衰减常数影响显著，线路参数对衰减常数影响显著， 对相位常数影响较小对相位常数影响较小 导线截面导线截面 ( (r1 越小越小) ) 、 2.2.1 输电线路的运行方程及特征参数输电线路的运行方程及特征参数 (3) 长线路的特征参数：长线路的特征参数： 物理意义：物理意义： 当线路末端当线路末端负荷阻抗等于波阻抗负荷阻抗等于波阻抗时，负荷吸收的功率时，负荷吸收的功率 称为称为 自然功率自然功率： 波阻抗（从而波阻抗（从而 自然功率）是衡量输电线路传输能力的重要参数。自然功率）是衡量输电线路传输能力的重要参数。 提高自然功率的措施：提高输电线

28、路额定电压；减小线路电感、增提高自然功率的措施：提高输电线路额定电压；减小线路电感、增 大对地电容（如分裂导线）。大对地电容（如分裂导线）。 线路线路特性阻抗特性阻抗： 11 11 c j cccc rjl Z= RjXZe gjc 11 11 / () 20 cczy Zzy 近似近似 111111 111 1 11 1 22 ccc rj llrxr ZRjXjj j ccbclxb 高压架空线路高压架空线路 g10,r1300 km 的架空线路的架空线路 或或 l 100 km 的电缆线路的电缆线路(长线路长线路) 用多个用多个型集中参数等值电路级联，每个型集中参数等值电路级联，每个型等

29、效型等效200300km; 或：用或：用1个个型，但其集中参数要考虑分布特性影响型，但其集中参数要考虑分布特性影响修正参数修正参数 注意注意这种集中参数等值电路一般应用于这种集中参数等值电路一般应用于110kV110kV及以上及以上输电线路输电线路 2.2 架空线路的等值电路架空线路的等值电路 2.2.2 输电线路的集中参数等值电路输电线路的集中参数等值电路 (2) 短短线路的集中参数等值电路：线路的集中参数等值电路： 常用电路型式：常用电路型式：集中集中参数，参数， 忽略忽略Y 用用1个串联阻抗个串联阻抗等值电路等值电路 等值电路参数：等值电路参数： R=r1 l ; X=x1 l ; Z=

30、R+jX 单位：单位：(/(/相相) ) G 0 ; B 0; Y 0 适用范围：适用范围： l 300 km 的的 架空线架空线 或或 l 100 km 的的 电缆线电缆线 必须计及分布特性影响！必须计及分布特性影响！ 等值电路形式：等值电路形式： 一般采用一般采用集中参数集中参数的的 或或T 等值电路；等值电路； 修正参数修正参数，以反映分布特性的影响，以反映分布特性的影响 参数修正方法：参数修正方法： 近似修正近似修正 精确修正精确修正 ZRjX YGjB r x Rk R Xk X 0 g b Gk G Bk B rxgb kkkk 考虑分布特性影响考虑分布特性影响 的修正系数的修正系

31、数 2.2 2.2.22.2 2.2.2(3) (3) 长线路的集中参数等值电路长线路的集中参数等值电路 分布特性的分布特性的精确精确修正：修正： 由长线运行由长线运行 特性方程特性方程 1 1 ()() () () 2c2 22 c V =chlV +Z shlI shl I =VchlI Z 12 12 VVAB CD II 对应的等值对应的等值 集中参数集中参数 () 2(1)2(1) () c c ZBZ shl Ach l Y BZ shl 对应的等值对应的等值 T 集中参数集中参数 ()() () c c ZZ shlchl YshlZ r1 =0 b) 中长线路模型：集中参数，中

32、长线路模型：集中参数， (or T) )型型电路电路 110kV及以上及以上 c) 长线模型：集中参数，长线模型：集中参数， (or T) )型型电路电路根据需要修正参数！根据需要修正参数！ Or 精确长线模型（运行特性方程精确长线模型（运行特性方程 + + 混合二端口网络）混合二端口网络） 220kV及以上及以上 双绕组变压器的双绕组变压器的RT、XT 是一、二次绕组的总铜耗电阻和总漏电抗；三绕是一、二次绕组的总铜耗电阻和总漏电抗；三绕 组变压器各侧的组变压器各侧的RT、XT ，则是相应各侧绕组各自的总铜耗电阻和总漏电，则是相应各侧绕组各自的总铜耗电阻和总漏电 抗抗( (高、中、低三侧通常分

