第二章 电力系统各元件的等值电路和参数计算.ppt

第2章电力系统元件模型和参数计算,2.1系统等值模型的基本概念,电力系统分析和计算的一般过程首先将待求物理系统进行分析简化，抽象出等效电路物理模型；然后确定其数学模型，也就是说把待求物理问题变成数学问题；最后用各种数学方法进行求解，并对结果进行分析。,2.2.1输电线路1.架空线导线避雷线杆塔绝缘子金具,2.2输电线路的等值电路和参数计算,（1）导线和避雷线电性能，机械强度，抗腐蚀能力；主要材料铝，铜，钢；例LJTJLGJ,2.2输电线路的等值电路和参数计算,（2）杆塔木塔较少采用铁塔主要用于220kV及以上系统钢筋混凝土杆应用广泛,110kv架空线路,（3）绝缘子针式10kV及以下线路,针式绝缘子,悬式绝缘子主要用于35kV及以上系统，根据电压等级的高低组成数目不同的绝缘子链。,悬式绝缘子,,棒式绝缘子起到绝缘和横担的作用，应用于10～35kV农网。,棒式绝缘子,,2.电缆线路导体绝缘层保护层,架空输电线路参数有四个图2-11）（1）电阻r0反映线路通过电流时产生的有功功率损耗效应。（2）电感L0反映载流导体的磁场效应。,图2-11单位长线路的一相等值电路,,图2-11单位长线路的一相等值电路,（3）电导g0线路带电时绝缘介质中产生的泄漏电流及导体附近空气游离而产生有功功率损耗。（4）电容C0带电导体周围的电场效应。输电线路的以上四个参数沿线路均匀分布。,1.电阻有色金属导线单位长度的直流电阻考虑如下三个因素（1）交流集肤效应和邻近效应。（2）绞线的实际长度比导线长度长2～3％。（3）导线的实际截面比标称截面略小。因此交流电阻率比直流电阻率略为增大铜18.8铝31.5精确计算时进行温度修正为温度系数铜铝,2.电抗三相导线排列对称正三角形，则三相电抗相等。三相导线排列不对称，则进行整体循环换位后三相电抗相等。,1单导线每相单位长度电感和电抗式中Deq为三相导线间的互几何均距，Ds为导线的自几何均距实际多股绞线的自几何均距非铁磁材料的单股线Ds0.779r非铁磁材料的多股线Ds（0.724～0.771r钢芯铝线Ds（0.77～0.9r在工程计算中，可以取架空线路的电抗为,r为导线的计算半径,2）具有分裂导线的输电线路的等值电感和电抗,Dsb为分裂导线的自几何均距，随分裂根数不同而变化。2分裂导线3分裂导线4分裂导线通常，dDs，因此，分裂导线自几何均距Dsb比单导线自几何均距Ds大，分裂导线的等值电感小。,四分裂导线,,,3.输电线路的电导用来反映泄漏电流和空气游离所引起的有功功率损耗。（1）正常情况下，泄漏电流很小，可以忽略，主要考虑电晕现象引起的功率损耗。（2）电晕局部场强较高，超过空气的击穿场强时，空气发生游离，从而产生局部放电现象。,,,4.等值电容和电纳1单导线电容电纳,（2）分裂导线Deq各相分裂导线重心间的几何均距。req一相导线组的等值半径。对二分裂导线对三分裂导线对四分裂导线,微元段等值电路,图2-17长线的等值电路,2.3变压器等值电路和参数,2.3.1变压器等值电路,,,双绕组变压器,三绕组变压器,2.3.2双绕组变压器的参数计算,变压器的试验数据短路实验短路损耗，短路电压的百分数空载实验空载损耗，空载电流的百分数一、电阻,,2.3.2双绕组变压器的参数计算,电抗电导,,,2.3.2双绕组变压器的参数计算,电纳变比两侧绕组空载线电压之比。