02第二章电力系统的等值网络.ppt

第二章 电力网参数及等值电路本章主要介绍输电线路和变压器的等值电路以及参数计算，然后介绍具有多个电压等级的电力网等值电路的形成，另外，介绍标么制及其算法。第一节 输电线路参数及等值电路输电线路的结构与电特性参数线路分类：架空路线、电缆线路线路的物理现象及参数电流流过产生热量，消耗有功功率并产生电压降落电流流过产生热量，消耗有功功率并产生电压降落R R交流电流通过产生交变磁场并感应电势交流电流通过产生交变磁场并感应电势(自感、互感自感、互感)X)X线路加电压产生交变电场，相相及相地间产生电容电流和线路加电压产生交变电场，相相及相地间产生电容电流和容性功率容性功率B(B(电纳电纳)高电压作用下，导线表面场强过高时，线路周围空气游离高电压作用下，导线表面场强过高时，线路周围空气游离放电放电(电晕电晕)及绝缘漏电及绝缘漏电(较小较小)G()G(电导电导)架空线路参数受线路结构、架设条件等因素的影响 短电力线路的等值电路U.1U.2ZI.2I.1短电力线路的条件：长度 100km、线路额定电压60kV的架空电力线路。或不长的电力电缆线路。短电力线路的电参数特点：1、电纳B=02、电导G=03、组抗值的计算公式如下：式中，l-电力线路长度短电力线路的电路方程如下短电力线路的电路方程如下：写成矩阵形式为写成矩阵形式为：U.1I.1=ACBDI.1U.2架空线路参数计算分别用电阻分别用电阻r r1 1、电抗电抗x x1 1、电纳电纳b b1 1、电导电导g g1 1表示线路单位长度表示线路单位长度的参数。的参数。线路电阻r r 1 1=/S (/km)=/S (/km)-导线的电阻率，导线的电阻率，mmmm2 2/km/km，铜取，铜取18.818.8，铝取铝取31.5(20)31.5(20)导线电阻率略大于直流电阻率导线电阻率略大于直流电阻率集肤效应和邻近效应集肤效应和邻近效应绞线绞线额定截面与实际截面积有出入额定截面与实际截面积有出入S-S-导线额定截面积，导线额定截面积，mmmm2 2可根据导线型号由电力工程手册直接查用，但可能需根据实际温度进行修正。r t=r 201+(t-20)(/km)(/km)电阻的温度系数，铜0.00382,铝0.0036(1/)线路电抗经换位后，频率为50Hz的三相普通（每相一根）架空导线r导线半径，cm或mm。r导线材料的相对磁导系数，铜铝为1；D j p三相导线间的几何平均距离，简称几何均距，cm或mm。注意r、Djp应同单位 几何均距与导线的具体布置方式有关，设几何均距与导线的具体布置方式有关，设D D1212、D D2323、D D3131为三为三相导线两两之间距离相导线两两之间距离(m)(m)，则则 等边三角形布置时，D p j=D;水平布置时D p j=1.26D该电抗为同时考虑了其它两相互感影响后的一相等值电抗。线路的电抗与导线截面积及导线在杆塔上的布置有关，但由于与几何均距和半径之比呈对数关系，因此各种架空线路的电抗差别不大，近似取0.4/km。以上公式不适用于分裂导线。D D DD D线路电纳（容纳）三相普通架空导线经整循环换位时频率为50Hz时,单位长度的正序电纳为线路电导：电晕损耗和泄露损耗（很小）电导计算U线电压，kV；Pg每千米的三相总电晕损耗，MW/km。高压线路的电晕在高电压下，气体形成带电的离子和电子群。雨天与雾天，电晕现象更加严重一些。电晕损害消耗有功功率；对无线电通信等产生干扰；腐蚀导线，使用寿命减小。避免电晕的措施增大导线半径，减小导线表面的电场强度；110kV不小于9.6mm,220kV不小于21.28mm,330kV不小于33.2mm。66kV不会产生电晕，不必校验。采用分裂导线或扩径导线。