電力系統(tǒng)分析基礎(chǔ)(第二章)--71-華北電

1、North China Electric Power University電力工程系電力工程系Department of Electrical Engineering任 建 文電力系統(tǒng)分析基礎(chǔ)電力系統(tǒng)分析基礎(chǔ)Power System Analysis Basis （二）（二）第二章 電力網(wǎng)參數(shù)及等值電路本章主要內(nèi)容：本章主要內(nèi)容：2. 2. 線路的結(jié)構(gòu)線路的結(jié)構(gòu) 3 3. . 線路的參數(shù)線路的參數(shù) 4 4. . 變壓器的參數(shù)變壓器的參數(shù)架空線由什么組成架空線由什么組成為什么要用擴(kuò)徑導(dǎo)線和分裂導(dǎo)線為什么要用擴(kuò)徑導(dǎo)線和分裂導(dǎo)線桿塔的形式桿塔的形式絕緣子的作用絕緣子的作用-單位長(zhǎng)度查手冊(cè)單位長(zhǎng)度查手

2、冊(cè)短路、空載實(shí)驗(yàn)求短路、空載實(shí)驗(yàn)求RT，XT，GT，BT如何求兩繞組：如何求兩繞組：RT，XT，GT，BT如何求三繞組：如何求三繞組：RT，XT，GT，BT 6 6. . 電力系統(tǒng)的等值電路電力系統(tǒng)的等值電路有名值有名值標(biāo)幺值標(biāo)幺值變壓器的等值歸算問(wèn)題變壓器的等值歸算問(wèn)題1. 1. 輸電方式輸電方式交流、直流、特交流、直流、特高壓、靈活交流高壓、靈活交流 5 5. . 發(fā)電機(jī)、電抗器、負(fù)荷的參數(shù)發(fā)電機(jī)、電抗器、負(fù)荷的參數(shù)第一節(jié)第一節(jié) 輸電方式輸電方式經(jīng)濟(jì)方便、電壓可變化經(jīng)濟(jì)方便、電壓可變化超過(guò)超過(guò)100km時(shí)會(huì)發(fā)生穩(wěn)定問(wèn)題時(shí)會(huì)發(fā)生穩(wěn)定問(wèn)題1、以交流為主、以交流為主國(guó)內(nèi)最高國(guó)內(nèi)最高1000kv，

3、加拿大，加拿大735kv-1200km塔高：塔高：500kv-80m; 220kv-60m; 110kv-45mAC System AC System 一、現(xiàn)有的輸電技術(shù)一、現(xiàn)有的輸電技術(shù)第一節(jié)第一節(jié) 輸電方式輸電方式不會(huì)出現(xiàn)穩(wěn)定問(wèn)題，適合長(zhǎng)距離輸不會(huì)出現(xiàn)穩(wěn)定問(wèn)題，適合長(zhǎng)距離輸300400km2、直流輸電、直流輸電塔高：塔高：+250kv-35m需交需交-直流變換裝置，成本高直流變換裝置，成本高事故時(shí)電流小事故時(shí)電流小線路高度低，占地面積小線路高度低，占地面積小待研究待研究直流多端供電技術(shù)直流多端供電技術(shù)HVDCHVDC與與HVACHVAC的比較的比較當(dāng)輸送相同功率時(shí)，直流線路造價(jià)低，架空線當(dāng)

4、輸送相同功率時(shí)，直流線路造價(jià)低，架空線路桿塔結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，線路走廊窄，同絕緣水平的路桿塔結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，線路走廊窄，同絕緣水平的電纜可以運(yùn)行于較高的電壓；電纜可以運(yùn)行于較高的電壓； 直流輸電的功率和能量損耗??；直流輸電的功率和能量損耗??； 對(duì)通信干擾??；對(duì)通信干擾?。?線路穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)沒(méi)有電容電流，沒(méi)有電抗壓降線路穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)沒(méi)有電容電流，沒(méi)有電抗壓降, ,沿線電壓分布較平穩(wěn)沿線電壓分布較平穩(wěn), ,線路本身無(wú)需無(wú)功補(bǔ)償；線路本身無(wú)需無(wú)功補(bǔ)償； 直流輸電線聯(lián)系的兩端交流系統(tǒng)不需要同步運(yùn)直流輸電線聯(lián)系的兩端交流系統(tǒng)不需要同步運(yùn)行，因此可用以實(shí)現(xiàn)不同頻率或相同頻率交流系行，因此可用以實(shí)現(xiàn)不同頻率或相同頻率交流

5、系統(tǒng)之間的非同步聯(lián)系；統(tǒng)之間的非同步聯(lián)系； HVDCHVDC與與HVACHVAC的比較的比較( (續(xù)）續(xù)）直流輸電線本身不存在交流輸電固有的穩(wěn)定問(wèn)直流輸電線本身不存在交流輸電固有的穩(wěn)定問(wèn)題，輸送距離和功率也不受電力系統(tǒng)同步運(yùn)行穩(wěn)題，輸送距離和功率也不受電力系統(tǒng)同步運(yùn)行穩(wěn)定性的限制；定性的限制； 由直流輸電線互相聯(lián)系的交流系統(tǒng)各自的短路由直流輸電線互相聯(lián)系的交流系統(tǒng)各自的短路容量不會(huì)因互聯(lián)而顯著增大；容量不會(huì)因互聯(lián)而顯著增大； 直流輸電線的功率和電流的調(diào)節(jié)控制比較容易直流輸電線的功率和電流的調(diào)節(jié)控制比較容易并且迅速，可以實(shí)現(xiàn)各種調(diào)節(jié)、控制。如果交、并且迅速，可以實(shí)現(xiàn)各種調(diào)節(jié)、控制。如果交、直流并