33、别以高、中、低三侧通常分别以1、2、3或或、等等表示表示) ); RT、XT 、GT、BT 都是归算到某一侧的值都是归算到某一侧的值复杂电网计算中通常归算到复杂电网计算中通常归算到 高压侧或统一归算到一次侧高压侧或统一归算到一次侧; RT、XT 、GT、BT的计算由变压器的出厂电气特性试验数据计算获得。的计算由变压器的出厂电气特性试验数据计算获得。 近似计算时，对于近似计算时，对于35kV及以下及以下(高压侧电压等级高压侧电压等级)的中小型变压器，通常进的中小型变压器，通常进 一步近似：一步近似： YT 0 型等值电路一般应用于简单电网计算（手算）；电力系统计算机数字仿型等值电路一般应用于简单

34、电网计算（手算）；电力系统计算机数字仿 真计算中的变压器模型通常采用真计算中的变压器模型通常采用 型等值电路。型等值电路。 2.3 2.3 2.3.1 2.3.1 变压器的等值电路变压器的等值电路 概述：概述： 变压器参数计算的基本依据：铭牌参数变压器参数计算的基本依据：铭牌参数(厂家给出厂家给出)包括：包括： 额定参数：额定参数：SN、VN(KN及分接头设置及分接头设置) 试验参数：试验参数：PS、VS% 短路试验获得短路试验获得 P0、I0% 空载试验获得空载试验获得 S V N I S P s S N V V % =100% V ( (三三相相，kW) High voltage side

35、 Low voltage side 短短路路试试验验 VN1 12I0 空空载载试试验验： I0 P0(三三相相 kW) 1：高高压压侧侧 2：低低压压侧侧I2=0 IN1 I0 100% 注注意意 短短路路试试验验：低低压压侧侧短短路路，高高压压侧侧加加电电压压VS 空空载载试试验验：低低压压侧侧开开路路，高高压压侧侧加加电电压压VN 2.3 2.3 2.3.2 2.3.2 双绕组变压器的参数计算双绕组变压器的参数计算 第二章第二章2.3 电力变压器的等值电路和参数电力变压器的等值电路和参数 2.3.2 双绕组变压器的参数计算双绕组变压器的参数计算 (1) 绕组电阻绕组电阻RT的计算的计算

36、22 N SNTTcu N S P3I R = 3() R = P 3V 3 10 22 233 SSNSN TN 2 NNNN PPVP % V R =V=10 =10 SSS100S kW ( (/ /相) 2 N 2 -3 SSN T N PP %V R =V10 S100S kV MVA ( (/ /相) kW kVA kV PS SN 100% 2.3.2 双绕组变压器的参数计算双绕组变压器的参数计算 (2) 绕组漏电抗绕组漏电抗XT的计算的计算 SRX V = V +V VR jVX S V XSR 22 XSRS V = VV V =V -VV 2 % N N T NTNNT X

37、S NN S 3X 3I X3VS X V100% =100% =100%V VVV 2 % 100 N S T N VV X S k V MVA ( (/ /相) 2 % 100 N 3 S T N VV X10 S k V kVA ( (/ /相) 第二章第二章2.3 2.3 电力变压器的等值电路和参数电力变压器的等值电路和参数 第二章第二章2.3 2.3 电力变压器的等值电路和参数电力变压器的等值电路和参数 2.3.2 双绕组变压器的参数计算双绕组变压器的参数计算 (3) 励磁电导励磁电导GT的计算的计算 I0IN ，I20RT I2NRT ， I20RT 0 PFe=V2NGTP0 0

38、 T 2 N P G = V kW kV 10-3(S/(S/相) 0N T 2 N P % S G= 100V P0 SN 100% MVA kV (S/(S/相) 第二章第二章2.3 2.3 电力变压器的等值电路和参数电力变压器的等值电路和参数 2.3.2 双绕组变压器的参数计算双绕组变压器的参数计算 (4) 励磁电纳励磁电纳BT的计算的计算 0GB I = I+I N V G I B I 0 I N BT0 V I =BI 3 % N 2T NB BT0 N NN N V B VI 3 I100100B100I S IS 3V % 0N T 2 N IS B 100V MVA kV (S

