电力系统各元件的参数和数学模型精选PPT.ppt

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1、关于电力系统各元件的参数和数学模型第1页，讲稿共178张，创作于星期二电力系统各元件？电力系统各元件？v是电力系统中生产、变换、输送、消费电能是电力系统中生产、变换、输送、消费电能的四大元件：的四大元件：v 1.1.电力线路发电力线路发 2.2.变压器变压器v 3.3.电机组电机组 4.4.负荷负荷第2页，讲稿共178张，创作于星期二各元件的特性？各元件的特性？v四个元件的电气现象四个元件的电气现象v四个元件在电路里，四个元件在电路里，电压、电流、功角电压、电流、功角、频频率、功率率、功率之间的关系之间的关系第3页，讲稿共178张，创作于星期二各元件的数学模型？各元件的数学模型？v将四个元件的

2、电气特性将四个元件的电气特性用数学表达式表达用数学表达式表达用电路图表达用电路图表达第4页，讲稿共178张，创作于星期二目目录录v2.1元件的参数与数学模型元件的参数与数学模型电力线路的参数和数学模型电力线路的参数和数学模型电抗器的参数和数学模型电抗器的参数和数学模型变压器的参数和数学模型变压器的参数和数学模型发电机、负荷的参数和数学模型发电机、负荷的参数和数学模型2.2简单电力系统的等值网络简单电力系统的等值网络有名值电压级归算有名值电压级归算标幺值电压级归算标幺值电压级归算第5页，讲稿共178张，创作于星期二约定约定v电压是指线电压电压是指线电压v电流是指线电流电流是指线电流v功率是三相功

3、率功率是三相功率v阻抗、导纳是单相的阻抗和导纳阻抗、导纳是单相的阻抗和导纳第6页，讲稿共178张，创作于星期二2.1.1电力线路的参数和数学模型电力线路的参数和数学模型v电力线路的结构电力线路的结构v电力线路的电力线路的阻抗阻抗v电力线路的电力线路的导纳导纳v电力线路的数学模型电力线路的数学模型第7页，讲稿共178张，创作于星期二电力线路结构电力线路结构v架空线路的结构架空线路的结构v（1）导线）导线v（2）避雷线）避雷线v（3）杆塔）杆塔v（4）绝缘子）绝缘子v（5）金具）金具v电缆线路的结构电缆线路的结构v（1）导线）导线v（2）绝缘层）绝缘层v（3）包护层）包护层第8页，讲稿共178张，

4、创作于星期二架空线架空线第9页，讲稿共178张，创作于星期二架空线路的导线和避雷线架空线路的导线和避雷线v多股绞线，钢芯铝绞线多股绞线，钢芯铝绞线v扩径导线扩径导线v避雷线避雷线第10页，讲稿共178张，创作于星期二v多股导线，绞线多股导线，绞线，钢芯铝绞线钢芯铝绞线：vLGJ400/50（钢（钢芯铝绞线芯铝绞线载流部分额定载流部分额定截面积截面积400，钢芯部分额定截面积，钢芯部分额定截面积50）；）；vLGJJ（加强）；（加强）；vLGJQ（轻型）（轻型）v特点：特点：a.钢芯承载，拉伸；钢芯承载，拉伸；b.铝的导电性较好；铝的导电性较好；c.电流的集肤效应电流的集肤效应；第11页，讲稿共

5、178张，创作于星期二钢芯铝绞线钢芯铝绞线第12页，讲稿共178张，创作于星期二钢芯铝绞线钢芯铝绞线第13页，讲稿共178张，创作于星期二钢芯铝绞线钢芯铝绞线第14页，讲稿共178张，创作于星期二扩径导线扩径导线v减小电晕损耗或电抗减小电晕损耗或电抗，增大截面积；，增大截面积；E正比于正比于1/R，场强与半径成反比，场强与半径成反比v图示，其结构为钢芯、高强聚乙烯支架（扩图示，其结构为钢芯、高强聚乙烯支架（扩径用）及两层径用）及两层“Z型型”铝股层铝股层。用在用在1000KV特特高压输电高压输电第15页，讲稿共178张，创作于星期二扩径导线第16页，讲稿共178张，创作于星期二分裂导线分裂导线

6、v也叫复导线，将每相导线分裂成很多根，也叫复导线，将每相导线分裂成很多根，并并将它们布置在圆周上，电抗减小，电容增大将它们布置在圆周上，电抗减小，电容增大第17页，讲稿共178张，创作于星期二三分裂导线示意图三分裂导线示意图第18页，讲稿共178张，创作于星期二四分裂导线间隔棒四分裂导线间隔棒第19页，讲稿共178张，创作于星期二八分裂导线八分裂导线第20页，讲稿共178张，创作于星期二在八分裂导线上安装间隔棒第21页，讲稿共178张，创作于星期二直升机巡检导线第22页，讲稿共178张，创作于星期二第23页，讲稿共178张，创作于星期二第24页，讲稿共178张，创作于星期二第25页，讲稿共17

