电力网的参数计算及等值电路N.ppt

电力系统概论电力系统概论第二章第二章电力网的参数计算和等值电路电力网的参数计算和等值电路纲要纲要n2.1 概述；概述；n2.2 电力线路的结构；电力线路的结构；n2.3 架空线路的参数计算和等值电路；架空线路的参数计算和等值电路；n2.4 变压器的等值电路及参数计算；变压器的等值电路及参数计算；n2.5 发电机和负荷的等值电路发电机和负荷的等值电路;n2.6 标幺制标幺制2-1152.1 概述概述n电力网是由各种不同电压等级的电力网是由各种不同电压等级的输电线路输电线路和升降和升降压压变压器变压器组成的，它们的参数计算及等值电路是组成的，它们的参数计算及等值电路是电力系统分析计算的基础。电力系统分析计算的基础。n本章主要介绍输电线路的结构、架空线路各参数本章主要介绍输电线路的结构、架空线路各参数的物理意义及参数计算；各种变压器参数的物理的物理意义及参数计算；各种变压器参数的物理意义、计算及其等值电路，包括双绕组变压器的意义、计算及其等值电路，包括双绕组变压器的型等值电路。型等值电路。3-1152.2 输电线路的结构输电线路的结构从结构来分从结构来分架空线路：电缆线路：导线和避雷线架设在露天的杆塔上。一般直接埋设在地下，也可敷设在沟道中。n架空线路、电缆线路的优缺点架空线路、电缆线路的优缺点q架空线路：建设费用比电力电缆线路要低得多，且施工、维护和检修方便。q电缆线路：当受环境限制不能采用架空线路时才考虑用电缆线路。4-1152.2.1 2.2.1 架空输电线路架空输电线路 避雷线避雷线导线（四分裂）导线（四分裂）杆塔杆塔绝缘子串绝缘子串典型架空输电线路的照片典型架空输电线路的照片5-115n架架空空线线路路由由导导线线、避避雷雷线线、绝绝缘缘子子、金金具具和和杆杆塔塔主主要要部部件组成。件组成。q导导线线：传传导导电电流流，担担任任传传送送电电能的任务。能的任务。q避避雷雷线线：用用来来将将雷雷电电流流引引入入大大地，保护线路免遭雷击的破坏。地，保护线路免遭雷击的破坏。q杆杆塔塔：支支撑撑导导线线与与避避雷雷线线，使使导导线线与与导导线线、导导线线与与大大地地之之间间保持一定的安全距离。保持一定的安全距离。q绝绝缘缘子子：使使导导线线与与杆杆塔塔之之间间保保持一定的安全距离。持一定的安全距离。q金金具具：是是用用来来固固定定、悬悬挂挂、连连接接和和保保护护架架空空线线路路各各主主要要元元件件的金属器件的总称。的金属器件的总称。.16-115n良好的导电性能；必要的机械强度和抗蚀性能；良好的导电性能；必要的机械强度和抗蚀性能；柔软有韧性易弯折；制造安装工艺简单；质轻价柔软有韧性易弯折；制造安装工艺简单；质轻价廉；资源丰富等。廉；资源丰富等。主要材料：铝，铜，钢；主要材料：铝，铜，钢；类型表示类型表示用汉语拼音字母表示，并后缀以用用汉语拼音字母表示，并后缀以用mm2表示表示的载流截面积：的载流截面积：铝绞线（铝绞线（LJ-50LJ-50）钢芯铝绞线（钢芯铝绞线（LGJ400/50LGJ400/50）（1 1）导线和避雷线）导线和避雷线7-115n为增加架空线路的性能而采取的措施为增加架空线路的性能而采取的措施q目的：减少电晕损耗及线路电抗。目的：减少电晕损耗及线路电抗。q多股线多股线n其安排的规律为：中心一股芯线，由内到外，第一其安排的规律为：中心一股芯线，由内到外，第一层为层为6 6股，第二层为股，第二层为1212股，第三层为股，第三层为1818股，以此类股，以此类推推q扩径导线扩径导线n人为扩大导线直径，但不增加导线载流部分截面积。人为扩大导线直径，但不增加导线载流部分截面积。不同之处在于支撑层仅有不同之处在于支撑层仅有6 6股，起支撑作用股，起支撑作用。8-115q分裂导线分裂导线n又称复导线，其将每相导线分成若干根，相互间又称复导线，其将每相导线分成若干根，相互间保持一定的距离。保持一定的距离。作用作用等效地增大导线半径等效地增大导线半径减小线路的等值电抗减小线路的等值电抗减小电晕减小电晕但会增大线路的等值但会增大线路的等值电容电容 六分裂导线六分裂导线电电晕晕就就是是高高压压设设备备附附近近气气体体受受到到强强电电场场作作用用产产生生电电离离的的自自放放电电现现象象，产产生生电电晕晕的的气气体体部部分分可可视视为为导导体体。电电晕晕产产生生热热效效应应和和臭臭氧氧、氦氦的的氧氧化化物物，使使路路局局部部温温度度升升高高，进进而而使使股股线线绝绝缘缘老化。