电力系统元件模型及参数计算课件

2023/10/8电力系统元件模型及参数计算12015年10月电力系统元件模型及参数计算第二章2023/10/8电力系统元件模型及参数计算12015年102023/10/8电力系统元件模型及参数计算22.1系统等值模型的基本概念2.2输电线路的等值电路和参数计算2.3长距离输电线路的稳态方程和等值电路2.4

变压器的等值电路和参数2.5发电机和负荷模型2.6电力系统的稳态等值电路（标幺值形式？）

目录2023/10/8电力系统元件模型及参数计算22.1系统等2023/10/8电力系统元件模型及参数计算3电路相关知识回顾2.1系统等值模型的基本概念2023/10/8电力系统元件模型及参数计算3电路相关知识回2023/10/8电力系统元件模型及参数计算42.1系统等值模型的基本概念电气接线示意图

等值电路

稳态数学模型暂态数学模型2023/10/8电力系统元件模型及参数计算42.1系统等2023/10/8电力系统元件模型及参数计算5发电厂：发电机？变电站：升压变压器、降压变压器？输电线路：电阻？用电设备（负荷）：阻抗？电力系统稳态（暂态）的等值电路？2.1系统等值模型的基本概念注：正常运行时，电力系统三相对称，参数相同，可以用单相等值电路来代替。2023/10/8电力系统元件模型及参数计算5电力系统稳态（2023/10/8电力系统元件模型及参数计算6输电线路的等值电路和参数变压器的等值电路和参数发电机和负荷模型2.1系统等值模型的基本概念2023/10/8电力系统元件模型及参数计算6输电线路的等值2023/10/8电力系统元件模型及参数计算7电阻r：反映线路的热效应（有功损耗）电抗x=ωL：反映载流导线周围的磁场效应电导g：反映泄露损耗和电晕损耗（g=0）电纳b=ωC：反映带电导线周围的电场效应2.2输电线路的等值电路和参数计算单位长度输电线路(单位：km)注：1：小写r、x、g、b表示单位长度线路的等值参数；2：电缆线路参数计算较为复杂，可从手册查找，重点讨论的是架空线路2023/10/8电力系统元件模型及参数计算72.2输电线2023/10/8电力系统元件模型及参数计算8电阻反映线路的热效应（有功损耗）2.2输电线路的等值电路和参数计算当考虑导线温度时2023/10/8电力系统元件模型及参数计算8电阻2.2输2023/10/8电力系统元件模型及参数计算92.2输电线路的等值电路和参数计算电抗反映载流导线周围的磁场效应自感部分：彼此相等互感部分：？2023/10/8电力系统元件模型及参数计算92.2输电线2023/10/8电力系统元件模型及参数计算102.2输电线路的等值电路和参数计算导线换位：使互感电抗相等注：通过导线换位，三相导线的电抗近似相同。2023/10/8电力系统元件模型及参数计算102.2输电2023/10/8电力系统元件模型及参数计算11电抗反映载流导线周围的磁场效应2.2输电线路的等值电路和参数计算2023/10/8电力系统元件模型及参数计算11电抗2.22023/10/8电力系统元件模型及参数计算12分裂导线电抗分裂目的？2.2输电线路的等值电路和参数计算2023/10/8电力系统元件模型及参数计算12分裂导线电抗2023/10/8电力系统元件模型及参数计算13电纳相与相之间及相与地之间的电容效应2.2输电线路的等值电路和参数计算2023/10/8电力系统元件模型及参数计算13电纳2.22023/10/8电力系统元件模型及参数计算14分裂导线电纳相与相之间及相与地之间的电容效应2.2输电线路的等值电路和参数计算2023/10/8电力系统元件模型及参数计算14分裂导线电纳2023/10/8电力系统元件模型及参数计算152.2输电线路的等值电路和参数计算电导绝缘子泄露电流损耗电晕损耗2023/10/8电力系统元件模型及参数计算152.2输电2023/10/8电力系统元件模型及参数计算162.2输电线路的等值电路和参数计算单位长度输电线路(单位：km)任意长度等值电路2023/10/8电力系统元件模型及参数计算162.2输电2023/10/8电力系统元件模型及参数计算17输电线路的等值电路单位长度等值电路：任意长度等值电路：2.2输电线路的等值电路和参数计算2023/10/8电力系统元件模型及参数计算17输电线路的等2023/10/8电力系统元件模型及参数计算18输电线路的等值电路短距离输电线路：输送距离<100km、额定电压<60kV中等距离输电线路：输送距离100~300km、额定电压110~220kV长距离输电线路：输送距离>300km、额定电压>220kV2.2输电线路的等值电路和参数计算2023/10/8电力系统元件模型及参数计算18输电线路的等2023/10/8电力系统元件模型及参数计算192.2输电线路的等值电路和参数计算短距离输电线路(<100km)短距离等值电路任意长度等值电路2023/10/8电力系统元件模型及参数计算192.2输电2023/10/8电力系统元件模型及参数计算202.2输电线路的等值电路和参数计算中等距离输电