電力系統(tǒng)分析第二章課件

1、第二章 電力系統(tǒng)元件參數(shù)和等值電路第一節(jié) 電力線路參數(shù)和等值電路第二節(jié) 變壓器、電抗器的參數(shù)和等值電路第三節(jié) 發(fā)電機和負荷的參數(shù)及等值電路第四節(jié) 電力網(wǎng)絡的等值網(wǎng)絡第1頁，共135頁。第一節(jié) 電力線路參數(shù)和等值電路 導線 避雷線 桿塔 絕緣子 金具架空線路1. 架空線路一、電力線路結構簡述電力線路按結構可分為架空線路和電纜線路。第2頁，共135頁。第一節(jié) 電力線路參數(shù)和等值電路1、導 線導線用來傳導電流、輸送電能；要求：導電好、機械強度大、抗腐蝕能力強一、電力線路結構簡述鋁L常用，機械強度不夠，鋼芯鋁線材料鋼G導電性差，做避雷線銅T導電性好，但貴鋁合金HL第3頁，共135頁。結構多股線絞合(J

2、)排列：1、6、12、18普通型：LGJ 鋁/鋼 比5.66.0加強型：LGJJ 鋁/鋼 比4.34.4輕 型：LGJQ 鋁/鋼 比8.08.1LGJ-400/50數(shù)字表示截面積擴徑導線(K)擴大直徑，不增加截面積LGJK- 300相當于LGJQ-400和普通鋼芯相區(qū)別，支撐層6股分裂導線每相分成若干根，相互之間保持一定距離400-500mm,防電暈，減小了電抗，電容增大第4頁，共135頁。鋁絞線第5頁，共135頁。第6頁，共135頁。擴徑導線第7頁，共135頁。特高壓輸電線路（分裂導線）第8頁，共135頁。2、桿 塔桿塔用來支撐導線和避雷線，使導線與導線、導線與大地之間保持一定的安全距離。結

3、構木塔已不用鋼筋混凝土塔單桿、型桿鐵塔跨越，超高壓輸電、耐張、轉角、換位作用分直線桿塔線路走向直線處，只承受導線自重耐張桿塔承受對導線的拉緊力轉角桿塔用于線路轉彎處換位桿塔減少三相參數(shù)的不平衡跨越桿塔跨越寬度大時，塔高：100200米終端桿塔只承受一側的耐張力，導線首末端獨根鋼管城市供電第9頁，共135頁。直線桿塔第10頁，共135頁。耐張桿塔第11頁，共135頁。轉角桿塔第12頁，共135頁。終端桿塔第13頁，共135頁。ABC換位桿塔第14頁，共135頁?？缭綏U塔第15頁，共135頁。第16頁，共135頁。3、絕緣子絕緣子是用來支持和懸掛導線并使之與桿塔絕緣的。 絕緣子要求：足夠的電氣與機

4、械強度、抗腐蝕材料：瓷質(zhì)與玻璃質(zhì)元件類型：針式（35kV以下），懸式（ 35kV以上）片數(shù)：35kV，110kV，220kV，330kV，500kV 3 7 13 19 24第17頁，共135頁。第18頁，共135頁。第19頁，共135頁。線路柱式絕緣子第20頁，共135頁。鋼化玻璃絕緣子第21頁，共135頁。第22頁，共135頁。4、金具金具用來連接導線或避雷線，將導線固定在絕緣子上，以及將絕緣子固定在桿塔上。金具作用：連接導線和絕緣子線夾：懸重、耐張導線接續(xù)：接續(xù)、聯(lián)結保護金具：護線條、預絞線、防震錘、阻尼線絕緣保護：懸重錘第23頁，共135頁。第24頁，共135頁。架空絕緣楔型線夾 第2

5、5頁，共135頁。鋁合金耐張線夾 第26頁，共135頁。銅鋁接線端子第27頁，共135頁。5、避雷線避雷線用來將雷電流引入大地，以保護電力線路免受雷擊。第28頁，共135頁。第29頁，共135頁。第30頁，共135頁。第31頁，共135頁。第32頁，共135頁。架空線路的換位是為了較少三相參數(shù)的不平衡。根據(jù)規(guī)程規(guī)定，在中性點直接接地的電力系統(tǒng)中，長度超過100km的架空線路都要換位。第33頁，共135頁。 導體 絕緣層 包護層2. 電纜線路（a）三相紙包型（b）分相鋁包型1導體 2相絕緣 3紙絕緣 4鋁包皮 5麻襯 6鋼帶鎧甲 7麻被 8鋼絲鎧甲 9填充物第34頁，共135頁。第35頁，共13