39、/(S/相) % -3 0N T 2 N IS B10 100V kV kVA (S/(S/相) 第二章第二章2.3 2.3 电力变压器的等值电路和参数电力变压器的等值电路和参数 2.3.2 双绕组变压器的参数计算双绕组变压器的参数计算 (5) 小结小结 参数计算已知条件：参数计算已知条件：SN、 VN、PS、 VS%、 P0、I0%铭牌参数：铭牌参数： SN额定三相容量；额定三相容量； VN额定线电压；额定线电压； PS、P0三相总损耗；三相总损耗； VS%、I0%相对于额定参数的相对于额定参数的 如果：如果：SN额定单相容量；额定单相容量； VN额定相电压；额定相电压；PS、P0单相损耗单

40、相损耗 则：则：计算公式不变！计算公式不变！ 参数计算基本假设：参数计算基本假设： PSpcu；VS Vx；P0PFe0；I0 IB0 一般，容量越大，电压等级越高，则误差越小一般，容量越大，电压等级越高，则误差越小 参数性质：参数性质： ZT为感性阻抗为感性阻抗(ZT=RT+ +jXT)；YT为感性导纳为感性导纳(YT=GT- -jBT) 比较线路参数：比较线路参数：Zl为感性阻抗为感性阻抗(Zl=Rl+ +jXl) ；Yl为容性导纳为容性导纳(Yl=Gl+ +jBl) VN 通常取为通常取为高压侧高压侧额定电压额定电压RT、XT 、GT、BT 为归算至为归算至高压侧高压侧的的值值 如果如果

41、VN 取为取为低压侧低压侧额定电压额定电压RT、XT 、GT、BT 为归算至为归算至低压侧低压侧的值的值 第二章第二章2.3 2.3 电力变压器的等值电路和参数电力变压器的等值电路和参数 2.3.3 三绕组变压器的参数计算三绕组变压器的参数计算 概述概述 三绕组变压器参数计算的基本依据：铭牌参数三绕组变压器参数计算的基本依据：铭牌参数包括包括 额定参数额定参数SN、VN(KN及分接头设置及分接头设置) 试验参数：试验参数：PS、VS% 每两绕组间的短路试验数据每两绕组间的短路试验数据(3组组6个数据个数据) P0、I0% 空载试验数据空载试验数据(2个数据个数据) VS(1-2) 1 2 3

42、I3=0 I2=I2N VS(1-3) 1 2 3 I2=0 I3=I3N VS(2-3) 1 2 3 I3=I3N I1=0 短短路路试试验验： VS(1-2)VS(1-3)VS(2-3)PS(1-2)PS(1-3)PS(2-3) 1：高高压压侧侧 2：中中压压侧侧 3：低低压压侧侧 VN1 1 2 I0 空空载载试试验验： I0 P0(三三相相 kW) 1：高高压压侧侧 2：中中压压侧侧 3：低低压压侧侧 I2=0 IN1 I0 100% 3 I3=0 注注意意：空空载载试试验验 与与双双绕绕组组变变压压器器相相同同！ 第二章第二章2.3 2.3 电力变压器的等值电路和参数电力变压器的等值

43、电路和参数 2.3.3 三绕组变压器的参数计算三绕组变压器的参数计算 (1)绕组电阻的计算绕组电阻的计算 ; ; S(1-2)s1s2S(1-3)s1s3S(2-3)s2s3 P= P + PP= P + PP= P+ P S1S(1-2)S(1-3)S(2-3) S2S(1-2)S(2-3)S(1-3) S3S(1-3)S(2-3)S(1-2) P= (P+P-P)/2 P= (P+P-P)/2 P= (P+P-P)/2 2 233 SiSiN TiN 2 NTNT PP %V R=V10=10 S100S kW kVA kV ( (/ /相) 2 2 -3 SiSiN Ti NTNT PP

