电力网各元件的等值电路

电力系统稳态分析-参数计算1第二章电力网各元件的等值电路及参数计算2-1系统等值模型的基本概念2-4变压器的等值电路和参数２-6电力系统的稳态等值电路2-2、3输电线路的等值电路和参数计算2-5发电机和负荷模型电力系统稳态分析-参数计算22-1系统等值模型的基本概念电力系统元件：稳态、暂态元件包括：输电线路、变压器、同步发电机、负荷元件参数：不同元件表征其特点的参数也不同：数学模型：元件或系统物理模型的数学描述电力系统分析和计算的一般过程：等值电路-数学模型-求解-结果分析分析中以单相代表三相三相对称：取一相三相不对称：对称分量法3表征输电线路的参数有哪些？可以观察到导体运行时的现象：*发热*产生磁场*对大地有电位*电压高时击穿空气电力系统稳态分析-参数计算4参数的表示电流产生有功损失载流导体产生磁场效应空气游离产生有功损失电场效应RXGjXRZBjBGY单位RXZGBYS欧姆西门子电力系统稳态分析-参数计算52.2.1输电线路的等值电路1）参数的放置★R、X串联、G、B并联，因为R、X与I有关，G、B与V有关2）等值电路的选择：π型Z2Y2Y,YGjBZRjX★G+jB在电压较低时忽略不计★中等长度（架空线≤300km，电缆≤100km):集中参数★长距离线路（架空线≥300km，电缆≥100km):分布参数Z电力系统稳态分析-参数计算6等值电路的选择输电线路通入交流电，所以需要考虑线路尺寸与工作波长的关系电力系统f=50Hz，波长：8310600050vkmf30006000l当线路l较小时，线路尺寸与λ比较，可以忽略，即采用集中参数；但l较大时，就需要考虑分布参数电力系统稳态分析-参数计算71、电阻(resistance))(lrRS：标称截面积直流？集肤效应和邻近效应标称实际SS多股胶线测量实际llr制造原因标称实际SSr与温度有关，故按下式修正：)]20(1[20trrt单位长度电阻：)/(kmSrl长度电阻：2228.5/17.5/mmkmmmkm铝铜直流：，电力系统稳态分析-参数计算82、电感(reactance))(..XIjE导线换位其中：3132312DDDDeqa1b2c3ⅠⅢⅡabccabiEXLi20.1445lgeqNsDxfLD解决由于导线排列不对称时造成的参数不对称单导线每相单位长度的电感和电抗0ln2eqasDLD自几何均距几何均距电力系统稳态分析-参数计算9电抗的计算中的几点考虑导线排列方式影响Deq3132312DDDDeq0.1445lg(/)eqsDxkmD1）水平排列：2）三角形排列：导线材料的影响：1）非铁磁材料单股线：2）非铁磁材料多股线：3）钢芯铝线：eqDD140.779sDrer(0.724~0.771)sDr(0.77~0.9)sDrDDDABCDDABC32eqDD影响Ds电力系统稳态分析-参数计算10分裂导线电感的计算12Dｂｃａ23D13D132nniissbdDD21其中：0.1445lg(/)eqsbDxkmD分裂导线应用的背景：2）单位电抗小；1）增大传输容量应用在（超）高压网d分裂间距电力系统稳态分析-参数计算11电抗参数的分析20.1445lneqsbDxLfLD单导线分裂导线0.1445lgeqsDxD分析高压网Ｘ较低压网大电缆电抗较架空线小分裂根数↑，x↓Deq，差别不大SsbDDnniissbdDD21分裂间距↑，x↓，但不利于防止电晕的发生电力系统稳态分析-参数计算123、电纳三相导线施加V交变电场ａ相中的a大地：镜像电荷bcaqbqcqaavbavcav,,abcqqqA相对地电位aavqC610lg0241.0rDCeq610lg58.72rDcfcbeqN分裂导线610lg58.72eqeqNrDcfcbrreq其数值变化关系与电感相同。av其中：电力系统稳态分析-参数计算133、电导(conductance)crVV运行*电晕产生的条件：rDrmmVcrlg3.4921*发生电晕的影响：2LgVP如何避免不发生电晕呢？（2）增大r：（1）增大Deq：对数关系，效果不明显分裂导线（扩径导线）若rVcrrcrV不发生电晕0P0g发生电晕的临界电压由此得出减小电晕的措施：通常设计中通过选择大于不发生电晕的最小导线截面积来使导线不发生电晕，所以不考虑电导。电力系统稳态分析-参数计算14架空输电线的等值电路-分布参数设输电线参数沿线路均匀分布..IdIdxjwLrIVd)(00..dxjwCgVdVId))((00....I1.I2.I2.V1.V..VdV.Vdxjxr)(00dxjbg)(00dxx.I)(00..LjrIdxVd)(00..CjgVdxId＊对（＊）求导)(00.2.2LjrdxIddxVd)(00..CjgVdxId))((0000.2.2LjrCjgVdxVd电力系统稳态分析-参数计算15输电线路等值电路近似参数：修正参数：精确参数：00()Zrjxl00()Ygjbl00()rxZkrjkxl0bYjkbl'zZkZ'YYkY300lkm300500kmlkm2(1)ZYshZYKZYchlKZYshl电力系统稳态分析-参数计算16几种等值电路的应用Z短线路长度≤100km的架空线100km≤长度≤300km的架空线长度≤100km的电缆Z2Y2Y中等线路长线路300km≤长度的架空线长度≥100km的电缆Z2Y2Y电力系统稳态分析-参数计算172.4变压器的等值电路和参数需要反映的物理量有：绕组中有功功率损失（铜损）绕组漏磁链铁芯中的