6、5頁。第36頁，共135頁。缺點：造價高，電壓愈高，與架空線路的差價愈大，故障點難確定，檢修復雜。優(yōu)點：節(jié)省土地占用面積、供電可靠，極少受外力破壞和氣象條件的影響；對人身較安全等。第37頁，共135頁。二、電力線路的參數(shù)1.鋁線、鋼芯鋁線和銅線的架空線路的參數(shù)（1）電阻。每相導線單位長度的電阻為鋁、銅的電阻率略大于直流電阻率，有三個原因： （a）交流電流的集膚效應； （b）絞線每股長度略大于導線長度； （c）導線的實際截面比標稱截面略小。其中，S導線的標稱截面積(mm2)； 導線的電阻率鋁的電阻率：31.5銅的電阻率：18.8(2-16)第38頁，共135頁。注：在手冊中查到的一般是20攝氏度

7、時的電阻或電阻率，當溫度不為20攝氏度時，要進行修正：其中，t導線實際運行的大氣溫度(oC)； rt，r20t oC及20 oC時導線單位長度的電阻 電阻溫度系數(shù)；對于鋁，=0.0036 ；對于銅，=0.00382 。(2-17)第39頁，共135頁。（2）電抗物理意義：導線通交流電，產(chǎn)生磁場自感、互感 1）單導線每相單位長度的電抗x1：式中，r導線的計算半徑；r導線的相對導磁系數(shù)，對銅和鋁， r=1；f交流電的頻率(Hz)；Dm三相導線的幾何平均距離， （Dab、Dbc、Dca分別為導線AB、BC、CA相之間的距離。）將f=50Hz，r=1代入上式外電抗內(nèi)電抗(2-18)(2-20a)第40

8、頁，共135頁。經(jīng)過對數(shù)運算后， 上式又可寫成式中，r=0.0799r，稱為幾何平均半徑。注：上三式是按單股導線的條件推導的。對于多股鋁導線或銅線r/r小于0.799，而鋼芯鋁鉸線的r/r可取0.95。由上式可見，電抗x1與幾何平均距離Dm、導線半徑r為對數(shù)關系，因而Dm 、r對x1的影響不大，在工程計算中對于高壓架空電力線路一般近似取x1=0.4/km。(2-20b)第41頁，共135頁。2）分裂導線單位長度的電抗 x1:第42頁，共135頁。2）分裂導線單位長度的電抗 x1: 分裂導線改變了導線周圍的磁場分布，等效地增大了導線的半徑，從而減少了每相導線單位長度的電抗。 當在一相分裂導線中在

9、邊長為d的等邊多邊形的頂點上對稱分布時，電流在分裂導線中是均勻分布的，每一相可看作一根等值導線，其等值半徑為式中，r每根導線的半徑；d1i第1根導線與第i根導線間的距離，i=2，3n; dm為各導體間的幾何均距(2-22)(2-21)第43頁，共135頁。注：對于二分裂導線，其等值半徑為（ ）； 對于三分裂導線，其等值半徑為（ ）； 對于四分裂導線，其等值半徑為（ ）。實際運用中，導線的分裂根數(shù)n一般取24。3）同桿架雙回路每回線單位長度的電抗。 由于在導線中流過三相對稱電流時兩回路之間的互感影響并不大（可以略去不計），故每回線每相導線單位長度電抗的計算公式與原來的計算公式相同。第44頁，共1

10、35頁。（3）電納物理意義：導線通交流電，產(chǎn)生電場容感1）單導線每相單位長度的電容C1 (Fkm) ：式中，r導線半徑（cm或mm）； Dm三相導線的幾何平均距離（cm或mm)。（2-25）第45頁，共135頁。那么，單導線每相單位長度的電納,當f=50Hz時為顯然，Dm、r對b1影響不大，b1在2.85 10-6S/km左右。2）分裂導線每相單位長度的電納。式中，req為分裂導線的等值半徑。(Skm )（2-26）第46頁，共135頁。（4）電導。 電力線路的電導主要是由沿絕緣子的泄漏現(xiàn)象和導線的電暈現(xiàn)象所決定的。正常運行時泄漏損失可以忽略。 導線的電暈現(xiàn)象是導線在強電場作用下，周圍空氣的電

