电力系统分析第2章(123)汇编

1、第二章第二章 系统元件的等值电路和参数计算系统元件的等值电路和参数计算第二章 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。第二章第二章 系统元件的等值电路和参数计算系统元件的等值电路和参数计算2.1架空电力线路的参数1.线路的电阻2.线路的电抗：表示电感。3.线路的电导4.线路的电纳：表示电容。 理想情况下，电力线路是均匀分布参数的电路，也就是说，它的电阻、电抗、电导和电纳都是沿线路长度均匀分布的。线路每km（单位长度）的电阻 、 电抗 、 电导和电纳分别以 表示。（分布参数）1111bgxr和、第

2、二章第二章 系统元件的等值电路和参数计算系统元件的等值电路和参数计算集中参数：lbBlgGlxXlrR1111第二章第二章 系统元件的等值电路和参数计算系统元件的等值电路和参数计算1.线路的电阻直流电阻:交流电阻:导线交流电阻是由导线直流电阻及其在交流作用下因肌肤效应和临近效应而增大的部分构成。lSR)/mm( )/21KmKmSr（)(2mms第二章第二章 系统元件的等值电路和参数计算系统元件的等值电路和参数计算1.线路的电阻此时：电阻率不是各种导体材料原有的电阻率，而是修正以后的电阻率，应考虑到下面三个因素：1)在电力网中，所用的导线和电缆大部分都是多股绞线，绞线中线股的实际长度要比导线的

3、长度长2%3%，因而它们的电阻率要比同样长度的单股线的电阻率大2%3%。2)在电力网计算时，所用的导线和电缆的实际截面积比额定截面积要小些，因此，应将导线的电阻率适当增大，以归算成与额定截面积相适应。3)一般表中的电阻率数值都是对应于20的情况。第二章第二章 系统元件的等值电路和参数计算系统元件的等值电路和参数计算2.线路的电抗图2-1分裂导线的等效半径第二章第二章 系统元件的等值电路和参数计算系统元件的等值电路和参数计算1.线路的电阻分裂导线电阻：111rnrrb第二章第二章 系统元件的等值电路和参数计算系统元件的等值电路和参数计算表导线材料计算用电阻率和电导率导线材料铜铝/(m/km)18

4、8315/(m/m)5332第二章第二章 系统元件的等值电路和参数计算系统元件的等值电路和参数计算2.线路的电抗 交流电流流过导体，发生变化时，将引起磁通变化，感应出反电动势，从而阻碍电流流动，这个阻碍的能力用电抗来度量。）（LXkmDDXseq)/(lg1445. 011. 三相（单相）架空线电抗sDeqD其中，为导体（计算）半径（自几何均矩P14页） 为互几何均矩形排列、水平排列）（3acbcabeqDDDD第二章第二章 系统元件的等值电路和参数计算系统元件的等值电路和参数计算2.线路的电抗2.分裂导线电抗eqD其中，：为互几何均矩n等效半径:sbDnssbdDD1 -nd：分裂相数。（一

5、般2-4） ：分裂间距（P14页）11X)/(lg1445. 0kmDDXsbeqb第二章第二章 系统元件的等值电路和参数计算系统元件的等值电路和参数计算3.线路的电导电导：由绝缘子串的泄漏电流和电晕现象决定。电晕：高压导线周围的空气电离。电晕临界电压： 分裂导线： 导线水平排列时，边相导线的电晕临界电压 rDrmmUcrlg3 .4921creqndcrbUrDfrmmUlg3 .49213106.1crcrcrUUU第二章第二章 系统元件的等值电路和参数计算系统元件的等值电路和参数计算3.线路的电导中间相导线的电晕临界电压 ：一旦达到或超过临界电压时，电晕现象就会发生，将产生电晕损耗 ，再

6、考虑绝缘子的泄漏损耗 ，则总的功率损耗 。从而，电导：crcrUU0.962CP1P1PPPCg)/10g3-21kmsUPg（gP：三相电晕损耗功率。（s/km） U：线路线电压。（kv）第二章第二章 系统元件的等值电路和参数计算系统元件的等值电路和参数计算3.线路的电导因为在导线制造时，已考虑了躲开电晕发生，而线路泄漏也很小，所以一般情况下都可设 。01g第二章第二章 系统元件的等值电路和参数计算系统元件的等值电路和参数计算4.线路的电纳1.三相（单相）架空线电纳：2.分裂导线电纳：)/(10lg58.76-1kmsrDbeq16-1)/(10lg58.7bkmsrDbeqeqb第二章第二