老化。9-115（2）避雷线）避雷线 n作作用用：将将雷雷电电流流引引入入大大地地，对对线线路路进进行行直直击击雷的保护雷的保护n要要求求：超超高高压压架架空空线线路路中中的的避避雷雷线线不不用用良良导导体；机械强度高（雷击）体；机械强度高（雷击）n工作方式：工作方式：正常时通过间隙对地正常时通过间隙对地绝缘，雷击时间隙击穿，绝缘，雷击时间隙击穿，将雷电流引入大地将雷电流引入大地 10-115（3）杆塔）杆塔 n作用：支撑导线和避雷线，并使导线与导作用：支撑导线和避雷线，并使导线与导线之间、导线与接地体之间保持必要的安线之间、导线与接地体之间保持必要的安全距离全距离n按材质分：木杆、水泥杆按材质分：木杆、水泥杆(预应力水泥杆广预应力水泥杆广泛用于泛用于220kV及以下架空线路中及以下架空线路中)、铁塔、铁塔(只用作线路的耐张、转角、换位、跨越等只用作线路的耐张、转角、换位、跨越等特殊地方杆塔以及特殊地方杆塔以及500kV及以上的特高压及以上的特高压输电线路的杆塔输电线路的杆塔)n类型（功能）：直线塔、耐张塔、换位塔、类型（功能）：直线塔、耐张塔、换位塔、转角塔、跨越杆塔、终端杆塔等转角塔、跨越杆塔、终端杆塔等11-11512-115直线杆塔直线杆塔也也称称中中间间杆杆塔塔。主主要要用用来来悬悬挂挂导导线线，其其数数量量约约占占杆杆塔塔总总数数的的80%左右。左右。13-115500kV换位塔换位塔用用在在110kV及及以以上上的的送送电电线线路路中中，为为使使三三相相导导线线在在空空间间进进行行换换位位所所使使用用的的特特种种杆杆塔塔。消消除除三三相相的的线线间间距距离离和和对对地地距距离离不不相相等等引引起起的的三三相相电电流不对称流不对称单换位循环单换位循环双换位循环双换位循环14-115跨跨越越塔塔位位于于线线路路跨跨越越河河流流、山山谷谷、铁铁路路、公公路路、居居民民区区等等地地方方，其其高高度度较较一一般般杆杆塔塔为为高高15-115同杆双回塔同杆双回塔两条线路可以传输电力两条线路可以传输电力.正常运正常运行的时候是一条线路正常运行行的时候是一条线路正常运行.另一条线备用线路另一条线备用线路,是不运行的是不运行的.16-115耐张转角塔耐张转角塔位位于于线线路路转转角角处处，承承受受侧向拉力。侧向拉力。17-115（4）绝缘子）绝缘子 n作用：使导线与导线、导线与杆塔之间保持绝作用：使导线与导线、导线与杆塔之间保持绝缘状态缘状态 n按材料分：玻璃绝缘子按材料分：玻璃绝缘子 瓷绝缘子瓷绝缘子 合成绝缘子合成绝缘子 n按形式分：针式、悬式、棒式、横担按形式分：针式、悬式、棒式、横担18-115绝缘子种类绝缘子种类钢化玻璃绝缘子钢化玻璃绝缘子 瓷绝缘子瓷绝缘子 合成绝缘子合成绝缘子 高分子材料复合结构取代过去用的陶瓷和钢化玻璃高分子材料复合结构取代过去用的陶瓷和钢化玻璃19-115绝缘子形式绝缘子形式针式绝缘子针式绝缘子主要用于电压不超过主要用于电压不超过35kV、导线拉力不大的直线杆塔、导线拉力不大的直线杆塔和小转角杆塔上。和小转角杆塔上。20-115悬悬式式绝绝缘缘子子主主要要用用于于35kV及及以以上上的的线线路路上上。悬悬式式绝绝缘缘子子在在直直线线型型杆杆塔塔上上组组合合成成悬悬垂垂绝绝缘缘子子串串(简简称称悬悬垂垂串串)；在在耐耐张张杆杆塔塔上上组组合合成成耐耐张张绝绝缘缘子子串串(简简称称耐耐张张串串)。21-115电压等级与直线杆塔上悬垂绝缘子电压等级与直线杆塔上悬垂绝缘子串中绝缘子数量的关系串中绝缘子数量的关系 系统标称电系统标称电压（压（kV）3563110220330500每串绝缘子每串绝缘子片数片数3571317192830耐张串耐张串中绝缘子的片数比同级电压线路悬垂串一般多中绝缘子的片数比同级电压线路悬垂串一般多12片片22-115棒式绝缘子棒式绝缘子瓷瓷横担绝缘子横担绝缘子代替整串悬式绝缘子代替整串悬式绝缘子是是棒棒式式绝绝缘缘子子的的另另一一种种形形式式，它它是是一一种种同同时时起起到到绝绝缘缘子子和和横横担担双双重重作作用用的的新新型型绝绝缘缘子子。故故能能大大量量节节约约木木材材和和钢钢材材，有有效效地地降降低低杆杆塔塔的的高高度度。我我国国目目前前在在110kV及及以以下下的的线线路路上上已已广广泛泛采采用用，在在220kV线线路路上上也也已已开始部分地采用。开始部分地采用。