第二章电力系统各元件的特性课件

第二章电力系统各元件的特性和等值电路第二章电力系统各元件的特性和等值电路2本章主要内容电力系统中生产、变换、输送、消费电能的四大部分的特性和等值电路发电机组变压器*电力线路*负荷电力网络的等值电路2本章主要内容电力系统中生产、变换、输送、消费电能的四大部分3复功率的符号说明取

滞后功率因数为正，感性无功负荷运行时，所吸取的无功功率超前功率因数为负，容性无功滞后功率因数为正，感性无功发电机运行时，所发出的无功功率超前功率因数为负，容性无功3复功率的符号说明取4第二节变压器的参数和数学模型双绕组变压器三绕组变压器自耦变压器等值变压器4第二节变压器的参数和数学模型双绕组变压器三绕组变压器自第二章电力系统各元件的特性课件第二章电力系统各元件的特性课件7一.双绕组变压器7一.双绕组变压器8一.双绕组变压器8一.双绕组变压器9一.双绕组变压器9一.双绕组变压器10一.双绕组变压器利用空载和短路试验计算变压器参数Pk：短路损耗kW，其近似等于额定总铜耗Uk%：短路电压百分数P0：三相有功空载损耗

kWI0%：空载电流百分数10一.双绕组变压器利用空载和短路试验计算变压器参数11一.双绕组变压器电阻11一.双绕组变压器电阻12一.双绕组变压器电抗

在电力系统计算中认为，大容量变压器的电抗和阻抗在数值上接近相等，可近似如下求解：12一.双绕组变压器电抗13一.双绕组变压器电导

变压器电导对应的是变压器的铁耗，近似等于变压器的空载损耗，因此变压器的电导可如下求解：13一.双绕组变压器电导14一.双绕组变压器电纳

在变压器中，流经电纳的电流和空载电流在数值上接近相等，其求解如下：14一.双绕组变压器电纳15一.双绕组变压器变比kT工作时两侧绕组实际抽头的空载线电压之比。15一.双绕组变压器变比kT16一.双绕组变压器等值电路16一.双绕组变压器等值电路17一.双绕组变压器变压器的运行损耗:17一.双绕组变压器变压器的运行损耗:18例题有一台SFL120000/110型的向10kV网络供电的降压变压器，铭牌给出的试验数据为：，，，。试计算归算到高压侧和变压器参数。18例题有一台SFL120000/110型的向10kV网络19二.三绕组变压器按三个绕组容量比的不同有三种不同的类型：

100/100/100、100/50/100、100/100/50按三个绕组排列方式的不同有两种不同的结构：升压结构：高压外，低压中，中压内降压结构：高压外，中压中，低压内19二.三绕组变压器按三个绕组容量比的不同有三种不同的类型20二.三绕组变压器220二.三绕组变压器221二.三绕组变压器电阻由于容量的不同，对所提供的短路损耗要做处理：对于100/100/10021二.三绕组变压器电阻22二.三绕组变压器然后按双绕组变压器相似的公式计算各绕组电阻22二.三绕组变压器然后按双绕组变压器相似的公式计算各绕组23二.三绕组变压器对于100/50/100或100/100/50

首先，将含有不同容量绕组的短路损耗数据归算为额定电流下的值。

然后，按照100/100/100

计算电阻的公式计算各 绕组电阻。23二.三绕组变压器对于100/50/100或100/1024二.三绕组变压器按最大短路损耗求解（与变压器容量比无关）：指两个100%容量绕组中流过额定电流，另一个100%或50%容量绕组空载时的损耗。

根据“按同一电流密度选择各绕组导线截面积”的变压器的设计原则：24二.三绕组变压器按最大短路损耗求解（与变压器容量比无关25二.三绕组变压器电抗 根据变压器排列不同，对所提供的短路电压做些处理：25二.三绕组变压器电抗26二.三绕组变压器然后按双绕组变压器相似的公式计算各绕组电阻：一般来说，所提供的短路电压百分比都是经过归算的26二.三绕组变压器然后按双绕组变压器相似的公式计算各绕组27二.三绕组变压器等值电路27二.三绕组变压器等值电路28二.三绕组变压器在实际网络计算当中，一个三绕组变压器一般看成3个双绕组变压器。28二.三绕组变压器在实际网络计算当中，一个三绕组变压器一29三.自耦变压器

