02電力系統(tǒng)的計(jì)算基礎(chǔ)-陳立新資料課件

第二章電力系統(tǒng)的計(jì)算基礎(chǔ)2-1電力線路的參數(shù)及等值電路2-2變壓器的參數(shù)和等值電路2-3

同步發(fā)電機(jī)和負(fù)荷的參數(shù)和等值電路2-4標(biāo)幺制2-5電力系統(tǒng)的等值電路12-1

電力線路的參數(shù)及等值電路

電力線路包括架空線路和電纜線路兩大類，其主要參數(shù)為：電阻、電抗、電導(dǎo)和電納。電纜線路的參數(shù)主要通過試驗(yàn)和查手冊(cè)得到，因此主要介紹架空線路的參數(shù)計(jì)算及其等值電路。2電力線路參數(shù)計(jì)算

有幾個(gè)參數(shù)可以反映輸電線的電磁現(xiàn)象?各個(gè)參數(shù)受哪些因素影響?如何用等值電路表示輸電線路?

3線路的電磁現(xiàn)象和參數(shù)

線路通電流發(fā)熱，消耗有功功率R交流電流交變磁場(chǎng)感應(yīng)電勢(shì)(自感、互感)抵抗電流X電流效應(yīng)串聯(lián)還是并聯(lián)？

4線路加電壓

絕緣漏電(較小)，一定電壓下發(fā)光、放電(電暈)

G電場(chǎng)

線/線、線/大地電容

交變電壓產(chǎn)生電容電流

B電壓效應(yīng)

串聯(lián)還是并聯(lián)？

聲響藍(lán)色暈光O3氣味5長(zhǎng)度為l的架空線路的參數(shù)

R=r1l

(Ω)X=x1l

(Ω)G=g1l

(S)B=b1l

(S)6（一）電阻的計(jì)算

單位長(zhǎng)度的直流電阻(Ω/km)ρ-導(dǎo)線材料的電阻率,Ω·mm2/km

S

-為導(dǎo)線的截面積，mm2

7說明略微增大材料電阻率的取值絞線，l(２%~３％)↑

集膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)，導(dǎo)線的實(shí)際面積常比標(biāo)稱面積小鋁的電阻率增大為35.5Ω·mm2/km

銅的電阻率增大為18.8Ω·mm2/km8溫度為t度時(shí)的電阻計(jì)算t（℃）時(shí)的電阻率

20（℃）時(shí)的電阻率

電阻的溫度系數(shù)，1/℃

鋁的α取0.0036，1/℃銅的α取0.00382，1/℃

9（二）電抗的計(jì)算

電抗（電感）反映載流線路周圍產(chǎn)生的磁場(chǎng)效應(yīng)導(dǎo)線的電感計(jì)算公式根據(jù)磁場(chǎng)效應(yīng)推導(dǎo)10電抗計(jì)算公式單導(dǎo)線：

+0.0157，Ω/km分裂導(dǎo)線：

+，Ω/kmr——單導(dǎo)線的等值半徑，mm

rdz——分裂導(dǎo)線的等值半徑，mm

子導(dǎo)線數(shù)Djj——導(dǎo)線的幾何均距，mm

11影響電抗的因素線間距離（Djj）等值半徑（rdz）分裂導(dǎo)線數(shù)（n）一般單根導(dǎo)線：0.4Ω/km左右2根分裂導(dǎo)線：0.33Ω/km左右3根分裂導(dǎo)線：0.3Ω/km左右4根分裂導(dǎo)線：0.28Ω/km左右左右12三相導(dǎo)線間距分別為：DAB、DBC、DCA（1）若三相導(dǎo)線為等邊三角形排列，導(dǎo)線間的距離為D時(shí)，則：（2）若三相導(dǎo)線為水平排列，導(dǎo)線間的距離為D時(shí)，則：13rdz的求法？14導(dǎo)線半徑r越大，單位長(zhǎng)度電抗越??；幾何均距Dm越大，則單位長(zhǎng)度電抗越大，所以一般高壓線路電抗大，低壓線路電抗?。患芸站€路電抗大，電纜線路電抗小。15電暈現(xiàn)象

