电气工程第4章-ppt课件

1、电气工程根底电气工程根底本章要求1.熟习电力线路的根本构造；2.掌握输电线路等值电路及参数计算；3.掌握变压器等值电路及参数计算；4.掌握开式电力网的潮流计算方法；5.了解闭式电力网的潮流计算方法；6.掌握输电线路导线截面的计算与选择方法；7.熟习电力网电能损耗计算；8.掌握电力网降损措施。4.1 电力系统元件参数及等值电路4.2 简单电力网的潮流计算 4.3 输电线路导线截面的选择 4.4 电力网的电能损耗 4.1 电力系统元件参数和等值电路电力系统元件参数和等值电路 一、电力线路的构造一、电力线路的构造 1架空线路架空线路 架空线路主要由架空线路主要由导线、避雷线即架导线、避雷线即架空地线

2、、杆塔、绝空地线、杆塔、绝缘子和金具等部件组缘子和金具等部件组成，如图成，如图4.1所示。所示。 图图4.1 架空线路的构造架空线路的构造4.1 4.1 电力系统元件参数和等值电路电力系统元件参数和等值电路 一、电力线路的构造一、电力线路的构造 1架空线路架空线路4.1 4.1 电力系统元件参数和等值电路电力系统元件参数和等值电路 一、电力线路的构造一、电力线路的构造 1架空线路架空线路导线和避雷线：导线的作用是传导电流、保送电能；导线和避雷线：导线的作用是传导电流、保送电能； 避雷线避雷线的作用是将雷电流引入大地，以维护电力线路免遭雷击。的作用是将雷电流引入大地，以维护电力线路免遭雷击。图图

3、4.2 裸导线的构造裸导线的构造a单股线单股线 b多股绞线多股绞线 c钢芯铝绞线钢芯铝绞线 架空线路采用的导线构外型式主要有单股、多股绞线和架空线路采用的导线构外型式主要有单股、多股绞线和钢芯铝绞线三种，如图钢芯铝绞线三种，如图4.2所示。所示。4.1 电力系统元件参数和等值电路电力系统元件参数和等值电路导线资料：要求电阻率小、机械强度大、质量轻、不易腐蚀、导线资料：要求电阻率小、机械强度大、质量轻、不易腐蚀、价钱廉价、运转费用低等，常用资料有铜、铝和钢。价钱廉价、运转费用低等，常用资料有铜、铝和钢。导线的构外型式：导线分为裸导线和绝缘导线两大类，高压导线的构外型式：导线分为裸导线和绝缘导线两

4、大类，高压线路普通用裸导线，低压线路普通用绝缘导线。线路普通用裸导线，低压线路普通用绝缘导线。架空导线的型号架空导线的型号 TJ铜绞线铜绞线 ，特殊运用，例：，特殊运用，例：TJ-16；TJ-25LJ铝绞线，用于铝绞线，用于10kV及以下架空线路，例：及以下架空线路，例：TJ-16；TJ-25 LGJ钢芯铝绞线，用于钢芯铝绞线，用于35kV及以上架空线路及以上架空线路 ，例：，例：LGJ-400/50 GJ钢绞线，用作避雷线钢绞线，用作避雷线 4.1 电力系统元件参数和等值电路电力系统元件参数和等值电路分裂导线来防止电晕并减小线路感抗分裂导线来防止电晕并减小线路感抗 档距：同一线路上相邻两根杆

5、塔之间的程度间隔称为架空档距：同一线路上相邻两根杆塔之间的程度间隔称为架空线路的档距或跨距。线路的档距或跨距。 弧垂：导线悬挂在杆塔的绝缘子上，自悬挂点至导线最低弧垂：导线悬挂在杆塔的绝缘子上，自悬挂点至导线最低点的垂直间隔称为弧垂。点的垂直间隔称为弧垂。线间间隔：线间间隔：380V为为0.40.6m；610kV为为0.81m；35kV为为23.5m；110kV 为为34.5m。4.1 电力系统元件参数和等值电路电力系统元件参数和等值电路架空线路的几个概念架空线路的几个概念 4.1 电力系统元件参数和等值电路电力系统元件参数和等值电路F三相四线制低压线路的导线，普通都采用程度陈列；三相四线制低

6、压线路的导线，普通都采用程度陈列；F三相三线制的导线，可三角陈列，也可程度陈列；三相三线制的导线，可三角陈列，也可程度陈列；F多回路导线同杆架设时，可三角、程度混合陈列，也可全多回路导线同杆架设时，可三角、程度混合陈列，也可全部垂直陈列；部垂直陈列；F电压不同的线路同杆架设时，电压较高的线路应架设在上电压不同的线路同杆架设时，电压较高的线路应架设在上面，电压较低的线路应架设在下面；面，电压较低的线路应架设在下面；F架空导线和其他线路交叉跨越时，电力线路应在上面，通架空导线和其他线路交叉跨越时，电力线路应在上面，通讯线路应在下面。讯线路应在下面。导线在杆塔上的陈列方式：导线在杆塔上的陈列方式：

7、架空线路的几个概念架空线路的几个概念 4.1 电力系统元件参数和等值电路电力系统元件参数和等值电路杆塔：用来支撑导线和避雷线，并使导线与导线、导线与大杆塔：用来支撑导线和避雷线，并使导线与导线、导线与大地之间坚持一定的平安间隔。地之间坚持一定的平安间隔。 F按资料分：有木杆、钢筋混凝土杆水泥杆和铁塔。按资料分：有木杆、钢筋混凝土杆水泥杆和铁塔。F按用途分：有直线杆塔中间杆塔、转角杆塔、耐张杆塔按用途分：有直线杆塔中间杆塔、转角杆塔、耐张杆塔承力杆塔、终端杆塔、换位杆塔和跨越杆塔等。承力杆塔、终端杆塔、换位杆塔和跨越杆塔等。 横担的长度取决于线路电压等级的高低、档距的大小、安横担的长度取决于线路

