第二章 电力系统各元件的参数和等值电路PPT讲稿.ppt
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1、第二章 电力系统各元件的参数和等值电路第1页,共82页,编辑于2022年,星期二一电力网各元件的参数及等值电路一电力网各元件的参数及等值电路1.1.输电线路的参数及等值电路输电线路的参数及等值电路2.2.变压器的参数及等值电路变压器的参数及等值电路二电力网络的等值电路二电力网络的等值电路 重点重点第二章第二章 电力系统的元件参数电力系统的元件参数及等值电路及等值电路第2页,共82页,编辑于2022年,星期二第一节第一节 电力线路的参数和等值电电力线路的参数和等值电路路一电力线路的结构简述一电力线路的结构简述二电力线路的阻抗二电力线路的阻抗三三.电力线路的导纳电力线路的导纳第3页,共82页,编辑
2、于2022年,星期二第一节第一节 电力线路的参数和等电力线路的参数和等值电路值电路n一一.电力线路结构简述电力线路结构简述 电力线路按结构可分为电力线路按结构可分为 架空线架空线:导线、避雷线、杆塔、绝缘子和金具等导线、避雷线、杆塔、绝缘子和金具等 电电 缆缆:导线、绝缘层、保护层等导线、绝缘层、保护层等1.架空线路的导线和避雷线架空线路的导线和避雷线 导导 线线:主要由铝、钢、铜等材料制成主要由铝、钢、铜等材料制成 避雷线避雷线:一般用钢线一般用钢线第4页,共82页,编辑于2022年,星期二输电线路输电线路1 1.架空线架空线n导线导线n避雷线避雷线n杆塔杆塔n绝缘子绝缘子n金具金具第5页,
3、共82页,编辑于2022年,星期二1 1.架空线路的导线和避雷线架空线路的导线和避雷线v认识架空线路的标号认识架空线路的标号 /钢线部分额定截面积钢线部分额定截面积 主要载流部分额定截面积主要载流部分额定截面积 J 表示加强型,表示加强型,Q表示轻型表示轻型 J 表示多股线表示多股线 表示材料,其中:表示材料,其中:L表示铝、表示铝、G表示钢、表示钢、T表示铜、表示铜、HL表示表示 铝合金铝合金 例如:例如:LGJ400/50表示表示载流额定截面积载流额定截面积为为400、钢线额定截面积钢线额定截面积为为50的的普通钢芯铝线普通钢芯铝线。第6页,共82页,编辑于2022年,星期二v为了减少电晕
4、损耗或线路电抗,常采用:为了减少电晕损耗或线路电抗,常采用:扩径导线扩径导线 人为扩大导线直径,但不增加载流部人为扩大导线直径,但不增加载流部分截面积。不同之处在于支撑层仅有分截面积。不同之处在于支撑层仅有6股,股,起支撑作用起支撑作用。分裂导线分裂导线 又称复导线,其将每相导线分成若干又称复导线,其将每相导线分成若干根,相互间保持一定的距离。但会增加根,相互间保持一定的距离。但会增加线路电容。线路电容。第7页,共82页,编辑于2022年,星期二 电性能,机械强度,抗腐蚀能力;电性能,机械强度,抗腐蚀能力;主要材料:铝,铜,钢;例:主要材料:铝,铜,钢;例:LJ TJ LGJLJ TJ LGJ
5、第8页,共82页,编辑于2022年,星期二2 2.架空线路的绝缘子架空线路的绝缘子架空线路使用的绝缘子分为架空线路使用的绝缘子分为 针式:针式:3535KVKV以下线路以下线路 悬式:悬式:3535KVKV及以上线路及以上线路3 3片;片;6060KV KV 5 5片;片;110110KV KV 7 7片;片;220220KV KV 1313片;片;330 330 1919片片 通常可根据绝缘子串上绝缘子的片数来判断线路通常可根据绝缘子串上绝缘子的片数来判断线路电压等级,一般一个绝缘子承担电压等级,一般一个绝缘子承担1 1万万V V左右的电压。左右的电压。第9页,共82页,编辑于2022年,星
6、期二针式绝缘子针式绝缘子第10页,共82页,编辑于2022年,星期二n主要用于主要用于35kV及以上及以上系统,根据电压等级系统,根据电压等级的高低组成数目不同的高低组成数目不同的绝缘子链。的绝缘子链。悬式绝缘子悬式绝缘子第11页,共82页,编辑于2022年,星期二棒式绝缘子棒式绝缘子第12页,共82页,编辑于2022年,星期二3 3.架空线路的换位问题架空线路的换位问题目的在于减少三相参数不平衡目的在于减少三相参数不平衡 整换位循环:指一定长度内有两次换位而三相导线都分别整换位循环: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。处于三个不同位置,完成一次完整的循
7、环。滚式换位滚式换位 换位方式换位方式 换位杆塔换位换位杆塔换位ABCAAABBBCCC第13页,共82页,编辑于2022年,星期二4 4、电缆线路、电缆线路电缆有三部分组成电缆有三部分组成:导体、绝缘层、包护层:导体、绝缘层、包护层导体导体:L L或或T T;单股或多股;单相或三相;圆形或扇形等单股或多股;单相或三相;圆形或扇形等绝缘材料绝缘材料:橡胶、沥青、聚氯乙烯、棉麻、绸、纸等。目前大多:橡胶、沥青、聚氯乙烯、棉麻、绸、纸等。目前大多用浸渍纸。主要是相间绝缘、相与地绝缘。用浸渍纸。主要是相间绝缘、相与地绝缘。内护层:铅、铝,聚乙烯等,保护绝缘等内护层:铅、铝,聚乙烯等,保护绝缘等包护层