1对Y，y接法和D,d接法的变压器2对于Y,d接法的变压器,,,2.3.3三绕组变压器的参数计算,,,按三个绕组容量比的不同有三种不同的类型100/100/100、100/50/100、100/100/50按三个绕组排列方式的不同有两种不同的结构升压结构中压内，低压中，高压外降压结构低压内，中压中，高压外,电阻,由于容量的不同，对所提供的短路损耗要做些处理对于100/100/100然后按双绕组变压器相似的公式计算各绕组电阻,对于100/50/100或100/100/50首先，将含有不同容量绕组的短路损耗数据归算为额定电流下的值。例如对于100/50/100然后，按照100/100/100计算电阻的公式计算各绕组电阻。,2.电抗,根据变压器排列不同，对所提供的短路电压做些处理然后按双绕组变压器相似的公式计算各绕组电阻一般来说，所提供的短路电压百分比都是经过归算的,3、导纳GT-jBT及变比k12,k13,k23计算方法与双绕组变压器相同,2.4发电机和负荷模型,2.4.1发电机电抗和电势,图2-24发电机的等值电路a以电压源表示；b以电流源表示,1标幺制的概念注意（1）相对单位制，标幺值没有量纲。（2）所选基准值不同，标幺值不同。,,2.5电力系统的标幺制,例如某发电机端电压UG10.5kV，如果选取基准值UB10.5kV，UG*UG/UB1,2.5电力系统的标幺制,若选电压、电流、功率和阻抗的基准值为UB，IB，SB，ZB，相应的标幺值如下,,2.5电力系统的标幺制,2基准值的选取除了要求和有名值同单位外，原则上可以是任意值。考虑采用标幺值计算的目的。目的（a简化计算。（b便于对结果进行分析比较。单相电路中选四个基准值，满足则在标幺制中,可以得到,,2.5电力系统的标幺制,,结论只要基准值的选择满足约束条件则在标幺制中,电路中各物理量之间的关系与有名值相同,有关公式可以直接应用。三相电路的处理,,,2.5电力系统的标幺制,选基准值，并满足如下要求则得到标幺制中的计算公式结论在标幺制中，三相电路的计算公式与单相电路的计算公式完全相同，线电压与相电压的标幺值相同，三相功率与单相功率的标幺值相同。,,,2.5电力系统的标幺制,三相电路中的习惯做法只选UB和SB，由下式计算ZB和ⅠB。电流与阻抗的标幺值计算,,2.5电力系统的标幺制,标幺值结果换算成有名值,,2.5电力系统的标幺制,3不同基准值的标幺值间的换算把标幺阻抗还原成有名值适用于发电机及变压器新基准值下的标幺值电抗器的换算公式,2.5电力系统的标幺制,2.6多电压等级网络的标幺值等值电路,1精确等值电路，含理想变压器各段分别取基准电压UBI、UBII、UBIII，各段的基准功率都选SB。有名值计算,2.6多电压等级网络的标幺值等值电路,有名值计算,2.6多电压等级网络的标幺值等值电路,,,百分制也是一种相对单位制百分值标幺值100,,,,指定基准值下标幺值的计算,变比也要用标幺值表示,2精确等值电路，不含理想变压器选择基准电压之比等于变压器的变比，因此，只选一段的基准电压，其余段可由基准边比确定。［例2－7］缺点（1）标幺制的实际应用价值降低。（2）环网（图2－17）情况下基准值难以选取。,2.6.3多电压等级网络的标幺值等值电路,3近似计算，不含理想变压器选各段平均额定电压作为基准电压，假定变压器变比等于其两侧的平均额定电压之比，则变压器变比的标幺值等于1。为简化计算，除电抗器外，假定各元件的额定电压均等于平均额定电压平均额定电压3.15,6.3,10.5,37,115,230,345,525kV优点计算与电路都简单。缺点近似计算。该方法应用最广泛。［例2－8］,2.6多电压等级网络的标幺值等值电路,优点1）易于比较电力系元件特性与参数。2）简化计算公式。3）简化计算工作。缺点1）没有量纲，物理概念不明确。,2.6.4标幺制的特点,