电力系统分析第2章 电力网各元件的参数和等值电路

电力系统分析第2章电力网各元件的参数和等值电路本章提示2.1输电线路的参数2.2输电线路的等值电路2.3变压器的等值电路及参数2.4标么制小结电力系统分析本章提示:输电线路参数的计算方法；输电线路的∏型等值电路；变压器参数的计算方法；变压器的Г型等值电路。第2章电力网各元件的参数和等值电路电力系统分析2.1输电线路的参数2.1.1电阻(resistance)2.1.2电抗(reactance)2.1.3电导(conductance)2.1.4电纳(susceptance)2.1.5输电线路参数计算的几点说明电力系统分析导线的直流电阻可按下式计算：lRs(2-1)这些值比导线材料的标准电阻率略大，这是因为：（1）交流电路中，受集肤效应(skineffect)和邻近效应的影响，交流电阻比直流电阻略大；2.1.1电阻(resistance)（2）所用电线大多是绞线，每股导线的实际长度要比导线长度长2～3％；（3）制造中，导线的标称截面积比实际截面积略大。电力系统分析单相导线线路电抗：km0157.01445.00rDeqx(2-2)3eqabbccaDDDD当三相导线间的距离分别为、、时，abDbcDcaD2.1.1电阻式中：r——导线的半径，mm；——导线材料的相对导磁系数，铜和铝的=1，钢的1；Deq——三相导线间的几何均距,mm。电力系统分析分裂导线线路电抗kmnrDeqxeq0157.0lg1445.00(2-3)式中：ｎ——每相分裂根数；——分裂导线的等值半径，mm。eqrnniieqdrr21式中:r——分裂导线中每一根导线的半径；——一相分裂导线中第1根与第ｉ根的距离,ｉ＝2，3，……ｎ；id12.1.2电抗(reactance)电力系统分析2.1.3电导(conductance)电晕现象(corona):就是架空线路带有高电压的情况下，当导线表面的电场强度超过空气的击穿强度时，导线附近的空气游离而产生局部放电的现象。架空输电线路的电导是反映泄漏电流和电晕所引起的有功损耗的一种参数在一般的电力系统计算中可以忽略电晕损耗，认为0grDeqmmUcrlg3.4921当三相导线排列在等边三角形顶点上时，其临界相电压的经验公式为：电力系统分析2.1.4电纳(susceptance)三相电路经整循环换位后，每相导线单位长度电纳的计算式如下。kmSrDeqbeq/10lg58.7602.分裂导线线路电纳kmSrDeqb/10lg58.7601.单相导线线路电纳电力系统分析2.1.5输电线路参数计算的几点说明工程上已将各种型号导线单位长度的电阻、电抗、电纳值列在设计手册中，对于表中所列的电阻值，是指环境温度为20°C时的值，)]20(1[20trrt(2.9)当实际温度异于20°C时应按下式修正：电力系统分析近似计算时:kmx4.00kmsb60108.2•单导线线路：，。s610当分裂根数为3根时，每公里的电抗为0.30左右，每公里的电纳分别为3.8。•对于分裂导线线路：当分裂根数为2时，每公里的电抗为0.33，每公里的电纳为3.4。s610当分裂根数为4根时，每公里的电抗为0.28左右，每公里的电纳为4.1。s6102.1.5输电线路参数计算的几点说明电力系统分析钢导线，由于集肤效应(skineffect)及导线内部的导磁系数随导线通过的电流大小而变化，因此，它的电阻和电抗均不恒定，无法用解析法确定，只能用实验测定其特性，根据电流值确定其阻抗。2.1.5输电线路参数计算的几点说明电缆线路的电气参数计算比架空线路复杂得多，通常采取实测办法，并将其电气参数标明在设计手册中。电力系统分析例题2.1有一回110kv架空电力线路，长度为60km，导线型号为LGJ－120，导线计算外径15.2mm，三相导线水平排列，两相邻导线之间距离为4m。试求该电力线路的参数。2.1.5输电线路参数计算的几点说明电力系统分析例题2.2有一回220kv架空电力线路，长度为100km，采用每相双分裂导线，次导线采用LGJ－185，每一根导线的计算外径为19mm，三相导线以不等边三角形排列，线间距离＝9m，＝8.5m，＝6.1m，分裂间距d＝400mm。试计算该电力线路的参数。caDbcDabD2.1.5输电线路参数计算的几点说明电力系统分析2.2.1一般线路的等值电路2.2.2长线路的等值电路2.2输电线路的等值电路(equivalentcircuit)电力系统分析2.2.1一般线路的等值电路电力系统正常运行状态基本上是三相对称的，因此输电线路的等值电路可用一相的单线图表示。输电线路的等值电路是一均匀分布参数的电路，通常将分布参数电路转化成集中参数等值电路以简化计算。电力系统分析短线路:所谓短线路，指长度不超过100km的架空线路。图2.3短线路的等值电路2.2.1一般线路的等值电路电力系统分析中等长度线路:长度在100～300km之间的架空线路和长度小于100km的电缆线路。图2.4中等长度线路的等值电路2.2.1一般线路的等值电路电力系统分析2.2.2长线路的等值电路长线路：指长度超过300km的架空线路和长度超过100km的电缆线路。图2.5长线路的等值电路电力系统分析2.3变压器的等值电路及参数2.3.1双绕组变压器(double-columntransformer)2.3.2三绕组变压器(three-columntransformer)2.3.2自耦变压器(auto-transformer)电力系统分析2.3.1双绕组变压器(double-columntransformer)等值电路为型等值电路，图2.7双绕组变压器的等值电路电力系统分析电阻(resistance)式中，的单位为kw，SN的单位为kv.A，UN的单位为kv。