8、包护层 外护层:防止锈蚀外护层:防止锈蚀第14页,共82页,编辑于2022年,星期二n导体导体n绝缘层绝缘层n保护层保护层2.2.电缆线路电缆线路第15页,共82页,编辑于2022年,星期二电力线路的参数电力线路的参数第16页,共82页,编辑于2022年,星期二架空输电线路参数有四个架空输电线路参数有四个(1 1)电阻电阻r r0 0:反映线路通过电流时产生的有功功率:反映线路通过电流时产生的有功功率 损耗效应。损耗效应。(2 2)电感电感L L0 0:反映载流导体的磁场效应。:反映载流导体的磁场效应。电力线路的参数电力线路的参数图图2-11 2-11 单位长线路的一相等值电路单位长线路的一相
9、等值电路 第17页,共82页,编辑于2022年,星期二图图2-11 2-11 单位长线路的一相等值电路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。第18页,共82页,编辑于2022年,星期二二二.电力线路的阻抗电力线路的阻抗1 1、有色金属导线架空线路的电阻、有色金属导线架空线路的电阻有色金属导线指铝线、钢芯铝线和铜线有色金属导线指铝线、钢芯铝线和铜线每相单位长度的电阻:每相单位长度的电阻:其中:其中:铝的电阻率为铝的电阻率为31.5 铜的电阻率为
10、铜的电阻率为18.8 考虑温度的影响则:考虑温度的影响则:均大于直流电阻率均大于直流电阻率第19页,共82页,编辑于2022年,星期二2 2、有色金属导线三相架空线路的电抗、有色金属导线三相架空线路的电抗先看单相线路先看单相线路 n1ab首先求外部磁链首先求外部磁链xDdxri磁动势磁动势第20页,共82页,编辑于2022年,星期二2 2、电抗计算公式:、电抗计算公式:其中:其中:在近似计算中,可以取架空线路的电抗为在近似计算中,可以取架空线路的电抗为0.4第21页,共82页,编辑于2022年,星期二3.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 分裂导线采用了改变导线周围的磁场分布
11、,等效地增加了导线半径,分裂导线采用了改变导线周围的磁场分布,等效地增加了导线半径,从而减少了导线电抗。从而减少了导线电抗。可以证明:可以证明:第22页,共82页,编辑于2022年,星期二分裂导线的输电线路分裂导线的输电线路第23页,共82页,编辑于2022年,星期二 增加一张分裂导线照片四四分分裂裂导导线线第24页,共82页,编辑于2022年,星期二 三三.电力线路的导纳电力线路的导纳1.三相架空线路的电纳三相架空线路的电纳其电容值为:其电容值为:最常用的电纳计算公式:最常用的电纳计算公式: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,一般为第26页,共82页,编辑于2022年,星期
12、二3.3.架空线路的电导架空线路的电导线路的电导取决于沿绝缘子串的泄漏和电晕线路的电导取决于沿绝缘子串的泄漏和电晕 绝缘子串的泄漏:通常很小绝缘子串的泄漏:通常很小 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 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度超: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足够的动能,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,导致空气部分导电。使其他不带电分子离子化,导致空气部分导电。2.2.分裂导线线路的电纳分裂导线线路的电纳第27页,共82
13、页,编辑于2022年,星期二四四.电力线路的数学模型电力线路的数学模型 电力线路的数学模型就是以电阻、电抗、电纳和电电力线路的数学模型就是以电阻、电抗、电纳和电导来表示线路的等值电路。(导来表示线路的等值电路。(集中参数电路集中参数电路)分三种情况讨论:分三种情况讨论:1)短线路短线路2)中等长度线路中等长度线路3)长线路(长线路(分布参数电路分布参数电路或或修正集中参数电路修正集中参数电路)第28页,共82页,编辑于2022年,星期二1.1.短输电线路短输电线路:电导和电纳忽略不计:电导和电纳忽略不计n长度长度100km100kmn电压电压60kV60kV以下以下n短的电缆线短的电缆线n线路