7、章 系统元件的等值电路和参数计算系统元件的等值电路和参数计算 第二节架空线路的数学模型图电力线路的单相等效电路一般线路的等值电路：第二章第二章 系统元件的等值电路和参数计算系统元件的等值电路和参数计算1.短线路的数学模型图集中参数表示线路的等效电路通常我们认为 01g第二章第二章 系统元件的等值电路和参数计算系统元件的等值电路和参数计算1.短线路的数学模型图短线路的等效电路短线路：长度不超过100km的架空线，电纳影响不大，可 忽略 01b第二章第二章 系统元件的等值电路和参数计算系统元件的等值电路和参数计算2.中等长度线路的数学模型图中等长度线路的等效电路a)一般形式b)G=0形式长度100

8、-300km的架空线，不超过100km的电缆，电纳不能略去，型等值电路）（第二章第二章 系统元件的等值电路和参数计算系统元件的等值电路和参数计算3.长线路的数学模型图长线路的简化等效电路300km的架空线，100km以上的电缆，考虑分布系数。（近似考虑分布系数（修正系数），精确考虑分布系数）（P24页） 第二章第二章 系统元件的等值电路和参数计算系统元件的等值电路和参数计算第三节 变压器的等值电路和参数一、等值电路RT+jXTGT-jBTRTjXT：一、二次绕组漏抗GTjBT：励磁回路第二章第二章 系统元件的等值电路和参数计算系统元件的等值电路和参数计算图双绕组变压器等效电路a)T形等效电路b

9、)、c)形等效电路第二章第二章 系统元件的等值电路和参数计算系统元件的等值电路和参数计算TTmmmmmmmmmTjBGXRXjXRRjXRZY2222-11第二章第二章 系统元件的等值电路和参数计算系统元件的等值电路和参数计算二、双绕组变压器的参数计算1.电阻RT2.电抗XT3.电导GT4.电纳BT短路试验短路试验空载试验空载试验sP%sU0P%0I第二章第二章 系统元件的等值电路和参数计算系统元件的等值电路和参数计算1.电阻RT图变压器短路试验接线图a)单相等效电路b)三相测试接线图第二章第二章 系统元件的等值电路和参数计算系统元件的等值电路和参数计算n变压器的试验数据变压器的试验数据：短路

10、损耗短路损耗Ps，短，短路电压百分值路电压百分值Us%, 空载损耗空载损耗P0，空，空载电流百分值载电流百分值I0%，额定电压额定电压UN，额定，额定容量容量SN。 1.电阻电阻RT:322s10/NNTSVPR注意单位！注意单位！TNNTNNTNRUSRUSRIP2222s)33(3第二章第二章 系统元件的等值电路和参数计算系统元件的等值电路和参数计算TX1003100%ssNTNNUXIUUUNNNUSI332s10100%NNTSUUX注意单位！注意单位！ 2.电抗第二章第二章 系统元件的等值电路和参数计算系统元件的等值电路和参数计算3.电导GT图变压器空载试验接线图a)单相等效电路b)

11、三相测试接线图第二章第二章 系统元件的等值电路和参数计算系统元件的等值电路和参数计算SUPGNT3-2010注意单位！注意单位！3.电导第二章第二章 系统元件的等值电路和参数计算系统元件的等值电路和参数计算100100%b00NNIIIIITNBUI3bNNNUSI3SUSIBNNT3-2010100%注意单位！注意单位！4.电纳第二章第二章 系统元件的等值电路和参数计算系统元件的等值电路和参数计算注意：注意：1) VNKV；2）SNKVA；3）折算到哪一侧参数，用相应的额定电压VN。第二章第二章 系统元件的等值电路和参数计算系统元件的等值电路和参数计算励（激）磁功率表示的变压器等值电路图以励

12、磁功率表示的变压器形等效电路第二章第二章 系统元件的等值电路和参数计算系统元件的等值电路和参数计算00PPvar100%0KSIQN第二章第二章 系统元件的等值电路和参数计算系统元件的等值电路和参数计算三、三绕组变压器参数计算R1+jX1-jBTRT，XT：绕组漏阻抗，GTjBT：励磁回路R2+jX2R3+jX3GT第二章第二章 系统元件的等值电路和参数计算系统元件的等值电路和参数计算 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

13、下折算：sVSIBsVPGNNTNT32032010100%10励磁回路参数：第二章第二章 系统元件的等值电路和参数计算系统元件的等值电路和参数计算1.求各绕组的电阻(RT1、RT2、RT3)（1）三绕组容量相同1s3s1 - 3s3s2s3-2s2s1s2- 1sPPPPPPPPP）（）（）（) 3 , 2 , 1(10322siSVPRNNiTi222)21()32()13(3)13()32()21(2)32()13()21(1ssssssssssssPPPPPPPPPPPP第二章第二章 系统元件的等值电路和参数计算系统元件的等值电路和参数计算（2）三绕组容量不同）三绕组容量不同（1001