设计线路时总是合理选择导线的结构和尺寸使好天气时不会发生电晕，故可忽略此参数，认为g1=0。例21导线型号LGJJ-300导线额定截面积为300mm2。注意r、D j p应同单位输电线等值电路等值电路只画出三相对称电路中的一相。线路的四个参数实际是沿线均匀发布的，等值电路为工程上为简化计算，按输电线路长度，分为短线路、中等长度线路和长线路。只对超过300km的长线路，才计及分布参数特性。R、X、G、B分别表示全线路每相的总电阻、总电抗、总电导、总电纳。线路长度为l时 R=r1 l()；X=x1 l();G=g1 l(S)；B=b1 l(S)B通常可认为0。短线路：长度不超过100km的架空线路电压不高时，总电纳影响不大，可令B0。“一”字形等值电路电缆线路不长，电纳影响不大时也可采用此等值电路。中等长度线路长度在100300km之间的架空线路和不超过100km的电缆线路。采用“”或“T”形等值电路。两种电路都是近似的等值电路，相互间并不等值。“T”形等值电路增加了一个节点，计算工作量增加，使用较少。长线路长度超过300km的架空线路和超过100km的电缆线路须考虑分布参数特性工程上，若只要求计算线路首末端电压、电流、功率时，可使用如下形等值电路。适用于300750km的架空线及100250km的电缆线。750km以上的架空线路和250km以上的电缆线路，需采用修正系数精确值和按均匀分布参数线路方程计算。例22长线路若不考虑分布参数特性，计算结果误差相当大，电阻为最，电抗次之，电纳最小。近似考虑分布特性，即可得足够精确结果。变压器的参数和等值电路作用：电能经济传输、合理地分配和安全使用按相数分：单相变压器、三相变压器。按每相绕组数分：双绕组变压器、三绕组变压器、自耦变压器等。变压器结构绕组：原边绕组（一次）、副边绕组（二次）铁心双绕组变压器等值电路“”形等值电路，其中反映励磁支路的电纳接在电源侧。有时为了简化计算，略去导纳。RT、XT、GT、BT由短路和空载试验的结果求出。短路试验：短路损耗PKNRT；短路电压百分数U k XT。空载试验：空载损耗P0GT；空载电流百分数I 0 BT。电阻RTAWVU k短路损耗电阻式中，PKN、UN、SN单位分别为W、V、VA。式中，PKN、UN、SN单位分别为KW、KV、MVA。电抗XT短路电压百分数U k式中，XT、UN、SN单位分别为、KV、MVA。电导GT表征变压器铁损。因I0很小，电导P0、UN单位分别为KW、KV。AWVU 1N电纳BT表征变压器的励磁特性。空载电流式中，UN、SN单位分别为KV、MVA。注意：各量单位：各量单位：S、U、P分别为MVA、KV、KW。U UN N为哪侧的，则算出的参数、等值电路为折合到该侧的。为哪侧的，则算出的参数、等值电路为折合到该侧的。三三相相变变压压器器的的原原副副边边电电压压比比不不一一定定等等于于匝匝数数比比。如如绕绕组组接接法法为为三三相相变变压压器器不不论论其其接接法法如如何何，求求出出的的参参数数都都是是等等值值成成Y/YY/Y接接法法中的一相参数。中的一相参数。变变压压器器的的电电纳纳符符号号与与线线路路相相反反（j j B BT T），为为感感性性；线线路路电电纳纳为容性。为容性。励磁支路放在功率输入侧励磁支路放在功率输入侧(电源侧、一次侧电源侧、一次侧)三绕组变压器等值电路123同相三个绕组的阻抗归算至同一基准电压下励磁支路也可以用功率损耗表示P0+Q0导纳参数计算同双绕组变压器电阻和电抗需由三个绕组两两做短路试验得出。三绕组变压器三侧绕组的额定容量可能不等。我国制造的三绕组变压器三侧绕组的额定容量有三类1)100/100/100;2)100/100/50;3)100/50/100电阻RT1、RT2、RT3第一类变压器两两做短路试验得出PK(1-2)、PK(2-3)、PK(3-1)由此得出各绕组的电阻为PK、UN、SN单位分别为KW、KV、MVA。