23-115（5）金具）金具 n固定、悬挂、连接和固定、悬挂、连接和保护架空线路各主保护架空线路各主要元件的金属部件要元件的金属部件 24-115常用金具种类常用金具种类并沟线夹（接续金具）并沟线夹（接续金具）用于导线或避雷线两个终端的连接用于导线或避雷线两个终端的连接处处悬垂线夹悬垂线夹（将导线、避雷线固定在绝缘子上将导线、避雷线固定在绝缘子上）耐张线夹耐张线夹连连接接金金具具（Z型型挂挂板板）：将将绝绝缘缘子子组组装装成成绝绝缘缘子子串串或或用用于于绝绝缘缘子子串串、线线夹夹、杆杆塔塔和和横横担担等等的相互连接。的相互连接。25-115金具种类（保护）金具种类（保护）防防振锤振锤防振锤和阻尼线吸收或消耗架空线的防振锤和阻尼线吸收或消耗架空线的振动能量，以防止振动时在悬挂点处振动能量，以防止振动时在悬挂点处的反复拗折，造成断股甚至断线的事的反复拗折，造成断股甚至断线的事故。故。间隔棒间隔棒限限制制子子导导线线之之间间的的相相对对运运动动（在在间间隔隔棒棒活活动动关关节节处处利利用用橡橡胶胶作作阻阻尼尼材材料料来来消消耗耗导导线线的的振振动动能能量量，对对导导线线振振动动产产生生阻阻尼尼作作用用）及及在在正正常常运运行行情情况况下下保保持持分分裂裂导导线线的的几何形状几何形状。26-1152.2.2 电缆线路电缆线路 结构结构导体导体绝缘层绝缘层保护层保护层特点：特点：1.由由于于其其造造价价高高，故故障障后后检检测测故故障障点点位位置置和和修修理理较较费费事事，因因而而使用范围远不如架空线路。使用范围远不如架空线路。2.占占用用土土地地面面积积少少，供供电电可可靠靠，极极少少受受外外力力破破坏坏，对对人人身身也也较较安全，可使城市环境美观。安全，可使城市环境美观。应用范围：应用范围：发发电电厂厂和和变变电电所所的的进进出出线线、穿穿越越江江河河的的输输电电线线、城城市市供供电电及及军军事基地事基地 27-115电缆分类及结构电缆分类及结构n导体通常采用多股铜绞线或铝绞线制成，根据电缆中导体的导体通常采用多股铜绞线或铝绞线制成，根据电缆中导体的数目多少，电缆可分为单芯、三芯和四芯等种类。单芯电缆数目多少，电缆可分为单芯、三芯和四芯等种类。单芯电缆的导体截面为圆形，三芯、四芯电缆的导体除了圆形外，还的导体截面为圆形，三芯、四芯电缆的导体除了圆形外，还有扇形和腰圆形。有扇形和腰圆形。n电缆的绝缘层用来使导体与导体间及导体与包皮之间相互绝电缆的绝缘层用来使导体与导体间及导体与包皮之间相互绝缘。一般电缆的绝缘层包括芯绝缘与带绝缘两部分，芯绝缘缘。一般电缆的绝缘层包括芯绝缘与带绝缘两部分，芯绝缘层包裹着导体芯；带绝缘层包裹着全部导体，空隙处填以充层包裹着导体芯；带绝缘层包裹着全部导体，空隙处填以充填物。电缆所用的绝缘材料一般有油浸纸、橡胶、聚乙烯、填物。电缆所用的绝缘材料一般有油浸纸、橡胶、聚乙烯、交联聚氯乙烯等。交联聚氯乙烯等。n电缆的保护层用来保护绝缘物及芯线，分为内保护层和外保电缆的保护层用来保护绝缘物及芯线，分为内保护层和外保护层。内保护层由铅或铝制成筒形，它增加电缆绝缘的耐压护层。内保护层由铅或铝制成筒形，它增加电缆绝缘的耐压作用，并且防水防潮、防止绝缘油外渗。外保护层由衬垫层作用，并且防水防潮、防止绝缘油外渗。外保护层由衬垫层(油浸纸、麻绳、麻布等油浸纸、麻绳、麻布等)、铠装层、铠装层(钢带、钢丝钢带、钢丝)及外被层及外被层(浸浸沥青的黄麻沥青的黄麻)组成，其作用是防止电缆在运输、敷设和检修过组成，其作用是防止电缆在运输、敷设和检修过程中免受机械损伤。程中免受机械损伤。28-115电缆结构电缆结构铜（铝）导体铜（铝）导体 聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯绝缘 填充填充 包带包带 聚氯乙烯内垫层聚氯乙烯内垫层 钢带铠装层钢带铠装层 保护导体保护导体 聚氯乙烯外护层聚氯乙烯外护层 29-115电缆分类及结构电缆分类及结构n电电缆缆除除按按芯芯数数和和导导体体截截面面形形状状分分类类外外，还还可可按按内内保保护护层层的的结结构构分分为为统统包包型型、屏屏蔽蔽型型和和分分相相铅铅包包型型等等。按按绝绝缘缘材材料料的的不不同同，又又可可分分为为油油浸浸纸纸绝绝缘缘电电缆缆、橡橡胶胶绝绝缘缘电电缆缆、聚聚氯氯乙乙烯烯电电缆缆、交交联联聚聚氯氯乙乙烯烯电电缆缆及及充充油油、充充气电缆等。气电缆等。n统统包包型型电电缆缆的的三三相相芯芯线线绝绝缘缘层层外外有有一一共共同同的的铅铅包包皮皮，这这种种电电缆缆内内部部电电场场分分布布不不均均匀匀，不不能能充充分分利利用用绝绝缘缘强强度，只用于度，只用于10kV及以下的线路中。