6、列運(yùn)行，有助于提高交流系統(tǒng)的穩(wěn)定性和直流并列運(yùn)行，有助于提高交流系統(tǒng)的穩(wěn)定性和改善整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行特性。改善整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行特性。 HVDCHVDC與與HVACHVAC的比較的比較( (續(xù)）續(xù)）交直流輸電的等價(jià)距離交直流輸電的等價(jià)距離HVDCHVDC與與HVACHVAC的比較的比較( (續(xù)）續(xù)） 由于由于HVDCHVDC的線路造價(jià)較低，而變電站設(shè)備較的線路造價(jià)較低，而變電站設(shè)備較HVACHVAC昂貴，在某一輸電距離下，交、直流兩種輸昂貴，在某一輸電距離下，交、直流兩種輸電方式的造價(jià)費(fèi)用相等，這一距離成為等價(jià)距離。電方式的造價(jià)費(fèi)用相等，這一距離成為等價(jià)距離。 概括的說(shuō)，從經(jīng)濟(jì)性考慮，當(dāng)輸電距離超過(guò)概

7、括的說(shuō)，從經(jīng)濟(jì)性考慮，當(dāng)輸電距離超過(guò)等價(jià)距離時(shí)，采用直流有利；輸電距離小于等價(jià)等價(jià)距離時(shí)，采用直流有利；輸電距離小于等價(jià)距離時(shí)，采用交流有利。距離時(shí)，采用交流有利。 根據(jù)國(guó)外經(jīng)驗(yàn)，架空線路的等價(jià)距離大約為根據(jù)國(guó)外經(jīng)驗(yàn)，架空線路的等價(jià)距離大約為500800km500800km。電纜線路的等價(jià)距離大約為。電纜線路的等價(jià)距離大約為3050km3050km。第一節(jié)第一節(jié) 輸電方式輸電方式3、靈活交流輸電、靈活交流輸電FACTS - FACTS - Flexible AC Transmission SystemsFlexible AC Transmission SystemsFACTS:FACTS:指裝

8、有電力電子型或其他靜止型控制器以指裝有電力電子型或其他靜止型控制器以實(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)電壓、參數(shù)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)電壓、參數(shù)( (如線路阻抗如線路阻抗) )、相位角、相位角、功率潮流的連續(xù)調(diào)節(jié)控制，從而大幅度提高輸電線功率潮流的連續(xù)調(diào)節(jié)控制，從而大幅度提高輸電線路輸送能力和提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定水平，降低輸電損路輸送能力和提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定水平，降低輸電損耗。耗。FACTSFACTS裝置：指裝置：指FACTSFACTS家族中具體的成員，指用于提家族中具體的成員，指用于提供一個(gè)或多個(gè)控制交流輸電系統(tǒng)參數(shù)的電力電子系供一個(gè)或多個(gè)控制交流輸電系統(tǒng)參數(shù)的電力電子系統(tǒng)或其他靜止設(shè)備統(tǒng)或其他靜止設(shè)備提高交流輸電傳輸功率的

9、方法（提高交流輸電傳輸功率的方法（FACTSFACTS）第一節(jié)第一節(jié) 輸電方式輸電方式不易發(fā)生與雷擊和雪害等自然災(zāi)害有關(guān)故障不易發(fā)生與雷擊和雪害等自然災(zāi)害有關(guān)故障成本高成本高5、地下輸電、地下輸電出故障難找出故障難找散熱差、允許電流受限制散熱差、允許電流受限制10001500kv(交流交流)；+600kv以上以上(直流直流)1000萬(wàn)萬(wàn)KW4、UHV交流輸電交流輸電須解決：電暈噪音、線間絕緣強(qiáng)度、輸須解決：電暈噪音、線間絕緣強(qiáng)度、輸 電線用避雷器、絕緣子耐污電線用避雷器、絕緣子耐污塔高：塔高：80m-144m用用500kv需雙回線需雙回線7回回用用1000kv需雙回線需雙回線1回回Ultra

10、High Voltage第一節(jié)第一節(jié) 輸電方式輸電方式二、新型輸電技術(shù)二、新型輸電技術(shù)1、新型直流輸電、新型直流輸電l電容換相直流輸電電容換相直流輸電換相變二次側(cè)串電容換相變二次側(cè)串電容無(wú)需大容量無(wú)功補(bǔ)償裝置無(wú)需大容量無(wú)功補(bǔ)償裝置取代常規(guī)高壓直流輸電取代常規(guī)高壓直流輸電l多端直流輸電多端直流輸電多電源供電，多落點(diǎn)受點(diǎn)多電源供電，多落點(diǎn)受點(diǎn)孤立交流系統(tǒng)之間直流互連孤立交流系統(tǒng)之間直流互連基于電壓源換流器實(shí)現(xiàn)基于電壓源換流器實(shí)現(xiàn)第一節(jié)第一節(jié) 輸電方式輸電方式2、半波交流輸電、半波交流輸電半波長(zhǎng)（半波長(zhǎng)（3000km）超遠(yuǎn)距離輸電）超遠(yuǎn)距離輸電過(guò)電壓水平不高過(guò)電壓水平不高空載與負(fù)載時(shí)電壓變化不大，不

11、需無(wú)功補(bǔ)償空載與負(fù)載時(shí)電壓變化不大，不需無(wú)功補(bǔ)償半波長(zhǎng)特定超遠(yuǎn)距離輸電時(shí)，經(jīng)濟(jì)性優(yōu)于直流輸電半波長(zhǎng)特定超遠(yuǎn)距離輸電時(shí)，經(jīng)濟(jì)性優(yōu)于直流輸電實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的交流輸電實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的交流輸電問(wèn)題：線路中部電壓變化大，超長(zhǎng)距離保護(hù)等問(wèn)題：線路中部電壓變化大，超長(zhǎng)距離保護(hù)等第一節(jié)第一節(jié) 輸電方式輸電方式3、分頻輸電、分頻輸電傳輸功率與阻抗成反比，降頻可提高輸送功率極限傳輸功率與阻抗成反比，降頻可提高輸送功率極限適應(yīng)于水電與風(fēng)電等再生能源發(fā)電接入電網(wǎng)適應(yīng)于水電與風(fēng)電等再生能源發(fā)電接入電網(wǎng)通過(guò)倍頻變壓器向工頻電力系統(tǒng)供電通過(guò)倍頻變壓器向工頻電力系統(tǒng)供電問(wèn)題：諧波電流問(wèn)題：諧波電流4、多相交流輸電、多相交流輸電降低了