就端点条件而言，自耦变压器可完全等值于普通变压器，但由于三绕组自耦变压器第三绕组的容量总小于变压器的额定容量，因此需要进行归算。对于旧标准：29三.自耦变压器就端点条件而言，自耦变压器可完30四.等值变压器（π型）模型变压器模型30四.等值变压器（π型）模型变压器模型31四.等值变压器（π型）模型变压器的Г型模型31四.等值变压器（π型）模型变压器的Г型模型32四.等值变压器（π型）模型优点：这种模型可以体现电压变换，在多电压等级网络计算中，可以不必进行参数和变量的归算。32四.等值变压器（π型）模型优点：这种模型可以体现电压变换33推导过程33推导过程34推导过程34推导过程35等值变压器的特点二次输出的电压、电流是实际的电压、电流，可以体现电压变换，在多电压等级网络计算中，可以不必进行参数和变量的归算。π型等值电路之和为0，组成了一个谐振三角形，利用谐振作用实现了二次的变流和变压。π型等值电路阻抗没有实际的物理意义。35等值变压器的特点二次输出的电压、电流是实际的电压、电流，36作业（变压器）求容量为20MVA、变比为121/10.5kV的三相双绕组变压器的参数和等值电路，并在等值图上注明原边和副边。若额定变比改为110/11kV时，参数和等值电路是否发生变化？哪一种用于升压变压器，哪一种用于降压变压器？已知：Pk=163KW，P0=60KW，Uk%=10.5，I0%=3.0三绕组变压器SN=25MVA，110/38.5/11(KV)，容量比为100/100/50，Pkmax=185KW，P0=52.6KW，I0%=3.6，Uk(1-2)%=10.5，Uk(3-1)%=17.5，Uk(3-2)%=6.5，试确定变压器的参数及等值电路。36作业（变压器）求容量为20MVA、变比为121/10.537作业（变压器）将如图网络用变压器π型等值电路来表示，图中j0.3是标幺阻抗，要求做出阻抗的形式和导纳形式的π型等值。1:1.1j0.337作业（变压器）将如图网络用变压器π型等值电路来表示，图中第三节电力线路的参数和等值电路概述架空线路的参数和等值电路第三节电力线路的参数和等值电路概述39一.概述电力线路功能简述输电线路配电线路联络线路39一.概述电力线路功能简述第二章电力系统各元件的特性课件第二章电力系统各元件的特性课件第二章电力系统各元件的特性课件第二章电力系统各元件的特性课件44一.概述电力线路结构简述电力线路按结构可分为

架空线：导线、避雷线、杆塔、绝缘子和金具等电缆：导线、绝缘层、保护层等架空线路的导线和避雷线

导线：主要由铝、钢、铜等材料制成避雷线：一般用钢线44一.概述电力线路结构简述45一.概述认识架空线路的标号

×××××—

×/×

钢线部分额定截面积主要载流部分额定截面积

J表示加强型，Q表示轻型

J表示多股线表示材料，其中：L表示铝、

G表示钢、T表示铜、HL表示铝 合金例如：LGJ—400/50表示载流额定截面积为400、钢线额定截面积为50的普通钢芯铝线。45一.概述认识架空线路的标号46一.概述为增加架空线路的性能而采取的措施

目的：减少电晕损耗或线路电抗。多股线：其安排的规律为：中心一股芯线，由内到外，第一层为6股，第二层为12股，第三层为18股，以此类推：46一.概述为增加架空线路的性能而采取的措施47一.概述为增加架空线路的性能而采取的措施

目的：减少电晕损耗或线路电抗。扩径导线：人为扩大导线直径，但不增加载流部分截面积。不同之处在于支撑层仅有6股，起支撑作用。1.钢芯（钢线19股）2.支撑层（铝线6股）3.内层（铝线18股）4.外层（铝线24股）47一.概述为增加架空线路的性能而采取的措施1.钢芯（钢线148一.概述为增加架空线路的性能而采取的措施

目的：减少电晕损耗或线路电抗。分裂导线：又称复导线，其将每相导线分成若干根，相互间保持一定的距离。但会增加线路电容。水平排列三角排列48一.概述为增加架空线路的性能而采取的措施水平排列三角排列49一.概述架空线路的绝缘子

架空线路使用的绝缘子分为针式：35KV以下线路悬式：35KV及以上线路通常可根据绝缘子串上绝缘子的片数来判断线路电压等级，一般一个绝缘子承担1万V左右的电压。49一.概述架空线路的绝缘子50一.概述架空线路的换位问题