11、離現(xiàn)象。電暈現(xiàn)象將消耗有功功率。導體周圍的空氣之所以會電離，是由于導線表面的電場強度超過了某一臨界值，以致空氣原有的離子具有了足夠的動能撞擊其他不帶電分子使其離子化（2-28）第47頁，共135頁。電暈臨界相電壓Ucr其中 （2-29）第48頁，共135頁。第49頁，共135頁。 當采用分裂導線時，由于分裂導線減小了電場強度，電暈臨界相電壓公式變?yōu)椋旱?0頁，共135頁。 在晴天運行的相電壓等于電暈臨界相電壓時，電力線路不會出現(xiàn)電暈現(xiàn)象。當電力線路運行相電壓高于電暈臨界相電壓時，與電暈相對應的導線單位長度的電導為：式中，Pg為實測三相電力線路電暈損耗的總有功功率(kW/km);U為電力線路運行

12、的線電壓（kV）。當相電壓小于電暈臨界相電壓時，電導g1=0。 導線水平排列時，邊相導線的電暈臨界電壓 較按式求得的高6%，即 ；中間相導線的電暈臨界電壓較按式求得的低4，即（2-33）第51頁，共135頁。（5）電力線路全長的參數(shù) 對于電力線路全長為L（km）時，其阻抗、導納的計算公式如下： 阻抗 R=r1L （） X=x1L（） 導納 G=g1L（） B=b1L（）第52頁，共135頁。2. 鋼導線架空電力線路的參數(shù) 鋼導線是導磁物質(zhì)，其電阻、電抗與磁場有關，當鋼導線通過交流電流時，集膚效應和磁滯效應都很突出，因而鋼導線的交流電阻比直流電阻大很多。鋼導線每相單位長度的電抗為： 式中，前項為

13、的外電抗，與導線的排列位置和計算半徑有關；后項為內(nèi)電抗，只與導磁系數(shù)r有關。第53頁，共135頁。3.電纜電力線路的參數(shù) 電纜電力線路與架空電力線路在結構上不同。電力電纜的三相導線間的距離很近，導線截面是圓形或扇形，導線的絕緣介質(zhì)不是空氣，絕緣層外有鋁包或鉛包，最外層還有鋼鎧。這樣，使電纜電力線路的參數(shù)計算較為復雜，一般從手冊中查取或從試驗中確定，而不必計算。第54頁，共135頁。三、電力線路的等值電路 由于正常運行的電力系統(tǒng)三相是對稱的，三相參數(shù)完全相同，三相電壓、電流的有效值相同，所以可用單相等值電路代表三相。因此，對電力線路只作單相等值電路即可。嚴格地說，電力線路的參數(shù)是均勻分布的，但對

14、于中等長度以下的電力線路可按集中參數(shù)來考慮。這樣，使其等值電路可大為簡化，但對于長線路則要考慮分布參數(shù)的特性。1. 短電力線路長度不超過100km的架空電力線路，以及不長的電纜電力線路第55頁，共135頁。忽略短電力線路的電導、電納，其阻抗為：短電力線路的等值電路，如圖所示。L為短電力線路長度（km）Z短電力線路的等值電路第56頁，共135頁。從圖中可得出線路首末端電壓、電流方程式：寫成矩陣形式： 電路中二端口網(wǎng)絡方程式：兩式相比較，可得出：A=1； B=Z； C=0； D=1（2-35）（2-36）（2-37）第57頁，共135頁。3. 中等長度電力線路忽略線路的電納，有這種線路可作出型或T

15、型等值電路：(a) 型等值電路(b) T型等值電路長度為100300km的架空線路；不超過100km的電纜線路。第58頁，共135頁。寫成矩陣方程式與二端口網(wǎng)絡方程式相比較，可得其四個常數(shù)為：由型等值電路，可得線路首末端電壓、電流方程式：（2-39）（2-38）第59頁，共135頁。3.長線路的等值電路l dxz1dxy1dx長線路的均勻分布參數(shù)電路由圖，長度為dx的線路，串聯(lián)阻抗中的電壓降落 并聯(lián)導納中的支路電流為 。從而可列出長度為超過300km的架空線路；超過100km的電纜線路。（2-41）（2-42）第60頁，共135頁。將上面兩式對x的微分，可得分別將式上頁代入上兩式，又可得可解為

16、將其微分后代入上頁的公式，可得（2-43）（2-44）（2-45）（2-46）第61頁，共135頁。上兩式中， 稱為線路的特性阻抗； 稱為線路的傳播常數(shù)。Zc、 代入上二式中，可改寫為計及x=0時， ，由此可得從而有得（2-47）（2-48）第62頁，共135頁。上式中考慮到雙曲函數(shù)有如下定義寫成矩陣形式（2-51）第63頁，共135頁。運用上式，可在已知末端電壓 、電流 時，計算沿線中任意點的電壓、電流。當x=l時，可得首端電壓和電流的表達式可見，這種長線路的兩端口網(wǎng)絡通用常數(shù)分別為（2-52）（2-53）第64頁，共135頁。 如果只要求計算長線路始末端電壓、電流、功率等，可以作長線路的型