线路(100km~300km)Ⅱ型等值电路任意长度等值电路2023/10/8电力系统元件模型及参数计算202.2输电2023/10/8电力系统元件模型及参数计算212.2输电线路的等值电路和参数计算中等距离输电线路(100km~300km)T型等值电路任意长度等值电路2023/10/8电力系统元件模型及参数计算212.2输电2023/10/8电力系统元件模型及参数计算222.3长距离输电线路的等值电路和参数长距离输电线路(>300km)Ⅱ型等值电路任意长度等值电路T型等值电路2023/10/8电力系统元件模型及参数计算222.3长距2023/10/8电力系统元件模型及参数计算23长距离输电线路(>300km)按集中参数计算精确计算修正后的近似计算Ⅱ型等值电路2.3长距离输电线路的等值电路和参数2023/10/8电力系统元件模型及参数计算23长距离输电线2023/10/8电力系统元件模型及参数计算24长距离输电线路(>300km)按集中参数计算缺点：误差较大Ⅱ型等值电路2.3长距离输电线路的等值电路和参数2023/10/8电力系统元件模型及参数计算24长距离输电线2023/10/8电力系统元件模型及参数计算25长距离输电线路(>300km)精确计算其中Ⅱ型等值电路2.3长距离输电线路的等值电路和参数2023/10/8电力系统元件模型及参数计算25长距离输电线2023/10/8电力系统元件模型及参数计算26长距离输电线路(>300km)修正后的近似计算其中Ⅱ型等值电路2.3长距离输电线路的等值电路和参数2023/10/8电力系统元件模型及参数计算26长距离输电线2023/10/8电力系统元件模型及参数计算27一长度为600km的500kV架空线路,使用4×LGJQ-400四分裂导线,r1=0.0187Ω/km,x1=0.275Ω/km,b1=4.05×10-6S/km,g1=0。试计算该线路的Ⅱ型等值电路参数。按集中参数计算：2.3长距离输电线路的等值电路和参数2023/10/8电力系统元件模型及参数计算27一长度为602023/10/8电力系统元件模型及参数计算28精确计算：2.3长距离输电线路的等值电路和参数2023/10/8电力系统元件模型及参数计算28精确计算：22023/10/8电力系统元件模型及参数计算29修正后的近似计算：Ⅱ型等值电路2.3长距离输电线路的等值电路和参数2023/10/8电力系统元件模型及参数计算29修正后的近似2023/10/8电力系统元件模型及参数计算30三种计算方法Z'(Ω)Y'(S)按集中参数计算11.22+j1652.43×10-3精确计算9.76+j154.22.516×10-3修正后的近似计算9.72+j153.92.51×10-3三种计算方法对比2.3长距离输电线路的等值电路和参数2023/10/8电力系统元件模型及参数计算30三种计算方法2023/10/8电力系统元件模型及参数计算312.4变压器的等值电路和参数双绕组变压器三绕组变压器自耦变压器2023/10/8电力系统元件模型及参数计算312.4变压2023/10/8电力系统元件模型及参数计算322.3变压器的等值电路和参数问题的提出在电力系统分析中，变压器的等值电路如何表示?变压器各等值参数如何求取?2023/10/8电力系统元件模型及参数计算322.3变压2023/10/8电力系统元件模型及参数计算332.4变压器的等值电路和参数2023/10/8电力系统元件模型及参数计算332.4变压2023/10/8电力系统元件模型及参数计算342.4变压器的等值电路和参数2023/10/8电力系统元件模型及参数计算342.4变压2023/10/8电力系统元件模型及参数计算35三绕组(自耦)变压器绕组排列方式升压结构和降压结构2.4变压器的等值电路和参数2023/10/8电力系统元件模型及参数计算35三绕组(自耦2023/10/8电力系统元件模型及参数计算362.4变压器的等值电路和参数2023/10/8电力系统元件模型及参数计算362.4变压2023/10/8电力系统元件模型及参数计算372.4变压器的等值电路和参数2023/10/8电力系统元件模型及参数计算372.4变压2023/10/8电力系统元件模型及参数计算382.4变压器的等值电路和参数2023/10/8电力系统元件模型及参数计算382.4变压2023/10/8电力系统元件模型及参数计算39双绕组变压器的等值电路电阻RT、电抗XT、电导GT、电纳BTT型等值电路Г型等值电路2.4变压器的等值电路和参数2023/10/8电力系统元件模型及参数计算39双绕组变压器2023/10/8电力系统元件模型及参数计算40电路相关知识回顾电气量基本单位工程单位电压VVkV电流IAkA视在功率SVAMVA有功功率PWkW无功功率Qvarkvar阻抗ZΩΩ导纳YSS2.4变压器的等值电路和参数2023/10/8电力系统元件模型及参数计算40电路相关知识2023/10/8电力系统元件模型及参数计算412.3变压器的等值电路和参数双绕组变压器的参数计算短路损耗△PS