44、 %V R=V10 S100S kW kV MVA ( (/ /相) i=1, 2, 3 第二章第二章2.3 2.3 电力变压器的等值电路和参数电力变压器的等值电路和参数 2.3.3 三绕组变压器的参数计算三绕组变压器的参数计算 (1)绕组电阻的计算绕组电阻的计算 应用注意应用注意 VN必须是同一侧额定电压的，一般取必须是同一侧额定电压的，一般取VN1 参数都归算到高压侧。参数都归算到高压侧。 SNT是变压器的三相额定容量，当三侧绕组额定容量不等时，是是变压器的三相额定容量，当三侧绕组额定容量不等时，是绕组容量最绕组容量最 大一侧的额定容量大一侧的额定容量,即：即： SNT=maxSNi ；i

45、=1,2,3 铭牌给出的铭牌给出的PS(i-j) 是短路试验的是短路试验的2个绕组中，容量小的绕组达到其额定电流个绕组中，容量小的绕组达到其额定电流 值时，所对应的功率损耗。当值时，所对应的功率损耗。当3个绕组容量不等时，应先将个绕组容量不等时，应先将PS(i-j)折算到折算到 SNT ，再计算各绕组的，再计算各绕组的PSi ，进而计算，进而计算RTi 绕组容量比为：绕组容量比为：100/100/100 时，不要折算；否则必须折算！时，不要折算；否则必须折算！ 注意：注意： i) 一般，一般， SNT SN1； ii) 非非100/100/100的容量比，一般有几种情况：的容量比，一般有几种情

46、况： 100/100/50 ， 100/50/100 ， 100/50/50 ； 100/100/66.7 ， 100/66.7/100 ， 100/66.7/66.7 ； 第二章第二章2.3 2.3 电力变压器的等值电路和参数电力变压器的等值电路和参数 2.3.3 三绕组变压器的参数计算三绕组变压器的参数计算 (1)绕组电阻的计算绕组电阻的计算 应用注意应用注意 非非100/100/100容量比的短路损耗折算公式容量比的短路损耗折算公式 折算原理：折算原理：PSI2Ni S2Ni ； 铭牌给定：铭牌给定： PS(1-2) 、 PS(1-3) 、 PS(2-3) 折算公式：折算公式： 2 S(

47、1-2)S(1-2)NTN2 2 S(1-3)S(1-3)NTN3 2 S(2-3)S(2-3)NTN2N3 P= PSS P= PSS P= PSminS,S S1S2S3 P ,P ,P T1T2T3 R ,R ,R 第二章第二章2.3 2.3 电力变压器的等值电路和参数电力变压器的等值电路和参数 2.3.3 三绕组变压器的参数计算三绕组变压器的参数计算 (2)绕组漏电抗的计算绕组漏电抗的计算 S(1-2)s1s2 S(1-3)s1s3 S(2-3)s2s3 V% = V % + V % V% = V % + V % V% = V % + V % S1S(1-2)S(1-3)S(2-3)

48、S2S(1-2)S(2-3)S(1-3) S3S(1-3)S(2-3)S(1-2) 1 V % =(V%+V%-V%) 2 1 V % =(V%+V%-V%) 2 1 V % =(V%+V%-V%) 2 2 SiN Ti TN 2 3 SiN Ti TN V%V X= 100S V%V X=10 100S ( (/ /相) k V MVA kVA kVA i=1, 2, 3 应用注意：应用注意： 不管三侧绕组的容量比例如何，不管三侧绕组的容量比例如何，Vs(i-j)%，一般均已折算到，一般均已折算到 SNT，不需再折算；如需要折算，则，不需再折算；如需要折算，则VSIN SN 。 三绕组变压器

49、中，居中的绕组其三绕组变压器中，居中的绕组其XTi（Vsi%）较小，甚至）较小，甚至 Xti0(但但| XTi |很小很小)。 原因：原因：里外两绕组对中间绕组的互感漏磁可能大于里外两绕组对中间绕组的互感漏磁可能大于 中间绕组本身自感漏磁中间绕组本身自感漏磁 第二章第二章2.3 电力变压器的等值电路和参数电力变压器的等值电路和参数 2.3.3 三绕组变压器的参数计算三绕组变压器的参数计算 (2)绕组漏电抗的计算绕组漏电抗的计算 第二章第二章2.3 电力变压器的等值电路和参数电力变压器的等值电路和参数 2.3.3 (2)绕组漏电抗的计算绕组漏电抗的计算 应用注意：应用注意：三绕组变压器的绕组布置