及以下的线路中。30-1152.3 架空线路参数计算架空线路参数计算 n有几个参数可以反映输电线的电磁现象有几个参数可以反映输电线的电磁现象?n各个参数受哪些因素影响各个参数受哪些因素影响?n如何用等值电路表示输电线路如何用等值电路表示输电线路?31-115 输电线路的电气参数输电线路的电气参数n输电线路的电气参数有：输电线路的电气参数有：q电阻电阻R线路通过电流时产生有功功率损失线路通过电流时产生有功功率损失q电抗电抗X载流导体周围的磁场效应载流导体周围的磁场效应 感应电感应电势势(自感、互感自感、互感)抵抗电流抵抗电流q电导电导G线路带电时绝缘介质中产生泄漏电线路带电时绝缘介质中产生泄漏电流及导线附近空气游离而产生的有功功率损失流及导线附近空气游离而产生的有功功率损失q电纳电纳B带电导线周围的电场效应带电导线周围的电场效应32-115n在讨论输电线路的电气参数时，都在讨论输电线路的电气参数时，都假设三相电气假设三相电气参数是相同参数是相同的。的。n使三相参数平衡的方法有使三相参数平衡的方法有：q三相导线布置在三相导线布置在等边三角形的顶点等边三角形的顶点上上q排列不是等边三角形时，采用架空线排列不是等边三角形时，采用架空线三相循环三相循环换位换位以减小三相参数不平衡以减小三相参数不平衡ABCAAABBBCCC完整换位循环：指一定长度内有两次换位而三相导线完整换位循环：指一定长度内有两次换位而三相导线都分别处于三个不同位置，完成一次完整的循环。都分别处于三个不同位置，完成一次完整的循环。33-115n1 1、电阻（、电阻（r r，/km/km）q导线的直流电阻可按下式计算：导线的直流电阻可按下式计算：q在在交交流流电电路路中中，由由于于集集肤肤效效应应和和邻邻近近效效应应的的影影响响，交交流流电电阻阻比比直直流流电电阻阻要要大大，而而且且导导线线的的长长度度与与截截面面积积也也有有出出入入，导导线线材材料料的的电电阻阻率率要要选选用用略略为为增增大大的的计计算算值值。（查查表表）:铝铝的的电电阻阻率率增增大大为为31.5 31.5 mmmm2 2/km;/km;铜的电阻率增大为铜的电阻率增大为18.8mm18.8mm2 2/km/kmq在考虑温度的影响时，在考虑温度的影响时，-导线材料的电阻率导线材料的电阻率,mmmm2 2/km /km S S-为导线的截面积，为导线的截面积，mmmm2 2 t（）时的电阻 率 20（）时的电阻 率 电阻的温度电阻的温度系数系数，1/电电流流或或电电压压以以频频率率较较高高的的电电子子在在导导体体中中传传导导时时，会会聚聚集集于于导导体体表表层层，而而非非平平均均分分布布于于整整个个导导体体的的截截面面积积中中。频频率率越越高高，趋趋肤肤效效用越显著。用越显著。34-115n2 2、电抗（、电抗（x x，/km/km）q三相导线每相都有自感和互感，当线路中流过三相三相导线每相都有自感和互感，当线路中流过三相对称的交流电流时，这些电感将形成相应的电抗。对称的交流电流时，这些电感将形成相应的电抗。q三相导线单位长度的电抗：三相导线单位长度的电抗：35-115q将将f=50Hz,=1代入式中，可得每相导线单位长代入式中，可得每相导线单位长度电抗的计算公式为：度电抗的计算公式为：单导线：单导线：+0.0157，/km 分裂导线：分裂导线：r单导线的等值半径，单导线的等值半径，mm req分裂导线的等值半径，分裂导线的等值半径，mm Dge导线的几何均距，导线的几何均距，mm;三相导线水平排三相导线水平排列：列：=1.26D;等边三角形排列等边三角形排列=D+，/kmm分裂导线的分裂数分裂导线的分裂数 36-115n分裂导线三相架空线路的电抗分裂导线三相架空线路的电抗q分裂导线采用了改变导线周围的磁场分布，分裂导线采用了改变导线周围的磁场分布，等效地等效地增加了导线半径增加了导线半径，从而减少了导线电抗。，从而减少了导线电抗。非铁磁材料的单股线：非铁磁材料的单股线：req=0.779r非铁磁材料的多股线：非铁磁材料的多股线：req=（0.7240.771)r钢芯铝线：钢芯铝线：req=（0.770.9)r一般单根导线：一般单根导线：0.4/km左右左右2根分裂导线：根分裂导线：0.33/km左右左右3根分裂导线：根分裂导线：0.3/km左右左右4根分裂导线根分裂导线：0.28/km左右左右左右左右37-115n3 3、电导（电导（g g，S(S(西门子西门子)/km)/km）q导线的电导：电力线路上导线的电导：电力线路上沿绝缘子泄漏电流沿绝缘子泄漏电流产生的有产生的有功功率损耗及功功率损耗及电晕电晕有功功率损耗等值为线路的电导。