对第二类和第三类变压器，由于参数是对应变压器额定容量下的参数,而容量为50%的绕组参与短路试验时，短路损耗只是容量较小一侧达到额定电流时的数值，因此必须将50%容量的绕组对应的短路试验数据归算至变压器额定容量。以100/100/50变压器为例，给出PK(1-2)、PK(2-3)、PK(3-1)，PK(2-3)、PK(3-1)需按归算至额定容量，然后再按公式 进行电阻参数计算。电抗XT1、XT2、XT3短路试验得到UK(1-2)%、UK(2-3)、UK(3-1)%。由得到国家标准规定制造厂给出的短路电压百分数是归国家标准规定制造厂给出的短路电压百分数是归算到变压器额定容量的，所以算到变压器额定容量的，所以第二、三类变压器第二、三类变压器短路电压百分数一般不需归算短路电压百分数一般不需归算。各绕组的等值电抗的大小，与绕组的排列有关。各绕组的等值电抗的大小，与绕组的排列有关。一般来说，最外层的绕组等值电抗最大，靠近铁一般来说，最外层的绕组等值电抗最大，靠近铁心的绕组次之，中间的绕组等值电抗较小或为负心的绕组次之，中间的绕组等值电抗较小或为负值，但值，但并不代表该绕组电抗为容性。并不代表该绕组电抗为容性。注意：注意：R R1 1、R R2 2、R R3 3是是折折算算到到同同一一侧侧后后的的各各绕绕组组的的等等值值电电阻阻；X X1 1、X X2 2、X X3 3是是折折算算到到同同一一侧侧后后的的各各绕组的等值电抗。绕组的等值电抗。U UN N取哪侧即归算至哪侧。取哪侧即归算至哪侧。S SN N是变压器容量是变压器容量，不是绕组容量。，不是绕组容量。自耦变压器等值电路自耦变压器等值电路自自耦耦变变压压器器的的等等值值电电路路和和参参数数与与普普通通变变压压器器基本基本相同。相同。三绕组自耦变压器 低压绕组独立，一般接成三角形，其容量小于变压器容量。高压和中压绕组一般接为Y型，中性点直接接地。自耦变压器短路试验中，高低、中低间的数据（短路损耗和短路电压百分数）需先进行折算，再进行计算。例24变压器电阻、电抗、电导、电纳计算公式如何求PK1、PK2、PK3；UK1%、UK2、UK3%。UN用哪一侧的值？等值电路等值电路中参数的标注，电纳需特别注意。电力网等值电路建立多电压等级电力网的等值电路，必须将各元件的参数以及这些元件所处电压等级的电流、电压由所在电压等级归算到同一电压等级。基本级通常取电力网中最高电压级为基本级。各量的归算R、X、G、B、U、I归算前的电阻、电抗、电导、电纳和相应的电压、电流值；R、X、G、B、U、I归算后的电阻、电抗、电导、电纳和相应的电压、电流值；K变压器的变比。K的分子向着基本级一侧的电压，分母是向着待归算一侧的电压。例25电力网接线如图示，各元件参数见表。试采用额定变比，作出归算到110kV和6kV侧的网络等值电路。变压器的电阻、导纳、线路的电导略去不计。10kV T1 110kV T2 6kV k1 L1 k2 L2变压器额定容量（MVA)额定电压（kV）U k%PkN(kW)I0(%)P0(kW)T131.510.5/12110.5190332T220110/6.610.51352.8221.归算至110kV侧导线型号长度（km）电压（kV）电阻（/km)电抗（/km)电纳（S/km)L1LGJ-1851001100.170.383.1510-6L2LGJ-300560.1050.383采用高压侧UN，不必归算1.中等长度线路，采用型等值电路；2.本身在110kV，不必归算采用高压侧UN，不必归算1.短线路，采用一字型等值电路；2.本身在6kV，由6kV归算至110kV2.归算至6kV侧由110kV归算至6kV1.由110kV归算至6kV；2.