、短路电压VS%、空载损耗△P0

、空载电压I0%、额定容量SN、额定线电压VN→RT

、XT

、GT、BT一相等值空载试验一相等值短路试验2023/10/8电力系统元件模型及参数计算412.3变压2023/10/8电力系统元件模型及参数计算42电阻RT一相等值短路试验2.4变压器的等值电路和参数2023/10/8电力系统元件模型及参数计算42电阻RT一相2023/10/8电力系统元件模型及参数计算43电抗XT短路试验2.4变压器的等值电路和参数2023/10/8电力系统元件模型及参数计算43电抗XT短路2023/10/8电力系统元件模型及参数计算44电导GT空载试验2.4变压器的等值电路和参数2023/10/8电力系统元件模型及参数计算44电导GT空载2023/10/8电力系统元件模型及参数计算45电纳BT空载试验2.4变压器的等值电路和参数2023/10/8电力系统元件模型及参数计算45电纳BT空载2023/10/8电力系统元件模型及参数计算46双绕组变压器的参数计算Г型等值电路2.4变压器的等值电路和参数2023/10/8电力系统元件模型及参数计算46双绕组变压器2023/10/8电力系统元件模型及参数计算47一台SFL1-31500/35型双绕组变压器，额定变比为35/11，查得△P0=30kW,I0%=1.2,△PS=177.2kW,VS%=8,求变压器归算到低压侧的参数，并作出Г等值电路。Г型等值电路2.4变压器的等值电路和参数2023/10/8电力系统元件模型及参数计算47一台SFL12023/10/8电力系统元件模型及参数计算48三绕组(自耦)变压器的等值电路一次绕组R1、X1，折算后的绕组R2、X2，折算后的绕组R3、X3Г等值电路2.4变压器的等值电路和参数2023/10/8电力系统元件模型及参数计算48三绕组(自耦2023/10/8电力系统元件模型及参数计算49电导GT和电纳BT空载试验△P0和I0%,额定容量SN和额定电压VN→GT、BT空载试验2.4变压器的等值电路和参数2023/10/8电力系统元件模型及参数计算49电导GT和电2023/10/8电力系统元件模型及参数计算50电阻R1、R2、R3和电抗X1、X2、X3短路试验△PS(1-2)、△PS(2-3)、△PS(3-1)和VS(1-2)%、VS(2-3)%、VS(3-1)%,额定容量SN和额定电压VN→R、X短路试验2.4变压器的等值电路和参数2023/10/8电力系统元件模型及参数计算50电阻R1、R2023/10/8电力系统元件模型及参数计算51电阻R1、R2、R3绕组容量相等：100/100/100短路试验2.4变压器的等值电路和参数2023/10/8电力系统元件模型及参数计算51电阻R1、R2023/10/8电力系统元件模型及参数计算52电阻R1、R2、R3绕组容量不等：100/100/50，100/50/100短路试验2.4变压器的等值电路和参数2023/10/8电力系统元件模型及参数计算52电阻R1、R2023/10/8电力系统元件模型及参数计算53电阻R1、R2、R3短路试验、额定容量SN、额定电压VN→RT2.4变压器的等值电路和参数2023/10/8电力系统元件模型及参数计算53电阻R1、R2023/10/8电力系统元件模型及参数计算54电抗X1、X2、X3绕组容量相等：100/100/100短路试验2.4变压器的等值电路和参数2023/10/8电力系统元件模型及参数计算54电抗X1、X2023/10/8电力系统元件模型及参数计算55电抗X1、X2、X3绕组容量不等：100/100/50，100/50/100短路试验2.4变压器的等值电路和参数2023/10/8电力系统元件模型及参数计算55电抗X1、X2023/10/8电力系统元件模型及参数计算56电抗X1、X2、X3短路试验、额定容量SN、额定电压VN→XT2.4变压器的等值电路和参数2023/10/8电力系统元件模型及参数计算56电抗X1、X2023/10/8电力系统元件模型及参数计算57三相三绕组变压器型号为SFPSL-12000/220,额定容量为120MVA/120MVA/60MVA,额定电压220kV/121kV/11kV,△PʹS(1-2)=601kW,△PʹS(1-3)=182.5kW,△PʹS(2-3)=132.5kW,短路电压为VS(1-2)%=14.85,VS(1-3)%=28.25,VS(2-3)%=7.96,空载损耗和空载电流为△P0=135kW,I0%=0.633,求变压器归算到220kV侧的参数及等值电路。2.4变压器的等值电路和参数2023/10/8电力系统元件模型及参数计算57三相三绕组变2023/10/8电力系统元件模型及参数计算58电阻R1、R2、R32.4变压器的等值电路和参数2023/10/8电力系统元件模型及参数计算58电阻R1、R2023/10/8电力系统元件模型及参数计算59电抗X1、X2、X32.4变压器的等值电路和参数2023/10/8电力系统元件模型及参数计算59电抗X1、X2023/10/8电力系统元件模型及参数计算60所求变压器的参数及等值电路2.4变压器的等值电路和参数2023/10/8电力系统元件模型及参数计算60所求变压器的2023/10/8电力系统元件模型及参数计算61小结：变压器的等值电路如何表示？2.4变压器的等值电路和参数三绕组变压器Г型双绕组变压器Г型如果考虑变压器的实际变比k，该如何处理？2023/10/8电力系统元件模型及参数计算61小结：变压器2023/10/8电力系统元件模型及参数计算62带有变比的变压器等值电路2.4变压器的等值电路和参数双绕组变压器2023/10/8电力系统元件模型及参数计算62带有变比的变2023/10/8电力系统元件模型及参数计算63变压器Ⅱ等值电路阻抗形式带有变比的等值电路导纳形式2.4变压器的等值电路和参数2023/10/8电力系统元件模型及参数计算63变压器Ⅱ等值2023/10/8电力系统元件模型及参数计算64带有变比的变压器等值电路2.4变压器的等值电路和参数三绕组变压器？？？？省略图2-14(a)

