电力系统分析第二章电力系统分析第二章

1、第 电力系统分析第二章电力系统分析第二章电力系统分析第二章电力系统分析第二章 2022/9/19 第二章 电力系统元件模型及参数计算 电力系统分析 输电线路的等值电路及参数计算 THEORY OF POWER SYSTEM ANALYSIS 变压器的等值电路及参数计算 发电机和负荷模型 电力系统的稳态等值电路(标幺值) 1 李 萍 2022年8月 2 2022/9/192022/9/19 2-2 输 电线路的等值电路及参数计算 1. 输电线路的等值电路 短距离输电线路 为什么要按长度分 1.输电线路的等值电路 类？ the short transmission line equivalent

2、circuit of a transmission line 中长距离输电线路 2.输电线路的参数计算 the medium-length transmission line parameters calculation 长距离输电线路 the long transmission line 3 4 2022/9/192022/9/19 2022/9/192022/9/19 中等长度输电线路的等值电路 短距离输电线路的等值电路 Equivalent circuit of the medium-length transmission line 长度不超过100km的架空输电线路，线 线路电压为 1

3、10kV220kV ，架空输电线路长度为 路额定电压为60kV及以下者 100km300km ，电缆线路长度不超过100km的线路 短线路的等值电路 5 6 2022/9/192022/9/19 2022/9/192022/9/19 1 2022/9/19 长距离输电线路 2. parameters calculation of a transmission line Equivalent circuit of the long transmission line parameters of a transmission line： 长度超过100km300km 的架空输电线路和长度超过 10

4、0km的电缆线路，这种线路，必须考虑其分布参数特性。 为什么是 一相？ 单位长线路的一相等值电路 长线的等值电路 7 8 2022/9/192022/9/19 2022/9/192022/9/19 R反映线路通过电流时产生有功功率损失效应 输电线路每一相的等值串联阻抗 的电阻； The series impedance per phase of a transmission line X反映载流导线周围产生磁场效应的电感； Z=(r+jx)l G 反映泄漏电流产生的有功损耗和电晕损耗 输电线路每一相的等值并联导纳 的电导； B 反映带电导线周围电场效应的电容 The shunt admitta

5、nce per phase of a transmission line Y =(g+jb)l 9 10 2022/9/192022/9/19 2022/9/192022/9/19 2) 每相单位长度 的等值电抗 1) 每相单位长度 的等值电阻 Inductance ,Reactance per unit length per phase Resistance per unit length per phase D 0 eq L ln a 2 D r (2-6) s (2-8) D S x 2f nL 0.1445lg eq (/km) D s Deq 是三相导线间的互几何均距, 式(2-9)

6、 导线电阻率 Ds 是多股绞线的自几何均距 S 载流部分的标称截面积 分裂导线时Ds=Dsb, 式(2-11)(2-13) 11 12 2022/9/192022/9/19 2022/9/192022/9/19 2 2022/9/19 整循环换位 位置1 位置2 位置3 电力线和分裂导线 13 14 2022/9/192022/9/19 2022/9/192022/9/19 3) 每相单位长度 的等值电纳 4) 电导: 泄漏电流产生的有功损耗和电晕损耗 Capacitive, susceptance per unit length per phase 0.0241 6 C Deq 10 (F/

7、km) (2-14) 表2-1 不需计算电晕的导线最小值径 lg r 线路额定电 60 以下 110 154 220 330 7.58 6 压(kV) b D 10 (S/km) (2-15) lg eq 导线外径 9.6 13.68 21.28 33.2 r （mm） Deq是三相导线间的互几何均距 例题 2-1, 2-2 ( 自学) r是导线的半径； r = req （分裂导线）(2-16)(2-18) 15 2022/9/192022/9/19 16 2022/9/19 r (/km) s Deq 单导线 二分裂 三分裂 四分裂 x 2f nL 0.1445lg (/km) D x(/k

8、m) 0.4 0.33 0.3 0.28 s b(S/km) -6 -6 -6 -6 2.810 3.410 3.810 4.110 7.58 6 b D 10 (S/km) lg eq r 18 17 2022/9/19 2022/9/192022/9/19 3 2022/9/19 长距离输电线路的稳态方程 2.3 长距离输电线路的稳态方程和等值电路 the steady state equation long transmission line The long transmission line 1.长距离输电线路的稳态 方程 the steady state equation long

9、 transmission line 2. 长输电线路的集中参数等值电路 微分方程 Equivalent- circuit of transmission line Differential equation 图2-8 长线的等值电路 dV I (r jL)dx 19 dI (V dV )(g jC)dx 20 2022/9/192022/9/19 2022/9/192022/9/19 the steady state equation long transmission line 传播常数 长距离输电线路的 等值电路 Equivalent- circuit of long transmiss