磁滞和涡流损耗（铁损）铁芯磁路的导磁性能（激磁电流）TRTXTGTB01.I参数特点：TTRX,TTBGTTYZ1.I电力系统稳态分析-参数计算18TRTjXTGTjB双绕组变压器等值电路及参数计算(Y)1TTYZ(T型)TTTRRR211）短路试验(Γ型)变压器的参数是通过试验的方法测定的：短路损耗及短路电压百分数SP%SV1TR1TjXTG2TR2TjXTjBTNISV1mR2）空载路试验：短路损耗及短路电压百分数0P0%ITRTXTGTB电力系统稳态分析-参数计算19②双绕组:12TNTNTNSSS在1、2两绕组为额定电压下，电流为额定电流双绕组变压器NTV2NTV11TNI2TNITiNTiNTiNSVI三绕组变压器2TNINTV2NTV11TNI3TNV3TNI*各侧绕组容量满足：关于变压器的基本概念*关于各侧绕组额定电流的定义：电力系统稳态分析-参数计算20三绕组变压器额定电流分析③三绕组:123TNTNTNSSS可能出现132TNTNTNSSS其含义为在1、2、3绕组为额定电压下：如：1、3：流过额定电流，2：1/2额定电流100/50/100电力系统稳态分析-参数计算21双绕组变压器的等值电路及参数计算变压器绕组Y:变压器绕组Δ:单相变压器:三相变压器:以下推导以变压器绕组为Y说明TNpTNlIITNlTNlTNVIS3)3(TNpTNpZIVTNpTNlII3TNpTNlVVTNpTNlVV3TNpTNpTNVIS)1(TNlTNlZIV3电力系统稳态分析-参数计算22TRTjXTGTjB双绕组变压器等值电路及参数计算(Y)1TTYZ(T型)TTTRRR211）短路试验SP%SV223()GTRTTNTGTmPPIRIR100RTXTTNVVV(Γ型)变压器的参数是通过试验的方法测定的：可以测得短路损耗及短路电压百分数SP%SV1TR1TjXTG2TR2TjXTjBTNISV1mR电力系统稳态分析-参数计算2322sTNTTNPVRSTTNSRIP23双绕组变压器短路损耗的分析TNlTNpIITNTNTNIVS3TTNTNSRVSP2)3(322TNSTTNSPRV1TTYZGTTNIISP223()GTRTTNTGTmPPIRIR因为变压器为Y，TRTjXTGTjBTNISVGTIBTI电力系统稳态分析-参数计算24分子、分母同*VTN100%TNXTSVVV1003%TNTTNSVXIV2%100STNTTNVVXSTTRX%SV100100RTXTTNTTTNTNVVIRjXVV23%100TNTNTSTNIVXVV双绕组变压器短路电压百分数的分析3TXTNTVIXTRTjXTGTjBTNISVGTIBTI25变压器参数计算中单位的讨论（１）（２）SPTNVTNSTRkWkVkVAMVAkWkV32210TNTNsSVP221000TNTNsSVPΩ11000MWkW公式中通常用到两种单位制注意：电力系统稳态分析-参数计算26TRTjXTGTjBTNVGTIBTI0I1TR1TjXTGTjBTNVGTIBTI0I2TR2TjXV测得空载电流百分数及空载损耗空载试验：双绕组变压器励磁支路参数的计算0BTGTIII0%I0P由图可见:由电路知识得:0TIVY电力系统稳态分析-参数计算27变压器参数电导BT的计算变压器满足：TTGBBTGTII0()TTIVjBVG0BTII100100%00TNBTTNIIIII而:.'VGTI.BTI.0.I1TR1TjXTGTjBTNVGTIBTI0I2TR2TjXV电力系统稳态分析-参数计算28变压器参数电导BT的计算TNS1003%20TNTNTTNVIBVI20100%TNTNTVSIB分子、分母同×，得：TNV'VVTN0(/3)%100TNTTNVBII由前得：0%100TBTNIII1TR1TjXTGTjBTNVGTIBTI0I2TR2TjXV电力系统稳态分析-参数计算291TTGRFePGTTNIV3TTNTTNTNGVGVV23302TTNPGVcuFePPP0FePP0变压器参数电导GT的计算空载损耗因为：1TR1TjXTGTjBTNVGTIBTI0I2TR2TjXV30变压器励磁支路参数单位的分析（１）（２）0PTNVTNSTBkWkVMVA32010100%TNTNVSI20100%TNTNVSI参数计算有两种形式的选择SkWkVkVA31NTV2NTV1参数与VTN有什么关系?若1TNTNVV，则：参数为归算到220kV侧参数若2TNTNVV，则：参数为归算到10kV侧参数参数都与某电压等级相对应,即:哪一个电压等级下的参数220±2×2.5%/11变压器的额定电压VTN包括VT1N，VT2N电力系统稳态分析-参数计算32单相变压器参数计算TTNSRIP2TNTNTNIVSTTNTNSRVSP2)(22TNTNsTSVPR以RT计算为例:由此可见：单相和三相的公式形式相同，但是公式中各项的含义不同理解为：单相的功率损耗=一相电流*一相电阻单相功率33变压器参数计算绕组接线形式的关系以三相电路RT计算为例:若归算侧变压器绕组为Δ,如何计算?上述推导的公式以归算侧变压器绕组接线为Y为前提TTNpSRIP23Δ：TNpTNlII3TTNTTNlSRIRIP22)3(32223TNTNSTNSTSVPIPRTNTNTNVIS3TNTNlVVTNTNlII3l:线；p:相34TNTNpII在单相电路中满足：TTNpSRIP2222TNTNSTNSTSVPIPRTNTNTNVIS单相和三相的公式形