8、电压等级的高低、档距的大小、安装方式和运用地点等。装方式和运用地点等。杆塔的分类杆塔的分类横担：电杆上用来安装绝缘子。常用的有木横担、铁横担横担：电杆上用来安装绝缘子。常用的有木横担、铁横担和瓷横担三种。和瓷横担三种。 4.1 电力系统元件参数和等值电路电力系统元件参数和等值电路绝缘子和金具：绝缘子用来使导线与杆塔之间坚持足够的绝绝缘子和金具：绝缘子用来使导线与杆塔之间坚持足够的绝缘间隔；金具是用来衔接导线和绝缘子的金属部件的总称。缘间隔；金具是用来衔接导线和绝缘子的金属部件的总称。常用的绝缘子主要有针式、悬式和棒式三种。常用的绝缘子主要有针式、悬式和棒式三种。针式绝缘子：用于针式绝缘子：用于

9、35kV及以下线路上，用在直线杆塔或小及以下线路上，用在直线杆塔或小转角杆塔上。转角杆塔上。悬式绝缘子：用于悬式绝缘子：用于35kV以上的高压线路上，通常组装成绝以上的高压线路上，通常组装成绝缘子串运用缘子串运用35kV为为3片串接；片串接；60kV为为5片串接；片串接；110kV为为7片串接。片串接。 棒式绝缘子：棒式绝缘子多兼作瓷横担运用，在棒式绝缘子：棒式绝缘子多兼作瓷横担运用，在110kV及以及以下线路运用比较广泛。下线路运用比较广泛。1.1.架空输电线架空输电线避雷线导线四分裂杆塔绝缘子串 典型架空输电线路的照片双分裂导线500kV换位塔大型跨越塔10kV跨越塔同杆双回塔10kV同杆

10、双回塔转角塔不同资料的绝缘子不同资料的绝缘子钢化玻璃绝缘子 瓷绝缘子 合成绝缘子 绝缘子方式绝缘子方式针式绝缘子瓷横担绝缘子悬式绝缘子电压等级与直线杆塔上悬垂绝缘子串中绝缘电压等级与直线杆塔上悬垂绝缘子串中绝缘 子数量的关系子数量的关系 系统标称电压kV3563110220330500每串绝缘子片数3571317192528金具金具 金具种类金具种类并沟线夹接续金具悬垂线夹耐张线夹结合金具Z型挂板4.1 电力系统元件参数和等值电路电力系统元件参数和等值电路2电缆线路电缆线路与架空线相比较与架空线相比较缺陷：造价高；缺点后检测缺点点位置和修复困难；缺陷：造价高；缺点后检测缺点点位置和修复困难；优

11、点：占用土地面积少；受外力及环境破坏的概率低，优点：占用土地面积少；受外力及环境破坏的概率低，因此供电可靠；对人身较平安；可使城市环境美观。因此供电可靠；对人身较平安；可使城市环境美观。运用：在发电厂和变电所的进出线处，在线路需穿过江运用：在发电厂和变电所的进出线处，在线路需穿过江河处，在短少空中走廊的大城市中，以及国防或特殊需求河处，在短少空中走廊的大城市中，以及国防或特殊需求的地域，往往都要采用电力电缆线路。此外，采用直流输的地域，往往都要采用电力电缆线路。此外，采用直流输电的电缆线路完成跨海输电会更显示其优越性。电的电缆线路完成跨海输电会更显示其优越性。 4.1 电力系统元件参数和等值电

12、路电力系统元件参数和等值电路2电缆线路电缆线路电缆的构造：包括导体、绝缘层和维护包皮三部分。电缆的构造：包括导体、绝缘层和维护包皮三部分。 分为单芯、三芯和四芯等分为单芯、三芯和四芯等种类。单芯电缆的导体截面是种类。单芯电缆的导体截面是圆形的；三芯或四芯电缆的导圆形的；三芯或四芯电缆的导体截面除圆形外，更多是采用体截面除圆形外，更多是采用扇形。扇形。扇形三芯电缆扇形三芯电缆1导体导体 2纸绝缘纸绝缘 3铅包皮铅包皮 4麻衬麻衬 5钢带铠甲钢带铠甲 6麻被麻被导体：由多股铜绞线或铝绞线制成。导体：由多股铜绞线或铝绞线制成。4.1 电力系统元件参数和等值电路电力系统元件参数和等值电路绝缘层：用来使

13、导体与导体之间、导体与绝缘层：用来使导体与导体之间、导体与维护包皮之间坚持绝缘。绝缘资料普通有维护包皮之间坚持绝缘。绝缘资料普通有油浸纸、橡胶、聚乙烯、交联聚氯乙烯等。油浸纸、橡胶、聚乙烯、交联聚氯乙烯等。 维护包皮：用来维护绝缘层，使其在运输、维护包皮：用来维护绝缘层，使其在运输、敷设及运转过程中免不受机械损伤，并防敷设及运转过程中免不受机械损伤，并防止水分浸入和绝缘油外渗。常用的包皮有止水分浸入和绝缘油外渗。常用的包皮有铝包皮和铅包皮。此外，在电缆的最外层铝包皮和铅包皮。此外，在电缆的最外层还包有钢带铠甲，以防止电缆受外界的机还包有钢带铠甲，以防止电缆受外界的机械损伤和化学腐蚀。械损伤和化