目的：在于减少三相参数不平衡

整换位循环：指一定长度内有两次换位而三相导线都分别处于三个不同位置，完成一次完整的循环。滚式换位换位方式换位杆塔换位AAABBBCCC50一.概述架空线路的换位问题AAABBBCCC51二.电力线路的参数电阻：线路通过电流时产生的有功功率损失效应，由电场产生。电感(电抗)：载流导线产生磁场效应，由磁场产生。电导：线路带电时绝缘介质中产生泄漏电流及附近空气游离而产生的有功功率损失。电容(电纳)：反映带电导线周围电场效应。51二.电力线路的参数电阻：线路通过电流时产生的有功功率损失52等值回路

52等值回路53二.电力线路的参数电阻有色金属导线架空线路的电阻

有色金属导线指铝线、钢芯铝线和铜线每相单位长度的电阻：其中：铝的电阻率为31.5Ωmm²/km

铜的电阻率为18.8Ωmm²/km

考虑温度的影响则：53二.电力线路的参数电阻54二.电力线路的参数电抗有色金属导线三相架空线路的电抗

54二.电力线路的参数电抗55二.电力线路的参数进一步可得到：在近似计算中，可以取架空线路的电抗为

0.4Ω/km55二.电力线路的参数进一步可得到：56二.电力线路的参数分裂导线三相架空线路的电抗

分裂导线采用了改变导线周围的磁场分布，等效地增加了导线半径，从而减少了导线电抗。可以证明：56二.电力线路的参数分裂导线三相架空线路的电抗57二.电力线路的参数分裂导线三相架空线路的电抗分裂根数每公里电抗（Ω）

20.3330.3040.2857二.电力线路的参数分裂导线三相架空线路的电抗58二.电力线路的参数电纳三相架空线路的电纳架空线路的电纳变化不大，一般为：58二.电力线路的参数电纳59二.电力线路的参数分裂导线线路的电纳59二.电力线路的参数分裂导线线路的电纳60二.电力线路的参数电导线路的电导取决于沿绝缘子串的泄漏和电晕绝缘子串的泄漏：通常很小电晕：强电场作用下导线周围空气的电离现象

导线周围空气电离的原因：是由于导线表面的电场强度超过了某一临界值，以致空气中原有的离子具备了足够的动能，使其他不带电分子离子化，导致空气部分导电。60二.电力线路的参数电导61二.电力线路的参数

实际上，在设计线路时，已检验了所选导线的半径是否能满足晴朗天气不发生电晕的要求，一般情况下可设：

g1=061二.电力线路的参数62例题2-3（P43）220kV线路使用如图所示的带拉线铁塔；使用LGJ-400/50型导线，直径27.63mm，铝线部分截面积399.73mm2；使用由13片绝缘子组成的绝缘子串，长2.60m，悬挂在横担端部。试求该线路单位长度的电阻、电抗、电纳和电晕临界电压。解：1.电阻，取S=400mm2为导线的截面积。

2.电抗62例题2-3（P43）220kV线路使用如图所示的带拉线铁63例题2-3（P43）3.电纳4.临界电压63例题2-3（P43）3.电纳64例题2-4（P44）部分330kV线路的导线结构为：2*LGJ-300/50分裂导线，每根导线铝线部分截面积为299.54mm2，直径24.26mm，分裂间距400mm，求该线路单位长度的电阻、电抗、电纳。解：1.线路电阻

2.电抗

64例题2-4（P44）部分330kV线路的导线结构为：2*65例题2-4（P44）部分3.电纳65例题2-4（P44）部分3.电纳66三.电力线路的数学模型

电力线路的数学模型是以电阻、电抗、电纳和电导来表示线路的等值电路。一般线路的等值电路短线：长度小于100km的架空线。可以忽略G和B，用串联阻抗来表示。66三.电力线路的数学模型电力线路的数学模型是以电阻67三.电力线路的数学模型一般线路的等值电路一般线路：中等及中等以下长度线路，对架空线为300km；对电缆为100km。不考虑线路的分布参数特性，只用将线路参数简单地集中起来的电路表示。67三.电力线路的数学模型一般线路的等值电路68三.电力线路的数学模型长线路的等值电路长线路：长度超过300km的架空线和超过100km的电缆。精确型简化型

