电力系统稳态分析2-1.ppt

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1、电力系统稳态分析工学院工学院电气工程及其自动化电气工程及其自动化赵玉峰赵玉峰2021/9/211第二章第二章 电力系统各元件的特性电力系统各元件的特性和数学模型和数学模型一电力系统中生产、变换、输送、消费电能一电力系统中生产、变换、输送、消费电能的四大部分的四大部分 1.发电机组 2.变压器 3.电力线路 4.负荷二电力网络的数学模型二电力网络的数学模型2021/9/212本章内容本章内容2.1 2.1 输电线路的参数输电线路的参数2.2 2.2 输电线路的等值电路输电线路的等值电路2.3 2.3 变压器的等值电路及参数变压器的等值电路及参数2.4 2.4 标么制标么制 第二章第二章 电力系统

2、各元件的特性电力系统各元件的特性和数学模型和数学模型2021/9/213问题的提出问题的提出1、有几个参数可以反映单位长度输电线的电磁、有几个参数可以反映单位长度输电线的电磁现象现象?2、各个参数受哪些因素影响、各个参数受哪些因素影响?3、如何表示输电线路、如何表示输电线路?2.1 2.1 输电线路的参数输电线路的参数2021/9/214一、输电线路分类q 电能的输送是在输电线路上进行的。q 按结构可分为架空线路和电缆两类。q 直流输电线路和交流输电线路。2021/9/2151.架空输电线路2021/9/216（1）导线）导线作用：传导电流，输送电能作用：传导电流，输送电能材料：铜、铝、钢材料

3、：铜、铝、钢型号型号:LJ:LJ35 35 铝绞线铝绞线 LGJLGJ185 185 钢芯铝绞线钢芯铝绞线 LGJLGJQ Q300 300 轻型钢芯铝绞线轻型钢芯铝绞线 LGJLGJJ J400 400 加强型钢芯铝绞线加强型钢芯铝绞线 为防止电晕和减小线路感抗，为防止电晕和减小线路感抗，220KV220KV以上线路常采用以上线路常采用 扩径导线、空心导线、分裂导线扩径导线、空心导线、分裂导线2021/9/217 导线的断面图导线的断面图 2021/9/218 （2 2）避雷线）避雷线作用作用:保护导线不受直接雷击保护导线不受直接雷击结构结构:常采用钢绞线、铝包钢线常采用钢绞线、铝包钢线20

4、21/9/219（3 3）杆塔）杆塔作用作用:支持导线和避雷线，并使之保持一定的安全距支持导线和避雷线，并使之保持一定的安全距离离 分类分类 1 1）按所用材料分类）按所用材料分类 木杆、铁塔、钢筋混凝土杆木杆、铁塔、钢筋混凝土杆 2 2）按用途分类）按用途分类 直线杆塔、耐张杆塔、转角杆塔直线杆塔、耐张杆塔、转角杆塔 终端杆塔、换位杆塔终端杆塔、换位杆塔2021/9/2110（4 4）绝缘子）绝缘子分类:针式绝缘子 悬式绝缘子 瓷横担等 作用作用:使导线与杆塔间保持绝缘使导线与杆塔间保持绝缘 2021/9/2111针式绝缘子 用于电压不超过35KV线路上悬式绝缘子悬式绝缘子 用于电压为用于电

5、压为35KV35KV及以上及以上 线路上线路上瓷横担瓷横担 用于用于35KV35KV及以下线路上及以下线路上12（5 5）金具）金具作用:起悬挂、耐张、固定、防震、连接等作用分类:悬垂线夹、耐张线夹、接续金具、防震金具2021/9/2113导体导体绝缘层绝缘层包护层包护层2.2.电缆线路的结构电缆线路的结构 常用电缆的构造常用电缆的构造2021/9/2114（1 1）导体）导体 铝或铜的单股或多股线，通常用多股线 根据电缆中导体数目的不同，可分为单心、三心、四心电缆 常用电缆的构造常用电缆的构造2021/9/2115（2 2）绝缘层）绝缘层作用：用来使导体间及导体与保护包层间相互绝缘。2021

6、/9/2116（3 3）包护层）包护层 内包护：保护绝缘不受损伤，防止绝缘油外溢和水分侵入。外包护：防止外界的外包护：防止外界的机械损伤和化学腐蚀。机械损伤和化学腐蚀。2021/9/2117 二、电力线路的参数二、电力线路的参数 电阻电阻r r（欧欧 ）电抗电抗x x（欧欧）电导电导g g（西门子西门子）电纳电纳b b（西门子西门子）各个参数的意义各个参数的意义 （1 1）电阻）电阻r r：反映线路的热效应（有功的损耗）：反映线路的热效应（有功的损耗）（2 2）电抗）电抗x x：反映线路的磁场效应：反映线路的磁场效应 （3 3）电纳）电纳b b：反映线路的电场效应：反映线路的电场效应 （4 4

7、）电导）电导g g：反映电晕损耗和泄露电流：反映电晕损耗和泄露电流2021/9/2118 1.参数的参数的计计算算（1）电阻）电阻 r=/s（/km）式中，式中，铜铜的的=18.8mm2/km，铝铝的的=31.5 mm2/km。在在实际应实际应用中，用中，r 随温度的随温度的变变化而化而变变化，可以用下面的公化，可以用下面的公式式进进行修正：行修正：rt=r201+a(t-20)rt、r20：t、20时时的的电电阻（阻（/km）a：电电阻的温度系数。例如，阻的温度系数。例如，铝铝0.0036，铜铜0.00382 2021/9/2119单相导线线路电抗：当三相当三相导线间导线间的距离分的距离分别