有功功率损耗等值为线路的电导。n绝缘子串的泄漏：通常很小绝缘子串的泄漏：通常很小n电晕：强电场作用下导线周围空气的电离现象电晕：强电场作用下导线周围空气的电离现象q导线周围空气电离的原因导线周围空气电离的原因：是由于导线表面的电场强：是由于导线表面的电场强度超过了某一临界值，以致空气中原有的离子具备了度超过了某一临界值，以致空气中原有的离子具备了足够的动能，使其他不带电分子离子化，导致空气部足够的动能，使其他不带电分子离子化，导致空气部分导电。分导电。n电晕现象 声响 蓝色晕光 O3气味电晕损耗电晕损耗38-115q实际上，在设计线路时，已检验了所选导线的实际上，在设计线路时，已检验了所选导线的半径是否能满足晴朗天气不发生电晕的要求，半径是否能满足晴朗天气不发生电晕的要求，一般情况下可设一般情况下可设g g=0=0。q当线路实际电压高于电晕临界电压时，可以通当线路实际电压高于电晕临界电压时，可以通过实测的方法求取电导，过实测的方法求取电导，三相电晕损耗总三相电晕损耗总功率，功率，kW/km 线电压值，线电压值，kV 39-115n4 4、电钠（电钠（b b，S/kmS/km）q三相导线的相与相及相与地之间有分布电容，三相导线的相与相及相与地之间有分布电容，当线路上具有三相对称的交流电压时，这些电当线路上具有三相对称的交流电压时，这些电容形成相应的电钠。容形成相应的电钠。q分裂导线的电钠要比同样截面积的单导线的电分裂导线的电钠要比同样截面积的单导线的电钠大。钠大。q三相导线的每相三相导线的每相电容值为：电容值为：40-115q当频率当频率f f为为50Hz50Hz时，单位长度的电纳为时，单位长度的电纳为q架空线路的电纳变化不大，一般为架空线路的电纳变化不大，一般为q分裂导线线路的电纳分裂导线线路的电纳41-1155.输电线路的等值电路输电线路的等值电路n在电力系统稳态分析中，在电力系统稳态分析中，电力线路的数学模型电力线路的数学模型就是就是用用电阻、电抗、电钠和电导电阻、电抗、电钠和电导表示的电力线路的等值表示的电力线路的等值电路。电路。n一般用单相等值电路代表三相电力线路，一方面是一般用单相等值电路代表三相电力线路，一方面是由于正常运行的电力系统三相对称；另一方面因架由于正常运行的电力系统三相对称；另一方面因架空线路都已经过整循环换位空线路都已经过整循环换位 (三相参数基本相等三相参数基本相等)。n电力线路的电力线路的参数实际上是沿线路均匀分布参数实际上是沿线路均匀分布的，用下的，用下图的链形电路表示。图的链形电路表示。42-115n为了计算的方便，当为了计算的方便，当线路长度在线路长度在100km100km以内以内时，时，可用可用集中参数表示的等值电路集中参数表示的等值电路来近似代替分布来近似代替分布参数等值电路。参数等值电路。n一字型等值电路一字型等值电路（短线路）（短线路）43-115n对于对于线路长度在线路长度在100km-300km100km-300km之间的之间的中等长度中等长度的架空线路和小于的架空线路和小于100km100km的电缆线路的电缆线路，可用，可用型和型和T T型两种等值电路。型两种等值电路。n工程上一般用工程上一般用型等值电路。型等值电路。n长线路用分布参数等值电路长线路用分布参数等值电路44-115例例2.1 有一有一110kV的双回架空线路，长度为的双回架空线路，长度为100km，导，导线型号为线型号为LGJ-185，线间几何均距为，线间几何均距为5m，试计算线路，试计算线路参数并作出其参数并作出其型等值电路。型等值电路。解：解：1）单单位位长长度度线线路参数：路参数：线线路路电电阻：阻：线线路路电电抗：抗：45-115线线路路电纳电纳：线线路等路等值电值电路如路如图图所示：所示：46-1152.4 变压器的电气参数及等值电路变压器的电气参数及等值电路n 双绕组双绕组n 三绕组三绕组n自耦自耦 按按每相绕组每相绕组的结构分类的结构分类47-1152.4 变压器的电气参数及等值电路变压器的电气参数及等值电路n2.4.1双绕组变压器双绕组变压器q在电力系统计算中，双绕组变压器常用在电力系统计算中，双绕组变压器常用型等值型等值电路来表示。