项目2电力系统等值电路

项目2电力系统等值电路张迎峰[e-mail]【学习目标1】掌握电力线路的结构及其在电力系统中的作用、类型及型号的意义；会计算单导线的等值电路；会计算分裂导线的等值电路；会计算电缆线路的等值电路。架空输电线路的结构避雷线导线绝缘子杆塔架空输电线路的结构【小组讨论】架空线路在电力系统中的作用，什么时候使用？架空线路是什么样的线，有哪些种类？导线时如何架设到杆塔上的？电力系统中LJ、LGJ、GJ型导线的使用情况。铝绞线LJ与钢芯铝绞线（a）铝绞线（b）钢芯铝绞线LJ-铝绞线铝绞线铝绞线导线的使用10kV及以下多使用铝绞线LJ35kV及其以上线路因导线受力大，广泛应用钢芯铝绞线LGJ架空输电线路图【小组讨论】请各小组讨论你是如何理解阻抗、导纳的？提示：阻抗：电阻、容抗、感抗阻抗在具有电阻、电感和电容的电路里，对交流电所起的阻碍作用叫做阻抗。阻抗常用Z表示。阻抗由电阻、感抗和容抗三者组成导纳导纳是阻抗的倒数输电线路等值电路输电线路的π形等值电路单导线线路等值电路参照教材【例2-1】完成作业2-14单导线等值电路计算公式)/(10lg58.73)/(0157.0lg1445.0)2()/(161121kmSrDbrDkmrDxmmskmsrmmm）单位长度的电纳（导线半径三相导线几何均距其中：＝单位长度电抗导线载流部分截面积，－导线电阻率其中：）单位长度电阻（等值电路的物理意义电阻的物理意义电抗的物理意义电纳的物理意义查表请教材附表1-1、1-3求例2-1和作业2-14的等值电路中的参数，并与计算结果比较。分裂导线等值电路参照【例2-2】完成作业2-16分裂导线等值电路计算公式)/(10lg58.73)/(0157.0lg1445.0)2()/(16eq11eqeq121kmSrDbdrrrDkmrDxmmskmsrmnneqmm）单位长度的电纳（导线等值半径，三相导线几何均距其中：＝单位长度电抗导线载流部分截面积，－导线电阻率其中：）单位长度电阻（关于电缆【小组讨论】电缆线路什么时候使用？电缆的结构是怎样的？讨论架空线路为什么要进行换位？如何换位架空线路的换位aaabbbccc金具金具电缆线路的结构导体绝缘层保护层电缆线路的结构电缆线路的结构电缆头电力电缆热缩附件电力电缆热缩附件电缆线路的等值电路附表1-7铜芯三芯电缆的电抗和电纳【学习目标2】会求双绕组变压器等值电路会求三绕组变压器的等值电路变压器变压器【小组讨论】什么是双绕组变压器、三绕组变压器什么是单相变压器、三相变压器两者是什么关系单相变压器三相变压器三绕组变压器【小组讨论】双绕组变压器的空载试验和短路试验双绕组变压器短路试验%kkUP短路电压百分数短路损耗双绕组变压器空载试验%00IP空载电流百分数空载损耗双绕组变压器的等值电路〝Γ〞型等值电路RTjXTGT-jBT【练习】参照教材【例2-3】完成作业2-17。RT由短路试验得到的△Pk决定)(10322NNkTSUPRkVUkVASkWPNNk:::参数RT的计算参数XT的计算XT由短路试验得到的Uk%决定)(10100%32NNkTSUUXkVUkVASNN::GT由空载试验的△P0决定)(10320SUPGNTkVUkWPN::0参数GT的计算BT由空载试验的I0%决定)(10100%320SUSIBNNTkVUkVASNN::参数BT的计算注意各量单位：UN为哪侧的，则算出的参数、等值电路为折合到该侧的。励磁支路放在功率输入侧(电源侧、一次侧))()()()(0kWPkVASkVUkWPkNN、、、【小组讨论】双绕组变压器等值电路中电阻、电抗、电导和电纳的物理意义。RTjXTGT-jBT三绕组变压器的特点1-高压绕组，2-中压绕组，3-低压绕组若变压器容量为100(%)，常用的绕组额定容量比有：100/100/100100/100/50100/50/100三绕组变压器的空载和短路试验开路试验：一侧加UN，另两侧开路，短路试验：一侧加低电压，使电流达额定另两侧：一侧短路、一侧开路三绕组变压器试验结果空载试验可得到：短路试验可得到：%I,(kW)00P%%U%k31k23k12k313k2k12UUPPP、、、、三绕组变压器的等值电路R2jX22R1jX1GT-jBT13R3jX3【练习】请参照【例2-4】完成作业2-19。导纳的求取)(10100%)(10320320SUSIBSUPGNNTNT电阻的求取)(21)(21)(21122331331231222331121kkkkkkkkkkkkPPPPPPPPPPPP)(10)(10)(10322223222232211NNkTNNkTNNkTSUPRSUPRSUPR电抗的求取%)%%(21%%)%%(21%%)%%(21%122331331231222331121kkkkkkkkkkkkUUUUUUUUUUUU)(10100%)(10100%)(10100%323332223211NNkTNNkTNNkTSUUXSUUXSUUX【思考】为什么三绕组变压器各绕组的Uk％中，经常有一个是负数？这是否意味着变压器的某个绕组的电抗是容性的呢？三绕组变压器的绕组布置方式为什么Uk％可能为负值？对降压变压器，高低压绕组相隔最远，二者之间的漏抗Uk31％最大。如果Uk23％＋Uk12％Uk31％，Uk2％则为负值%)%%(21%%)%%(21%%)%%(21%122331331231222331121kkkkkkkkkkkkUUUUUUUUUUUU为什么Uk％可能为负值？