14、学腐蚀。2电缆线路电缆线路扇形三芯电缆扇形三芯电缆1导体导体 2纸绝缘纸绝缘 3铅包皮铅包皮 4麻衬麻衬 5钢带铠甲钢带铠甲 6麻被麻被2.电缆线路电缆线路电缆的敷设方式：电缆的敷设方式：4.1 电力系统元件参数和等效电路电力系统元件参数和等效电路直接埋入土中：埋设深度普通为直接埋入土中：埋设深度普通为0.70.8m，应在冻土层，应在冻土层以下。当多条电缆并列敷设时，应留有一定间隔，以利于以下。当多条电缆并列敷设时，应留有一定间隔，以利于散热。散热。 电缆沟敷设：当电缆条数较多时，宜采用电缆沟敷设，电电缆沟敷设：当电缆条数较多时，宜采用电缆沟敷设，电缆置于电缆沟的支架上，沟面用水泥板覆盖。缆置

15、于电缆沟的支架上，沟面用水泥板覆盖。穿管敷设：当电力电缆在室内明敷或暗敷时，为了防电缆穿管敷设：当电力电缆在室内明敷或暗敷时，为了防电缆遭到机械损坏，普通多采用穿钢管的敷设方式。遭到机械损坏，普通多采用穿钢管的敷设方式。2.电缆线路电缆线路 二、输电线路的参数计算及等值电路二、输电线路的参数计算及等值电路1输电线路的参数计算输电线路的参数计算电力系统三相对称运转时，电力线路的等值电路是以导电力系统三相对称运转时，电力线路的等值电路是以导线的电阻、电抗电感以及导线的对地电导、电纳电线的电阻、电抗电感以及导线的对地电导、电纳电容为参数组成的单相电路。容为参数组成的单相电路。 二、输电线路的参数计算

16、及等值电路二、输电线路的参数计算及等值电路1输电线路的参数计算输电线路的参数计算电阻反映线路导体经过电流时产生的有功功率损失；电阻反映线路导体经过电流时产生的有功功率损失；电抗电感反映载流线路周围产生的磁场效应；电抗电感反映载流线路周围产生的磁场效应；电导反映电晕景象及绝缘子泄露电流产生的有功功率损失；电导反映电晕景象及绝缘子泄露电流产生的有功功率损失；电纳电容反映载流线路周围产生的电场效应。电纳电容反映载流线路周围产生的电场效应。留意：这些参数是沿线路均匀分布的。留意：这些参数是沿线路均匀分布的。 二、输电线路的参数计算及等值电路二、输电线路的参数计算及等值电路1输电线路的参数计算输电线路的

17、参数计算电阻：电阻： 单根导线的单位长度直流电阻为：单根导线的单位长度直流电阻为： 1rS导线的交流电阻比直流电阻增大导线的交流电阻比直流电阻增大0.2%1%，主要是由于：，主要是由于：F应思索集肤效应和临近效应的影响；应思索集肤效应和临近效应的影响；F导线为多股绞线，使每股导线的实践长度比线路长度长导线为多股绞线，使每股导线的实践长度比线路长度长;F导线的额定截面即标称截面普通略大于实践截面。导线的额定截面即标称截面普通略大于实践截面。 通常取通常取 ; ; km/mm8 .182Cukm/mm5 .312Al工程计算中，可先查出导线单位长度电阻值工程计算中，可先查出导线单位长度电阻值 r1

18、，那，那么么lrR1需求指出：手册中给出的需求指出：手册中给出的 r1值，那么是指温度为值，那么是指温度为20时的导线时的导线电阻，当实践运转的温度不等于电阻，当实践运转的温度不等于20时，应按下式进展修正：时，应按下式进展修正： )20(120rr式中，式中，为电阻的温度系数为电阻的温度系数(1/)，铜取，铜取0.003821/，铝取，铝取0.00361/。 二、输电线路的参数计算及等值电路二、输电线路的参数计算及等值电路电抗：电抗： 每相导线单位长度的等值电抗为：每相导线单位长度的等值电抗为：412 (4.6lg0.5) 100.1445lg0.0157gegerrDDxfrr3abbcc

19、ageDD D D 二、输电线路的参数计算及等值电路二、输电线路的参数计算及等值电路式中，式中，r为相对磁导率，铜和铝的为相对磁导率，铜和铝的 ; r为导线半径为导线半径m； 为三相导线的线间几何均距为三相导线的线间几何均距m。1rgeD 二、输电线路的参数计算及等值电路二、输电线路的参数计算及等值电路假设为分裂导线，式中的假设为分裂导线，式中的r r用用reqreq替代，思索分裂根数替代，思索分裂根数m m即即可。可。eq12mmkkrrd1eq0.01570.14451gerDxgrmm m为每相导线的分裂根数；为每相导线的分裂根数；r r为分裂导线的每一根子导线为分裂导线的每一根子导线的

20、半径；的半径；d1kd1k为分裂导线一相中第为分裂导线一相中第1 1根与第根与第k k根子导线之根子导线之间的间隔，间的间隔，k=2,3,mk=2,3,m；为有示连乘运算的符号。为有示连乘运算的符号。 留意：为了使三相导线的留意：为了使三相导线的电气参数对称，应将输电电气参数对称，应将输电线路的各相导线进展换位。线路的各相导线进展换位。一次整循环换位一次整循环换位假设三相导线等边三角假设三相导线等边三角形陈列，那么形陈列，那么 geDD假设三相导线程度等间假设三相导线程度等间隔陈列，那么隔陈列，那么3321.26geDDD通常架空线路的电抗值在通常架空线路的电抗值在0.4/km左右，那么左右，

21、那么 lxX1 二、输电线路的参数计算及等值电路二、输电线路的参数计算及等值电路3abbccageDD D D三相导线的布置方式三相导线的布置方式a等边三角形布置等边三角形布置 b程度等距布置程度等距布置电纳：电纳：每相导线单位长度的等值电容每相导线单位长度的等值电容F/km为：为： 610.024110lggeCDr那么单位长度的电纳那么单位长度的电纳S/km为：为： 6117.5810lggebCDr普通架空线路普通架空线路b1的值为的值为 S/km左右，那左右，那么么 62.8 10lbB1电导：电导： 电导参数是反映沿线路绝缘子的泄露电流和导线周电导参数是反映沿线路绝缘子的泄露电流和导