7、8张，创作于星期二第26页，讲稿共178张，创作于星期二第27页，讲稿共178张，创作于星期二第28页，讲稿共178张，创作于星期二第29页，讲稿共178张，创作于星期二避雷线避雷线v一般都采用多股钢导线，如一般都采用多股钢导线，如GJ-50，GJ-70v作用是从被保护物体上方引导雷电通过，并作用是从被保护物体上方引导雷电通过，并安全泄人大地，防止雷电直击，减小在其保安全泄人大地，防止雷电直击，减小在其保护范围内的电器设备护范围内的电器设备(架空输电线路及通电设架空输电线路及通电设备备)和建筑物遭受直击雷的概率和建筑物遭受直击雷的概率 第30页，讲稿共178张，创作于星期二绝缘子绝缘子v绝缘子

8、起支撑、绝缘的作用绝缘子起支撑、绝缘的作用v绝缘子按结构可分为支持绝缘子、悬式绝缘子、绝缘子按结构可分为支持绝缘子、悬式绝缘子、防污型绝缘子和套管绝缘子防污型绝缘子和套管绝缘子v现在常用的绝缘子有：现在常用的绝缘子有：“陶瓷绝缘子陶瓷绝缘子”，“玻玻璃钢绝缘子璃钢绝缘子”，“合成绝缘子合成绝缘子”，“半导体绝半导体绝缘子缘子”第31页，讲稿共178张，创作于星期二陶瓷绝缘子陶瓷绝缘子第32页，讲稿共178张，创作于星期二盘形悬式钢化玻璃绝缘子盘形悬式钢化玻璃绝缘子第33页，讲稿共178张，创作于星期二绝缘子绝缘子第34页，讲稿共178张，创作于星期二绝缘子绝缘子第35页，讲稿共178张，创作于

9、星期二第36页，讲稿共178张，创作于星期二第37页，讲稿共178张，创作于星期二第38页，讲稿共178张，创作于星期二第39页，讲稿共178张，创作于星期二架空线路的绝缘子架空线路的绝缘子 绝缘子片数与电压等级有关，规程规定如下表：绝缘子片数与电压等级有关，规程规定如下表：35kv35kv线路线路60kv60kv线路线路110kv110kv线线路路220kv220kv线路线路330kv330kv线路线路500kv500kv线路线路不少于不少于3片片不少于不少于5片片不少于不少于7片片不少于不少于13片片 不少于不少于19片片不少于不少于25片片第40页，讲稿共178张，创作于星期二架空线路为

10、什么换位架空线路为什么换位v在高压输电线路上，当三相导线的排列不对在高压输电线路上，当三相导线的排列不对称时，各相导线的电抗就不相等。即使三相称时，各相导线的电抗就不相等。即使三相导线中通过对称负荷，各相中的电压降也不导线中通过对称负荷，各相中的电压降也不相同；另一方面由于三相导线不对称，相间相同；另一方面由于三相导线不对称，相间电容和各相对地电容也不相等，从而会有电容和各相对地电容也不相等，从而会有零零序电压序电压出现出现。v为了减少三相参数的不平衡为了减少三相参数的不平衡第41页，讲稿共178张，创作于星期二架空线换位图架空线换位图1第42页，讲稿共178张，创作于星期二架空线路的换位问题

11、架空线路的换位问题v如果不换位，如果不换位，a、b、c三相间的距离永远三相间的距离永远是是ab，bc小，小，ac大，影响电感；大，影响电感；v进行整换位循环后，进行整换位循环后，ab，bc，ca的距离的距离对称；对称；v现在，现在，500KV，750KV，1000KV都进行都进行换位。换位。第43页，讲稿共178张，创作于星期二架空线换位图架空线换位图2第44页，讲稿共178张，创作于星期二电缆电缆v电缆的适用范围电缆的适用范围v发电厂和变电站内部，以及在建筑物和居发电厂和变电站内部，以及在建筑物和居民密集的地区，交通道路两侧，穿过江河、民密集的地区，交通道路两侧，穿过江河、海峡时，均因地理位

12、置的限制，不允许架设海峡时，均因地理位置的限制，不允许架设架空线，因此只能用电缆来输送电能。架空线，因此只能用电缆来输送电能。第45页，讲稿共178张，创作于星期二建设中的电缆沟第46页，讲稿共178张，创作于星期二宝钢分公司电缆隧道第47页，讲稿共178张，创作于星期二建设中的世博电缆隧道第48页，讲稿共178张，创作于星期二完工的世博电缆隧道第49页，讲稿共178张，创作于星期二电力电缆的优点电力电缆的优点v供电可靠供电可靠性高性高v安全安全v市容整齐美观市容整齐美观v不受路面建筑物的影响不受路面建筑物的影响v运行简单方便，维护工作少，费用较低。运行简单方便，维护工作少，费用较低。v电缆的