17、和型等值電路如下圖所示。分別以 、 表示它們的集中參數(shù)的阻抗、導納。按下圖，可得型等值電路的通用常式為長線路的等值電路(a) 型等值電路；(b) 型等值電路第65頁，共135頁。由上式解得同樣對上頁圖，可得型等值電路的通用常數(shù)為（2-54）第66頁，共135頁。解上式得 在 、 的表達式中，由于Zc、 都是復數(shù)，仍不便使用，為此將 、 作以下變化。對型等值電路，將上頁式改寫為（2-55）第67頁，共135頁。（2-56）（2-56）第68頁，共135頁。將式中的雙曲函數(shù)展開為級數(shù) 對于不十分長的電力線路，這些級數(shù)收斂很快，因此可只取它們的前三項代入前式中，可得（2-57）第69頁，共135頁。

18、將Z=R+jX=r1l+jx1l，Y=G+jB= g1l+jb1l，以及G=g1l=0代入前式中，展開后可得（2-58）第70頁，共135頁。 由式可見，如將長線路的總電阻、總阻抗、總電納分別乘以適當?shù)男拚禂?shù)，就可作出其簡化型等值電路，如圖所示，該圖中修正系數(shù)分別為長線路的簡化等值電路 注意，由于推導式（2-59）時，只用了雙曲函數(shù)的前三項，在電力線路很長時，該式就不適用了，應直接使用式（2-56）。反之，電力線路不長時，這些修正系數(shù)都接近于1，可不必修正。（2-59）第71頁，共135頁。4.波阻抗和自然功率（1）波阻抗。 分布參數(shù)電路的特性阻抗Zc和傳播系數(shù) 常被用以估計超高壓線路的運行

19、特性。由于超高壓線路的電阻往往遠小于電抗，電導則可略去不計，即可以設r1=0,g1=0。顯然，采用這些假設就相當于設線路上沒有有功功率損耗。對于這種“無損耗”線路，特性阻抗和傳播系數(shù)將分別為 可見，這時的特性阻抗將是一個純電阻，稱為波阻抗，而傳播系數(shù)則僅有虛部，稱為相位系數(shù)。 如不計架空線路的內(nèi)部磁場，則有 。以此代入波阻抗和相位系數(shù)的表達式，可得第72頁，共135頁。計及 ，又可得（2-60）（2）自然功率。 自然功率也稱波阻抗負荷。是指負荷阻抗為波阻抗時，該負荷消耗的功率。如負荷端電壓為線路額定電壓，則相應的自然功率為（2-61） 由于Zc為純電阻，相應的自然功率顯然為純有功功率。 無損耗

20、線路末端連接的負荷阻抗為波阻抗時，可得（2-62）第73頁，共135頁。 由上兩式可見，這時線路始端、末端乃至線路上任何一點的電壓大小相等，功率因數(shù)都等于1。而線路兩端電壓的相位差則正比于線路長度，相應的比例系數(shù)就是相位系數(shù)。 超高壓線路大致接近于無損線路。例如，長度超過300km的500kV線路，輸送的功率常約等于自然功率1000MW，因而線路末端電壓往往接近始端，同樣，輸送功率大于自然功率時，線路末端電壓將低于始端；反之，輸送功率小于自然功率時，線路末端電壓將高于始端。第74頁，共135頁。第二節(jié) 變壓器、電抗器的參數(shù)和等值電路 采用短路試驗獲得變壓器阻抗，采用空載實驗獲得變壓器勵磁支路的

21、導納。 變壓器空載實驗在低壓側進行，因為低壓電壓易采樣，若在高壓側進行，還要通過中間變壓器。短路實驗在高壓側進行，因為變壓器阻抗很小，若在低壓側進行，幾乎測不出阻抗電壓。 第75頁，共135頁。1.阻抗（1）電阻。變壓器的短路損耗Pk可近似地等于額定電流通過變壓器時，高低壓繞組總電阻中的三相有功功率損耗Pr，即 。而三相電阻中的有功功率損耗為一、雙繞組變壓器的參數(shù)和等值電路第二節(jié) 變壓器、電抗器的參數(shù)和等值電路第76頁，共135頁。 上式中，UN、SN是以V、VA為單位，Pk是以W為單位。將其變?yōu)楣こ躺蠈嵱脝挝唬?UN是以kV、 SN 是以MVA、Pk是以kW表示時，變壓器一相高低壓繞組總電阻