22、线周围空气电离产生的电晕景象而产生的有功功率损耗围空气电离产生的电晕景象而产生的有功功率损耗 。 阐明：通常架空线路的绝缘良好，泄露电流很小，可以忽略不计。阐明：通常架空线路的绝缘良好，泄露电流很小，可以忽略不计。 二、输电线路的参数计算及等值电路二、输电线路的参数计算及等值电路电晕景象：在架空线路带有高电压的情况下，当导线外表电晕景象：在架空线路带有高电压的情况下，当导线外表的电场强度超越空气的击穿强度时，导线周围的空气被电离的电场强度超越空气的击穿强度时，导线周围的空气被电离而产生部分放电的景象。而产生部分放电的景象。 当线路电压高于电晕临界电压时，将出现电晕损耗，与当线路电压高于电晕临界

23、电压时，将出现电晕损耗，与电晕相对应的导线单位长度的等值电导电晕相对应的导线单位长度的等值电导S/km为：为： 32110UPgglgG1因此，因此， 式中，式中， 为实测线路单位长度的电晕损耗功率为实测线路单位长度的电晕损耗功率kW/km。 gP留意：通常由于线路走漏电流很小，而电晕损耗在设计线路留意：通常由于线路走漏电流很小，而电晕损耗在设计线路时曾经采取措施加以限制，故在电力网的电气计算中，近似时曾经采取措施加以限制，故在电力网的电气计算中，近似以为以为 。 0G 二、输电线路的参数计算及等值电路二、输电线路的参数计算及等值电路表表4.2 4.2 不需计算电晕的导线最小直径海拔不超越不需

24、计算电晕的导线最小直径海拔不超越1000m1000m额定电压(kV)60以下110154220330500750导线外径(mm)不限制9.613.721.333.2221.3相应导线型号LGJ-50LGJ-95LGJ-600LGJ-600LGJ-240LGJQ-4002LGJQ-5004 二、输电线路的参数计算及等值电路二、输电线路的参数计算及等值电路2输电线路的等效电路输电线路的等效电路 二、输电线路的参数计算及等值电路二、输电线路的参数计算及等值电路分布参数等值电路分布参数等值电路2输电线路的等效电路输电线路的等效电路一字型等效电路一字型等效电路 ： 用于长度不超越用于长度不超越100km

25、的架空线路的架空线路35kV及以下和线及以下和线路不长的电缆线路路不长的电缆线路10kV及以下。及以下。型或型或T型等效电路：型等效电路：110220kV和和长度不超越长度不超越100km的电缆线路的电缆线路10kV以上。以上。 用于长度为用于长度为100300km的架空线路的架空线路图图4.21 一字型等效电路一字型等效电路图图4.22 型或型或T型等效电路型等效电路a型型 bT型型 二、输电线路的参数计算及等值电路二、输电线路的参数计算及等值电路例例4.1 例例4.24.1 电力系统元件参数和等效电路电力系统元件参数和等效电路 三、变压器的参数计算及等效电路三、变压器的参数计算及等效电路1

26、双绕组变压器双绕组变压器 双绕组变压器采用双绕组变压器采用型等效电路。型等效电路。35kV及以下的变压器，及以下的变压器，励磁支路可忽略不计，可用简化等效电路。励磁支路可忽略不计，可用简化等效电路。留意：变压器等值电路中的电纳的符号与线路等值电路中电纳的符号相留意：变压器等值电路中的电纳的符号与线路等值电路中电纳的符号相反，前者为负，后者为正；由于前者为感性，后者为容性。反，前者为负，后者为正；由于前者为感性，后者为容性。 双绕组变压器的等效电路双绕组变压器的等效电路a型等效电路型等效电路 b励磁支路用功率表示的等效电路励磁支路用功率表示的等效电路 c简化等效简化等效电路电路电阻电阻RT：22

27、33Cu231010NkNTTNSPPI RRU 221000kNTNPURS由于由于 所以所以 电抗电抗XT：由于由于 323%10010010NTNTkNNI ZS XUUU2%100NkTNU UXS对小容量变压器，对小容量变压器， 那么那么2%100NkTNU UZS22TTTRZX所以所以 三、变压器的参数计算及等效电路三、变压器的参数计算及等效电路电导电导GT：变压器的电导是用来表示铁心损耗的。变压器的电导是用来表示铁心损耗的。 02210001000FeTNNPPGUU电纳电纳BT：02%100NTNISBU变压器的电纳是用来表征变压器的励磁特性的。变压器的电纳是用来表征变压器的

28、励磁特性的。所以所以 S 因此因此 S 阐明：以上各式中，阐明：以上各式中， U U 、S S、P P、Q Q、的单位分别为、的单位分别为kVkV、MVAMVA、kWkW和和kvarkvar。 三、变压器的参数计算及等效电路三、变压器的参数计算及等效电路三绕组变压器三绕组变压器三绕组变压器的等效电路如图三绕组变压器的等效电路如图3-19所示。所示。 图图4.26 三绕组变压器的等效电路三绕组变压器的等效电路a励磁回路用导纳表示励磁回路用导纳表示 b励磁回路用功率表示励磁回路用功率表示 三、变压器的参数计算及等效电路三、变压器的参数计算及等效电路电阻电阻RT1、 RT2、 RT3三绕组变压器容量