13、电容有助于提高功率因数电缆的电容有助于提高功率因数第50页，讲稿共178张，创作于星期二电力电缆的缺点电力电缆的缺点v投资是架空线的投资是架空线的10倍倍v敷设后不易变动，不易扩建敷设后不易变动，不易扩建v线路线路连接分支较困难连接分支较困难v如果受外力破坏，寻找故障困难如果受外力破坏，寻找故障困难v出现故障时，一般为永久故障，因此不准装出现故障时，一般为永久故障，因此不准装自动重合闸自动重合闸v修理较困难，时间长，且费用较大。修理较困难，时间长，且费用较大。第51页，讲稿共178张，创作于星期二电缆结构电缆结构第52页，讲稿共178张，创作于星期二电缆分类电缆分类v充油电缆和交联聚氯乙烯电缆

14、充油电缆和交联聚氯乙烯电缆v交联聚乙烯绝缘电力电缆是采用化学方法或交联聚乙烯绝缘电力电缆是采用化学方法或物理方法，使聚乙烯分子由线形分子结构转物理方法，使聚乙烯分子由线形分子结构转变为三维网状结构，由热塑性的聚乙烯变成变为三维网状结构，由热塑性的聚乙烯变成热同性的交联聚乙烯，从而提高了聚乙烯的热同性的交联聚乙烯，从而提高了聚乙烯的耐老化性能、机械性能和耐环境能力，并保耐老化性能、机械性能和耐环境能力，并保持了优良的电气性能。持了优良的电气性能。第53页，讲稿共178张，创作于星期二充油及交联聚氯乙烯电缆特点充油及交联聚氯乙烯电缆特点v充油电缆可靠性高、寿命长、运行维护简单，充油电缆可靠性高、寿

15、命长、运行维护简单，但敷设安装难度较大，落差受到一定限制；但敷设安装难度较大，落差受到一定限制；交联电缆的电性能、耐热性较好，敷设安装交联电缆的电性能、耐热性较好，敷设安装方便，落差不受限制，但其长期运行可靠性方便，落差不受限制，但其长期运行可靠性和使用寿命还有待作进一步的验证和评价。和使用寿命还有待作进一步的验证和评价。第54页，讲稿共178张，创作于星期二数学模型数学模型v根据对研究对象所观察到的现象及实践经验根据对研究对象所观察到的现象及实践经验v归结成的一套反映其内部因素数量关系的数学归结成的一套反映其内部因素数量关系的数学公式、逻辑准则和具体算法公式、逻辑准则和具体算法v用以描述和研

16、究客观现象的运动规律用以描述和研究客观现象的运动规律第55页，讲稿共178张，创作于星期二建立电力线路的数学模型步骤建立电力线路的数学模型步骤v研究电力线路有哪些电气现象研究电力线路有哪些电气现象v根据不同的电气现象，用不同的电气参数表示根据不同的电气现象，用不同的电气参数表示v用电气参数画等值电路用电气参数画等值电路v由等值电路列出数学表达式，完成数学建模由等值电路列出数学表达式，完成数学建模第56页，讲稿共178张，创作于星期二电力线路有哪些电气现象？电力线路有哪些电气现象？v电力线路通入电流，有电力线路通入电流，有发热发热的现象，这个现象用的现象，这个现象用什么电气参数表达？什么电气参数

17、表达？v电力线路通入交流电，周围产生电力线路通入交流电，周围产生磁场磁场，这个现，这个现象用什么电气参数表达象用什么电气参数表达?v电力线路与大地之间存在电力线路与大地之间存在充放电充放电现象，这个现象现象，这个现象用什么电气参数表达？用什么电气参数表达？v架空线有架空线有电晕电晕现象、有现象、有泄漏电流泄漏电流现象，用什么电现象，用什么电气参数表达？气参数表达？第57页，讲稿共178张，创作于星期二电力线路的四个参数电力线路的四个参数v阻抗阻抗电阻电阻电抗电抗导纳导纳电导电导电纳电纳第58页，讲稿共178张，创作于星期二v电阻反映线路通过电流时产生有功功率损失的效电阻反映线路通过电流时产生有

18、功功率损失的效应应v（1）有色金属导线：铝线、钢芯铝线和铜线）有色金属导线：铝线、钢芯铝线和铜线v（2）每相单位长度的电阻：）每相单位长度的电阻：vr1：导线单位长度的电阻：导线单位长度的电阻vS：截面积：截面积v：电阻率（铝：电阻率（铝：31.5，铜：，铜：18.8）架空线路的电阻架空线路的电阻第59页，讲稿共178张，创作于星期二v（3）钢钢芯芯铝铝线线的的电电阻阻，由由于于可可只只考考虑虑主主要要载载流流部部分分铝铝线线部部分分的的载载流流作作用用，可可认认为为与同样额定截面积的铝线相同。与同样额定截面积的铝线相同。v（4）手手册册提提供供20摄摄氏氏度度时时的的电电阻阻。如如果果计计算