22、為式中，Pk為變壓器三相總的短路損耗（kW）；SN為變壓器的額定容量（MVA）；UN為變壓器繞組的額定電壓（kV）。（2-6）第77頁，共135頁。（2）電抗。在電力系統(tǒng)計算中，對于大容量的變壓器其電抗數(shù)值近似等于其阻抗的模，其電阻可以忽略不計。于是變壓器短路電壓的百分數(shù)為 可得式中，XT為變壓器一相高低壓繞阻總電抗（）；SN為變壓器的額定容量（MVA）；UN為變壓器繞組的額定電壓（kV）。（2-7）第78頁，共135頁。2.導納 在變壓器等值電路中，其勵磁支路有兩種表示方式，即以阻抗和導納表示。后者在電力系統(tǒng)中較為常用。變壓器勵磁支路以導納表示時，其等值電路和空載運行時的電壓、電流相量圖，如

23、圖所示。RTjXT-jBTGT雙繞組變壓器的等值電路和空載相量圖 （a）等值電路； （b）空載相量圖第79頁，共135頁。（1）電導。當變壓器勵磁支路以導納表示時，其電導對應的是變壓器中的鐵損PFe，它與變壓器空載損耗P0近似相等，即PFeP0,則電導有功損耗近似等于空載損耗。由圖（a）可得變壓器的一相電導為式中，P0為變壓器的空載損耗（kW），UN為變壓器繞組的額定電壓（kV）。對于三相變壓器P0為三相值，UN為線電壓；而單相變壓器P0為單相值，UN為相電壓。（2-8）第80頁，共135頁。將 帶入上式可得變壓器電納的表達式為（2）電納。當變壓器勵磁支路以導納表示時，由圖（b）可見（2-9）

24、第81頁，共135頁。 式中，I0（%）為變壓器空載電流百分數(shù)；I0為變壓器的空載電流值（A）；UN為變壓器繞組的額定電壓（kV）； SN為變壓器的額定容量（MVA）。 求得變壓器的阻抗、導納后，即可作出變壓器的等值電路。在電力系統(tǒng)計算中，變壓器的等值電路通常作成型的，且將勵磁支路接在電源側，如圖（a）所示。但應注意，變壓器電納符號與電力線路電納符號相反，前者為感性而后者為容性。第82頁，共135頁。1.電阻三繞組變壓器的等值電路，如圖所示。由于三繞組變壓器短路損耗所給出的形式不同，其電阻的求法可分為兩種。132ZT2ZT1ZT3YT三繞組變壓器的等值電路二、三繞組變壓器的參數(shù)和等值電路第83

25、頁，共135頁。（1）按各對繞組間的短路損耗計算。當三個繞組的容量比為100/100/100時，則三個繞組中每個繞組的額定容量都等于變壓器的額定容量。在變壓器出廠時已給出各對繞組間的短路損耗Pk（1-2）、Pk（2-3）、Pk（3-1），則每一個繞組的短路損耗為（2-10）第84頁，共135頁。 式中Pk(1-2)為3繞組開路，1-2繞組做短路試驗時的額定損耗(kW)，且Pk(1-2)=Pk(2-1)；Pk(2-3)為1繞組開路，2-3繞組做短路試驗時的額定損耗(kW),且Pk(2-3)=Pk(3-2)；Pk(1-3)為1繞組開路，1-3繞組做短路試驗時的額定損耗(kW)，且Pk(1-3)=P

26、k(3-1)。 這樣便可套用雙繞組變壓器求電阻的公式，得出三繞組變壓器每個繞組的電阻為（2-11）第85頁，共135頁。 對于三個繞組的容量比為100/50/100時，制造廠家給出每對繞組間的短路損耗是：Pk(1-3)為2繞組開路，1-3繞組做短路試驗時的額定損耗；而Pk(1-2)、Pk(2-3)則為在2繞組流過它本身的額定電流IN2=0.5IN時的短路損耗。因此應將Pk(1-2)、Pk(2-3)歸算到對應于變壓器額定容量SN或額定電流IN時的值，由電阻中的有功損耗與I2成正比，也就與S2成正比，所以歸算后的有功損耗值為 第86頁，共135頁。再計算電阻 如果繞組容量比為100/100/50時