29、比有三种不同类型：三绕组变压器容量比有三种不同类型：F100/100/100：三个绕组的容量均等于变压器的额定容量；：三个绕组的容量均等于变压器的额定容量；F100/100/50：第三个绕组的容量为变压器额定容量的：第三个绕组的容量为变压器额定容量的50%；F100/50/100：第二个绕组的容量为变压器额定容量的：第二个绕组的容量为变压器额定容量的50%。 三、变压器的参数计算及等效电路三、变压器的参数计算及等效电路112312321223313233112121212kkkkkkkkkkkkPPPPPPPPPPPP211222222332100010001000kNTNkNTNkNTNP

30、URSP URSP URS121223233131kkkkkkkkkPPPPPPPPP 由由 得：得： 所以所以 经过短路实验可得到任两个绕组的短路损耗经过短路实验可得到任两个绕组的短路损耗 、 、 ，那么每一个绕组的短路损耗为，那么每一个绕组的短路损耗为 12kP23kP31kP对对100/100/100的变压器：的变压器： 三、变压器的参数计算及等效电路三、变压器的参数计算及等效电路2223232323322313131313100450100450NkkkkNNkkkkNSPPPPSSPPPPS 短路实验有两组数据是按短路实验有两组数据是按50%容量的绕组到达额定容量容量的绕组到达额定容

31、量时丈量的值。因此，应先将各绕组的短路损耗按变压器的额时丈量的值。因此，应先将各绕组的短路损耗按变压器的额定容量进展折算，然后再计算电阻。如对容量比为定容量进展折算，然后再计算电阻。如对容量比为100/100/50的变压器，其折算公式为的变压器，其折算公式为式中，式中， 、 为未折算的绕组间短路损耗铭牌数据；为未折算的绕组间短路损耗铭牌数据； 、 为折算到变压器额定容量下的绕组间短路损耗。为折算到变压器额定容量下的绕组间短路损耗。23kP31kP23kP31kP对对100/100/50和和100/50/100的变压器：的变压器： 三、变压器的参数计算及等效电路三、变压器的参数计算及等效电路电抗

32、电抗XT1、 XT2、XT31121323212233132331121%(%)21%(%)21%(%)2kkkkkkkkkkkkUUUUUUUUUUUU所以所以 121223233131%kkkkkkkkkUUUUUUUUU由由 得：得： 211222233%100%100%100kNTNkNTNkNTNUUXSUUXSUUXS电导电导GT与电纳与电纳BT ： 同双绕组变压器。同双绕组变压器。阐明：阐明：1厂家给出的短路电压百分数已厂家给出的短路电压百分数已归算到变压器的额定容量，因此在计算电归算到变压器的额定容量，因此在计算电抗时，不论变压器各绕组的容量比如何，抗时，不论变压器各绕组的容量

33、比如何，其短路电压百分数不用再进展折算。其短路电压百分数不用再进展折算。2参数计算时，要求将参数归算到哪一参数计算时，要求将参数归算到哪一电压等级，那么计算公式中的电压等级，那么计算公式中的 UN为相应为相应等级的额定电压。等级的额定电压。 三、变压器的参数计算及等效电路三、变压器的参数计算及等效电路3自耦变压器的参数和等值电路自耦变压器的参数和等值电路 三、变压器的参数计算及等效电路三、变压器的参数计算及等效电路电力系统中运用的普通是三绕组自耦变压器，其电气接线如电力系统中运用的普通是三绕组自耦变压器，其电气接线如图图4.284.28a a所示。就端子等效而言，它和普通三绕组变压器所示。就端

34、子等效而言，它和普通三绕组变压器一样的，见图一样的，见图4.284.28b b。因此，自耦变压器的参数和等值电。因此，自耦变压器的参数和等值电路确实定也和普通变压器一样。路确实定也和普通变压器一样。 3自耦变压器的参数和等值电路自耦变压器的参数和等值电路23NSS3NSS23kP31kP23%kU31%kU因自耦变压器第三绕组的容量小于变压器的额定容量因自耦变压器第三绕组的容量小于变压器的额定容量SNSN，而短路实验数据中的而短路实验数据中的 普通是未经普通是未经归算的。归算的。、所以，用此数据进展参数计算时有一个容量归算问题，所以，用此数据进展参数计算时有一个容量归算问题，即需将短路损耗乘以

35、即需将短路损耗乘以 ，将短路电压百分值乘以，将短路电压百分值乘以例例4.3 例例4.41212%kkUU23233%NkkSUUS31313%NkKSUUS4变压器的变压器的型等值电路型等值电路 三、变压器的参数计算及等效电路三、变压器的参数计算及等效电路通常在变压器等值电路中，通常在变压器等值电路中，变压器的阻抗是折算到高压侧变压器的阻抗是折算到高压侧的，因此计算得到的低压侧电的，因此计算得到的低压侧电压、电流也均为折算到高压侧压、电流也均为折算到高压侧的数值。的数值。为直接求出低压侧的实践电为直接求出低压侧的实践电压与实践电流，可在变压器等压与实践电流，可在变压器等值电路中，添加一个只反映

36、变值电路中，添加一个只反映变比的理想变压器。比的理想变压器。所谓理想变压器是一种无损所谓理想变压器是一种无损耗、无漏磁，也不需求励磁电耗、无漏磁，也不需求励磁电流的变压器。流的变压器。 假设不计励磁支路或将假设不计励磁支路或将励磁支路另外处置励磁支路另外处置 1122212TUI ZUkUIIIk1211122122112211TTTTTTUkUkkIUUUZZZk kkUk UkIkIUUUZZZ1112212211TTTTIk Y UkYUUIkYUUk kY U1TTYZ4变压器的变压器的型等值电路型等值电路例例4.5 四、发电机和负荷的参数及等值电路四、发电机和负荷的参数及等值电路 1