19、不是算不是20度时，要进行修正度时，要进行修正第60页，讲稿共178张，创作于星期二在实际应用中，在实际应用中，r随温度的变化而变化，可随温度的变化而变化，可以用下面的公式进行修正以用下面的公式进行修正rt=r201+a(t-20)rt、r20：t、20时的电阻（欧姆时的电阻（欧姆/公里）公里）a：电阻的温度系数。例如，：电阻的温度系数。例如，铝铝0.0036，铜，铜0.00382第61页，讲稿共178张，创作于星期二v电抗反映载流导线周围产生磁场效应电抗反映载流导线周围产生磁场效应vv;三相导线的几何平均距离三相导线的几何平均距离v注注意意：（1）x1与与几几何何均均距距、导导线线半半径径之

20、之间间为为对对数数关关系系，放放大大10倍倍，取取对对数数也也就就是是1，所所以以导导线线的的布布置置方方式式、导导线线的的截截面面积积大大小小对对线线路路电抗没有显著影响；电抗没有显著影响；v（2）架空线路的电抗一般在）架空线路的电抗一般在0.4左右左右三相架空线路的电抗三相架空线路的电抗第62页，讲稿共178张，创作于星期二几何均距第63页，讲稿共178张，创作于星期二v电抗反映载流导线周围产生磁场效应电抗反映载流导线周围产生磁场效应vv;v三相导线的几何平均距离三相导线的几何平均距离v（1）x1与与几几何何均均距距、导导线线半半径径之之间间为为对对数数关关系系，放放大大10倍倍，取取对对

21、数数也也就就是是1，所所以以导导线线的的布布置置方方式式、导导线线的的截截面面积积大大小小对对线线路路电抗没有显著影响；电抗没有显著影响；v（2）架空线路的电抗一般在）架空线路的电抗一般在0.4左右左右三相架空线路的电抗三相架空线路的电抗第64页，讲稿共178张，创作于星期二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分裂分裂导线导线的的 等等值值半径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 km 第65页，讲稿共178张，创作于星期二2.1 2.1 2.1 2.1 输电线路的参数输电线路的参数输电线路

22、的参数输电线路的参数第66页，讲稿共178张，创作于星期二3.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，等效地增加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。了导线半径，从而减少了导线电抗。第67页，讲稿共178张，创作于星期二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v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，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。第68页，讲稿共178张，创作于星期二电缆线路的阻抗电缆线路的阻抗v很难用

23、解析法很难用解析法求取，由制作厂提供，与同截求取，由制作厂提供，与同截面积的架空线比，电阻稍大，电抗小得多，面积的架空线比，电阻稍大，电抗小得多，因为三相导体间距离小因为三相导体间距离小第69页，讲稿共178张，创作于星期二电力线路的导纳电力线路的导纳v电纳电纳v电导电导第70页，讲稿共178张，创作于星期二1、三相架空线路的电纳、三相架空线路的电纳电纳反映带电导线周围的电场效应电纳反映带电导线周围的电场效应第71页，讲稿共178张，创作于星期二2、分裂导线线路电纳、分裂导线线路电纳分裂导线等效地增大了导线半径，从而增大分裂导线等效地增大了导线半径，从而增大了每相导线的电纳了每相导线的电纳第7

24、2页，讲稿共178张，创作于星期二架空线路的电导架空线路的电导v电导反映线路带电时绝缘介质中产生电导反映线路带电时绝缘介质中产生泄露电泄露电流流及及电晕损耗电晕损耗；v电晕电晕现象：强电场作用下导线周围空气的电现象：强电场作用下导线周围空气的电离现象离现象.是由于导线表面的电场强度超过了某是由于导线表面的电场强度超过了某一临界值，以致空气中的离子具备了足够的一临界值，以致空气中的离子具备了足够的动能，使不带电分子离子化，导致空气部分动能，使不带电分子离子化，导致空气部分导导电电.第73页，讲稿共178张，创作于星期二电晕现象电晕现象第74页，讲稿共178张，创作于星期二第75页，讲稿共178张

25、，创作于星期二确定由于电晕产生的电导，其步骤如下：确定由于电晕产生的电导，其步骤如下：1.确定导线表面的电场强度确定导线表面的电场强度2.电晕起始电场强度电晕起始电场强度第76页，讲稿共178张，创作于星期二3.，得电晕起始电压或临界电压得电晕起始电压或临界电压4.每相电晕损耗功率每相电晕损耗功率5.求线路的电导求线路的电导第77页，讲稿共178张，创作于星期二分裂导线的电纳第78页，讲稿共178张，创作于星期二6.对于分裂导线在第一步时做些改变对于分裂导线在第一步时做些改变实际上，在设计线路时，已检验了所选导线的半径实际上，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