对升压变压器，高中压绕组相隔最远，二者间漏抗最大Uk12％最大Uk3％可能为负值%)%%(21%%)%%(21%%)%%(21%122331331231222331121kkkkkkkkkkkkUUUUUUUUUUUU注意等值电抗为负值并不真正表示该绕组有容性漏抗。这一负值电抗的绝对值很小，在近似计算中常取为零。【学习目标3】会计算用有名值表示的电力系统等值电路（精确计算）会计算用标么值表示的电力系统等值电路（精确计算）会使用近似计算方法计算电力系统等值电路（只计算电抗标么值）用有名值表示的电力系统等值电路求如下系统有名值表示的等值电路200km50kmr1=0.132Ω/kmx1=0.432Ω/kmc1=0.837μF/100kmSN=63000kVA220/10.5kVΔPk=404kWΔP0=93kWUk%=14.45I0%=2.41r2+jx2=0.85+j0.385(Ω)TSL系统～L1L2各元件等值电路线路L1的参数变压器T1的参数)(1026.5108376.05014.322108376.022)(4.864.26)(46611111SjjfjcjYjjxrlZll)(10)4.3192.1()(11193.46SjjBGYjjXRZTTTTTT等值电路SLZl1ZTZl2YTYT/2YT/2参数的归算线路L2的电压等级与线路L1和变压器T不同，需要归算。)(1691.373)5.10220()385.085.0()(22222jjkjxrZl等值电路SL26.4+j86.4（Ω）4.93+j111（Ω）373.1+j169（Ω）(1.92-j31.4)×10－6（S）j2.63×10－4（S）j2.63×10－4（S）折算方法选取基本级（一般取最高电压等级）将所有参数归算于基本级2212212121)111()()()(NNNNKKKYYKKKZZKKKIIKKKUU靠近待归算侧的电压靠近基本级一侧的电压K【小组讨论】如何得到用有名值表示的电力系统等值电路。【练习】完成【例2-7】的计算标么值基准值有名值标么值＝电力系统常用的5个量阻抗ZB导纳YB电压UB电流IB功率SBBBBBBBYZIUZI1,3S,3UBB电力系统计算中一般取UB、SB作为基准值。22133BBBBBBBBBBBBUSZYSUIUZUSI标么值表示的等值电路求如下系统用标么值表示的等值电路。200km50kmr1=0.132Ω/kmx1=0.432Ω/kmc1=0.837μF/100kmSN=63000kVA220/10.5kVΔPk=404kWΔP0=93kWUk%=14.45I0%=2.41r2+jx2=0.85+j0.385(Ω)TSL系统～L1L2用有名值表示的等值电路（220kV为基本级）SL26.4+j86.4（Ω）4.93+j111（Ω）373.1+j169（Ω）(1.92-j31.4)×10－6（S）j2.63×10－4（S）j2.63×10－4（S）设基准值为，各元件的标么值为：kVUMVASBB220,100349.0771.0220100)1691.373(10)52.10929.0(10022010)4.3192.1(229.001.0220100)11193.4(T255.0100220)1026.5(178.0054.0220100)4.864.26(222222262222421122111jjUSZZLjjSUYYjjUSZZjSUYYjjUSZZLBBLLBBTTBBTTBBLLBBLL：线路：变压器：线路标么值表示的等值电路SL0.054+j0.1780.01+j0.2290.771+j0.349(0.0929-j1.52)×10－2j0.1275j0.1275关于基准值的单位选取220kV的电压等级的基准值为：SB＝100MVA，UB＝220kV。讨论：为什么SB的单位是MVA，电压UB的单位是kV？【练习】完成【例2-8】的计算电力系统等值电路的近似计算计算系统的近似等值电路。200km50kmr1=0.132Ω/kmx1=0.432Ω/kmc1=0.837μF/100kmSN=63000kVA220/10.5kVΔPk=404kWΔP0=93kWUk%=14.45I0%=2.41r2+jx2=0.85+j0.385(Ω)TSL系统～L1L2用标么值表示的电力系统等值电路349.05.10100385.0229.06310010045.14100%163.0230100200432.0MVA100S222*22*221*11BNavBlNBkTNavBlNavBUSlxXlSSUXTUSlxXlUU：线路：变压器：线路，＝取等值电路j0.163j0.229j0.349【注意】近似计算等值电路：计算标么值只需计算电抗标么值。近似计算公式2.*2.1*L**3100%X100%100(%)NavBNNRRNavBNBkTNBGGUSIUXXUSlxSSUXSSXX电抗器：线路：变压器：发电机：在近似计算中，一般选取平均额定电压）(.NavBUUNNNNavUUUU05.121.1.平均额定电压（单位：kV）电网额定电压361035110220330500平均额定电压3.156.310.537115230345525200km100kmr1=0.132Ω/kmx1=0.432Ω/km