50、结构示意三绕组变压器的绕组布置结构示意 112233 AB C 11 2233 AB C 1：外外层层 3：中中层层 2：里里层层 升升压压变变压压器器 XT30 降降压压变变压压器器 1：外外层层 2：中中层层 3：里里层层 XT20 处理：处理： XTi0时，时， 令令 XTi0； 也可取其实际值也可取其实际值 (负值负值) 。 第二章第二章 电力网络元件的等值电路和参数计算电力网络元件的等值电路和参数计算 2.3 电力变压器的等值电路和参数电力变压器的等值电路和参数 2.3.3 三绕组变压器的参数计算三绕组变压器的参数计算 (3)励磁电导、励磁电纳的计算励磁电导、励磁电纳的计算 三绕组变

51、压器的空载试验与双绕组变压器一样三绕组变压器的空载试验与双绕组变压器一样 GT、BT的计算与双绕组变压器完全相同！的计算与双绕组变压器完全相同！ 2.3 电力变压器的等值电路和参数电力变压器的等值电路和参数 2.3.4 自耦变压器的参数计算自耦变压器的参数计算 (1) 自耦变压器的基本特点自耦变压器的基本特点 绕组连接：绕组连接：Y Y0 0/Y/Y0 0/ /-11-11 高高- -中：直接电气联系，中：直接电气联系， 交换功率大，传输效率高；交换功率大，传输效率高； 低压绕组低压绕组 ： 消除铁芯饱和等消除铁芯饱和等 引起的引起的3 3次谐波次谐波 应用场合：联系应用场合：联系2 2个交换

52、功率大的个交换功率大的 中性点直接接地系统中性点直接接地系统 绕组容量关系与效率：绕组容量关系与效率： 一般一般 S SNT NT=S =SN1 N1 ， ， S SN2 N2S SNT NT ， ， S SN3 N3S SNT NT 效率与变比 效率与变比k12k12有关：有关：k12k12越接近越接近1 1，效率越高，效率越高 第二章第二章 电力网络元件的等值电路和参数计算电力网络元件的等值电路和参数计算 2.3 电力变压器的等值电路和参数电力变压器的等值电路和参数 2.3.4 自耦变压器的参数计算自耦变压器的参数计算 (2)自耦变压器的参数计算自耦变压器的参数计算 自耦变压器的参数及其计

53、算方法与普通三绕组变压器相同。自耦变压器的参数及其计算方法与普通三绕组变压器相同。 注意点：注意点： a) 自耦变压器励磁导纳自耦变压器励磁导纳(GT、BT)的计算与普通三绕组变压器完的计算与普通三绕组变压器完 全相同全相同从而与双绕组变压器之从而与双绕组变压器之GT、BT计算完全相同！计算完全相同！ b) 厂家给出的自耦变压器的短路功率厂家给出的自耦变压器的短路功率(PS(i-j) )、短路电压、短路电压(VS(i- j)%)通常都是未经折算的试验数据，因此必须先行折算，再计 通常都是未经折算的试验数据，因此必须先行折算，再计 算各绕组的短路功率算各绕组的短路功率(PSi )、短路电压、短路

54、电压(VSi%)，进而计算各绕，进而计算各绕 组电阻和绕组漏电抗。组电阻和绕组漏电抗。 第二章第二章 电力网络元件的等值电路和参数计算电力网络元件的等值电路和参数计算 2.3 电力变压器的等值电路和参数电力变压器的等值电路和参数 2.3.4 自耦变压器的参数计算自耦变压器的参数计算 (2)自耦变压器的参数计算自耦变压器的参数计算注意点：注意点： 短路功率折算：短路功率折算：PSI2Ni S2Ni 2 S(1-2)S(1-2)NTN2 2 S(1-3)S(1-3)NTN3 2 S(2-3)S(2-3)NTN2N3 P= PSS P= PSS P= PSminS,S % % % S(1-2)S(1