26、求，一般情况下是否能满足晴朗天气不发生电晕的要求，一般情况下可设可设g=0第79页，讲稿共178张，创作于星期二v而当输电线路三相导线水平排列时，中间相的电晕而当输电线路三相导线水平排列时，中间相的电晕临界相电压较边相导线的低临界相电压较边相导线的低5第80页，讲稿共178张，创作于星期二电缆线路的导纳电缆线路的导纳v不考虑电缆线路的电导，电纳比相同截面积不考虑电缆线路的电导，电纳比相同截面积的架空线大很多，因为电缆三相导体间的距的架空线大很多，因为电缆三相导体间的距离小。离小。第81页，讲稿共178张，创作于星期二电力线路的数学模型电力线路的数学模型r1jx1g1jb1r1jx1g1jb1r

27、1jx1g1jb1r1jx1g1jb1v一般线路的等值电路（正常运行时忽略一般线路的等值电路（正常运行时忽略g）已知单位长度的电阻、电抗、电纳、电导，就可以作出线路等已知单位长度的电阻、电抗、电纳、电导，就可以作出线路等值电路图，线路的等值电路与线路的长度有关值电路图，线路的等值电路与线路的长度有关第82页，讲稿共178张，创作于星期二电力线路的数学模型电力线路的数学模型v已知单位长度的电阻、电抗、电纳、电导，已知单位长度的电阻、电抗、电纳、电导，就可以作出线路等值电路图，线路的等值电就可以作出线路等值电路图，线路的等值电路与线路的长度有关：路与线路的长度有关：v1.短线路的短线路的v2.中等

28、长度的中等长度的v3.长线路的长线路的第83页，讲稿共178张，创作于星期二输电线等值电路输电线等值电路v集中参数的等值电路集中参数的等值电路1.短线路（一字型）短线路（一字型）2.中等长度的线路中等长度的线路vT型：因为有三个节点，不常采用型：因为有三个节点，不常采用v型：因为有两个节点，经常采用型：因为有两个节点，经常采用v分布参数的等值电路分布参数的等值电路考虑线路的分布特性考虑线路的分布特性型等值电路型等值电路第84页，讲稿共178张，创作于星期二1短线路的等值电路：短线路的等值电路：v短短线线路路：架架空空线线路路长长度度不不超超过过100km，略略去对地支路（去对地支路（G、B支路

29、）支路）。等值电路如下：。等值电路如下：第85页，讲稿共178张，创作于星期二2.中等长度等值电路中等长度等值电路v中等长度线路：长度在中等长度线路：长度在100300km之间架空线，之间架空线，不超过不超过100km电缆电缆。有。有T型和型和型等值电路。电力型等值电路。电力系统中常用系统中常用型等值电路。型等值电路。为什么？为什么？第86页，讲稿共178张，创作于星期二vT型型等值电路三个节点等值电路三个节点v型等值电路两个节点型等值电路两个节点v节点少，网络方程简单节点少，网络方程简单第87页，讲稿共178张，创作于星期二长线路的等值电路长线路的等值电路v长线路：长度超过长线路：长度超过3

30、00km的架空线路，超过的架空线路，超过100km的电缆线路的电缆线路。v工程上如果只要求计算线路的始末端电压、工程上如果只要求计算线路的始末端电压、电流和功率，仍可采用集中参数来表示，其电流和功率，仍可采用集中参数来表示，其中线路的总电阻、总电抗、总容纳用修正系中线路的总电阻、总电抗、总容纳用修正系数来修正。数来修正。第88页，讲稿共178张，创作于星期二长线路等值电路长线路等值电路v线路方程及等值电路线路方程及等值电路线路每相的等值参数是沿线路均匀分布的。线路每相的等值参数是沿线路均匀分布的。lxdx第89页，讲稿共178张，创作于星期二长线路的等值电路长线路的等值电路v距离线路末端距离线

31、路末端x处，压降和电流增量为处，压降和电流增量为第90页，讲稿共178张，创作于星期二长线路的等值电路长线路的等值电路第91页，讲稿共178张，创作于星期二2.1.2电抗器的参数和等效电路电抗器的参数和等效电路v电抗器的作用是限制短路电流，它是由电阻很小电抗器的作用是限制短路电流，它是由电阻很小的电感线圈构成的，因此等效电路可用电抗来表的电感线圈构成的，因此等效电路可用电抗来表示。普通电抗器每相用一个电抗表示即可示。普通电抗器每相用一个电抗表示即可第92页，讲稿共178张，创作于星期二干式空心串联电抗器第93页，讲稿共178张，创作于星期二并联电抗器第94页，讲稿共178张，创作于星期二电抗器