电路来表示。（注意：导纳支路一般接在变压（注意：导纳支路一般接在变压器的电源侧；电纳参数为负值）器的电源侧；电纳参数为负值）q励磁支路以励磁导纳的形式出现，变压器原、励磁支路以励磁导纳的形式出现，变压器原、副方绕组的阻抗合并。副方绕组的阻抗合并。48-115n变压器额定容量变压器额定容量SNn变压器额定电压变压器额定电压UNn短路损耗短路损耗Psn阻抗电压阻抗电压百分数百分数U Us s%n空载损耗空载损耗 P P0 0n空载电流百分数空载电流百分数I I0 0%等值电路计算所用铭牌参数等值电路计算所用铭牌参数双绕组变压器双绕组变压器型等值电路型等值电路 49-115说明说明关于参数关于参数:SN、UN、Ps、Us、P0、I0v变压器容量为三相的总容量变压器容量为三相的总容量v变压器铭牌上的电气参数：损耗是三相总损耗、百变压器铭牌上的电气参数：损耗是三相总损耗、百分数是相对于相电压（电流）的百分比分数是相对于相电压（电流）的百分比v计算所得变压器等值电路中的参数指的是每一相的计算所得变压器等值电路中的参数指的是每一相的参数参数等值电路重点为等值电路重点为型型仅讨论仅讨论 三相对称运行的情况三相对称运行的情况50-1152.4.1.1 电阻计算电阻计算 试验条件：一侧短路，另一侧加压直到其试验条件：一侧短路，另一侧加压直到其电流达到电流达到额定值额定值试验结果：外施电压（阻抗压降）试验结果：外施电压（阻抗压降）Us 输入功率（即短路损耗）输入功率（即短路损耗）Ps 短路试验短路试验接线示意图接线示意图51-115电阻的计算公式电阻的计算公式n IN为变压器的额定电流，为变压器的额定电流，An UN为变压器的额定电压，为变压器的额定电压，kVn SN为变压器的额定容量，为变压器的额定容量，kVA n RT为变压器的短路电阻，为变压器的短路电阻，变压器的电阻是通过变压器的短路损耗，其近似变压器的电阻是通过变压器的短路损耗，其近似等于额定总铜耗等于额定总铜耗:52-1152.4.1.2 电抗计算电抗计算 nIN为变压器的额定电流，为变压器的额定电流，AnUN为变压器的额定电压，为变压器的额定电压，kVnSN为变压器的额定容量，为变压器的额定容量，kVA nXT为变压器的短路电抗，为变压器的短路电抗，在电力系统计算中认为，大容量变压器的电抗和阻在电力系统计算中认为，大容量变压器的电抗和阻抗在数值上接近相等，可近似如下求解：抗在数值上接近相等，可近似如下求解：53-115注意：注意：n短路电阻、电抗都是指归算到某一侧额定电压的短路电阻、电抗都是指归算到某一侧额定电压的两侧绕组的总电阻、总电抗，表征绕组的特性两侧绕组的总电阻、总电抗，表征绕组的特性 短路试验等值电路54-1152.4.3 电导计算电导计算 n试验条件：一侧开路，在另一侧加试验条件：一侧开路，在另一侧加额定电压额定电压n试验结果：有功损耗（即空载损耗）试验结果：有功损耗（即空载损耗）PO（kW）空载电流百分数空载电流百分数IO%空载试验接线图空载试验接线图 55-115空载试验等值电路空载试验等值电路n等值电路等值电路 计算电路计算电路56-115电导的计算公式电导的计算公式 POPFe57-1152.4.1.4 电纳计算电纳计算 空载试验等值电路空载试验等值电路 I0IB 空载电流相量图空载电流相量图58-115电纳计算公式电纳计算公式n电纳和电导是反应铁心（激磁）特性的参数电纳和电导是反应铁心（激磁）特性的参数59-115 进行计算时应注意的问题进行计算时应注意的问题n各各参数的单位参数的单位n等值电路中各参数的物理意义等值电路中各参数的物理意义n额定电流额定电流IN，An额定电压额定电压UN，kVn额定容量额定容量SN，kVA n损耗，损耗，kWn电阻、电抗，电阻、电抗，n电导、电纳，电导、电纳，S60-115q变比变比kT（重要参数）（重要参数）n两侧绕组空载线电压比值两侧绕组空载线电压比值n求得求得2电量后，还要利用电量后，还要利用kT，折合到，折合到2侧，得侧，得到实际电压等级下的电量数值。到实际电压等级下的电量数值。n多电压等级多电压等级：麻烦麻烦！61-115n例例2.3 有一台有一台SFL1-31500/110型双绕组降压变压器，其型双绕组降压变压器，其铭牌数据为：铭牌数据为：PS=190kW，US%=10.5，P0=31.05kW，I0%=0.7，试求，试求变压器的等值参数并作出等值电路。