10電力系統(tǒng)分析第2章.ppt

第二章電力網(wǎng)各元件的等值電路和參數(shù)計(jì)算電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí) 三相對(duì)稱 只研究一相等值電路和參數(shù)即可 本章介紹計(jì)及了其余兩相影響的元件一相等值參數(shù) 本章主要內(nèi)容 1 架空線路的參數(shù)及等值電路 2 變壓器的參數(shù)及等值電路 3 標(biāo)幺制 架空線路構(gòu)成 當(dāng)導(dǎo)體中通過(guò)電流時(shí) 對(duì)應(yīng)其有功功率損失效應(yīng)的 r 對(duì)應(yīng)通電導(dǎo)體周圍磁場(chǎng)效應(yīng)的 x L 對(duì)應(yīng)導(dǎo)體周圍電場(chǎng)效應(yīng)的 b C g 絕緣介質(zhì)中電流的泄漏及空氣游離的有功損失 由于輸電線在設(shè)計(jì)時(shí)避免了電暈現(xiàn)象的發(fā)生 所以g 0 第一節(jié)架空輸電線的參數(shù) 1 電阻的計(jì)算 導(dǎo)線的電阻率 對(duì)于銅導(dǎo)線 18 8對(duì)于鋁導(dǎo)線 31 5 S 導(dǎo)線載流部分的標(biāo)稱截面積 單位 影響因素 1 工頻與直流2 多股2 3 3 實(shí)際面積 額定面積 溫度修正 式中 Cu 17 376 20o 22 88 100o 銀1 6 10 8銅1 7 10 8金2 4 10 8鋁2 9 10 8鎢5 3 10 8 鉑1 0 10 7鐵1 0 10 7汞9 6 10 7錳銅4 4 10 7康銅5 0 10 7 鎳鉻合金1 0 10 6鐵鉻鋁合金0 4 10 6鋁鎳鐵合金1 6 10 6石墨 8 13 10 6 幾種材料的電阻率 2 電感的計(jì)算 根據(jù)電磁場(chǎng)理論的基本知識(shí) 對(duì)于非鐵磁材料制成的圓柱形導(dǎo)線 單導(dǎo)線自感 安培環(huán)路定律比奧 沙瓦定律 平行導(dǎo)線間互感 其中 DS 導(dǎo)線的自幾何均距 單股線 鋁絞線 鋼心鋁絞線 對(duì)于三相輸電線路 1 對(duì)稱布置時(shí) 所以 其中 D為三相軸線間距 2 三相不對(duì)稱布置時(shí)將采取換位技術(shù) 使得三相電感一致 1 2 3 D12 D23 D31 位置1位置2位置3 ABC CAB BCA 分別列寫三段中a相磁鏈的表達(dá)式 并求平均 可得各相平均電感 其中 三相導(dǎo)線互幾何均距 電力系統(tǒng)中 220KV以上的輸電線長(zhǎng)采取分裂導(dǎo)線 220KV不分或雙分 330KV雙分裂 500KV三分裂或四分裂 750KV六分裂 1000KV八分裂 雙分 三分和四分裂導(dǎo)線的自幾何均距分別定義為 d d d d 分裂間距 分裂導(dǎo)線的等值電感按下式計(jì)算 輸電線的等值電抗可以統(tǒng)一表達(dá)為 討論 1 由于Dsb DS 分裂導(dǎo)線等值電抗較小 所以超高壓輸電線常采取分裂導(dǎo)線 2 導(dǎo)線間距 導(dǎo)線截面的尺寸會(huì)影響Deq Ds Dsb等的數(shù)值 從而影響輸電線的等值電抗大小 但由于它們均位于電抗表達(dá)式的對(duì)數(shù)符號(hào)內(nèi) 故影響不顯著 擴(kuò)徑導(dǎo)線 多股絞線 3 電容和電納的計(jì)算 分裂導(dǎo)線的等值電容 三相輸電線等值電容 其中 req為分裂導(dǎo)線的等值半徑 對(duì)于雙分 三分和四分裂導(dǎo)線 等值電納 類似地 分裂導(dǎo)線的等值電容和等值電納較大 第二節(jié)架空輸電線的等值電路 圖2 7長(zhǎng)線的等值電路 單位長(zhǎng)度的阻抗和導(dǎo)納 第二節(jié)架空輸電線的等值電路一 輸電線的方程 無(wú)損線路 由邊界條件確定 最終得到方程 當(dāng)時(shí) 與二端口網(wǎng)絡(luò)有同樣的形式 二端口網(wǎng)絡(luò)等值電路 a b 二 線路等值電路 解二端口網(wǎng)絡(luò) 型電路參數(shù)得 型電路參數(shù)有三種計(jì)算方法 1 近似值 2 對(duì)近似值進(jìn)行修正 其中3 精確計(jì)算 公式 2 49 輸電線的等值電路 a b c 