12、先電壓和相電壓比值降低了先電壓和相電壓比值正序電抗下降，輸送功率提高正序電抗下降，輸送功率提高四相輸電與六相輸電有研究意義四相輸電與六相輸電有研究意義問(wèn)題：網(wǎng)架復(fù)雜，短路類型多，繼保難以實(shí)現(xiàn)問(wèn)題：網(wǎng)架復(fù)雜，短路類型多，繼保難以實(shí)現(xiàn)第一節(jié)第一節(jié) 輸電方式輸電方式5、無(wú)線輸電、無(wú)線輸電l微波輸電微波輸電介于無(wú)線與紅外線之間的電磁波介于無(wú)線與紅外線之間的電磁波發(fā)射（工頻變微波）接收（微波變工頻）發(fā)射（工頻變微波）接收（微波變工頻）過(guò)去傳信息，現(xiàn)在傳能量過(guò)去傳信息，現(xiàn)在傳能量l激光輸電激光輸電激光是頻率極高的高強(qiáng)度光束激光是頻率極高的高強(qiáng)度光束激光能量到電能的轉(zhuǎn)換可通過(guò)光電池完成激光能量到電能的轉(zhuǎn)換可

13、通過(guò)光電池完成主要問(wèn)題：相互轉(zhuǎn)換過(guò)程中的電磁輻射主要問(wèn)題：相互轉(zhuǎn)換過(guò)程中的電磁輻射第二節(jié) 電力線路的結(jié)構(gòu)電力線路電力線路一一. .導(dǎo)線導(dǎo)線架空線：導(dǎo)線、避雷器、桿塔、絕緣子、金具架空線：導(dǎo)線、避雷器、桿塔、絕緣子、金具電纜線：導(dǎo)線、絕緣層、保護(hù)層電纜線：導(dǎo)線、絕緣層、保護(hù)層要求：導(dǎo)電好、機(jī)械強(qiáng)度大、抗腐蝕能力強(qiáng)要求：導(dǎo)電好、機(jī)械強(qiáng)度大、抗腐蝕能力強(qiáng)鋁鋁L常用，機(jī)械強(qiáng)度不夠，鋼芯鋁線常用，機(jī)械強(qiáng)度不夠，鋼芯鋁線材料材料鋼鋼G導(dǎo)電性差，做避雷線導(dǎo)電性差，做避雷線銅銅T最好，但貴最好，但貴鋁合金鋁合金HL第二節(jié) 電力線路的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)多股線絞合多股線絞合J排列：排列：1、6、12、18普通型：普通型

14、：LGJ 鋁鋁/鋼鋼 比比5.66.0加強(qiáng)型：加強(qiáng)型：LGJJ 鋁鋁/鋼鋼 比比4.34.4輕輕 型：型：LGJQ 鋁鋁/鋼鋼 比比8.08.1LGJ-400/50數(shù)字表示截面積數(shù)字表示截面積擴(kuò)徑導(dǎo)線擴(kuò)徑導(dǎo)線K擴(kuò)大直徑，不增加截面積擴(kuò)大直徑，不增加截面積LGJK- 300相當(dāng)于相當(dāng)于LGJQ-400和普通鋼芯相區(qū)別，支撐層和普通鋼芯相區(qū)別，支撐層6股股分裂導(dǎo)線分裂導(dǎo)線每相分成若干根，相互之間保持一每相分成若干根，相互之間保持一 定距離定距離400-500mm,防電暈，減小了電抗，電容增大防電暈，減小了電抗，電容增大第二節(jié) 電力線路的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)木塔木塔已不用已不用二二. .桿塔桿塔鋼筋混凝土塔

15、鋼筋混凝土塔單桿、單桿、型桿型桿鐵塔鐵塔用于跨越，超高壓輸電、耐張、轉(zhuǎn)角、用于跨越，超高壓輸電、耐張、轉(zhuǎn)角、 換位。獨(dú)根鋼管換位。獨(dú)根鋼管城市供電城市供電作用分作用分直線桿塔直線桿塔線路走向直線處，只承受導(dǎo)線自重線路走向直線處，只承受導(dǎo)線自重耐張桿塔耐張桿塔承受對(duì)導(dǎo)線的拉緊力承受對(duì)導(dǎo)線的拉緊力轉(zhuǎn)向桿塔轉(zhuǎn)向桿塔用于線路轉(zhuǎn)彎處用于線路轉(zhuǎn)彎處換位桿塔換位桿塔減少三相參數(shù)的不平衡減少三相參數(shù)的不平衡跨越桿塔跨越桿塔跨越寬度大時(shí)，塔高：跨越寬度大時(shí)，塔高：100200米米終端桿塔終端桿塔只承受一側(cè)的耐張力，導(dǎo)線首末端只承受一側(cè)的耐張力，導(dǎo)線首末端第二節(jié) 電力線路的結(jié)構(gòu)新材料與超導(dǎo)技術(shù)新材料與超導(dǎo)技術(shù)1、

16、復(fù)合材料、復(fù)合材料-桿塔與合成芯導(dǎo)線桿塔與合成芯導(dǎo)線優(yōu)點(diǎn)：尺寸小、重量輕、強(qiáng)度高、絕緣與抗腐蝕性能好優(yōu)點(diǎn)：尺寸小、重量輕、強(qiáng)度高、絕緣與抗腐蝕性能好2、納米材料、納米材料優(yōu)點(diǎn)：利用憎水型防冰涂覆材料可以抵抗污染，防止覆冰優(yōu)點(diǎn)：利用憎水型防冰涂覆材料可以抵抗污染，防止覆冰3、高溫超導(dǎo)技術(shù)（相對(duì)與、高溫超導(dǎo)技術(shù)（相對(duì)與-268.95C較高的臨界溫度）較高的臨界溫度）l性價(jià)比性價(jià)比10倍于銅導(dǎo)線倍于銅導(dǎo)線l超導(dǎo)發(fā)電機(jī)、電纜、變壓器、故障電流限制器超導(dǎo)發(fā)電機(jī)、電纜、變壓器、故障電流限制器第二節(jié) 電力線路的結(jié)構(gòu)第二節(jié) 電力線路的結(jié)構(gòu)第二節(jié) 電力線路的結(jié)構(gòu)第二節(jié) 電力線路的結(jié)構(gòu)第二節(jié) 電力線路的結(jié)構(gòu)第二節(jié)