聲響藍(lán)色暈光

O3氣味電暈損耗計(jì)算公式

（實(shí)測(cè)）（S/km）

三相電暈損耗總功率，kW/km

線電壓值，kV

（三）電導(dǎo)的計(jì)算16Ucr：臨界電壓能發(fā)生電暈的最低電壓

影響因素：材料表面光滑程度天氣空氣密度材料半徑分裂情況設(shè)計(jì)時(shí)已考慮晴天不發(fā)生電暈

∴g可忽略

17單導(dǎo)線（四）電納的計(jì)算

分裂導(dǎo)線18例題有一110kV架空電力線路的導(dǎo)線型號(hào)為L(zhǎng)GJ-185，長(zhǎng)度為100km，計(jì)算半徑為9.5mm。相間距離為4m。導(dǎo)線水平排列，求解該線路的參數(shù)。（2）電抗X解（1）電阻R19

（3）電納B（4）電導(dǎo)G=020學(xué)會(huì)查表計(jì)算線路等值參數(shù)電阻、電抗、電導(dǎo)和電納。21長(zhǎng)線路用分布參數(shù)等值電路

輸電線路的等值電路22對(duì)于110Kv及以上線路長(zhǎng)度不超過300km的中長(zhǎng)線路，將全線的阻抗集中起來，構(gòu)成一個(gè)集中參數(shù)，并將全線的導(dǎo)納集中起來平均分布在線路的兩側(cè)，構(gòu)成Π型等值電路，

π型等值電路（中等長(zhǎng)度）23π型等值電路（中等長(zhǎng)度）r1l

x1l24T型等值電路r1l/2

x1l/2

x1l/2r1l/2b1l25一字型等值電路（短線路）r1l

x1l對(duì)于線路長(zhǎng)度不超過100km的短線路，或不長(zhǎng)的電纜線路，將全線的阻抗集中起來，構(gòu)成一個(gè)集中參數(shù)，構(gòu)成一字型等值電路，

26有一220kV架空電力線路，導(dǎo)線水平排列，長(zhǎng)為160km，相間距離7m，采用雙分裂導(dǎo)線架設(shè)，導(dǎo)線型號(hào)為L(zhǎng)GJ-2*240，分裂間距400mm，導(dǎo)線計(jì)算直徑為21.8mm。求該線路的參數(shù)并畫出等值電路。作業(yè)227（2）電抗X解（1）電阻R28

（3）電納B（4）電導(dǎo)G=0292-2變壓器參數(shù)和等值電路一、雙繞組變壓器的參數(shù)計(jì)算二、三繞組變壓器的參數(shù)計(jì)算30變壓器的參數(shù)繞組電阻RT、繞組漏電抗XT、鐵芯有功損耗電導(dǎo)GT、勵(lì)磁功率的電納BT

四個(gè)電氣參數(shù)可由變壓器的空載和短路試驗(yàn)結(jié)果求出。（在變壓器銘牌或有關(guān)變壓器手冊(cè)中查到）短路試驗(yàn):變壓器短路損耗ΔPK和短路電壓百分?jǐn)?shù)UK%，可求出變壓器電阻RT和電抗XT；空載試驗(yàn):空載損耗ΔP0和空載電流百分?jǐn)?shù)Io%，可求出變壓器勵(lì)磁支路的電導(dǎo)GT和電納BT。31一雙繞組變壓器的參數(shù)與等值電路

1、等值電路

（1）雙繞組變壓器的Г型等值電路

(a)勵(lì)磁支路用導(dǎo)納表示；(b)勵(lì)磁支路用功率表示；(c)略去勵(lì)磁支路322、變壓器的參數(shù)計(jì)算1）電阻RT

變壓器的短路試驗(yàn)一般是將低壓側(cè)繞組直接短接，在高壓側(cè)繞組施加電壓，使低壓短路繞組的電流達(dá)到額定值，這時(shí)測(cè)得的變壓器有功損耗即為短路損耗ΔPk。ΔPk就等于變壓器一、二次繞組通過額定電流時(shí)的電阻總損耗。一雙繞組變壓器的參數(shù)與等值電路