27、，仍需按50%額定容量給出的短路損耗歸算至額定容量，于是有再計算電阻（2-12）第87頁，共135頁。（2）按變壓器最大短路損耗計算。 有的變壓器在出廠時只給出最大短路損耗Pk.max，這是指兩個100%額定容量的繞組通過額定電流IN或額定功率SN，而另一個100%或50%額定容量的繞組空載時的有功損耗。假設1、2繞組的額定容量為100%SN，則第88頁，共135頁。 當變壓器的設計是按同一電流密度選擇各繞組的導線截面時，導線截面與繞組額定電流或額定容量成正比，導線電阻與導線截面成反比，且與繞組的額定電流或額定容量也成反比。 因此，在繞組的電阻歸算至同一電壓等級時，如果SN1=SN2=SN，則

28、RT1=RT2=RT（100），以及SN3=SN/2時，則RT3=RT（50）=2RT（100）那么變壓器的最大短路損耗為第89頁，共135頁。所以上式中Pk.max的單位為W，UN的單位為V，SN的單位為VA，將其變?yōu)閷嵱弥茊挝?，即Pk.max為kW，UN為kV, SN為 MVA時的公式（2-13）第90頁，共135頁。2.電抗 三繞組變壓器按其三個繞組排列方式有升壓結構和降壓結構兩種型式。第91頁，共135頁。 降壓變壓器由于高、低壓繞組間隔最遠，二者間漏抗最大，因此短路電壓百分數(shù)Uk(1-3) (%)最大，而Uk(1-2)(%)、Uk(2-3)(%)都較小。 三繞組變壓器雖然繞組結構有所

29、不同。但其電抗的計算方法完全相同，首先由已給出的各對繞組間短路電壓的百分數(shù)Uk(1-2)(%)、Uk(2-3)(%)、Uk(1-3)(%)，求各繞組短路電壓的百分數(shù)。 升壓變壓器由于高、中壓繞組間隔最遠，二者間漏抗最大，因此短路電壓百分數(shù)Uk(1-2)(%)最大，而Uk(2-3)(%)、Uk(1-3)(%)都較小。第92頁，共135頁。然后按與雙繞組變壓器相似的公式求各繞組電抗 值得注意，制造廠給出的短路電壓百分數(shù)已歸算至變壓器的額定容量，因此在計算電抗時，對各種不同繞組容量比，三繞組變壓器的短路電壓百分數(shù)不需要再歸算了。（2-14）（2-15）第93頁，共135頁。3.導納求取三繞組變壓器導

30、納的方法和公式與雙繞組變壓器完全相同。第94頁，共135頁。 自耦變壓器和普通變壓器的端點條件相同，二者的短路試驗、參數(shù)的求法和等值電路的確定也完全相同。三繞組自耦變壓器的端點條件，如圖所示。 三繞組自耦變壓器與普通三繞組變壓器的端點條件 （a）三繞組自耦變壓器；（b）普通三繞組變壓器（a）（b）三、自耦變壓器的參數(shù)和等值電路第95頁，共135頁。 三繞組自耦變壓器的短路試驗中，短路損耗Pk未歸算，甚至短路電壓百分比Uk（%）也未歸算。此外，三繞組自耦變壓器的額定容量總是小于變壓器的額定容量，因此其歸算式為第96頁，共135頁。 式中，Pk、Uk表示未歸算值，也就是出廠時給出的原始數(shù)據(jù)，SN3

31、表示第三繞組的額定容量。 然后按普通三繞組變壓器的公式便可求其參數(shù)，并作出等效電路。第97頁，共135頁。 制造廠家是以電抗的百分數(shù)XL(%)給出電抗器的參數(shù)所以 式中，XL為電抗器的電抗（）， XL（%）為電抗器電抗的百分數(shù)，UN為電抗器的額定電壓（kV），IN為電抗器的額定電流（kA）。 由于電抗器的電阻一般可忽略不計，所以電抗器的等值電路為純電抗電路。四、電抗器的參數(shù)和數(shù)學模型第98頁，共135頁。 根據(jù)國際電工委員會推薦的約定，式中， 為復功率； 為電壓相量， ； 為電流相量的共軛值， ； 為功率因數(shù)角， ；S、P、Q分別為視在功率、有功功率、無功功率。 第三節(jié) 發(fā)電機和負荷的參數(shù)及等