68三.电力线路的数学模型长线路的等值电路69长线路精确型考虑分布参数可得：69长线路精确型考虑分布参数可得：70长线路精确型70长线路精确型71长线路精确型如果线路末端接的负荷阻抗没有反射波，也就是说

如果忽略电阻和电导，电压电流在传输过程中幅值不衰减，称为无损线。71长线路精确型如果线路末端接的负荷阻抗72长线路简化型72长线路简化型73作业（线路）一回500KV架空输电线路，每相三分裂，根距40CM，导线采用LGJJ-400，计算半径为r=14.5MM，三相导线水平排列，相间距离为12M，晴朗天气下不会发生电晕，线路长度l=300KM。试求（1）不考虑分布参数特性的中长线模型；（2）考虑分布参数特性的简化长线模型。73作业（线路）一回500KV架空输电线路，每相三分裂，根距74第四节电力系统的负荷负荷的组成和特点负荷分类负荷曲线负荷特性与模型74第四节电力系统的负荷负荷的组成和特点75一.负荷的组成电力系统的负荷：系统中千万个用电设备消耗功率的总和。电力系统的发电负荷：负荷再加上发电厂本身消耗的功率－厂用电，就是系统中各发电机应发的功率。75一.负荷的组成电力系统的负荷：系统中千万个用电设备消耗功76一.负荷的组成异步电动机同步电动机电加热电炉整流设备照明设备76一.负荷的组成异步电动机77一.负荷的特点综合性随机性77一.负荷的特点综合性78二.负荷分类一级负荷：对这一级负荷中断供电，将造成人身事故，经济严重损失，人民生活发生混乱。二级负荷：对这一级负荷中断供电，将造成大量减产，人民生活受影响。三级负荷：所有不属于一、二级的负荷。78二.负荷分类一级负荷：对这一级负荷中断供电，将造成人身事79三.负荷曲线负荷曲线：反映某一段时间内负荷随时间而变化的规律。按负荷种类分：有功功率负荷曲线无功功率负荷曲线79三.负荷曲线负荷曲线：反映某一段时间内负荷随时间而变化的80三.负荷曲线按时间长短分：日负荷曲线：制订各发电厂发电负荷计划的依据；年最大负荷曲线：常用于制定发电设备的检修计划。年持续负荷曲线：计算负荷全年耗电量。80三.负荷曲线按时间长短分：8181828283四.负荷特性与模型负荷特性：指负荷随负荷端电压或系统频率变化而变化的规律，因而有电压特性和频率特性之分。静态特性：指电压或频率变化进入稳态时负荷功率与电压或频率的关系动态特性：指电压或频率急剧变化过程中负荷频率与电压或频率的关系。

83四.负荷特性与模型负荷特性：指负荷随负荷端电压或系统频率844.负荷特性与模型（简化模型）有功负荷模型无功负荷模型在电力系统的稳态分析中，负荷的数学模型最简单，就是以给定的有功功率P和无功功率Q表示。只有在对计算精度要求较高时，才需计及负荷的静态特性。844.负荷特性与模型（简化模型）有功负荷模型854.负荷特性与模型（静态特性）有功负荷模型无功负荷模型常数型、电流型、阻抗型综合型854.负荷特性与模型（静态特性）有功负荷模型第五节电力系统的等值电路标幺值的折算电压等级的归算第五节电力系统的等值电路标幺值的折算87标幺值有名制：在电力系统计算时，采用有单位的阻抗、导纳、电压、电流和功率等进行计算标幺制：在电力系统计算时，采用没有单位的阻抗、导纳、电压、电流和功率等进行计算基准值：对于相对值的相对基准三者之间的关系：标幺制=有名制/基准值87标幺值有名制：在电力系统计算时，采用有单位的阻抗、导纳、88标幺值基本级：将参数和变量归算至同一个电压级一般取网络中最高电压级为基本级平均电压：UN*1.05标幺制的优点：线电压和相电压的标幺值数值相等，三相功率和单相功率的标幺值数值相等88标幺值基本级：将参数和变量归算至同一个电压级89标幺值选择基准值的条件：基准值的单位应与有名值的单位相同阻抗、导纳、电压、电流、功率的基准值之间也应符合电路的基本关系89标幺值选择基准值的条件：90标幺值一般而言：功率的基准值=100MVA电压的基准值=参数和变量归算的额定电压（平均电压）90标幺值一般而言：91不同基准值的标幺值间的换算把额定标幺值还原为有名值有名值/基准值如：91不同基准值的标幺值间的换算把额定标幺值还原