变压器的等值参数并作出等值电路。【解解】变压器的电阻为变压器的电阻为变压器的电抗为变压器的电抗为变压器的电导为变压器的电导为变压器的电纳为变压器的电纳为62-115变压器导纳中的功率损耗为变压器导纳中的功率损耗为变压器的等值电路如图所示。变压器的等值电路如图所示。63-1152.4.2 三绕组变压器参数计算三绕组变压器参数计算 n作用：用于连接三个不同电压等级的电网。作用：用于连接三个不同电压等级的电网。n优优点点：代代替替两两台台双双绕绕组组变变压压器器，降降低低设设备备成成本本，提提高供电的可靠性与灵活性。高供电的可靠性与灵活性。n等等值值电电路路:由由于于三三相相对对称称，三三绕绕组组变变压压器器的的等等值值电电路路常常用用一一相相等等值值电电路路表表示示。将将同同相相的的三三个个绕绕组组的的阻阻抗抗归归算算到到一一个个基基准准电电压压下下接接成成星星形形，励励磁磁支支路路代代表表励励磁磁支支路路在在基基准准电电压压下下的的等等值值导导纳纳，励励磁磁导导纳纳仍仍接接在在电源侧。电源侧。三绕组变压器的等值电路三绕组变压器的等值电路64-115n导纳支路参数导纳支路参数GT、BT的计算公式同双绕组变压器的计算公式同双绕组变压器完全相同，阻抗支路参数完全相同，阻抗支路参数RT、XT的计算与双绕组变的计算与双绕组变压器压器没有本质上的差别没有本质上的差别，但由于三绕组变压器各绕，但由于三绕组变压器各绕组的容量有不同的组合，因而其阻抗的计算方法有组的容量有不同的组合，因而其阻抗的计算方法有所不同，分别讨论。所不同，分别讨论。65-1152.4.2.1额定容量额定容量各电压等级的容量配置可以不同各电压等级的容量配置可以不同 国家标准规定的国家标准规定的容量比容量比有三种类型：有三种类型：100（高）（高）/100（中）（中）/100（低）（低）:三个绕组的容量三个绕组的容量都等于变压器的额定容量；都等于变压器的额定容量；100（高）（高）/100（中）（中）/50（低）（低）:第三绕组的容量仅第三绕组的容量仅为变压器额定容量的为变压器额定容量的50%；100（高）（高）/50（中）（中）/100（低）（低）:第二绕组容量为变第二绕组容量为变压器额定容量的压器额定容量的50%三绕组变压器的额定容量：三个绕组中容量最大的一三绕组变压器的额定容量：三个绕组中容量最大的一个绕组的容量个绕组的容量 66-1152.4.2.2 电阻计算电阻计算短路试验时，可以通过分别在两绕组间进行，另一绕短路试验时，可以通过分别在两绕组间进行，另一绕组开路。组开路。三绕组变压器的短路试验三绕组变压器的短路试验 假设测得的短路损耗为假设测得的短路损耗为PS1-2、PS1-3、PS2-3，各绕组的短路损耗分别为各绕组的短路损耗分别为PS1、PS2、PS3，则，则 在在第第1绕绕组组中中通通以以额额定定 电电 流流。其其它它与与此此类推。类推。67-115(a)对对100/100/100型三绕组变压器型三绕组变压器各个绕组的电阻为各个绕组的电阻为（2-19）68-115(b)对于对于100/50/100和和100/100/50型三绕组变压器型三绕组变压器 u制造厂提供的的制造厂提供的的短路损耗数据是一对绕组中容量较小的一短路损耗数据是一对绕组中容量较小的一方达到它本身的额定电流时两绕组的短路损耗方达到它本身的额定电流时两绕组的短路损耗。u在求各绕组的短路损耗之前，首先将绕组间的短路损耗数在求各绕组的短路损耗之前，首先将绕组间的短路损耗数据归算为额定电流下的值。据归算为额定电流下的值。50的额定电流是变压器额定电流的额定电流是变压器额定电流的一半，因此先要作以下归算：的一半，因此先要作以下归算：SN2为绕组为绕组2的额定容量；的额定容量；PS1-2、PS2-3 为未折算的绕组间的短路损耗；为未折算的绕组间的短路损耗；PS1-2、PS2-3 为为折折算算到到100%绕绕组组额额定定容容量量下下绕绕组组间间的的短短路损耗；路损耗；PS1-3 不用折算。不用折算。69-1152.4.2.3 电抗电抗 国标规定，短路电压百分数已经折算到额定电流时的值。国标规定，短路电压百分数已经折算到额定电流时的值。