32、值電路第99頁，共135頁。 采用這種表示方式時，負荷以滯后功率因數(shù)運行時所吸取的無功功率為正，以超前功率因數(shù)運行時所吸取的無功功率為負；發(fā)電機以滯后功率因數(shù)運行時所發(fā)出的無功功率為正，超前的功率因數(shù)為負。1. 發(fā)電機的電抗一、發(fā)電機電抗和電動勢 制造廠一般給出以發(fā)電機額定容量為基準的電抗百分值，其定義為第100頁，共135頁。 從而可得發(fā)電機一相電抗值（）為 式中，UN為發(fā)電機的額定電壓（kV）；SN為發(fā)電機的額定視在功率（MVA）；PN為發(fā)電機的額定有功功率（MW）； 為發(fā)電機的額定功率因數(shù)。2. 發(fā)電機的電動勢和等值電路 式中， 為發(fā)電機的相電動勢（kV）， 為發(fā)電機的相電壓（kV），

33、發(fā)電機定子的相電流（kA）。第101頁，共135頁。jXGjXG發(fā)電機的等值電路（a）以電壓源表示； （b）以電流源表示上式兩邊除以jXG后可得第102頁，共135頁。1. 負荷的功率 感性負荷的單相復數(shù)功率為式中，SL為單相負荷的視在功率（MVA）； 為負荷相電壓相量（kV）； 為負荷相電流的共軛值（kA）； 為負荷相電壓相電流的相位角; PL 、QL為單相負荷的有功功率（MW）、無功功率（Mvar）。二、負荷的功率、阻抗和導納第103頁，共135頁。容性負荷的單相復數(shù)功率為由于為容性負荷則 ，其中 也就是電壓滯后電流相位角 。第104頁，共135頁。2. 負荷的阻抗和導納 由單相負荷復數(shù)功

34、率的表達式 ，有 ；又由歐姆定律有 ，所以有 于是可得感性負荷的阻抗表達式為可見第105頁，共135頁。又由于 ，于是可得感性負荷的導納表示式為作出以阻抗表示的感性負荷的等值電路，如下頁圖（a）所示。第106頁，共135頁?？梢姀亩梢宰鞒鲆詫Ъ{表示的感性負荷的等值電路，如圖所示。RLjXLGL-jBL 感性負荷的等值電路（a）以阻抗表示； （b）以導納表示第107頁，共135頁。 對于容性負荷，由于相電壓滯后于相電流的相位角為 ，按照類似感性負荷的推導，得出容性負荷的阻抗和導納的表示式為RL-jXLGLjBL容性負荷的等值電路（a）以阻抗表示； （b）以導納表示第108頁，共135頁。2.電

35、力系統(tǒng)的負荷(P54)綜合用電負荷：指工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運輸、市政生活等各方面消耗的功率之和。供電負荷：指電力系統(tǒng)的綜合用電負荷加上電力網(wǎng)的功率損耗，即發(fā)電廠供出的負荷。發(fā)電負荷：指發(fā)電負荷再加上發(fā)電廠廠用電，即發(fā)電機發(fā)出的功率。綜合用電負荷+網(wǎng)損=供電負荷供電負荷+廠用電=電力系統(tǒng)的發(fā)電負荷。第109頁，共135頁。電力負荷曲線：指某一段時間內(nèi)負荷隨時間變化的規(guī)律的曲線。第110頁，共135頁。有功功率(無功功率)日負荷曲線：表明系統(tǒng)有功功率或無功功率負荷在一天24小時的變化規(guī)律。用途：制定各發(fā)電廠發(fā)電負荷計劃及系統(tǒng)調(diào)度運行的依據(jù)。注意：無功功率與有功功率最大負荷不一定同時出現(xiàn)。有功功率年最大

36、負荷曲線：表示一年內(nèi)每月最大有功功率負荷變化的曲線。用途：作為擴建發(fā)電機組，新建電廠以及安排全年發(fā)電設備 檢修計劃的依據(jù)。第111頁，共135頁。電力系統(tǒng)的日負荷曲線（a）有功功率負荷； （b）無功功率負荷10203040506070809010004812162024t(h)P%（a）24t(h)102030405060708090100048121620Q%（b）第112頁，共135頁。年持續(xù)負荷曲線：由一年中系統(tǒng)負荷按其數(shù)值大小及持續(xù)時 間順序由大到小排列面成的曲線。用途：可靠性評估和電網(wǎng)規(guī)劃與運行的能量損耗計算。根據(jù)年持續(xù)負荷曲線，計算系統(tǒng)負荷全年消耗電量W最大負荷小時數(shù) Tmax第1