阻抗形式？？？？省略图2-14(b)

2023/10/8电力系统元件模型及参数计算64带有变比的变2023/10/8电力系统元件模型及参数计算65发电机的稳态等值电路及其参数2.5发电机和负荷模型2023/10/8电力系统元件模型及参数计算65发电机的稳态2023/10/8电力系统元件模型及参数计算66电抗XG2.5发电机和负荷模型稳态等值电路2023/10/8电力系统元件模型及参数计算66电抗XG2.2023/10/8电力系统元件模型及参数计算67综合负荷（供电负荷、发电负荷）恒功率负荷模型（第3、4、5章）

潮流等稳态计算中：PL+jQL恒定阻抗负荷模型（第7、8章）

短路等暂态计算中：RLD+jXLD2.5发电机和负荷模型2023/10/8电力系统元件模型及参数计算67综合负荷（供2023/10/8电力系统元件模型及参数计算68分类按结构及冷却介质：分为空心式、铁心式、干式、油浸式等，例如：干式空心电抗器、干式铁心电抗器、油浸铁心电抗器、油浸空心电抗器。按接法：分为并联电抗器和串联电抗器。按功能：分为限流和补偿。按用途：限流电抗器、滤波电抗器、平波电抗器、功率因数补偿电抗器、串联电抗器、消弧线圈等等。