32、名牌第95页，讲稿共178张，创作于星期二v一般电抗器铭牌上给定它的额定电压一般电抗器铭牌上给定它的额定电压URN、额定电、额定电流流IRN和电抗百分值和电抗百分值XR%，由此可求电抗器的电抗。，由此可求电抗器的电抗。v按百分值定义，有按百分值定义，有第96页，讲稿共178张，创作于星期二v双绕组变压器的参数和数学模型双绕组变压器的参数和数学模型v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v自耦变压器的参数和数学模型自耦变压器的参数和数学模型2.1.3 2.1.3 变压器的参数和数学模型变压器的参数和数学模型第97页，讲稿共178张，创作于星期二2.1.3 2.1.3 变压器的参

33、数和数学模型变压器的参数和数学模型v在稳态分析中变压器如何建模在稳态分析中变压器如何建模v如何将变压器磁路转变为电路如何将变压器磁路转变为电路v变压器等值参数如何求取变压器等值参数如何求取第98页，讲稿共178张，创作于星期二变压器变压器v应用电磁感应原理，升高或降低电压应用电磁感应原理，升高或降低电压v升压输电，为了降低传输电能损耗升压输电，为了降低传输电能损耗v升高电压的同时，降低电流，传输的升高电压的同时，降低电流，传输的功率不变功率不变第99页，讲稿共178张，创作于星期二第100页，讲稿共178张，创作于星期二第101页，讲稿共178张，创作于星期二变压器变压器第102页，讲稿共17

34、8张，创作于星期二第103页，讲稿共178张，创作于星期二第104页，讲稿共178张，创作于星期二变压器的结构变压器的结构v变压器的主要结构：变压器的主要结构：铁芯铁芯和和绕组绕组。v铁芯是变压器的磁路部分；铁芯是变压器的磁路部分；v绕组是变压器的电路部分。绕组是变压器的电路部分。铁芯，通常用铁芯，通常用0.35mm厚表面涂有绝缘漆的硅厚表面涂有绝缘漆的硅钢片冲成一定的形状叠制而成。钢片冲成一定的形状叠制而成。绕组，一般为绝缘扁铜线或绝缘圆铜线在绕绕组，一般为绝缘扁铜线或绝缘圆铜线在绕线模上绕制而成线模上绕制而成第105页，讲稿共178张，创作于星期二变压器铭牌变压器铭牌第106页，讲稿共17

35、8张，创作于星期二ONANv油浸自然冷却（油浸自然冷却（ONAN）；）；v油浸自冷油浸自冷(ONAN)；油浸风冷油浸风冷(ONAF)；强迫油循环风冷强迫油循环风冷(OFAF)；强迫油循环水冷强迫油循环水冷(OFWF)；强迫导向油循环风冷强迫导向油循环风冷(ODAF)；强迫导向油循环水冷强迫导向油循环水冷ODWF)。第107页，讲稿共178张，创作于星期二变压器参数表变压器参数表第108页，讲稿共178张，创作于星期二三者关系：指指铭铭牌牌规规定定的的额额定定使使用用条条件下所能输出的视在功率。件下所能输出的视在功率。指在额定容量下，允许长期通过指在额定容量下，允许长期通过的额定电流。在三相变压

36、器中指的额定电流。在三相变压器中指的是线电流。的是线电流。变压器额定值第109页，讲稿共178张，创作于星期二变压器等值电路变压器等值电路v变压器一、二次侧没有电路关系，只有磁路变压器一、二次侧没有电路关系，只有磁路关系。关系。v关键：如何将磁路关系用电路来代替？关键：如何将磁路关系用电路来代替？第110页，讲稿共178张，创作于星期二双绕组变压器双绕组变压器T型等值电路型等值电路第111页，讲稿共178张，创作于星期二双绕组变压器双绕组变压器型等值电路型等值电路第112页，讲稿共178张，创作于星期二电力系统分析中的变压器模型电力系统分析中的变压器模型第113页，讲稿共178张，创作于星期二

37、变压器的参数变压器的参数第114页，讲稿共178张，创作于星期二一、一、高压侧加电压，高压侧加电压，低压侧短路；低压侧短路；二、接线图WAV*由由于于外外加加电电压压很很小小，主主磁磁通通很很少少，铁铁损损耗耗很很少少，忽忽略略铁铁损，认为短路损耗就是铜损损，认为短路损耗就是铜损变压器的短路实验变压器的短路实验第115页，讲稿共178张，创作于星期二由短路实验的短路功率求电阻由短路实验的短路功率求电阻第116页，讲稿共178张，创作于星期二由短路实验的短路电压求电抗由短路实验的短路电压求电抗短短路路电电压压是是指指在在阻阻抗抗上上的的电电压压降降落落。在在电电力力系系统统计计算算中中，容容量量