33一雙繞組變壓器的參數(shù)與等值電路

342）電抗XT

UK%是短路試驗(yàn)時(shí)，變壓器阻抗上產(chǎn)生的電壓降占額定電壓的百分?jǐn)?shù)。由導(dǎo)出一雙繞組變壓器的參數(shù)與等值電路

352）電抗XT

一般的變壓器中，XT>>RT，因此認(rèn)為XT≈ZT，即

一雙繞組變壓器的參數(shù)與等值電路

36

3）電導(dǎo)GT

電導(dǎo)GT用來表示變壓器的鐵芯損耗。可由變壓器空載試驗(yàn)數(shù)據(jù)——空載損耗ΔPo求得

一雙繞組變壓器的參數(shù)與等值電路

374）電納BT

電納BT是用來表示變壓器的勵(lì)磁功率，可由變壓器空載試驗(yàn)數(shù)據(jù)——空載電流百分?jǐn)?shù)I0％求得，I0

％表示變壓器空載電流I0占額定電流的百分?jǐn)?shù)

一雙繞組變壓器的參數(shù)與等值電路

382、變壓器的參數(shù)計(jì)算(雙繞組變壓器)

以上參數(shù)計(jì)算公式中，UN用變壓器哪一側(cè)的額定電壓，就相當(dāng)于把變壓器參數(shù)折算到那一側(cè)電壓級(jí)。一雙繞組變壓器的參數(shù)與等值電路

39公式應(yīng)用的注意點(diǎn)：各參數(shù)的單位額定電流IN

，A額定電壓UN

，kV額定容量SN

，kVA損耗，kW電阻、電抗，?電導(dǎo)、電納，S等值電路中各參數(shù)的物理意義40例題：某變電所安裝了兩臺(tái)型號(hào)為SFL1-31500/110的降壓變壓器，變比為110/11kV。試求兩臺(tái)變壓器并聯(lián)時(shí)歸算到高壓側(cè)的參數(shù)，并畫出等值電路圖。解：查表可得此變壓器的參數(shù)為：41（1）并聯(lián)電阻（2）并聯(lián)電抗42（3）并聯(lián)電導(dǎo)（4）并聯(lián)電納43（5）等值電路44二、三繞組變壓器的參數(shù)與等值電路

1、三繞組變壓器的Г型等值電路

(a)勵(lì)磁支路用導(dǎo)納表示；(b)勵(lì)磁支路用功率表示；452、變壓器的參數(shù)計(jì)算1）電阻RT1、RT2、RT3

三個(gè)繞組的電阻RT1、RT2、RT3根據(jù)每個(gè)繞組對(duì)應(yīng)的短路損耗ΔPK1、ΔPK2、ΔPK3用雙繞組的計(jì)算公式求得的。而ΔPK1、ΔPK2、ΔPK3又是根據(jù)三繞組變壓器的每?jī)蓚€(gè)繞組的短路損耗試驗(yàn)數(shù)據(jù)ΔPK12、ΔPK23、ΔPK31得到的。二、三繞組變壓器的參數(shù)與等值電路

46

仿照雙繞組變壓器電阻計(jì)算的公式，可寫出三繞組變壓器各繞組電阻的計(jì)算公式二、三繞組變壓器的參數(shù)與等值電路

47按三個(gè)繞組容量比的不同有三種不同的類型：

100/100/100、100/50/100、

100/100/50二、三繞組變壓器的參數(shù)與等值電路

48注意:

上述電阻的計(jì)算是對(duì)應(yīng)于高、中、低壓繞組容量比為100／100／100的三繞組變壓器的，容量比不是上述的需將短路損耗折算至三繞組變壓器的額定容量下，因廠家短路試驗(yàn)時(shí)的試驗(yàn)電流按小容量繞組的額定電流做的。二、三繞組變壓器的參數(shù)與等值電路