37、.1.发电机的参数及等值电路发电机的参数及等值电路 1 1发电机的电抗发电机的电抗 制造厂普通给出以电机额定阻抗为基准的发电机电制造厂普通给出以电机额定阻抗为基准的发电机电抗百分比抗百分比XG(%)XG(%)，即，即 %/100GGNXXZ22cos/3NNNNNNNNUUZUISP2%cos1001003GGNNNGNNXXUUXPI2 2发电机的等值电路发电机的等值电路 四、发电机和负荷的参数及等值电路四、发电机和负荷的参数及等值电路 1.1.发电机的参数及等值电路发电机的参数及等值电路 图图4.34 4.34 发电机的等值电路发电机的等值电路(a) (a) 以电压源表示；以电压源表示；

38、(b) (b) 以发出的功率表示；以发出的功率表示；(c) (c) 以发出的有功功率及机端电压表示以发出的有功功率及机端电压表示 四、发电机和负荷的参数及等值电路四、发电机和负荷的参数及等值电路 2.2.负载的参数及等值电路负载的参数及等值电路 图图4.35 4.35 负荷的等值电路负荷的等值电路(a) (a) 以功率表示；以功率表示； (b) (b) 以阻抗表示；以阻抗表示； (c) (c) 以导纳表示以导纳表示 2222llllllllURPSUXQS1llYZ4.2 简单电力网的潮流计算简单电力网的潮流计算 电力网潮流计算计算的义务：针对详细的电力系统知电电力网潮流计算计算的义务：针对详

39、细的电力系统知电力系统的构造及联接关系，根据给定的有功、无功负荷，力系统的构造及联接关系，根据给定的有功、无功负荷，发电机发出的有功功率以及发电机母线电压有效值，求解发电机发出的有功功率以及发电机母线电压有效值，求解电力网中其它各母线的电压、各条线路中的功率以及功率电力网中其它各母线的电压、各条线路中的功率以及功率损耗等。损耗等。潮流计算不仅经常进展，而且还是其它计算的根底。潮流计算不仅经常进展，而且还是其它计算的根底。 3.3 简单电力网的潮流计算简单电力网的潮流计算 一、电压降落、电压损失和电压偏移一、电压降落、电压损失和电压偏移 1. 电压降落电压降落:指线路首末端电压的相量差，即指线路

40、首末端电压的相量差，即 12(j )UUUI RX当负荷为感性时，当负荷为感性时， 2222SUIPjQ*22222SPjQIUU222222222()()PjQUI RjXRjXUP RQ XP XQRjUj UUU因此因此 222P RQ XUU其中：其中： 电压降落的纵分量电压降落的纵分量 222P XQ RUU 电压降落的横分量电压降落的横分量 那么那么 上式两侧乘以上式两侧乘以 可把相电压相量改为线电压相量，单相功可把相电压相量改为线电压相量，单相功率也可以改用三相功率表示，即率也可以改用三相功率表示，即 303je222222PRQ XP XQ RUjUj UUU 线路首端电压有效

41、值为：线路首端电压有效值为： 2212()UUUU 首末端电压的相位差为：首末端电压的相位差为： 12tanUUU阐明：上述公式是按感性负荷下推出的，假设为容性负荷，公式不变，无阐明：上述公式是按感性负荷下推出的，假设为容性负荷，公式不变，无功功率功功率Q前面的符号应改动。前面的符号应改动。222222P RQ XP XQ RUjUj UUU 2电压损失电压损失:线路首末端电压的代数差，即线路首末端电压的代数差，即 21UUU2222222222212)(2UUUUUUUUUU2222212UUUUUU因此因此 将将 按二项式定理展开并取前两项得：按二项式定理展开并取前两项得： 2212()U

42、UUUFP2、Q2、U2的单位分别为的单位分别为kW、kvar 和和kV ，且一切参数必需，且一切参数必需是线路上同一点的参数。是线路上同一点的参数。几点阐明几点阐明: : F对于对于110kV及以下电压等级的电力网，可忽略电压降落的横及以下电压等级的电力网，可忽略电压降落的横分量分量 ，此时，电压损失就等于电压降落的纵分量，此时，电压损失就等于电压降落的纵分量 ，即，即 2U2U221222PR Q XUUUUUF电压损失通常以线路额定电压的百分数表示，即电压损失通常以线路额定电压的百分数表示，即100%21NUUUUF假设知线路首端的参数假设知线路首端的参数 P1、Q1、U1，那么，那么规

43、程规定：电力网正常运转时的最大电压损规程规定：电力网正常运转时的最大电压损 耗普通不应超越耗普通不应超越10% ；缺点运转；缺点运转 普通不超越普通不超越15%20%。111UXQRPU教材有详细推导教材有详细推导3.3.电压偏移：电力网中恣意点的实践电压电压偏移：电力网中恣意点的实践电压U U同该处同该处网络额定电压网络额定电压UNUN的数值差，它反映的是电压质的数值差，它反映的是电压质量。量。NN%100UUmU 4. 4.配电网的电压损失计算配电网的电压损失计算 1放射形线路电压损失计算放射形线路电压损失计算1U 放射形线路如图放射形线路如图4.39a所示。设线路首末端相电压分别为所示。

44、设线路首末端相电压分别为 和和 ，负荷电流为，负荷电流为I ，负荷的功率因数为，负荷的功率因数为 ，那么，那么 2U2cosXIRIUUUUj22122sincosIXIRbgaffdafadU一相的电压损失为：一相的电压损失为：aeUUU21为便于计算，用为便于计算，用 替代替代 ，那么，那么 adae1放射形线路电压损失计算放射形线路电压损失计算换算成线电压损失为：换算成线电压损失为：)sincos(3322XRIUU)sincos(cos33222XRUPNNUQXPR 式中，式中，P、Q、UN 、 的单位分别为的单位分别为kW、kvar 、kV和和V。U1放射形线路电压损失计算放射形线