38、变变压压器器的的电电抗抗和和阻阻抗抗在在数数值值上上接接近近相相等等，可可近近似似如如下求解：下求解：第117页，讲稿共178张，创作于星期二一、一、低压侧施加电压，低压侧施加电压，高压侧开路。高压侧开路。二、接线图WAV*变压器空载实验变压器空载实验第118页，讲稿共178张，创作于星期二由空载实验的空载损耗求电导由空载实验的空载损耗求电导变压器电导对应的是变压器的铁耗，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：变压器的电导可如下求解：第119页，讲稿共178张，创作于星期二由空载实验的空载电流求电纳由空载实验的空载电

39、流求电纳在在变变压压器器中中，流流经经电电纳纳的的电电流流和和空空载载电电流流在在数数值值上上接接近近相等，其求解如下：相等，其求解如下：第120页，讲稿共178张，创作于星期二第121页，讲稿共178张，创作于星期二需要注意的问题需要注意的问题v各变量和参数的单位：各变量和参数的单位：kV,kW,MVA,S,S；vU UN N选哪一侧，则参数就是那一侧的参数；选哪一侧，则参数就是那一侧的参数；v参数都是单相参数；参数都是单相参数；v变压器等值电路中变压器等值电路中Y YT T=G=GT T-jBjBT T有减号，而输电有减号，而输电线路的导纳线路的导纳Y=G+jBY=G+jB有加号，；有加号

40、，；v可用三相励磁功率代表励磁支路，可用三相励磁功率代表励磁支路，P P0 0由铭牌由铭牌给出，给出，v励磁支路放在电源侧励磁支路放在电源侧第122页，讲稿共178张，创作于星期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问题：问题：1.如何做短路和空载实验如何做短路和空载实验?2.做几个实验做几个实验?3.如何求取参数如何求取参数第123页，讲稿共178张，创作于星期二两个实验两个实验空空载载实实验验：在在一一次次侧侧加加电电源源UN，二二、三三次次侧侧开开路路，得得到到P0和和I0%.导导纳纳的的求求法法与与双绕组双绕组相同相同短路实验：一侧加电源，一侧短路，一侧开路。做短路

41、实验：一侧加电源，一侧短路，一侧开路。做三个短路三个短路实实验，得到三组实验数据如下验，得到三组实验数据如下,如何求阻抗如何求阻抗?第124页，讲稿共178张，创作于星期二求电阻求电阻R1,R2,R3(绕组容量绕组容量100/100/100)第125页，讲稿共178张，创作于星期二求电阻求电阻R1,R2,R3(绕组容量绕组容量100/100/100)第126页，讲稿共178张，创作于星期二变压器的容量与绕组的容量变压器的容量与绕组的容量v变压器容量变压器容量(SN)与绕组容量与绕组容量(SN1/SN2/SN3)不不一定相等一定相等.v若变压器容量若变压器容量100(%),则绕组额定容量比有则绕

42、组额定容量比有:v100/100/100、100/50/100、100/100/50等等v排列顺序是高排列顺序是高/中中/低低第127页，讲稿共178张，创作于星期二变压器的容量与绕组的容量变压器的容量与绕组的容量v三个绕组容量搭配关系三个绕组容量搭配关系,并不是说三绕组变压并不是说三绕组变压器按此比例传递功率器按此比例传递功率,而只是代表每个绕组而只是代表每个绕组传传递功率的能力递功率的能力.v在具体运行时在具体运行时,遵守能量守恒定律遵守能量守恒定律v如如100/100/50,当高压输入当高压输入100%额定容量时额定容量时,中、低压各输出中、低压各输出50%,或中压输出或中压输出100%

43、，低，低压不输出。压不输出。v也有也有100/100/66，进行功率和电压归算时要，进行功率和电压归算时要注意注意第128页，讲稿共178张，创作于星期二求电阻求电阻R1,R2,R3(绕组容量绕组容量100/100/50或或100/50/100)v做短路实验时做短路实验时,是一对绕组中容量较小的一方达到它是一对绕组中容量较小的一方达到它本身的额定电流，即本身的额定电流，即IN/2时的值。时的值。v要归算为额定电流时的短路损耗。要归算为额定电流时的短路损耗。第129页，讲稿共178张，创作于星期二v按最大短路损耗求解（与变压器容量比无关）按最大短路损耗求解（与变压器容量比无关）指两个指两个100

44、%容量绕组中流过额定电流，另一个容量绕组中流过额定电流，另一个100%或或50%容量绕组空载时的损耗。容量绕组空载时的损耗。根据根据“按同一电流密度选择各绕组导线截面积按同一电流密度选择各绕组导线截面积”的变压器的变压器的设计原则：的设计原则：第130页，讲稿共178张，创作于星期二2.电抗电抗v根据变压器排列不同，对所提供的短路电压做些处理：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一般来说，所提供的短路电压百分比都是经过归算的第131页，讲稿共178张，创