49容量比為100/50/100或100/100/50例如：對(duì)于100/50/100首先，將含有不同容量繞組的短路損耗數(shù)據(jù)歸算為額定電流下的值。系數(shù)

二、三繞組變壓器的參數(shù)與等值電路

502）電抗XT1、XT2、XT3

XT1、XT2、XT3與電阻計(jì)算類似，三繞組變壓器的各繞組電抗也是用各個(gè)繞組對(duì)應(yīng)的短路電壓百分?jǐn)?shù)UK1％、UK2％、UK3％按雙繞組變壓器的電抗計(jì)算式來求得的。而UK1％、UK2％、UK3％同樣是由每?jī)蓚€(gè)繞組的短路電壓百分?jǐn)?shù)UK12％、UK23％、UK31％求得的。二、三繞組變壓器的參數(shù)與等值電路

512）電抗XT1、XT2、XT3

二、三繞組變壓器的參數(shù)與等值電路

52二、三繞組變壓器的參數(shù)與等值電路

一般來說，所提供的短路電壓百分比都是經(jīng)過歸算的。533）電導(dǎo)GT和電納BT。三繞組變壓器導(dǎo)納的計(jì)算與雙繞組變壓器相同。

二、三繞組變壓器的參數(shù)與等值電路

54二、三繞組變壓器的參數(shù)與等值電路

55按三個(gè)繞組排列方式的不同有兩種不同的結(jié)構(gòu)：

升壓結(jié)構(gòu)：中壓內(nèi)，低壓中，高壓外；

降壓結(jié)構(gòu)：低壓內(nèi)，中壓中，高壓外。一般發(fā)電廠選升壓結(jié)構(gòu)；一般降壓變電所選降壓結(jié)構(gòu)。一般排在中間的繞組電抗為很小的負(fù)值。二、三繞組變壓器的參數(shù)與等值電路

56例題某降壓變電所裝有一臺(tái)SFSL1-31500/110型的三繞組變壓器，各側(cè)容量比為100/100/100。電壓比為110/38.5/10.5kV，試計(jì)算變壓器歸算到高壓側(cè)的參數(shù)，并畫出等值電路圖。銘牌參數(shù)為解：57無功損耗為計(jì)算導(dǎo)納58各繞組短路損耗為各繞組電阻為59各繞組阻抗電壓百分?jǐn)?shù)為各繞組電抗為60等值電路為61作業(yè)3（參考例2-4）某變電所裝有一臺(tái)SFSL1-20000/110的三繞組變壓器，各側(cè)容量比為100/50/100。試計(jì)算變壓器歸算到高壓側(cè)的參數(shù)，并畫出等值電路圖。銘牌參數(shù)為62無功損耗為計(jì)算導(dǎo)納解：63各繞組短路損耗為64各繞組電阻為65各繞組阻抗電壓百分?jǐn)?shù)為各繞組電抗為66等值電路為67

記住一個(gè)公式制造廠家給出發(fā)電機(jī)電抗百分?jǐn)?shù)2-3

同步發(fā)電機(jī)和負(fù)荷的參數(shù)和等值電路

一同步發(fā)電機(jī)參數(shù)

在電力系統(tǒng)中，一般不記發(fā)電機(jī)的電阻。發(fā)電機(jī)只有一個(gè)參數(shù)686970712-4

標(biāo)幺值一標(biāo)幺值的基本概念二基準(zhǔn)值的選擇三不同基值標(biāo)幺值間的換算72一標(biāo)幺值的基本概念

標(biāo)幺制：采用物理量的標(biāo)幺值進(jìn)行分析計(jì)算的體制。

標(biāo)幺值：73設(shè)UB=UN,則變壓器2：UN=35kV，SN=400MVA短路電壓Uk2=4.85kV變壓器1：UN=220kV，SN=120MVA短路電壓Uk1=31.24kV舉例說明：74標(biāo)幺值的特點(diǎn)1）三相電路的計(jì)算公式與單相電路的計(jì)算公式完全相同。2）線電壓的標(biāo)幺值與相電壓的標(biāo)幺值相等。3）三相功率的標(biāo)幺值和單相功率的標(biāo)幺值相等。4）能夠簡(jiǎn)化計(jì)算公式和計(jì)算步驟用實(shí)際值計(jì)算時(shí)不同電壓等級(jí)的阻抗不能直接相加，而用標(biāo)幺值計(jì)算時(shí)可以直接相加。