45、路电压损失计算2树干式线路电压损失计算树干式线路电压损失计算各支线的负荷功率各支线的负荷功率用用p、q表示；表示；各段干线的功率各段干线的功率 用用P、Q表示；表示；各段线路的长度、电阻和电抗各段线路的长度、电阻和电抗分别用分别用l、r和和x表示；表示； 各负荷到电源之间的干线长度、电阻和电抗各负荷到电源之间的干线长度、电阻和电抗分别用分别用L、R和和X表示。表示。 假设忽略各段线路的功率损耗，那么每段干线的功率可假设忽略各段线路的功率损耗，那么每段干线的功率可用各支线的负荷功率表示，即用各支线的负荷功率表示，即3211pppPl1段：段： 3211qqqQl2段：段： 322ppP322qq

46、Ql3段：段： 33pP 33qQ 各线干段的电压损失为各线干段的电压损失为:NUxQrPU11111l1段：段： NUxQrPU22222l2段：段： l3段：段： NUxQrPU33333图图3-22 树干式线路电压损失计算图树干式线路电压损失计算图2树干式线路电压损失计算树干式线路电压损失计算n段干线的总电压损失为各段干线的电压损失之和，即段干线的总电压损失为各段干线的电压损失之和，即 niNiiiiniiUxQrPUU11假设将各线干段的负荷用各支线负荷表示，那么上式可写成：假设将各线干段的负荷用各支线负荷表示，那么上式可写成： niNiiiiUXqRpU12树干式线路电压损失计算树干

47、式线路电压损失计算电压损失的百分数为电压损失的百分数为niiiiiNNxQrPUUUU123)(10110010%niiiiiNXqRpUU12)(101%或或n段干线的总电压损失为各段干线的电压损失之和，即段干线的总电压损失为各段干线的电压损失之和，即 niNiiiiniiUxQrPUU11假设将各线干段的负荷用各支线负荷表示，那么上式可写成：假设将各线干段的负荷用各支线负荷表示，那么上式可写成： niNiiiiUXqRpU12树干式线路电压损失计算树干式线路电压损失计算当各段线路的导线截面、功率因数一样时，有当各段线路的导线截面、功率因数一样时，有101%11112niiiniiiNlQx

48、lPrUU10111112niiiniiiNLqxLprUiiiiiiiiLxXLrRlxxl rr1111,2树干式线路电压损失计算树干式线路电压损失计算3均匀无感线路电压损失计算均匀无感线路电压损失计算 对于全线导线型号一致且可不计线路感抗或负荷对于全线导线型号一致且可不计线路感抗或负荷 的线路的线路, ,其电压损失百分数可表示为其电压损失百分数可表示为 1cos112221%101010niiniiiiNNNp LMrUp LUAUAU式中式中, 为导线的电导率；为导线的电导率；A为导线的截面；为导线的截面； 为线路的一切功率矩或叫负荷矩之和；为线路的一切功率矩或叫负荷矩之和；iiiil

49、PLpM 二、功率损耗计算二、功率损耗计算 在电力系统中，由于电力线路、变压器等设备具有阻抗在电力系统中，由于电力线路、变压器等设备具有阻抗和导纳，呵斥了有功功率及无功功率的损耗。和导纳，呵斥了有功功率及无功功率的损耗。功率损耗的存在对电力系统运转是不利的：功率损耗的存在对电力系统运转是不利的：(1)(1)迫使投入运转的发电设备容量要大于用户的实践负荷，迫使投入运转的发电设备容量要大于用户的实践负荷，从而需求多装设发电机组，多耗费大量的一次能源；从而需求多装设发电机组，多耗费大量的一次能源；(2)(2)产生的热量会加速电气绝缘的老化，缩短电气设备的产生的热量会加速电气绝缘的老化，缩短电气设备的

50、寿命。这一损耗过大时，还能够因过热烧毁绝缘和熔化导寿命。这一损耗过大时，还能够因过热烧毁绝缘和熔化导体，致使设备损坏，影响系统的平安运转。体，致使设备损坏，影响系统的平安运转。所以运转中要设法降低电力系统中的功率损耗。所以运转中要设法降低电力系统中的功率损耗。 1.1.电力线路功率损耗的计算电力线路功率损耗的计算 LDS2S1S1SIC1QC2QRjX线路阻抗支路损耗 23lPI R23lQI X变动损耗线路阻抗支路损耗 23lPI R23lQI X变动损耗1.1.电力线路功率损耗的计算电力线路功率损耗的计算22222lSPQPRRUU22222lSPQQXXUU故有因为,USI3LDS2S1

51、S1S IC1QC2QRjXu特别留意：电压与功率的对应关系。特别留意：电压与功率的对应关系。线路导纳支路损耗线路导纳支路损耗 2C112C221212QBUQBU 固定损耗固定损耗 2C1C2NC1122QQBUQ LDS2S1S1SIC1QC2QRjX1.1.电力线路功率损耗的计算电力线路功率损耗的计算阻抗支路中的功率损耗：阻抗支路中的功率损耗：222TRTT22222TT22TXSPQPRRUUSPQQXXUU20TT00(j)jSGB UPQ 导纳支路中的功率损耗导纳支路中的功率损耗:UTjBTGIS,RT+jXT2.2.变压器功率损耗的计算变压器功率损耗的计算双绕组变压器的功率损耗双

52、绕组变压器的功率损耗 222TT0T022SPQPRPRPUU222TT0T022SPQQXQXQUU2kNT2NPURS2kNTN%100UUXS0N0%100ISQ用变压器铭牌数据计算功率损耗用变压器铭牌数据计算功率损耗 NUU 20NkTN%100100ISUSQS2Tk0N()SPPPS三绕组变压器功率损耗计算三绕组变压器功率损耗计算222312TT1T2T30222123SSSPRRRPUUU222312TT1T2T30222123SSSQXXXQUUU用铭牌数据计算用铭牌数据计算 222312TS1S2S30NNN()()()SSSPPPPPSSS 222312TS1S2S30NN