45、作于星期二短路电压归算问题短路电压归算问题v当三绕变压器容量比是当三绕变压器容量比是100/100/50或或100/50/100,如果短路电压没有经过归算如果短路电压没有经过归算,则要进行归算则要进行归算:例如例如100/100/50,第132页，讲稿共178张，创作于星期二三绕组变压器绕组的排列方式三绕组变压器绕组的排列方式v升压变升压变降压变降压变高压绕组高压绕组低压绕组低压绕组中压中压绕组绕组高压绕组高压绕组中压绕组中压绕组低压低压绕组绕组绝缘与分接绝缘与分接开关的处理开关的处理均衡均衡短路短路阻抗阻抗绝缘绝缘第133页，讲稿共178张，创作于星期二为什么这样排列？为什么这样排列？va.

46、考考虑虑绝绝缘缘和和分分接接开开关关的的处处理理，所所以以高高压压绕绕组在最外层组在最外层vb.根根据据功功率率传传输输方方向向或或限限制制短短路路电电流流的的要要求求，中、低压绕组均可排在中层中、低压绕组均可排在中层。第134页，讲稿共178张，创作于星期二中低压绕组的排列中低压绕组的排列v升升压压变变压压器器：中中压压绕绕组组最最靠靠近近铁铁芯芯，低低压压绕绕组组居居中中，电电能能从从低低压压流流向向中中压压和和高高压压侧侧，低低-中中，低低-高高短短路路阻阻抗抗分分布布均匀。均匀。v降降压压变变压压器器：低低压压绕绕组组最最靠靠近近铁铁芯芯，中中压压绕绕组组居居中中，电电能能从从高高压压

47、流流向向中中压压和和低低压压，应应该该高高压压居居中中，但但由由于于考考虑虑绝绝缘缘，分分接接开开关关的的处处理理的的原原因因，高高压压只只能能在在最最外外层层。从从短短路路阻阻抗抗的的大大小小来来说说，中中、低低压压绕绕组组无无论论哪哪个个排排在在最最里里面面都都可可以以，但但从从绝绝缘处理的角度，低压排在最里面更好。缘处理的角度，低压排在最里面更好。第135页，讲稿共178张，创作于星期二自耦变压器自耦变压器v自耦变压器除了自耦联系的高压绕组和中压绕组自耦变压器除了自耦联系的高压绕组和中压绕组外，还有一个第三绕组。由于铁心的饱和现象，外，还有一个第三绕组。由于铁心的饱和现象，电压和电流不免

48、有电压和电流不免有3次谐波出现，为了消除次谐波出现，为了消除3次次谐波电流，所以第三绕组单独连接成三角形谐波电流，所以第三绕组单独连接成三角形v自耦变压器只能用于中性点直接接地的电网中，所自耦变压器只能用于中性点直接接地的电网中，所以电力系统中广泛应用的自耦变压器都是星形联结。以电力系统中广泛应用的自耦变压器都是星形联结。第136页，讲稿共178张，创作于星期二自耦变压器自耦变压器第137页，讲稿共178张，创作于星期二自耦变压器的参数和数学模型自耦变压器的参数和数学模型v自耦变压器参数和等值电路的确定和普通变自耦变压器参数和等值电路的确定和普通变压器无异压器无异v容量归算：三绕组自耦变压器的

49、第三绕组容容量归算：三绕组自耦变压器的第三绕组容量总小于变压器的额定容量量总小于变压器的额定容量v所以如果铭牌参数没有经过容量归算，必须所以如果铭牌参数没有经过容量归算，必须对对短路功率与短路电压进行容量归算。短路功率与短路电压进行容量归算。第138页，讲稿共178张，创作于星期二自耦变压器自耦变压器v三三绕绕组组的的自自耦耦变变压压器器较较电电压压、变变压压比比和和容容量量相相同同的的普普通通三三绕绕组组变变压压器器或或普普通通双双绕绕组组变变压压器便宜，价格一般只有后者的器便宜，价格一般只有后者的65%75%。v由由于于有有电电的的联联系系，绝绝缘缘设设计计水水平平高高，两两侧侧都都要安装

50、阀型避雷器；要安装阀型避雷器；v由由于于电电抗抗小小，电电压压损损耗耗小小，短短路路电电流流大大，采采取限制短路电流的措施取限制短路电流的措施第139页，讲稿共178张，创作于星期二自耦变压器的特点自耦变压器的特点v为防止由于高压侧发生单相接地为防止由于高压侧发生单相接地故障引起故障引起低压侧的电压升高，用在电网中的自耦变压低压侧的电压升高，用在电网中的自耦变压器中性点必须可靠地直接接地。器中性点必须可靠地直接接地。220/110KV中压绕组过电压的中压绕组过电压的2.64倍；倍；330/110KV过电过电压的倍数压的倍数3.6倍。倍。v运行方式多样化，引起继电保护整定困难运行方式多样化，引起