14、阻抗线路阻抗图图2-12 2-12 短线路的等值电路短线路的等值电路 第29页,共82页,编辑于2022年,星期二2.2.中等长度的输电线路中等长度的输电线路n110kV110kV220kV220kVn架空线:架空线:100km100km300km300kmn电缆:电缆:100km100kmn线路电纳忽略不计线路电纳忽略不计n参数:参数:n可作出可作出型等值电路和型等值电路和T T型等值电路型等值电路第30页,共82页,编辑于2022年,星期二 图图 中等长度线路的等值电路中等长度线路的等值电路 (a)(a)形等值电路;形等值电路;(b)T(b)T形等值电路形等值电路 第31页,共82页,编辑
15、于2022年,星期二3 长线路的等值电路(长线路的等值电路(需要考虑分布参数特性)需要考虑分布参数特性)长线路:长度超过长线路:长度超过300km的架空线和超过的架空线和超过100km的电缆。的电缆。n精确型精确型 根据双端口网络理论可得:根据双端口网络理论可得:第32页,共82页,编辑于2022年,星期二第二节第二节 变压器的参数和等值电路变压器的参数和等值电路双绕组变压器的参数和等值电路双绕组变压器的参数和等值电路三绕组变压器的参数和等值电路三绕组变压器的参数和等值电路自耦变压器的参数和等值电路自耦变压器的参数和等值电路第33页,共82页,编辑于2022年,星期二一一.双绕组变压器的参数和
16、数学模型双绕组变压器的参数和数学模型阻抗(阻抗(短路实验:在原边加短路实验:在原边加I1N)铭牌参数:铭牌参数:SN、UINUN、Pk、Uk、P0、I0短路实验短路实验空载实验空载实验RTjXTIo.U1N.Ig.Ib.BTGT第34页,共82页,编辑于2022年,星期二1.电阻电阻 变压器的电阻是通过变压器的短路损耗变压器的电阻是通过变压器的短路损耗P Pk k,其其近似等于额定总铜耗近似等于额定总铜耗P PCuCu。我们通过如下公式来求解变压器电阻:我们通过如下公式来求解变压器电阻:Pk:KW单位:UN:KV SN:MW第35页,共82页,编辑于2022年,星期二2.电抗电抗在电力系统计算
17、中认为,大容量变压器的电抗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:和阻抗在数值上接近相等,可近似如下求解:折算时注意问题:折算时注意问题:基本侧基本侧 功率不变性功率不变性第36页,共82页,编辑于2022年,星期二导纳(导纳(空载实验:在原边加空载实验:在原边加UN)RTjXTUrUxIoU1N.RTjXTIo.U1N.Ig.Ib.BTGT变压器电导对应的是变压器的铁耗,近似等于变压变压器电导对应的是变压器的铁耗,近似等于变压器的空载损耗,因此变压器的电导可如下求解:器的空载损耗,因此变压器的电导可如下求解:电导电导第37页,共82页,编辑于2022年
18、,星期二电纳电纳 在变压器中,流经电纳的电流和空载电流在变压器中,流经电纳的电流和空载电流在数值上接近相等,其求解如下:在数值上接近相等,其求解如下:第38页,共82页,编辑于2022年,星期二二二.三绕组变压器的参数和数学模型三绕组变压器的参数和数学模型三绕组变压器的等值电路三绕组变压器的等值电路132ZT3ZT2ZT1YT三绕组变压器电气结三绕组变压器电气结线图线图高高中中低低铭牌参数:铭牌参数:SN;UINUNUN;Pk(12)、)、Pk(13)、)、Pk(32););Uk(12)、Uk(13)、Uk(32);P0、I0第39页,共82页,编辑于2022年,星期二1.1.电阻电阻n按三个
19、绕组容量比的不同有三种不同的类型: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、100/100/50n按三个绕组排列方式的不同有两种不同的结构: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,高压外降压结构:低压内,中压中,高压外 注意:如何做短路实验注意:如何做短路实验?比如:比如:Pk(12)、Uk(12):第第3绕组开路,在第绕组开路,在第1绕组中绕组中通以额定电流通以额定电流;其它与此类推。其它与此类推。第40页,共82页,编辑于2022年,星期二电阻电阻由于容
20、量的不同,对所提供的短路损耗要做些处理由于容量的不同,对所提供的短路损耗要做些处理n对于100/100/100各绕组等值损耗第41页,共82页,编辑于2022年,星期二然后按双绕组变压器相似的公式计算各绕组电阻然后按双绕组变压器相似的公式计算各绕组电阻第42页,共82页,编辑于2022年,星期二电阻电阻n对于对于100/50/100或或100/100/50 由于短路损耗是指容量小的一侧达到额定电流时的数值,由于短路损耗是指容量小的一侧达到额定电流时的数值,因此应将含有不同容量绕组的短路损耗数据归算为额因此应将含有不同容量绕组的短路损耗数据归算为额 定电定电流下的值。流下的值。例如:对于例如:对
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