10、ion line Z 距线路末端x 处 电 coshx Zc sinhx V V Z Z sinhl 压电流与线路末端 sinhx 2 c coshx 电压电流的关系 I I z zl V1 Y/2 2 Z V2 c sinhl sinhl Y/2 令 x=l 波阻抗或特性阻抗 (2-30) l K zl K Z z z 线路首端 电压电 coshl Zc sinhl (2-34) 式(2-40) 流与线路末端电 V V 1 sinhl 2 压电流的关系 coshl 简化 I I 1 2(cosh l 1) 1 2 Z Y c Zc sinh l 21 22 (2-31) 2022/9/192

11、022/9/19 2022/9/192022/9/19 表2-2 1- 式（2-5） 2- 式（2-40） Equivalent- circuit of long transmission line l/km Z/ Y/S 3- 式（2-33） 1 5.7900+j31.6000 j3.55 104 100 2 5.7683+j31.5429 j3.5533 104 1 2 Z 3 5.7684+j31.5429 (0.0006+j3.5533) 104 k 1 xbl r 3 1 11.58+j63.2022 j7.1000 104 4 1 2 b 2 V1 Y/ 200 2 11.4068

12、+j62.7432 j7.1265 10 kx 1 (xb r )l 2 V 3 11.4074+j62.7442 (0.0049+j7.1267) 104 6 x Y/2 2 4 1 2 1 17.3700+j94.8000 j10.6500 10 kb 1 xbl (2-39) 300 2 16.7854+j93.2584 j10.7393 104 12 4 3 16.7898+j93.2656 (0.0168+j10.7405) 10 1 23.1600+j126.4000 j14.2022 104 400 2 21.7744+j122.7457 j14.4124 104 4 Z k r

13、l jk xl 3 21.7927+j122.7761 (0.0404+j14.4161) 10 r x (2-40) 例23，24 1 28.9500+j158.000 j17.75007 104 Y jk bbl 23 500 2 26.2437+j150.8627 j18.648 104 24 3 26.2995+j150.9553 (0.0805+j18.1764) 104 2022/9/192022/9/19 2022/9/192022/9/19 4 2022/9/19 2.4 变压器的等值电路和参数计算 1. 变压器的等值电路 The equivalent circuit and

14、parameters calculation of a transformer The equivalent circuit of a transformer 1. 变压器的等值电路 双绕组变压器 2. 双绕组变压器的参数计算 The parameters calculation of the two-winding transformer 三绕组变压器 3. 三绕组 变压器 the three-winding transformer 4. 自偶变压器 the autotransformer 5. 变压器的等值电路 25 26 fig. 2-10 2022/9/192022/9/19 2022

15、/9/192022/9/19 ZT Fig. 2-14 带变比三绕组变压器的等值电路 fig. 2-12 带有变比的等值电路 Equivalent circuit with transformer ratio 27 28 2022/9/192022/9/19 2022/9/192022/9/19 The parameters calculation of the two-winding 等值导纳 The equivalent shunt admittance Ps Vs% P0 I0% RT XT GT BT 电导conductance P 等值阻抗 G 0 (2-45) T 2 1000V

16、The equivalent series impedance N - 电阻resistance 电纳capacitive susceptance P P V 2 2 R s s N P 3I R T 2 RT (2-42) I % S s N T 3I 2 N 1000SN BT 0 N (2-46) 2 - 电抗inductive reactance 100 V N 2 变比transformer ratio V % V X T S N (2-44) V 100 SN kT 1N V 2N 注意: Ps -kW, VN-kV SN-MVA 29 30 2022/9/192022/9/19

17、2022/9/192022/9/19 5 2022/9/19 3.The parameters calculation of the three-winding transformer P 1 (P P P ) s 1 2 s (12) s (31) s (23) 等值阻抗 the equivalent impedance 电阻(R1 R2 R3) resistance P 1 (P P P ) s 2 2 s (12) s (23) s (31) 测得短路损耗为PS(1-2) ，PS(2-3) ，PS(3-1) P 1 (P P P ) s 3 2 s (23) s (31) s (12) P 3I 2 R 3I 2 R P P S (12) N 1 N 2 S 1 S 2 2 2 P V2 P 3I R 3I R P P R si N (i 1,2,3) (2-49) S (23) N 2 N 3 S 2 S 3 (2-47) i 2 1000S P 3I 2 R 3I 2 R P P N S (31) N 3 N 1 S 3 S 1 32 31 2022/9/19 2022/9/192