75

只要選取合適的基準(zhǔn)值，標(biāo)幺值計(jì)算中三相電路的計(jì)算公式將和單相電路的計(jì)算公式相同；線電壓的標(biāo)幺值將和相電壓的標(biāo)幺值相等。怎樣選取合適的基準(zhǔn)值？76二基準(zhǔn)值的選擇

選基準(zhǔn)值為IB

、UB、ZB和SB

？電力系統(tǒng)分析計(jì)算中常用的物理量電流I電壓U阻抗Z功率S77?、偎膫€(gè)基準(zhǔn)值之間有依存關(guān)系，一般只需確定基準(zhǔn)功率SB和基準(zhǔn)電壓UB兩個(gè)即可。

②SB多選擇為100MVA、1000MVA或系統(tǒng)總?cè)萘炕蚰硞€(gè)發(fā)電廠機(jī)組容量之和；說明：③UB多選為平均額定電壓或額定電壓。78

平均額定電壓：同一電壓等級(jí)的各元件最高額定電壓與最低額定電壓的平均值，即79110kV升變降變121kV110kV10kV~10.5kV80我國(guó)常用的電力網(wǎng)額定電壓與平均額定電壓

V

3

61035110220330500Vav3.156.310.537115230345525單位：kV81

在運(yùn)算過程結(jié)束后，標(biāo)幺值通常要還原為有名值。注意！82問題提出：

電氣設(shè)備的銘牌參數(shù)均是以其額定值為基準(zhǔn)值的標(biāo)幺值或百分值，如發(fā)電機(jī)、變壓器、電抗器。

換算方法及步驟：〔以電抗的換算為例〕⑴將以額定參數(shù)為基值的標(biāo)幺值還原為有名值；⑵將還原的有名值換算為同一基準(zhǔn)值下的標(biāo)幺值。三不同基準(zhǔn)值標(biāo)幺值間的換算

83（1）（2）

額定電壓額定容量基準(zhǔn)容量基準(zhǔn)電壓84標(biāo)幺值的近似算法①假定同一電壓等級(jí)中各元件的額定電壓等于網(wǎng)絡(luò)的平均額定電壓；②變壓器的實(shí)際變比等于其兩側(cè)的平均額定電壓之比；③基準(zhǔn)電壓取為網(wǎng)絡(luò)的平均額定電壓。

85當(dāng)各元件的額定電壓、變壓器的額定變比以及基準(zhǔn)電壓均取值平均額定電壓時(shí)，則有：=186各元件電抗標(biāo)幺值的近似計(jì)算公式:

(1)發(fā)電機(jī)(2)變壓器87(4)線路(3)電抗器

a.電抗器的作用是限流，它的電抗通常要比其他元件的電抗大得多；

b.高電壓等級(jí)的電抗器有時(shí)還可能用在較低電壓的裝置中（例如10kV電抗器可用在6kV的裝置中）。88解：例2-589解：例2-6906作業(yè)M6kV110kV35kV6kV10kV3kVUK%≤7.5T1T2T3T4如圖所示的電力系統(tǒng)，已知電力線路的額定電壓，試求圖中變壓器的額定變比。T1的額定變比：121/11/6.3kVT2的額定變比：110/38.5kVT3的額定變比：35/6.6kVT4的額定變比：10/3.15kV91有一220kV架空電力線路，導(dǎo)線水平排列，長(zhǎng)為160km，相間距離7m，采用雙分裂導(dǎo)線架設(shè)，導(dǎo)線型號(hào)為L(zhǎng)GJ-2*240，分裂間距400mm，導(dǎo)線計(jì)算直徑為21.8mm。求該線路的參數(shù)并畫出