17、 電力線路的結(jié)構(gòu)ABC第二節(jié) 電力線路的結(jié)構(gòu)第二節(jié) 電力線路的結(jié)構(gòu)三三. .絕緣子和金具絕緣子和金具絕緣子絕緣子要求：足夠的電氣與機(jī)械強(qiáng)度、抗腐蝕要求：足夠的電氣與機(jī)械強(qiáng)度、抗腐蝕材料：瓷質(zhì)與玻璃質(zhì)元件材料：瓷質(zhì)與玻璃質(zhì)元件類型：針式（類型：針式（35KV以下），懸式（以下），懸式（ 35KV以上）以上）片樹(shù)：片樹(shù)：35KV，110KV，220KV，330KV，500KV 3 7 13 19 24金具金具作用：連接導(dǎo)線和絕緣子作用：連接導(dǎo)線和絕緣子線夾：懸重、耐張線夾：懸重、耐張導(dǎo)線接續(xù)：接續(xù)、聯(lián)結(jié)導(dǎo)線接續(xù)：接續(xù)、聯(lián)結(jié)保護(hù)金具：護(hù)線條、預(yù)絞線、防震錘、阻尼線保護(hù)金具：護(hù)線條、預(yù)絞線、防震錘、阻

18、尼線絕緣保護(hù)：懸重錘絕緣保護(hù)：懸重錘第三節(jié) 電力線路的參數(shù)與等值電路一一. .單位長(zhǎng)度電力線路的參數(shù)單位長(zhǎng)度電力線路的參數(shù)1 1、電阻、電阻r1=/ sS 截面積截面積 mm2單位：?jiǎn)挝唬簃m2/km一般是查表一般是查表 rt=r20(1+(t-20)鋼線電阻：導(dǎo)磁鋼線電阻：導(dǎo)磁集膚、磁滯效應(yīng)集膚、磁滯效應(yīng)交流電阻交流電阻直流電阻，和電流有關(guān)直流電阻，和電流有關(guān)查手冊(cè)查手冊(cè)電阻率電阻率銅：銅：18.8 鋁鋁: 31.3與溫度有關(guān)與溫度有關(guān)第三節(jié) 電力線路的參數(shù)與等值電路2 2、電抗、電抗物理意義：導(dǎo)線通交流電，產(chǎn)生磁場(chǎng)物理意義：導(dǎo)線通交流電，產(chǎn)生磁場(chǎng)自感、互感自感、互感rlg1445.0015

19、7.0rlg1445.0)5.0rlg6.4(f2DD10Dxmm4rm1 外電抗外電抗內(nèi)電抗內(nèi)電抗r779.0rDDDD3cabcabm 等等效效半半徑徑幾幾何何均均距距對(duì)數(shù)關(guān)系：導(dǎo)線截面和布置無(wú)顯著影響，一般對(duì)數(shù)關(guān)系：導(dǎo)線截面和布置無(wú)顯著影響，一般0.4 /km正三角布置正三角布置Dm=D；水平布置；水平布置Dm=1.26D分裂導(dǎo)線：改變磁場(chǎng)，增大了半徑，減少了電抗分裂導(dǎo)線：改變磁場(chǎng)，增大了半徑，減少了電抗nn2ii1eqeqm1drrDxrn0157.0lg1445.0 第三節(jié) 電力線路的參數(shù)與等值電路3 3、電納、電納物理意義：導(dǎo)線通交流電，產(chǎn)生電場(chǎng)物理意義：導(dǎo)線通交流電，產(chǎn)生電場(chǎng)容感

20、容感km/Srlg58.7fC2bkm/Frlg0241.0C10D10D6m116m1 對(duì)數(shù)關(guān)系：變化不大，一般對(duì)數(shù)關(guān)系：變化不大，一般 2.8510-6 S /km分裂導(dǎo)線：增大了等效半徑，電納增大，用分裂導(dǎo)線：增大了等效半徑，電納增大，用req替代替代r計(jì)算計(jì)算DmDm與與r r的意義與電抗表達(dá)式一致的意義與電抗表達(dá)式一致第三節(jié) 電力線路的參數(shù)與等值電路4 4、電導(dǎo)、電導(dǎo)物理意義物理意義絕緣子表面泄露絕緣子表面泄露很小，忽略很小，忽略實(shí)測(cè)損耗，計(jì)算電導(dǎo)，一般忽略實(shí)測(cè)損耗，計(jì)算電導(dǎo)，一般忽略110KV110KV9.6mm9.6mm空氣電離空氣電離電暈損耗，臨界電壓電暈損耗，臨界電壓Ucr，

21、好天不產(chǎn)生，壞天可有好天不產(chǎn)生，壞天可有規(guī)定最小直徑規(guī)定最小直徑220KV220KV21.28mm21.28mm330KV330KV32.2mm 32.2mm 分裂導(dǎo)線分裂導(dǎo)線km/S10UPg32g1 電纜參數(shù)計(jì)算復(fù)雜，查手冊(cè)電纜參數(shù)計(jì)算復(fù)雜，查手冊(cè)第三節(jié) 電力線路的參數(shù)與等值電路二、電力線路的等值電路二、電力線路的等值電路r1jx1g1jb1r1jx1g1jb1r1jx1g1jb1r1jx1g1jb1一般線路的等值電路（正常運(yùn)行時(shí)忽略一般線路的等值電路（正常運(yùn)行時(shí)忽略g）1、短線路（一字型等值電路、短線路（一字型等值電路）條件：條件：L100km的架空線的架空線,忽略忽略g，b線路電壓不高