电抗器（补充）2023/10/8电力系统元件模型及参数计算68分类电抗器（2023/10/8电力系统元件模型及参数计算692023/10/8电力系统元件模型及参数计算692023/10/8电力系统元件模型及参数计算70串联限流电抗器2023/10/8电力系统元件模型及参数计算70串联限流电抗2023/10/8电力系统元件模型及参数计算71高温超导限流电抗器2023/10/8电力系统元件模型及参数计算71高温超导限流2023/10/8电力系统元件模型及参数计算72大容量并联电抗器2023/10/8电力系统元件模型及参数计算72大容量并联电2023/10/8电力系统元件模型及参数计算73电抗XR稳态等值电路电抗器（补充）2023/10/8电力系统元件模型及参数计算73电抗XR稳态2023/10/8电力系统元件模型及参数计算74电抗器、发电机和变压器电抗公式区别电抗器（补充）2023/10/8电力系统元件模型及参数计算74电抗器、发电2023/10/8电力系统元件模型及参数计算75多电压等级网络的参数归算电力系统的标幺值多电压等级网络的标幺值等值电路习题2.6电力系统的稳态等值电路2023/10/8电力系统元件模型及参数计算75多电压等级网2023/10/8电力系统元件模型及参数计算76如何归算2.6.1多电压等级网络的参数归算发电机双绕组变压器多电压级网络接线图输电线路2023/10/8电力系统元件模型及参数计算76如何归算2.2023/10/8电力系统元件模型及参数计算77如何归算网络等值电路多电压级网络接线图2.6.1多电压等级网络的参数归算2023/10/8电力系统元件模型及参数计算77如何归算网络2023/10/8电力系统元件模型及参数计算78如何归算有名值归算2.6.1多电压等级网络的参数归算2023/10/8电力系统元件模型及参数计算78如何归算有名2023/10/8电力系统元件模型及参数计算79标幺值的概念例如发电机额定端电压有名值为VG=10.5kV，如果基准值选定为VB=10.5kV，则其标幺值为如果端电压标幺值VG*=1.1，说明此时标幺值无量纲2.6.2电力系统的标幺值2023/10/8电力系统元件模型及参数计算79标幺值的概念2023/10/8电力系统元件模型及参数计算80基准值的选择全系统只能有一套基准值，且个数不宜太多一般取额定值为基准值，使标幺值维持在1附近必须满足电路的基本关系2.6.2电力系统的标幺值单相三相2023/10/8电力系统元件模型及参数计算80基准值的选择2023/10/8电力系统元件模型及参数计算81基准值的选择如果选择基准值为VB、IB、SB、ZB时2.6.2电力系统的标幺值单相三相2023/10/8电力系统元件模型及参数计算81基准值的选择2023/10/8电力系统元件模型及参数计算82基准值的选择选取VB、SB为基准值，IB、ZB间接获取2.6.2电力系统的标幺值2023/10/8电力系统元件模型及参数计算82基准值的选择2023/10/8电力系统元件模型及参数计算83标幺值的求取发电机参数：SG(N)=30MVA,VG(N)=10.5kV,XG(N)%=26,如果基准值VB=10kV、SB=100MVA，求发电机电抗在VB、SB下的标幺值。2.6.2电力系统的标幺值2023/10/8电力系统元件模型及参数计算83标幺值的求取2023/10/8电力系统元件模型及参数计算84标幺值的特点线电压和相电压的标么值相等；三相功率和单相功率的标么值相等；必须满足电路的基本关系一定程度上简化计算工作；计算结果清晰，易于比较电力系统各元件的特性和参数等；缺点：物理概念不清楚。

2.6.2电力系统的标幺值2023/10/8电力系统元件模型及参数计算84标幺值的特点2023/10/8电力系统元件模型及参数计算85两种计算方法精确计算法近似计算法前提：忽略电阻和励磁支路(旨在便于理论分析）2.6.3多电压等级网络的标幺值等值电路多电压级网络接线图2023/10/8电力系统元件模型及参数计算85两种计算方法2023/10/8电力系统元件模型及参数计算86精确计算法2.6.3多电压等级网络的标幺值等值电路多电压级网络接线图有名值等值电路2023/10/8电力系统元件模型及参数计算86精确计算法22023/10/8电力系统元件模型及参数计算87精确计算法2.6.3多电压等级网络的标幺值等值电路含理想变压器有名值等值电路标幺值等值电路2023/10/8电力系统元件模型及参数计算87精确计算法22023/10/8电力系统元件模型及参数计算88精确计算法2.6.3多电压等级网络的标幺值等值电路含理想变压器标幺值等值电路2023/10/8电力系统元件模型及参数计算88精确计算法22023/10/8电力系统元件模型及参数计算89精确计算法2.6.3多电压等级网络的标幺值等值电路不含理想变压器标幺值等值电路2023/10/8电力系统元件模型及参数计算89精确计算法22023/10/8电力系统元件模型及参数计算90试计算图中输电系统各元件电抗的标幺值。发电机G：SG(N)=30MVA,VG(N)=10.5kV,XG(N)%=26；变压器T-1：ST1(N)=31.5MVA,VS%=10.5,kT1=10.5/121；变压器T-2：ST2(N)=15MVA,VS%=10.5,kT2=110/6.6；电抗器R：VR(N)=6kV,IR(N)=0.3kA,XR%=5；架空线路L：L=80km,xL=0.4Ω/km；电缆线路C：L=2.5km,xC=0.08Ω/km；网络接线图2.6.3多电压等级网络的标幺值等值电路2023/10/8电