波阻抗和自然功率長(zhǎng)線路或分布參數(shù)電路的特性阻抗和傳播系數(shù)是兩個(gè)很有用的概念 運(yùn)用這些概念作粗略估計(jì)時(shí) 可設(shè)r1 0 g1 0 對(duì)于這種 無(wú)損耗 線路 特性阻抗和傳播常數(shù)將分別具有如下形式 這時(shí)的特性阻抗將是一個(gè)純電阻 常稱波阻抗 而這時(shí)的傳播常數(shù)僅有虛部 稱為相位系數(shù) 與波阻抗密切相關(guān)的另一概念是自然功率 也稱波阻抗負(fù)荷 所謂自然功率 是指負(fù)荷阻抗為波阻抗時(shí) 該負(fù)荷所消耗的功率 如負(fù)荷端電壓為線路額定電壓 則相應(yīng)的自然功率為功率為 這時(shí)的z為純電阻 相應(yīng)的自然功率自然為純有功功率 第二節(jié)變壓器的等值電路和參數(shù) 一 雙繞組變壓器 RT jXT GT jBT RT jXT 一 二次繞組漏抗GT jBT 勵(lì)磁回路 Ps 短路損耗 KW Vs 短路電壓百分?jǐn)?shù) P0 空載損耗 KW I0 空載電流百分?jǐn)?shù) 所以 注意 第5個(gè)參數(shù) 變比K與繞組匝數(shù)的關(guān)系 注意 VN KV 2 SN MVA 3 折算到哪一側(cè)參數(shù) 用相應(yīng)的額定電壓VN 高壓繞組 中壓繞組 低壓繞組 升壓變壓器 降壓變壓器 三繞組變壓器 二 三繞組變壓器 R1 jX1 jBT RT XT 繞組漏阻抗 GT jBT 勵(lì)磁回路 R2 jX2 R3 jX3 GT 三繞組變壓器進(jìn)行短路試驗(yàn)時(shí) 依次使某一繞組開路 另兩個(gè)繞組按雙繞組變壓器的方式進(jìn)行短路試驗(yàn) 由于三個(gè)繞組中可能有一個(gè)繞組容量較小 短路試驗(yàn)容量將受到其限制 為獲得變壓器額定容量SN下的等值參數(shù) 短路損耗應(yīng)進(jìn)行如下折算 勵(lì)磁回路參數(shù) 則 Vs 不必折算 自耦變壓器 節(jié)省材料 容量不等 減少體積 型等值電路 理想變壓器 第三節(jié)標(biāo)幺制 一 概念有名制 用實(shí)際有名單位表示物理量的單位制系統(tǒng) 標(biāo)幺制 用相對(duì)值表示物理量的單位制系統(tǒng) 標(biāo)幺值無(wú)單位 基值不同時(shí) 物理量的標(biāo)幺值也相應(yīng)變化 二 基準(zhǔn)值的選取單相交流電路中 三相交流電路中 所以V I Z S四個(gè)電氣量的基值中選定其中兩個(gè) 其余相應(yīng)可得 一般選定SB 100MVA VB 于是 三 不同基準(zhǔn)值的標(biāo)幺值間的換算步驟 1 把各設(shè)備自身的標(biāo)幺值還原為有名值 2 再把各有名值換算統(tǒng)一SB VB下地標(biāo)幺值 四 多級(jí)電壓網(wǎng)絡(luò)中各元件參數(shù)標(biāo)幺值計(jì)算 a 有名制的主要問(wèn)題在于參數(shù)的折算 對(duì)于圖示電力系統(tǒng) 折算到VI時(shí) KT1 1 KT2 1 b 標(biāo)幺制中 取統(tǒng)一SB 并為每一電壓等級(jí)規(guī)定VB VB1 VB2 VB3 相應(yīng)地每一電壓等級(jí)阻抗基值為 i 1 2 3 此時(shí)只要注意 變壓器變比的標(biāo)幺值 若取相鄰電壓等級(jí)基準(zhǔn)電壓之比等于變壓器變比 則所有變壓器變比標(biāo)幺值 但是 又出現(xiàn)問(wèn)題 同一電壓級(jí)別的電網(wǎng)基準(zhǔn)值不同 例 實(shí)際上 回路中有多個(gè)電壓等級(jí)時(shí) 上述VB取值很難全部滿足要求 如 前述系統(tǒng)中 若VN1 10KV VN2 110KV VN3 10KV時(shí) KT1 10 5 121KV KT2 110 11KV 若取VB1 10 5KV 則VB2 121KV 相應(yīng)VB3 121 110 11 12 1KV 10KV電壓等級(jí)居然出現(xiàn)了兩個(gè)不同的VB 工程計(jì)算中常采取以下近似計(jì)算 平均額定電壓Uav1 VB 1 05VN 3 15 6 3 10 5 15 75 37 115 230 345 525KV 2 認(rèn)為變壓器的額定變比等于相鄰電壓等級(jí)基準(zhǔn)電壓之比 即 3 發(fā)電機(jī) 變壓器 電抗器的技