55、-2)NTN2 S(1-3)S(1-3)NTN3 S(2-3)S(2-3)NTN2N3 V= VSS V= VSS V= VSminS,S 短路电压折算：短路电压折算： VSINi SNi S1 S2 S3 P P P T1 T2 T3 R R R T1 T2 T3 X X X S1 S2 S3 V % V % V % 第二章第二章 电力网络元件的等值电路和参数计算电力网络元件的等值电路和参数计算 2.3 电力变压器的等值电路和参数电力变压器的等值电路和参数 2.3.5 变压器的变压器的等值模型等值模型 (1) 意义：意义： a) 计算所得变压器参数，是按计算所得变压器参数，是按kN归算到一次

56、侧的值归算到一次侧的值(通常取通常取 VN=VN1)； 实际运行变比实际运行变比k不同于不同于kN时，有计算误差；若按实际时，有计算误差；若按实际k修正修正 参数，工作量大。参数，工作量大。 b) 变压器用变压器用“ ”模型，多电压等级复杂电网计算时，所有运模型，多电压等级复杂电网计算时，所有运 行参数行参数(V,I,P,Q)是归算到一个电压等级的值，不直观，不方是归算到一个电压等级的值，不直观，不方 便。便。 变压器阻抗支路用变压器阻抗支路用模型模型中，可方便解决上述问题中，可方便解决上述问题 特别便于计算机处理。特别便于计算机处理。 第二章第二章 电力网络元件的等值电路和参数计算电力网络元

57、件的等值电路和参数计算 2.3 电力变压器的等值电路和参数电力变压器的等值电路和参数 2.3.5 变压器的变压器的等值模型等值模型 (2) 等值电路的推导等值电路的推导：引入理想变压器引入理想变压器 1T 122 122 V -Z I = V = kV I = I = I /k ()/ / 11T12T 212T2T I = V 1-kz +k(V -V ) z I = k(V -V ) z -k(k -1)Vz 1T1T12 2T12T2 I = (1-k)y V +ky (V -V ) I = ky (V -V )-k(k -1)y V 1 V 2 V 1 I 2 I zT/k zT/(1

58、-k) zT/k(k-1) 1 V 2 V 1 I 2 I kyT (1-k)yT k(k-1)yT 第二章第二章 电力网络元件的等值电路和参数计算电力网络元件的等值电路和参数计算 2.3 电力变压器的等值电路和参数电力变压器的等值电路和参数 2.3.5 变压器的变压器的等值模型等值模型 (3) 应用注意：应用注意： 物理意义：物理意义： 谐振三角形谐振三角形环流环流IcyIcy(zT/k)变压器变压器一、二次间电压和电流变换一、二次间电压和电流变换 等值电路等效于实际变压器：等值电路等效于实际变压器：ZT=1/yT 是是 归算到一次侧的阻抗；归算到一次侧的阻抗； 电流、电压电流、电压 为为

59、相应电压等级的实际电压、电流。相应电压等级的实际电压、电流。 注意：注意： a) 模型不包括励磁导纳模型不包括励磁导纳YTYT可以直接作为一次侧母线的对地导纳。可以直接作为一次侧母线的对地导纳。 b) 理想变压器及其变比，可以有不同的联入方案，但应满足变压器的电流、理想变压器及其变比，可以有不同的联入方案，但应满足变压器的电流、 电压变换原理及基本电路关系（等效关系）。电压变换原理及基本电路关系（等效关系）。 c) 三三绕绕组组变变压压器器 模模型型需需2个个 理理想想变变压压器器： zT1 zT3 zT2 k12:1 k13:1 第二章第二章 电力网络元件的等值电路和参数计算电力网络元件的等

60、值电路和参数计算 2.4 同步发电机和电抗器的稳态模型同步发电机和电抗器的稳态模型 2.4.1 同步发电机的稳态模型同步发电机的稳态模型 (1) 稳态参数：稳态参数：电枢电势电枢电势EG(Eq)，同步电抗，同步电抗XG(xd，xq) (2) 稳态等值电路稳态等值电路 (3) 铭牌参数铭牌参数 G X % VN PN 额定出力，额定出力，MW SN额定容量，额定容量，MVA 额定(线)电压，额定(线)电压，kV 额定功率因数额定功率因数 同步电抗百分数同步电抗百分数 (4) 参参数数计计算算 NG G N GN G N 3I X X %=100 V X %V X= 1003I 22 GNGN G