22、線路電壓不高第三節(jié) 電力線路的參數(shù)與等值電路2、中等長(zhǎng)度線路（、中等長(zhǎng)度線路（型和型和T型等值電路型等值電路）條件：條件：100-300km的架空線或的架空線或100km的電纜線，近似等值，的電纜線，近似等值，不能用星不能用星三角變換三角變換ZY/2Y/2Z/2Z/2Y3、長(zhǎng)線路（分布參數(shù)、長(zhǎng)線路（分布參數(shù)雙曲函數(shù)雙曲函數(shù)）書上例題書上例題 P68第四節(jié) 電力變壓器的參數(shù)與等值電路第四節(jié) 電力變壓器的參數(shù)與等值電路第四節(jié) 電力變壓器的參數(shù)與等值電路一、雙繞組變壓器一、雙繞組變壓器u1I1n1:n2I2u21、理想變壓器、理想變壓器I1n1=I2n2 I2=k I1 u1/n1=u2/n2 u2

23、= u1/kk=n1/n2特征：無(wú)銅損、鐵損、漏抗、激磁電流特征：無(wú)銅損、鐵損、漏抗、激磁電流2、實(shí)際變壓器、實(shí)際變壓器RTjXT-jBTGT通過(guò)短路和開(kāi)路試通過(guò)短路和開(kāi)路試驗(yàn)求驗(yàn)求RT、XT、BT、 GT第四節(jié) 電力變壓器的參數(shù)與等值電路3、短路試驗(yàn)求、短路試驗(yàn)求RT、XT條件：一側(cè)短路，另一側(cè)加電壓使短路繞組電流達(dá)到額定值條件：一側(cè)短路，另一側(cè)加電壓使短路繞組電流達(dá)到額定值短路損耗：短路損耗：RUSRU3SRIPT2N2NT2T2NkNN33 注意單位：注意單位：UN（V）、）、SN（VA）、）、Pk（W）)(SUPR2N2NkT )(S1000UPR2N2NkT 如如 UN（KV）、）、

24、SN（MVA）、）、Pk（KW）時(shí)）時(shí)第四節(jié) 電力變壓器的參數(shù)與等值電路短路電壓百分比短路電壓百分比%1003%UZIuNTNk SU%uIU%uZN2NkNkNT1003100 SU%uIU%uXRXN2NkNkNTTT1003100 UN（KV）、）、SN（MVA）第四節(jié) 電力變壓器的參數(shù)與等值電路4、開(kāi)路試驗(yàn)求、開(kāi)路試驗(yàn)求GT、BT條件：一側(cè)開(kāi)路，另一側(cè)加額定電壓條件：一側(cè)開(kāi)路，另一側(cè)加額定電壓空載損耗：空載損耗：)S(U1000PG2NT0 空載電流百分比空載電流百分比 I0%有功分量有功分量Ig無(wú)功分量無(wú)功分量Ib BUIITNb03 IIIIIIbN0N00100%I100% US

25、IB2NN0T100% 第四節(jié) 電力變壓器的參數(shù)與等值電路二、三繞組變壓器二、三繞組變壓器-jBTRT1jXT1GTRT2jXT2RT3jXT3參數(shù)的求法與雙繞組相同參數(shù)的求法與雙繞組相同注注意意三繞組容量比不同三繞組容量比不同各繞組排列不同各繞組排列不同導(dǎo)納的求法與雙繞組相同導(dǎo)納的求法與雙繞組相同短路試驗(yàn)求短路試驗(yàn)求RT、XT條件：令一個(gè)繞組開(kāi)路，一個(gè)繞組短路，而在余下的一個(gè)條件：令一個(gè)繞組開(kāi)路，一個(gè)繞組短路，而在余下的一個(gè)繞組施加電壓，依此得的數(shù)據(jù)（兩兩短路試驗(yàn)）繞組施加電壓，依此得的數(shù)據(jù)（兩兩短路試驗(yàn)）第四節(jié) 電力變壓器的參數(shù)與等值電路1、由短路損耗求、由短路損耗求RT1) 對(duì)于第對(duì)于第

26、類（類（100/100/100）PPRIRIPPPRIRIPPPRIRIP3k2k3T2N2T2N)32(k3k1k3T2N1T2N)31(k2k1k2T2N1T2N)21(k333333 PPPPPPPPPPPP)21(k)32(k)31(k3k)31(k)32(k)21(k2k)32(k)31(k)21(k1k212121 S1000UPRS1000UPRS1000UPR2N2N3T2N2N2T2N2N1T3k2k1k 第四節(jié) 電力變壓器的參數(shù)與等值電路對(duì)于第對(duì)于第類（類（100/50/100）第）第類（類（100/100/50）PI5 . 0IPPPI5 . 0IPP)32(k2)32(

27、k)32(k)21(k2)21(k)21(k44NNNN 試驗(yàn)時(shí)小繞組不過(guò)負(fù)荷，存在歸算問(wèn)題，歸算到試驗(yàn)時(shí)小繞組不過(guò)負(fù)荷，存在歸算問(wèn)題，歸算到SN2) 對(duì)于（對(duì)于（100/50/100）3) 對(duì)于（對(duì)于（100/100/50）PI5 . 0IPPPI5 . 0IPP)32(k2)32(k)32(k)31(k2)31(k)31(k44NNNN 代入可計(jì)算代入可計(jì)算第四節(jié) 電力變壓器的參數(shù)與等值電路4) 只給出一個(gè)最大短路損耗只給出一個(gè)最大短路損耗Pkmax時(shí)（兩個(gè)時(shí)（兩個(gè)100%繞組間短路）繞組間短路）%)100(2%)50(2000%)100(RRSUPRTT2N2NmaxkT 2、由短路電壓

28、百分比求、由短路電壓百分比求XT（制造商已歸算，直接用）（制造商已歸算，直接用） (%)(%)(%)21(%)(%)(%)(%)21(%)(%)(%)(%)21(%)UUUUUUUUUUUU)21(k)32(k)31(k3k)31(k)32(k)21(k2k)32(k)31(k)21(k1k S100U(%)UXS100U(%)UXS100U(%)UXN2N3TN2N2TN2N1T3k2k1k 排列不同，阻抗不同，中間繞組最小，甚至為負(fù)，一般取排列不同，阻抗不同，中間繞組最小，甚至為負(fù)，一般取0第四節(jié) 電力變壓器的參數(shù)與等值電路三、自耦變壓器三、自耦變壓器特點(diǎn)：電阻小、損耗小、運(yùn)行經(jīng)濟(jì)、結(jié)構(gòu)緊