37、13頁，共135頁。其中Pmax為最大負荷12t(月)246810年初（冬季）年中（夏季）年末（冬季）P0有功功率年最大曲線Pt(h)8760Tmaxt1t2t3P1P2P3abcdefgi年持續(xù)負荷曲線第114頁，共135頁。 為了調(diào)壓的需要，雙繞組變壓器的高壓繞組和三繞組變壓器的高、中壓繞組，除主抽頭外，還有若干分接頭可供使用。例如，對于無載調(diào)壓變壓器容量一般為6300kVA以下者，有三個分接頭，分別對應電壓為1.05UN、UN、0.95UN，調(diào)壓范圍為5%UN；容量為8000kVA以上的變壓器有五個分接頭，分別從1.05UN、1.025UN、UN、0.975UN、0.95UN處引出，調(diào)壓

38、范圍為22.5%UN。而變壓器低壓繞組沒有分接頭。第四節(jié) 電力網(wǎng)絡的等值網(wǎng)絡第115頁，共135頁。 變壓器的額定變比就是主分接頭電壓與低壓繞組額定電壓之比。變壓器實際變比是運行中變壓器的高、中壓繞組實際使用的分接頭電壓與低壓繞組的額定電壓之比。在電力系統(tǒng)計算中，有時采用平均額定電壓之比，此時變壓器各繞組的額定電壓被看作是其所連電力線路的平均額定電壓。因此變壓器的變比將為變壓器兩側電力線路平均額定電壓之比。第116頁，共135頁。 進行電力系統(tǒng)計算時，采用有單位的阻抗、導納、電壓、電流、功率等進行運算的，稱為有名制。在作整個電力系統(tǒng)的等值網(wǎng)絡圖時，必須將其不同電壓級的各元件參數(shù)阻抗、導納、以及

39、相應的電壓、電流歸算到同一電壓等級基本級。而基本級一般取電力系統(tǒng)中最高電壓級，也可取其它某一電壓級。有名值歸算時按下式計算一、以有名制表示的等值網(wǎng)絡第117頁，共135頁。相應地（2-6869）（2-7071）第118頁，共135頁。 式中，k1、k2、kn為變壓器的變比；R、X、G、B、U、I分別為歸算前的有名值；R、X、G、B、U、I分別為歸算后的有名值。 變比應取從基本級到待歸算級，即變比k的分子為基本級一側的電壓；分母為待歸算級一側的電壓。第119頁，共135頁。T1T2TAL1L3L2 電力系統(tǒng)接線圖220kV110kV10kV 如需將10kV的L3的參數(shù)和變量歸算至220kV側，則

40、變壓器T2，TA1-2的變比k2、k1-2應分別取110/11、220/121。第120頁，共135頁。 變比的大小，在需精確計算時應取變壓器的實際變比；在近似計算的場合，變壓器變比可取其兩側平均電壓之比。引入平均額定電壓后電力系統(tǒng)各元件參數(shù)的歸算可大為簡化，其表達式為 式中，Uav.b為基本級的平均額定電壓，Uav.n為待歸算級的平均額定電壓。平均額定電壓：525、345、230、115、37、10.5、6.3第121頁，共135頁。 進行電力系統(tǒng)計算時，采用沒有單位的阻抗、導納、電壓、電流、功率等的相對值進行運算，稱為標幺制。標幺值的定義為標幺制的優(yōu)點：線電壓與相電壓的標么值相等；三相功率

41、與單相功率的標么值相等；計算結果清晰，便于迅速判斷結果的正確性，還可簡化計算。 二、以標幺制表示的等值網(wǎng)絡第122頁，共135頁。 電力系統(tǒng)計算中，各元件參數(shù)及變量之間的基準值有以下基本關系式式中，SB為三相功率的基準值；UB、IB為線電壓、線電流的基準值；ZB、YB為相阻抗、相導納的基準值；U*=I*Z*線電壓和相電壓的標幺值相同；S*=U*I*三相功率和單相功率標幺值相同。第123頁，共135頁。式中有五個基準值，其中兩個可任意選定，并由此可以確定其余三個基準值。通常是選定三相功率和線電壓的基準值SB、UB后，再求出線電流、相阻抗和相導納的基準值，其關系如下第124頁，共135頁。 上式中三相功率的基準值，一般可選定電力系統(tǒng)中某一發(fā)電廠總容量或系統(tǒng)總容量，也可以取某發(fā)電機或變壓器的額定容量，但常選定100、1000MVA等；而線電壓的基準值一般選取作為基本級的額定電壓，或各級平均額定電壓。 有了上述基準值后，就可以求Z、Y、U、I的標么值，標幺值的計算有按變壓器實際變比和按平均額定電壓之比計算兩方法。第1