8、为别为 、时时（2）电抗）电抗20 分裂导线线路电抗分裂导线线路电抗 采用分裂导线可以采用分裂导线可以增大增大req，从而，从而减小减小x分裂导线的 等值半径每相分裂根数分裂导线中每一根导线的半径一相分裂导线中第1根与第i根的距离 kmW W2021/9/212122（3 3）电纳）电纳 Deq和和req的意义和计算电抗值相同的意义和计算电抗值相同 单相导线线路电纳单相导线线路电纳分裂导线线路电纳分裂导线线路电纳2021/9/2123（4）电导电导 电晕现象电晕现象:就是架空线路带有高电压的情况下，当就是架空线路带有高电压的情况下，当导线表面的电场强度超过空气的击穿强度时，导线附导线表面的电场

9、强度超过空气的击穿强度时，导线附近的空气游离而产生局部放电的现象。近的空气游离而产生局部放电的现象。在一般的电力系统计算中可以忽略电晕损耗，认为在一般的电力系统计算中可以忽略电晕损耗，认为2021/9/2124 2.输电线路参数计算的几点说明输电线路参数计算的几点说明 工程上已将各种型号导线单位长度的电阻、电工程上已将各种型号导线单位长度的电阻、电抗、电纳值列在设计手册中，对于表中所列的电阻抗、电纳值列在设计手册中，对于表中所列的电阻值，是指环境温度为值，是指环境温度为2020C C时的值。时的值。2021/9/2125 近似计算时近似计算时:单导单导线线路路：当分裂根数为当分裂根数为3 3根

10、时，每公里的电抗为根时，每公里的电抗为0.30 0.30 左右，每公左右，每公里的电纳分别为里的电纳分别为3.8 3.8 。对于分裂导线线路：对于分裂导线线路：当分裂根数为当分裂根数为2 2时，每公里的电抗为时，每公里的电抗为0.33 0.33 ，每公里的，每公里的电纳为电纳为3.4 3.4 。当分裂根数为当分裂根数为4 4根时，每公里的电抗为根时，每公里的电抗为0.28 0.28 左右，每左右，每公里的电纳为公里的电纳为4.14.1 。2021/9/2126钢导线，由于集肤效应及导线内部的导磁系数随导线通过的电流大小而变化，因此，它的电阻和电抗均不恒定，无法用解析法确定，只能用实验测定其特性

11、，根据电流值确定其阻抗。电缆线路的电气参数计算比架空线路复杂得多，电缆线路的电气参数计算比架空线路复杂得多，通常采取通常采取实测实测办法，并将其电气参数标明在设计办法，并将其电气参数标明在设计手册中。手册中。2021/9/2127例题例题2.1 有一回有一回110kV架空电力线路，长度为架空电力线路，长度为60km，导线型号为，导线型号为LGJ120，导线计算外径，导线计算外径15.2mm，三相导线水平排列，三相导线水平排列，两相邻导线之间两相邻导线之间距离为距离为4m。试求该电力线路的参数。试求该电力线路的参数。2021/9/2128例题例题2.2 有一回有一回220kV架空电力线路，长度为

12、架空电力线路，长度为100km，采用，采用每相每相双分裂导线双分裂导线，次导线采用，次导线采用LGJ185，每一根导线的计，每一根导线的计算外径为算外径为19 mm，三相导线以不等边三角形排列，线间距离，三相导线以不等边三角形排列，线间距离 Dab9m，Dbc=8.5m，Dca6.1m，分裂间距，分裂间距d400mm。试。试计算该电力线路的参数。计算该电力线路的参数。2021/9/2129一般线路的等值电路一般线路的等值电路长线路的等值电路长线路的等值电路2.2 输电线路的等值电路输电线路的等值电路2021/9/2130一、一般线路的等值电路一、一般线路的等值电路电力系统正常运行状态基本上是三

13、相对电力系统正常运行状态基本上是三相对称的，因此输电线路的等值电路可用一相称的，因此输电线路的等值电路可用一相的单线图表示。的单线图表示。输电线路的等值电路是一均匀分布参数输电线路的等值电路是一均匀分布参数的电路，通常将分布参数电路转化成集中的电路，通常将分布参数电路转化成集中参数等值电路以简化计算。参数等值电路以简化计算。2021/9/2131短线路 长度不超过100km的架空线路。2021/9/2132中等长度线路中等长度线路 长度在长度在100100300km300km之间的架空线路；之间的架空线路；长度长度小于小于100km100km的电缆线路。的电缆线路。2021/9/2133二、长线路的等值电路二、长线路的等值电路 长度长度超过超过300km300km的架空线路和长度的架空线路和长度超过超过100km100km的的电缆线路电缆线路（也叫远距离输电线路）。（也叫远距离输电线路）。2021/9/2134远距离输电线路的基本方程为远距离输电线路的基本方程为 当当时时，线线路首、末端路首、末端电压电压和和电电流的关系如下流的关系如下2021/9/2135精确法计算公式精确法计算公式近似法计算公式近似法计算公式近似法计算公式近似法计算公式式中式中2021/9/2136