SP23NSTIPR32210NNSTSUPR近似地认为短路损耗等于绕组损耗（铜耗）短路试验short-circuittest：将一侧(低压侧)绕组短接，在另一侧(高压侧)绕组施加电压，使短路绕组的电流达到额定值。2.3.1双绕组变压器电力系统分析电抗(reactance)1003%NTNSVXIU23%%101001003SNSNTNNUUUUXSI2.3.1双绕组变压器电力系统分析电导(conductance)TNGUP2032010NTUPG近似地认为变压器的空载损耗等于铁耗，即空载试验no-loadtest：将一侧(高压侧)绕组开路，在另一侧(低压侧)绕组加额定电压，此时变压器有功损耗即为空载损耗，原边电流即为空载电流。2.3.1双绕组变压器电力系统分析•电纳(susceptance)变压器空载电流I0包含有功分量和无功分量，近似认为空载电流等于无功分量Ib，于是1003100100%00NTNNbNIBUIIIII320010100%3100%NNNNTUSIUIIB2.3.1双绕组变压器电力系统分析2.3.2三绕组变压器(three-columntransformer)•等值电路图2.9三绕组变压器的等值电路电力系统分析•电阻21)21(SSSPPP(23)23SSSPPP(31)31SSSPPP•三绕组变压器的短路试验，是在两两绕组间进行的，所测得的短路损耗分别为:2.3.2三绕组变压器电力系统分析•电阻每个绕组相应的损耗(loss):1(12)(31)(23)1()2sSSSPPPP3(23)(31)(12)1()2SSSSPPPP2(12)(23)(13)1()2SSSSPPPP2.3.2三绕组变压器电力系统分析•电阻实际中三个绕组的额定容量(standardrating)可以制造得不等，有100/100/50和100/50/100二种。变压器铭牌上的额定容量是指容量最大的一个绕组的容量，制造厂提供的短路损耗数据通常是一对绕组中容量较小的一方达到其额定电流（即IN/2）时的值，因此必须先将短路损耗归算为额定电流IN下的值，然后再计算:2.3.2三绕组变压器22)21(/)21()(NNSSSSPP232)32(/)32()min(NNNSSSSSPP23)13(/)13()(NNSSSSPP（2.25）电力系统分析1(12)(31)(23)2(12)(23)(13)3(23)(31)(12)%12(%%%)%12(%%%)%12(%%%)SSSSSSSSSSSSUUUUUUUUUUUU（2.29）•电抗手册中查到的是两两绕组的短路电压，先求出每个绕组的短路电压(short-circuitvoltage)百分数，再计算每个绕组的电抗，即:需要指出，手册和制造厂提供的短路电压值，不论三绕组变压器容量比如何，通常都已折算为与变压器额定容量相对应的值，因此，可以直接用式（2.29）、（2.30）计算。2.3.2三绕组变压器321110100%NNSTSUUX322210100%NNSTSUUX323310100%NNSTSUUX（2.30）电力系统分析三绕组变压器按其三个绕组排列方式的不同有两种结构：升压结构和降压结构，如图2.10所示。由于绕组的排列方式不同，绕组间的漏抗不同，因而短路电压也不同。2.3.2三绕组变压器图2.10三绕组变压器的排列方式电力系统分析导纳三绕组变压器导纳的计算方法与双绕组变压器相同。2.3.2三绕组变压器电力系统分析例2.5三相三绕组降压变压器的型号为SFPSL－12000/220，额定容量为120000/120000/60000KVA,额定电压为220/121/11KV。求该变压器的参数，并作出其等值电路。KWPs5.132)32(,85.14%)21(sU,25.28%)13(sU,601)21(KWPskwPs5.182)13(,96.7%)32(sU,1350KWP663.0%0I2.3.2三绕组变压器电力系统分析2.3.3自耦变压器(auto-transformer)一般制造厂提供的短路试验数据，不仅短路损耗(short-circuitloss)未经归算，短路电压百分数也是未经归算的值，归算公式如下：)%(%3)32(/)32(NNSSSSUU)%(%3)13(/)13(NNSSSSUU（2.31）电力系统分析2.4标么制2.4.1有名制和标么制2.4.2基准值(referencevalue)的选择2.4.3不同基准值的标么值P.u.(perunit)间的换算2.4.4多电压级网络标么值的归算电力系统分析2.4.1有名制和标么制有名制：用有单位的值表示物理量的方法称为有名制。显然，对于同一个实际有名值，当所选的基准值不同时，其标幺值也就不同。当说一个量的标幺值时，必须同时说明它的基准值，否则仅有一个标幺值意义是不明确的。标幺制：用没有单位的相对值表示物理量的方法称为标幺制。有名值（任意单位）标么值=————————————基准值（与用名值同单位）电力系统分析当选定电压、电流、阻抗和功率的基准值分别为UB、IB、ZB和SB时，相应的标幺值如下2.4.1有名制和标么制BUUUBIIIjXRZXjZRZjXRZZZBBBBjQPSQjSPSjQPSSSBBBB~~~~~~(2.32)电力系统分析2.4.2基准值的选择基准值的选择，在满足基准值与有名值同单位，符合电路基本关系的前提下，原则上可以是任意的。BBBIUS3BBBZIU3BBYZ1BBBVSI32BBBUSYBBBSUZ2一般选三相功率SB`和线电压UB，则可推导出标幺制的优点：线电压和相电压的标幺值相等；三相功率(threep