29、湊、電抗小、特點(diǎn)：電阻小、損耗小、運(yùn)行經(jīng)濟(jì)、結(jié)構(gòu)緊湊、電抗小、輸送容量大、重量輕、便于運(yùn)輸輸送容量大、重量輕、便于運(yùn)輸接線：接線：Y Y0 0/Y/Y0 0/，第三繞組容量比額定容量小，第三繞組容量比額定容量小參參 數(shù)數(shù)舊標(biāo)準(zhǔn)舊標(biāo)準(zhǔn)損耗未歸算損耗未歸算電壓電壓%未歸算未歸算 SSPPSSPP3N3N2)32(k)32(k2)31(k)31(kSSUUSSUUNNkkkk3%3%)32()32()31()31(新標(biāo)準(zhǔn)新標(biāo)準(zhǔn)最大短路損耗最大短路損耗歸算的電壓歸算的電壓%例題：例題：P39 例例2-2補(bǔ)充：電力變壓器的運(yùn)行補(bǔ)充：電力變壓器的運(yùn)行1、正常過(guò)負(fù)荷能力、正常過(guò)負(fù)荷能力不縮短壽命為前提不縮短

30、壽命為前提自然循環(huán)自然循環(huán)30%，強(qiáng)迫循環(huán)，強(qiáng)迫循環(huán)20%2、事故過(guò)負(fù)荷能力、事故過(guò)負(fù)荷能力以犧牲變壓器壽命為代價(jià)以犧牲變壓器壽命為代價(jià)計(jì)算過(guò)負(fù)荷時(shí)犧牲的天數(shù)計(jì)算過(guò)負(fù)荷時(shí)犧牲的天數(shù)3、三繞組變壓器、三繞組變壓器容量：容量：100/100/100，100/100/50，100/50/100接線：接線：Y/Y/ ，穩(wěn)定繞組，改善波形，穩(wěn)定繞組，改善波形自耦：體積小、損耗小，自耦：體積小、損耗小，110KV以上用以上用結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：升壓：鐵芯升壓：鐵芯中壓中壓低壓低壓高壓高壓降壓：鐵芯降壓：鐵芯低壓低壓中壓中壓高壓高壓4、并列運(yùn)行、并列運(yùn)行原副邊額定電壓相等，變比相等原副邊額定電壓相等，變比相等接線組

31、別對(duì)應(yīng)一致接線組別對(duì)應(yīng)一致額定短路電壓相等額定短路電壓相等第五節(jié) 發(fā)電機(jī)、電抗器、負(fù)荷的參數(shù)與等值電路一、發(fā)電機(jī)一、發(fā)電機(jī)電阻：小，忽略電阻：小，忽略電抗：電抗：SUI3UZZXXN2NNNNNGG%100% PUXSUXI3UXXNN2NGN2NGNNGGcos100%100%100% 等值電路等值電路jXGEG機(jī)端機(jī)端P+jQ機(jī)端機(jī)端PU機(jī)端機(jī)端補(bǔ)充：同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行補(bǔ)充：同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行唯一的注入功率元件唯一的注入功率元件調(diào)負(fù)荷調(diào)負(fù)荷原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速（汽門、導(dǎo)水翼）原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速（汽門、導(dǎo)水翼）調(diào)電壓調(diào)電壓勵(lì)磁勵(lì)磁1、同步發(fā)電機(jī)的允許運(yùn)行范圍、同步發(fā)電機(jī)的允許運(yùn)行范圍EqnXdINUNINUNEq

32、njINXdsindqXUEP 補(bǔ)充：同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行補(bǔ)充：同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行受限條件受限條件定子繞組：定子繞組： IN為限為限S園弧園弧轉(zhuǎn)子繞組：轉(zhuǎn)子繞組： 勵(lì)磁電流為限勵(lì)磁電流為限F園弧園弧原動(dòng)機(jī)出力：額定有功功率原動(dòng)機(jī)出力：額定有功功率BC直線直線其它約束：其它約束： 靜穩(wěn)、進(jìn)相導(dǎo)致漏磁引起溫升靜穩(wěn)、進(jìn)相導(dǎo)致漏磁引起溫升T弧弧fedqniXE定子繞組不超過(guò)額定電流定子繞組不超過(guò)額定電流勵(lì)磁繞組不超過(guò)額定電流勵(lì)磁繞組不超過(guò)額定電流受原動(dòng)機(jī)出力限制受原動(dòng)機(jī)出力限制進(jìn)相運(yùn)行時(shí)受定子端部發(fā)熱進(jìn)相運(yùn)行時(shí)受定子端部發(fā)熱限制限制留穩(wěn)定儲(chǔ)備留穩(wěn)定儲(chǔ)備補(bǔ)充：同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行補(bǔ)充：同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行2、同步發(fā)電

33、機(jī)的進(jìn)相與調(diào)相運(yùn)行、同步發(fā)電機(jī)的進(jìn)相與調(diào)相運(yùn)行進(jìn)相進(jìn)相發(fā)有功，吸收無(wú)功發(fā)有功，吸收無(wú)功輸電線路長(zhǎng)、電容大、輕載時(shí)電壓升高，需吸收無(wú)功輸電線路長(zhǎng)、電容大、輕載時(shí)電壓升高，需吸收無(wú)功 時(shí)，發(fā)電機(jī)從遲相轉(zhuǎn)為進(jìn)相，時(shí)，發(fā)電機(jī)從遲相轉(zhuǎn)為進(jìn)相，If越小，越小， 越大越大靜穩(wěn)態(tài)儲(chǔ)備下降、端部嚴(yán)重發(fā)熱、影響出力靜穩(wěn)態(tài)儲(chǔ)備下降、端部嚴(yán)重發(fā)熱、影響出力cosUEIqf調(diào)相調(diào)相只發(fā)或吸收無(wú)功只發(fā)或吸收無(wú)功調(diào)壓需要調(diào)壓需要水輪機(jī)低水位水輪機(jī)低水位汽輪機(jī)處于檢修汽輪機(jī)處于檢修汽輪機(jī)的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)很低汽輪機(jī)的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)很低補(bǔ)充：同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行補(bǔ)充：同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行3、同步發(fā)電機(jī)的非正常運(yùn)行、同步發(fā)電機(jī)的非正常運(yùn)行a、