14、0050、10050100）（3）仅提供最大短路损）仅提供最大短路损耗的情况耗的情况322max. s)(102NNSSVPRN)()(NNSNNSRSSR23)13()13(232)32()32(22)21 ()21 ()(),min()(NNssNNNssNNssSSPPSSSPPSSPP第二章第二章 系统元件的等值电路和参数计算系统元件的等值电路和参数计算Vs不必折算。32)21()32()13(3)13()32()21(2)32()13()21(110100%2%2%2%NNSiissssssssssssSVVXVVVVVVVVVVVV第二章第二章 系统元件的等值电路和参数计算系统元件

15、的等值电路和参数计算2.求各绕组的电抗(XT1、XT2、XT3)图2-10三绕组变压器绕组的两种排列方式a)升压结构b)降压结构第二章第二章 系统元件的等值电路和参数计算系统元件的等值电路和参数计算思考题：对于升压变和降压变的X1、X2、X3中哪个可能为负值？（等值计算电抗）第二章第二章 系统元件的等值电路和参数计算系统元件的等值电路和参数计算计算方法与三绕组变压器相同。计算方法与三绕组变压器相同。应注意：应注意：（1 1）第三绕组容量小，一般接成三角形。）第三绕组容量小，一般接成三角形。（2 2）需要对短路数据进行归算。）需要对短路数据进行归算。)SS%(V%V)SS%(V%V3NN1)-S

16、(31)-S(33NN3)-S(23)-S(2四、自耦变压器的参数计算第二章第二章 系统元件的等值电路和参数计算系统元件的等值电路和参数计算n含理想变压器的等值电路含理想变压器的等值电路图图2-11 2-11 带有变压比的等值电路带有变压比的等值电路五、变压器的 型等值电路第二章第二章 系统元件的等值电路和参数计算系统元件的等值电路和参数计算n如果略去励磁支路或另作处理，可表示为图如果略去励磁支路或另作处理，可表示为图2 21212（a)a)第二章第二章 系统元件的等值电路和参数计算系统元件的等值电路和参数计算n由图（由图（a)a)得：得：n由上式解出：由上式解出：22122111IkIIVk

17、VIZVT2212212211211) 1()()(1VZkkVVZkZVkZVkIVVZkVZkZVkZVITTTTTTTT第二章第二章 系统元件的等值电路和参数计算系统元件的等值电路和参数计算2212212211211) 1()()(1VZkkVVZkZVkZVkIVVZkVZkZVkZVITTTTTTTT第二章第二章 系统元件的等值电路和参数计算系统元件的等值电路和参数计算n令令YT=1/ZT，上式变为：，上式变为： 22122111) 1()()()1 (VYkkVVkYIVVkYVYkITTTT2212212211211) 1()()(1VZkkVVZkZVkZVkIVVZkVZkZ

18、VkZVITTTTTTTTTYkk) 1( 第二章第二章 系统元件的等值电路和参数计算系统元件的等值电路和参数计算n变压器的变压器的型等值电路的变压原理型等值电路的变压原理 三个支路的阻抗值之和恒等于零，构成谐振三角形，产三个支路的阻抗值之和恒等于零，构成谐振三角形，产生谐振换流，在原、副方间的阻抗上产生电压降，实现变生谐振换流，在原、副方间的阻抗上产生电压降，实现变压的作用。压的作用。第二章第二章 系统元件的等值电路和参数计算系统元件的等值电路和参数计算n三绕组变压器的情况三绕组变压器的情况第二章第二章 系统元件的等值电路和参数计算系统元件的等值电路和参数计算电抗器的参数和数学模型图2-8电

19、抗器的图形符号和等效电路a)图形符号b)等效电路第二章第二章 系统元件的等值电路和参数计算系统元件的等值电路和参数计算1.作用：限制短路电流2.表达式：RNRNRRRNRNNNRRRIUXXIUXXXXX3100%3100100%*第二章第二章 系统元件的等值电路和参数计算系统元件的等值电路和参数计算发电机的参数和数学模型图2-20发电机简化等效电路a)电压源b)电流源第二章第二章 系统元件的等值电路和参数计算系统元件的等值电路和参数计算n忽略电阻，发电机铭牌提供电抗百分值。忽略电阻，发电机铭牌提供电抗百分值。1003%NGNGVXIX100%3GNNGXIVXNGNNGNGPXVSXVX10