各绕组之间的短路电压百分数分别为：各绕组之间的短路电压百分数分别为：可解得各个绕组的短路电压百分数可解得各个绕组的短路电压百分数 令各绕组的短路电压百分数分别为令各绕组的短路电压百分数分别为U US1S1%、U US2S2%、U US3S3%70-115可求得各个绕组的电抗为可求得各个绕组的电抗为（2-23）71-1152.4.2.4 电导和电纳电导和电纳n三三绕组变压器的电导和电纳的计算方法绕组变压器的电导和电纳的计算方法与双与双绕组变压器绕组变压器完全一样完全一样三绕组变压器的空载试验三绕组变压器的空载试验72-115三绕组变压器的绕组布置示意图三绕组变压器的绕组布置示意图（a a）升压布置升压布置 （b b）降压布置降压布置1-高压绕组；2-中压绕组；3-低压绕组2.4.2.5 绕组布置绕组布置73-115【例例2.4】某变电所装有一台型号为某变电所装有一台型号为SFSL1-20000/110，容量，容量比为比为100/100/50的三绕组变压器。的三绕组变压器。PS1-2=152.8kW，PS1-3=52kW，PS2-3=47kW，US1-2%=10.5，US2-3%=6.5，US1-3%=18，P0=50.2kW，I0=4.1，试求变压器的参数并作出，试求变压器的参数并作出等值电路。等值电路。74-11575-11576-115等效电路只是数学模型，而不是物理模型等效电路只是数学模型，而不是物理模型；出现负值不意味着电抗是容性的，实际计算中出现负值不意味着电抗是容性的，实际计算中=0=0 77-1152.4.3 自耦变压器自耦变压器 n两侧绕组间不仅有磁的耦合，而且还有电的直两侧绕组间不仅有磁的耦合，而且还有电的直接联系接联系 n节省材料，缩小体积，减轻重量，降低成本，节省材料，缩小体积，减轻重量，降低成本，损耗小损耗小 n高压大容量的电力系统中，当电压变比不大时高压大容量的电力系统中，当电压变比不大时常采用自耦变压器常采用自耦变压器 自耦自耦变压器的特点变压器的特点78-1152.4.3.1 自耦变压器的连接方式和容量关系自耦变压器的连接方式和容量关系 三绕组自耦变压器三绕组自耦变压器U1-高压，高压，U2-中压，中压，U3低压低压 就就端端点点条条件件而而言言，自自耦耦变变压压器器可可完完全全等等值值于于普普通通变变压压器器，但但由由于于三三绕绕组组自自耦耦变变压压器器第第三三绕绕组组的的容容量量总总小小于变压器的额定容量，因此需要进行归算。于变压器的额定容量，因此需要进行归算。79-1152.4.3.2 自耦变压器的优缺点自耦变压器的优缺点 n计算容量小于额定容量计算容量小于额定容量 n阻抗较小，故电压变化率较小，但短路电流较阻抗较小，故电压变化率较小，但短路电流较大大n原边遭受过电压时会引起副边的过电压原边遭受过电压时会引起副边的过电压 n当自耦变压器电压变比不大时，其经济性才较当自耦变压器电压变比不大时，其经济性才较显著显著 80-1152.4.3.3 参数计算及等值电路参数计算及等值电路 n短路试验数据是未经折算的数值短路试验数据是未经折算的数值 如如容量比为容量比为100/100/50的自耦变压器，短路电压百分数的折算：的自耦变压器，短路电压百分数的折算：短路损耗的折算同前短路损耗的折算同前81-115例例2.5 OSFPSL-90000/220型型自自耦耦变变压压器器，容容量量比比为为100/100/50，PO=104kW，I0%=0.65,PS1-2=325kW,PS1-3=345kW,PS2-3=270kW,US1-2%=10,US1-3%=18.6 U S2-3%=12.1,试试计计算算变变压压器器的的等等值值参参数数，并并画出其等值电路。画出其等值电路。【解解(1)将与第三绕组有关的短路损耗和短路电压将与第三绕组有关的短路损耗和短路电压折算到变压器的额定容量折算到变压器的额定容量 短路损耗的折算短路损耗的折算PS1-3=4PS1-3=345X4=1380(kW)PS2-3=270X4=1080(kW)短路电压百分数的折算短路电压百分数的折算US1-3%=2US1-3%=18.6X2=37.2US2-3%=12.1X2=24.2 82-115(2)计算各绕组的短路损耗及电阻计算各绕组的短路损耗及电阻 计算各绕组的短路损耗计算各绕组的短路损耗PS1=（PS1-2+PS1-3-PS2-3)/2=1/2X(325+1380-1080)=312.5(kW)PS2=(PS1-2+PS2-3-PS1-3)/2=1/2X(325+1080-1380)=12.5(kW)PS3(PS1-3+PS2-3-PS1-2)/2=1/2X(1380+1080-325)=1067.5(kW)计算各绕组的电阻计算各绕组的电阻83-115(3)计算各绕