34、過(guò)負(fù)荷運(yùn)行、過(guò)負(fù)荷運(yùn)行允許短時(shí)運(yùn)行允許短時(shí)運(yùn)行和時(shí)間有關(guān)和時(shí)間有關(guān)和冷卻方式有關(guān)和冷卻方式有關(guān)b、異步運(yùn)行、異步運(yùn)行c、不對(duì)稱運(yùn)行、不對(duì)稱運(yùn)行失磁后，進(jìn)入異步狀態(tài)，發(fā)異步有功，吸收無(wú)功失磁后，進(jìn)入異步狀態(tài)，發(fā)異步有功，吸收無(wú)功汽輪機(jī)汽輪機(jī)滑差率小，允許運(yùn)行滑差率小，允許運(yùn)行1530分鐘分鐘水輪機(jī)水輪機(jī)滑差率大，不允許運(yùn)行滑差率大，不允許運(yùn)行定子中產(chǎn)生負(fù)序電流定子中產(chǎn)生負(fù)序電流轉(zhuǎn)子感應(yīng)轉(zhuǎn)子感應(yīng)2倍頻電流倍頻電流引起發(fā)熱和振動(dòng)引起發(fā)熱和振動(dòng)第五節(jié) 發(fā)電機(jī)、電抗器、負(fù)荷的參數(shù)與等值電路二、電抗器二、電抗器電阻：小，忽略電阻：小，忽略電抗：電抗：I3UZZXXNNNNRR%100% I3UXXNNRR

35、100% jXR等值電路：等值電路：高電壓等級(jí)可用于低電高電壓等級(jí)可用于低電壓等級(jí)，不用壓等級(jí)，不用SN第五節(jié) 發(fā)電機(jī)、電抗器、負(fù)荷的參數(shù)與等值電路三、負(fù)荷三、負(fù)荷以功率表示：以功率表示：SL=PL+jQL以阻抗和導(dǎo)納表示：以阻抗和導(dǎo)納表示：RTjXTIL。UL。-jBLGLUL。IL。XRUZUIUQPSLL2LL2LLLLLLjj *)j(jQPSUSSUSUXRLL2L2LL2L2LL2LLL QSUXPSURL2L2LLL2L2LL 第六節(jié) 電力系統(tǒng)的等值電路一、多電壓等級(jí)網(wǎng)絡(luò)中參數(shù)和變量的歸算（有名值）一、多電壓等級(jí)網(wǎng)絡(luò)中參數(shù)和變量的歸算（有名值）電力線、變壓器等值電路級(jí)聯(lián)成電力網(wǎng)等

36、值電路電力線、變壓器等值電路級(jí)聯(lián)成電力網(wǎng)等值電路注意：多級(jí)電壓網(wǎng)存在一個(gè)不同電壓級(jí)之間的歸算問(wèn)題注意：多級(jí)電壓網(wǎng)存在一個(gè)不同電壓級(jí)之間的歸算問(wèn)題1) 變壓器的參數(shù)與變壓器的參數(shù)與UN有關(guān)，歸算到哪一側(cè)，值不同有關(guān)，歸算到哪一側(cè)，值不同2) 變壓器的負(fù)載阻抗歸算到某一側(cè)時(shí)，和變比平方有關(guān)變壓器的負(fù)載阻抗歸算到某一側(cè)時(shí)，和變比平方有關(guān)3) 要級(jí)聯(lián)等值電路，須將不同電壓級(jí)下的阻抗、導(dǎo)納、要級(jí)聯(lián)等值電路，須將不同電壓級(jí)下的阻抗、導(dǎo)納、電壓、電流歸算到同一級(jí)電壓、電流歸算到同一級(jí)基本級(jí)（取電網(wǎng)最高電壓）基本級(jí)（取電網(wǎng)最高電壓）)kn2k1k1( II)kn2k1k( UUYYZZ)kn2k1k1()kn

37、2k1k(22 4) 歸算歸算第六節(jié) 電力系統(tǒng)的等值電路5) K的取值的取值分子是向著基本級(jí)一側(cè)的電壓分子是向著基本級(jí)一側(cè)的電壓6) K的計(jì)算的計(jì)算分母是向著待歸算一側(cè)的電壓分母是向著待歸算一側(cè)的電壓手算手算實(shí)際變比實(shí)際變比計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)先取線路額定電壓比值，然而再修正先取線路額定電壓比值，然而再修正T3500/121T4242/500T2110/38.5220KV500KV110KV35KV10KVT135/11第六節(jié) 電力系統(tǒng)的等值電路例題：電力網(wǎng)接線如圖所示，圖中各元件的技術(shù)數(shù)據(jù)見(jiàn)表例題：電力網(wǎng)接線如圖所示，圖中各元件的技術(shù)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1、表表2，試作出歸算到，試作出歸算到110KV側(cè)和側(cè)和6

38、KV側(cè)的電網(wǎng)等值電路側(cè)的電網(wǎng)等值電路T1T2 k210KV110KV6KVk1L1L2符號(hào)符號(hào)額定容量（額定容量（MVA） 額定電壓（額定電壓（KV）Uk%Pk(KW)I0%P0(KW)T131.510.5/12110.5190332T220110/6.610.51352.822符號(hào)符號(hào)導(dǎo)線型號(hào)導(dǎo)線型號(hào)長(zhǎng)度（長(zhǎng)度（KmKm）電壓電壓( (KV)KV)電阻電阻( (/km)/km) 電抗電抗( (/km)/km) 電納電納( (S/km)S/km)L1LGJ-1851001100.170.383.1510-6L2LGJ-300560.1050.383表表1:表表2:第六節(jié) 電力系統(tǒng)的等值電路解解

