电力系统稳态分析2-1

电力系统稳态分析工学院电气工程及其自动化赵玉峰2第二章电力系统各元件的特性和数学模型一．电力系统中生产、变换、输送、消费电能的四大部分1.发电机组2.变压器3.电力线路4.负荷二．电力网络的数学模型本章内容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标么制第二章电力系统各元件的特性和数学模型3问题的提出1、有几个参数可以反映单位长度输电线的电磁现象?2、各个参数受哪些因素影响?3、如何表示输电线路?2.1输电线路的参数4一、输电线路分类电能的输送是在输电线路上进行的。按结构可分为架空线路和电缆两类。直流输电线路和交流输电线路。51.架空输电线路避雷线导线绝缘子杆塔6（1）导线作用：传导电流，输送电能材料：铜、铝、钢型号:LJ—35铝绞线LGJ—185钢芯铝绞线LGJQ—300轻型钢芯铝绞线LGJJ—400加强型钢芯铝绞线为防止电晕和减小线路感抗，220KV以上线路常采用扩径导线、空心导线、分裂导线7导线的断面图8（2）避雷线作用:保护导线不受直接雷击结构:常采用钢绞线、铝包钢线9（3）杆塔作用:支持导线和避雷线，并使之保持一定的安全距离分类1）按所用材料分类木杆、铁塔、钢筋混凝土杆2）按用途分类直线杆塔、耐张杆塔、转角杆塔终端杆塔、换位杆塔10（4）绝缘子分类:针式绝缘子悬式绝缘子瓷横担等作用:使导线与杆塔间保持绝缘11针式绝缘子用于电压不超过35KV线路上悬式绝缘子用于电压为35KV及以上线路上瓷横担用于35KV及以下线路上12（5）金具作用:起悬挂、耐张、固定、防震、连接等作用分类:悬垂线夹、耐张线夹、接续金具、防震金具13导体绝缘层包护层2.电缆线路的结构常用电缆的构造14（1）导体铝或铜的单股或多股线，通常用多股线根据电缆中导体数目的不同，可分为单心、三心、四心电缆常用电缆的构造15（2）绝缘层作用：用来使导体间及导体与保护包层间相互绝缘。16（3）包护层内包护：保护绝缘不受损伤，防止绝缘油外溢和水分侵入。外包护：防止外界的机械损伤和化学腐蚀。17二、电力线路的参数电阻r（欧）电抗x（欧）电导g（西门子）电纳b（西门子）各个参数的意义（1）电阻r：反映线路的热效应（有功的损耗）（2）电抗x：反映线路的磁场效应（3）电纳b：反映线路的电场效应（4）电导g：反映电晕损耗和泄露电流181.参数的计算（1）电阻r=ρ/s（Ω/km）式中，铜的ρ=18.8Ω▪mm2/km，铝的ρ=31.5Ω▪mm2/km。在实际应用中，r随温度的变化而变化，可以用下面的公式进行修正：rt=r20[1+a(t-20)]rt、r20：t℃、20℃时的电阻（Ω/km）a：电阻的温度系数。例如，铝0.0036，铜0.0038219单相导线线路电抗：km0157.0lg1445.00rDeqx3eqabbccaDDDD当三相导线间的距离分别为、、时abDbcDcaD（2）电抗20分裂导线线路电抗采用分裂导线可以增大req，从而减小xnrDeqxeq0157.0lg1445.00分裂导线的等值半径每相分裂根数nniieqdrr21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km21neqddddrr1141312rd12d13d14d12d13d14d12d13d14DABDBCDACABC22（3）电纳Deq和req的意义和计算电抗值相同kmSrDeqb/10lg58.760单相导线线路电纳kmSrDeqbeq/10lg58.760分裂导线线路电纳23（4）电导电晕现象: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。在一般的电力系统计算中可以忽略电晕损耗，认为0g242.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。25近似计算时:kmx4.00kmsb60108.2单导线路：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26钢导线，由于集肤效应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。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。27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。28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Dab＝9m，Dbc=8.5m，Dca＝6.1m，分裂间距d＝400mm。试计算该电力线路的参数。29一般线路的等值电路长线路的等值电路2.2输电线路的等值电路30一、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。31短线路长度不超过100km的架空线路。32中等长度线路长度在100～300km之间的架空线路；长度小于100km的电缆线路。33二、长线路的等值电路长度超过300km的架空线路和长度超过100km的电缆线路（也叫远距离输电线路）。34远距离输电线路的基本方程为22IxshzUxchUc22IxchUzxshIc当lx时，线路首、末端电压和电流的关系如下221IlshzUlchUc22IlchUzlshIc35精确法计算公式lshZZC/lshZlchYC)1(2/近似法计算公式lxjklrKZxr00/lbjkYb0/200311lbxkr2002000)(611lxbrbxkx2001211lbxkb式中36