20、0cos%100%22第二章第二章 系统元件的等值电路和参数计算系统元件的等值电路和参数计算1 1 标幺制的概念标幺制的概念 注意注意： （1 1）标幺值没有量纲。）标幺值没有量纲。 （2 2）所选基准值不同，标幺值不同。）所选基准值不同，标幺值不同。 位）基准值（与有名值同单）实际有名值（任意单位标幺值第四节 标幺制第二章第二章 系统元件的等值电路和参数计算系统元件的等值电路和参数计算 采用标幺值进行计算时，第一步的工作是选取各个物理量的基准值。三相电力系统等效为单相时：单相相线相线SSUUII333第二章第二章 系统元件的等值电路和参数计算系统元件的等值电路和参数计算2 2 基准值的选取基

21、准值的选取 （1 1）除了要求和有名值同单位外，原则上可以是任）除了要求和有名值同单位外，原则上可以是任意值。意值。 （2 2）考虑采用标幺值计算的目的。）考虑采用标幺值计算的目的。 目的目的：（：（a)a)简化计算。简化计算。 （b)b)便于对结果进行分析比较便于对结果进行分析比较基准值的选取原则：基准值的选取原则：1 1、单位与有名值相同、单位与有名值相同2 2、一般选额定值、一般选额定值3 3、满足电路的基本关系、满足电路的基本关系第二章第二章 系统元件的等值电路和参数计算系统元件的等值电路和参数计算BBBSUZ2首选基准值首选基准值SB,UB，并满足如下要求：，并满足如下要求：其他三个

22、量可有电路关系派生：其他三个量可有电路关系派生：BBBBBBIVSIZV33BBBUSI32BBBUSY第二章第二章 系统元件的等值电路和参数计算系统元件的等值电路和参数计算虽然在有名制中某物理量在三相系统中和单相系统中是不相等的，如线电压与相电压存在 倍的关系，三相功率与单相功率存在3倍的关系，但它们在标幺制中是相等的，即有*3333单三相单线SUIUIIUSSSUZIZIIZUUUBBBBBB3结论：结论：在标幺制中，三相电路的计算公式与单相电路的计在标幺制中，三相电路的计算公式与单相电路的计算公式完全相同，线电压与相电压的标幺值相同，三相功算公式完全相同，线电压与相电压的标幺值相同，三相

23、功率与单相功率的标幺值相同。率与单相功率的标幺值相同。第二章第二章 系统元件的等值电路和参数计算系统元件的等值电路和参数计算3 不同基准值的标幺值间的换算不同基准值的标幺值间的换算把标幺阻抗还原成有名值：把标幺阻抗还原成有名值：新基准值下的标幺值：新基准值下的标幺值：电抗器的换算公式：电抗器的换算公式：NNNSVXX2*)(有名值）22)*(2)(*(BBNNNBBBVSSVXVSXX有名值）BBNNNRBBNNNRBBRBRNNNRRVIIVXVSIVXVSXXIVXX)*(2)*(2()*()*(33有名值）有名值）第二章第二章 系统元件的等值电路和参数计算系统元件的等值电路和参数计算4.

24、电力系统各元件的标幺值1.变压器2.输电线路2222*100%/100%/BNBNKBBNNKBTTUSSUUSUSUUZXX2*/BBBLUSxlZxlX第二章第二章 系统元件的等值电路和参数计算系统元件的等值电路和参数计算4.电力系统各元件的标幺值3.发电机4.电抗器2222*100%/100%/BNBNGBBNNGBGGUSSUXSUSUXZXX23100%BBRNRNRRUSIUXX第二章第二章 系统元件的等值电路和参数计算系统元件的等值电路和参数计算第二章第二章 系统元件的等值电路和参数计算系统元件的等值电路和参数计算1 精确等值电路，含理想变压器精确等值电路，含理想变压器 各段分别

25、取基准电压各段分别取基准电压V VB(I)B(I)、V VB(II)B(II)、V VB(III)B(III)，各段的基准功率都选，各段的基准功率都选S SB B。 缺点：应用不便，计算复杂。缺点：应用不便，计算复杂。n有名值计算：有名值计算： ）（）（）（NGNGNGGSVXX2*）（）（）（）（，NTNTTNTNTNTTVVkSVXX1 11)12 1*11 第二章第二章 系统元件的等值电路和参数计算系统元件的等值电路和参数计算n有名值计算有名值计算：）（）（）（）（）（，NTNTTNTNTNTTVVkSVXX222222*22 ）（）（NRNRRRIVXX3100%第二章第二章 系统元件的等值电路和参数计算系统元件的等值电路和参数计算2*2*22*22*21*12* ）（）（）（）（）（）（，BBCCBBRRBBTTBBLLBBTT