39、: : 變壓器的電阻、導(dǎo)納，線路的電導(dǎo)都略去不計(jì)變壓器的電阻、導(dǎo)納，線路的電導(dǎo)都略去不計(jì)1)1) 歸算到歸算到110KV110KV側(cè)側(cè)變壓器變壓器T T1 1的電抗：的電抗：)(8 .485 .311005 .10100%121SUUX2N2N1k1T 變壓器變壓器T T2 2的電抗：的電抗：)(5 .63201005 .10100%110SUUX2N2N2k2T 線路線路L L1 1的電阻、電抗和電納為：的電阻、電抗和電納為：)S(575.110015.3212121)(3810038.0)(1710017.01010bBxXR46111111111 第六節(jié) 電力系統(tǒng)的等值電路線路線路L L

40、2 2的電阻、電抗為：的電阻、電抗為：)(8 .5315383.0)(8 .1455105.06 .6110 xX6 .6110R22222222 j48.8 jxT1RL1jXL117j38J63.5jxT2RL2jXL2145.8j531.8jBL1/2j1.57510-4jBL1/2j1.57510-4第六節(jié) 電力系統(tǒng)的等值電路j0.1757jxT1RL1jXL10.0612j0.1368j0.228jxT2RL2jXL20.525j1.915jBL1/2jJ4.37610-2jBL1/2j4.37610-22)2) 歸算到歸算到6KV6KV側(cè)側(cè))(1757. 08 .481106 .

41、61106 . 6XX221T1T )(228. 05 .631106 . 61106 . 6XX222T2T )S(376. 42121)(1368. 0)(0612. 0106 . 6110BB1106 . 6XX1106 . 6RR221L1L21L1L21L1L )(915.15383.0)(525.05105.0222L222LxXR 第六節(jié) 電力系統(tǒng)的等值電路二、標(biāo)幺值（標(biāo)么值）二、標(biāo)幺值（標(biāo)么值）1、定義：標(biāo)幺值、定義：標(biāo)幺值=有名值（歐、西、千伏、千安、兆伏安）有名值（歐、西、千伏、千安、兆伏安）基準(zhǔn)值（與對(duì)應(yīng)有名值的量剛相同）基準(zhǔn)值（與對(duì)應(yīng)有名值的量剛相同）標(biāo)幺值標(biāo)幺值沒(méi)有單

42、位的相對(duì)值參數(shù)沒(méi)有單位的相對(duì)值參數(shù)三相與單相公式一致三相與單相公式一致結(jié)果清晰結(jié)果清晰易于判斷結(jié)果對(duì)否易于判斷結(jié)果對(duì)否簡(jiǎn)化計(jì)算簡(jiǎn)化計(jì)算無(wú)量剛，概念不清無(wú)量剛，概念不清第六節(jié) 電力系統(tǒng)的等值電路2、基準(zhǔn)值的選取、基準(zhǔn)值的選取1) 基準(zhǔn)值的單位與對(duì)應(yīng)有名值的單位相同基準(zhǔn)值的單位與對(duì)應(yīng)有名值的單位相同2) 各種量的基準(zhǔn)值之間應(yīng)符合電路的基本關(guān)系各種量的基準(zhǔn)值之間應(yīng)符合電路的基本關(guān)系YZZIUIUSBBBBBBBB133 3) 五個(gè)量中任選兩個(gè)，其余三個(gè)派生，一般取五個(gè)量中任選兩個(gè)，其余三個(gè)派生，一般取SB，UB， SB總功率或某發(fā)、變額定功率，總功率或某發(fā)、變額定功率， UB基本級(jí)電壓基本級(jí)電壓4)

43、 幺幺值值相相同同三三相相功功率率和和單單相相功功率率標(biāo)標(biāo)相相同同線線電電壓壓和和相相電電壓壓標(biāo)標(biāo)幺幺值值IUSZIU* 第六節(jié) 電力系統(tǒng)的等值電路3、電力系統(tǒng)的標(biāo)幺值等值電路的制定、電力系統(tǒng)的標(biāo)幺值等值電路的制定多電壓等級(jí)系統(tǒng)仍存在歸算問(wèn)題，有兩種求法多電壓等級(jí)系統(tǒng)仍存在歸算問(wèn)題，有兩種求法1) 歸算有名值歸算有名值 指定基本級(jí)，將其它級(jí)有名值歸算到基本級(jí)指定基本級(jí)，將其它級(jí)有名值歸算到基本級(jí) 指定一套基本級(jí)下的基準(zhǔn)值指定一套基本級(jí)下的基準(zhǔn)值 用標(biāo)幺值定義求用標(biāo)幺值定義求2) 歸算基準(zhǔn)值（就地歸算）歸算基準(zhǔn)值（就地歸算） 將基準(zhǔn)值歸算到各電壓級(jí)，形成相應(yīng)基值將基準(zhǔn)值歸算到各電壓級(jí)，形成相應(yīng)基

44、值 在基本級(jí)下指定一套基準(zhǔn)值在基本級(jí)下指定一套基準(zhǔn)值 各電壓級(jí)參數(shù)除以本級(jí)下的基值各電壓級(jí)參數(shù)除以本級(jí)下的基值給出元件的額定標(biāo)幺值，須換算為統(tǒng)一基準(zhǔn)值下的標(biāo)幺值給出元件的額定標(biāo)幺值，須換算為統(tǒng)一基準(zhǔn)值下的標(biāo)幺值SSUUXUSZXUSZXNjjN2N*2jjjj*2NNNN*XXXX 第六節(jié) 電力系統(tǒng)的等值電路三、端部條件完全等值的變壓器模型三、端部條件完全等值的變壓器模型目標(biāo)：端部條件與實(shí)際電路中的值相等（不需歸算）目標(biāo)：端部條件與實(shí)際電路中的值相等（不需歸算）的等值電路的等值電路1、雙繞組、雙繞組理想變壓器理想變壓器1:kI,1I2U1U2RTjXT-jBTGT1:kI,1I2U1U2I11212推導(dǎo)目的：等值電路中端部條件（推導(dǎo)目的：等值電路中端部條件（ ， ） （ ， ）不變）不變變壓器參數(shù)受變