53、N()()()SSSQQQQQSSS 三、开式电力网潮流计算三、开式电力网潮流计算 电力网首、末端功率和电压的平衡关系电力网首、末端功率和电压的平衡关系LDS2S1S1SIC1QC2QRjXAbLDSAUbUAU 知负荷功率知负荷功率 和线路末端电压和线路末端电压LDS2U1)功率平衡关系 2)电压平衡关系 选 为参考相量220UU根据知条件，可分为三种情况：根据知条件，可分为三种情况： 知线路首端功率和线路首端电压知线路首端功率和线路首端电压 1S1U 知线路末端的负荷功率和线路首端电压 LDS1U功率平衡计算 22222N(j)jPQSRXPQU 2221NCBUQ21121BUQC电压平

54、衡计算11111111112URQXPjUXQRPUUjUUU降压变降压变的处置的处置1 1用用UNUN求得各点的运算负荷求得各点的运算负荷2 2从末段线路开场，用从末段线路开场，用UNUN依次计算各段线路依次计算各段线路的功率损耗及各段首端功率的功率损耗及各段首端功率3 3用用UAUA和已求得的功率分布，从和已求得的功率分布，从A A点开场逐段点开场逐段计算电压降落，求得计算电压降落，求得Ub UcUb Uc和和UdUd4 4求得求得UbUb和和 Uc Ud Uc Ud 反复反复1 13 31.1.同级电压的开式电力网同级电压的开式电力网Abcd123 S L D b S L D cS L

55、D d212BiiNQBU 33221BLDddBBLDccBBLDbbQjSSQjQjSSQjQjSSbcdS L D dA R1+ jX1R2 +jX2R3+ jX3j B1/2j B1/2j B2/2j B2/2j B3/2j B3/2 S L D b S L D cQB11 1用用UNUN求得各点的运算负荷求得各点的运算负荷S L D dA R1+ jX1R2 +jX2R3+ jX3j B1/2j B1/2j B2/2j B2/2j B3/2j B3/2 S L D b S L D cQB1S d R1+ jX1R2 +jX2R3+ jX3j B1/2bcd S b S cS3S3S1

56、S2S1S2A233333333222c3222222211b2111111,() (), SS ,() (), SS ,() (), dLLNLLNLLNSSSSRjXSSSUSSSRjXSSSUSSSRjXSSSU 2 2从末段线路开场，用从末段线路开场，用UNUN依次计算各段线路的功率损耗依次计算各段线路的功率损耗S d R1+ jX1R2 +jX2R3+ jX3j B1/2bcd S b S cS3S3S1S2S1S2A11111111222222222222, ()(), ()()AbAbAAbAAbAbbcbcbbccbcbcPRQ XP XQ RUUUUUUUUPRQ XP XQ

57、 RUVUUUUUUS d R1+ jX1R2 +jX2R3+ jX3j B1/2bcd S b S cS3S3S1S2S1S2A3 3用用UAUA和已求得的功率分布，从和已求得的功率分布，从A A点开场逐段计算电点开场逐段计算电压降落，求得压降落，求得UbUb、 UcUc和和UdUd含负荷变压器的计算含负荷变压器的计算首先计算出对应高压侧的负荷功率，再求相应的运首先计算出对应高压侧的负荷功率，再求相应的运算功率算功率NTTNLDTTLDLDSIjPSjXRVSSSSSS100% , )()(00020T1T2T3AbcdSLDbSLDcSLDdSTS0SLDdLDdS T1T2T3AbcdS

58、LDbSLDcSLDd假设节点假设节点b b接发电机接发电机T1T2T3AbcdSGSLDcSLDd210BBbTbGbQjQjSSSS A L-1 bT c d SLD L-22.2.两级电压的开式电力网两级电压的开式电力网 A R1+jX1 ZTR2+jX2j B1/2 j B1/2j B2/2bc dj B2/2cS0SLD方法一：包含理想变压器，计算时，经过理想变压方法一：包含理想变压器，计算时，经过理想变压器功率坚持不变，两侧电压之比等于实践变比器功率坚持不变，两侧电压之比等于实践变比k k。 A R1+ jX1 ZTR2+ j X2j B1/2 j B1/2j B2/2b d j

59、B2/2cS0方法二：将线路方法二：将线路L2L2的参数归算到的参数归算到L1L1电压级电压级222222222k/BBXkXRkR A L-1 bT c d SLD L-2方法三：用方法三：用型等值电路处置型等值电路处置 A R1+ jX1 ZT/kR2+ j X2jB1/2jB1/2jB2/2b djB2/2c ZT kk ZT 1kSLD0S A L-1 bT c d SLD L-2作业1、4-122、(1) (1) 不计功率损耗的功率初分布不计功率损耗的功率初分布2.1.2.1.IIIIIIIZIZIZVVAAA2A1ZZZIS.,IS.,IS.,1., 1IS2., 2IS四、两端供

60、电网络的功率分布四、两端供电网络的功率分布ZZZVVZZZIZZIZIZZZVVZZZIZIZZIAAAA1.2.2.1.2.1.2.1.)()(SSZZZVVVZZZSZZSZSSSZZZVVVZZZSZSZZSCLDNAACLDNAA*1*2*2*1*2*1*2*1*)()()()(忽略功率损耗，两端取共轭并同乘忽略功率损耗，两端取共轭并同乘VNVN，可得：，可得：1SSS由前面的方程组可解出由前面的方程组可解出循环功率循环功率由负荷决议的功率由负荷决议的功率忽略功率损耗的功率分布计算式忽略功率损耗的功率分布计算式(2) 计及功率损耗的功率分布 功率分点：功率由两个方向流入的节点。功率分点