导纳的归算为除以k2采用低压侧UN，不必归算本身在6kV，不必归算标么制有名制 标么制标么值有名值：以实际数字和明确单位表示其量值。标么值 标么值是一个相对值，本身无单位；基准值为与实际值同单位的量。基准值不同，标么值也不同。选定电压、电流、功率、阻抗和导纳的基准值为Uj、Ij、Sj、Zj、Yj时基准值的选择原则上是任意的。但通常选取某设备的额定值或整个系统选取一个便于计算的共同基准值。基准值Sj、Uj、Ij、Zj、Yj之间满足基本电路关系即功率方程和欧姆定律由上可知，线电压与相电压的标么值相等，三相功率与单相功率的标么值相等。即标么制中三相电路的计算公式与单相相同，简化了公式，方便计算。五个基准值中只有两个可任意选择（通常选线电压和三相视在功率），其余由下式得到。不同基准值的标么值之间的换算电力系统元件参数常以元件本身额定值为基准值的标么值形式给出，如将某一基准值SN、UN下的标么值换算到另一基准值Sj、Uj下具有变压器的多电压等级网络标么值等值电路的建立精确法：潮流、稳定计算中用。取电网的标称电压为电压基准值，本节介绍。近似法：短路电流计算中用。取电网的平均电压为电压基准值，第四章中介绍。功率基准值一般取1000/100MVA。采用精确法建立多电压等级标么值等值电路的方法选定基本级及基本级的基准电压Uj和基准功率Sj方法1：将所有有名值按变压器实际变比归算至基本级，再在基本级进行标么值的计算。方法2：将基本级的基准值按变压器实际变比归算至元件所在的电压级，在该电压级进行标么值的计算。基准功率不需归算。两种方法等效。举例说明:例25中，选定110kV为基本级，取Sj=1000MVA,Uj=110kV,则Zj=Uj2/Sj=12.1()第一种方法：线路L2的电阻有名值归算至110kV为145.8，标么值为RL2*=148.5/12.1=12.05第二种方法：将110kV的基准值归算至6kVUj=Uj/k=110/(110/6.6)=6.6(kV)Zj=Uj 2/Sj6.62/1000=0.04356()标么值为RL2*=RL2/Zj=0.525/0.04356=12.05两种方法结果相同。等值变压器模型及其应用带变比变压器的等值电路双绕组变压器图中 为1侧折合到2侧的值,KU1N/U2N，图（c）中变压器为理想变压器。三绕组变压器图（a）中参数均折合到第三绕组（低压侧）；图（b）中k13U1N/U3N,k23=U2N/U3N。U1N、U2N、U3N为变压器额定电压，变压器在分接头上运行时，应采用分接头电压。带变比变压器的标么值等值电路变压器等值电路引入理想变压器后，各侧可分别取所在电压等级的电网额定电压作基准电压，并取统一的基准容量Sj，化成标么值。各侧与所在侧线路等元件直接相连，线路等元件无需进行任何折算。以双绕组变压器为例，变压器的标么值模型如下，图中k*（U1N/U1j）/（U2N/U2j）,U1j、U2j分别为1、2侧的基准电压。变压器的型等值电路为简洁起见将激磁导纳放在型等值电路之外；略去标么值符号*；变压器漏抗用ZT表示。变压器的等值模型是数学上的等值，无物理含义。变压器的等值模型是数学上的等值，无物理含义。参参数数均均与与变变比比k k有有关关，体体现现了了改改变变电电压压大大小小的的性性能。能。采采用用等等值值变变压压器器模模型型，所所有有参参数数和和变变量量可可不不进进行行归算。归算。型等值电路用于计算机计算。型等值电路用于计算机计算。标么制的优点三相计算公式与单相相同，省去了3。大大简化了计算。各型号设备参数便于比较，易于识别设备性能。容易对计算结果分析、比较和判断。缺点：无量纲，物理概念不直观。输电线路换位示意图1 ac b2 b a c3 c b a l/3 l/3 l/3lThanks目标决定过程、态度成就伟业!