電力網(wǎng)各元件的等值網(wǎng)絡(luò)

第二章電力系統(tǒng)的等值網(wǎng)絡(luò)2.1電力線路的參數(shù)及等值電路2.2變壓器、電抗器的參數(shù)及等值電路※2.3發(fā)電機、負荷的參數(shù)及等值電路2.4電力系統(tǒng)的等值網(wǎng)絡(luò)※※11/7/20241電力系統(tǒng)分析第二章電力系統(tǒng)的等值網(wǎng)絡(luò)引言電力系統(tǒng)元件 各種一次設(shè)備、二次設(shè)備、各種控制元件元件參數(shù)

線路（電阻、電抗、電納、電導(dǎo)）變壓器（變比）發(fā)電機（時間常數(shù)）電力系統(tǒng)分析計算的一般過程 簡化系統(tǒng)→等值電路→數(shù)學(xué)模型→求解11/7/20242電力系統(tǒng)分析第二章電力系統(tǒng)的等值網(wǎng)絡(luò)2-1電力線路的結(jié)構(gòu)電力線路按結(jié)構(gòu)可分為架空線路和電纜線路兩大類。架空線路——導(dǎo)線架設(shè)在室外的桿塔上。電纜線路——鋪設(shè)地下的電纜溝或管道中。11/7/20243電力系統(tǒng)分析第二章電力系統(tǒng)的等值網(wǎng)絡(luò)輸電線路的四個參數(shù)：電阻：反映線路通過電流時產(chǎn)生有功功率損失效應(yīng)

r電感：反映載流導(dǎo)線周圍產(chǎn)生磁場效應(yīng)L電導(dǎo)：反映線路帶電時絕緣介質(zhì)中產(chǎn)生泄漏電流及導(dǎo)線附近空氣游離而產(chǎn)生有功功率損失g電容：反映帶電導(dǎo)線周圍電場效應(yīng)C圖2-2單位長線路的一相等值電路2-1電力線路的參數(shù)及等值電路11/7/20244電力系統(tǒng)分析第二章電力系統(tǒng)的等值網(wǎng)絡(luò)2架空輸電線路的等值電路單相等值電路——三相電力線路集中參數(shù)（線路不長）——分布參數(shù)11/7/20245電力系統(tǒng)分析第二章電力系統(tǒng)的等值網(wǎng)絡(luò)a）短輸電線路 架空線路長度<100km，線路額定電壓≤60kV；很短的電纜。∵電壓等級不高，電導(dǎo)、電納不計。即g＝0；b＝0電路中的端口網(wǎng)絡(luò)方程or11/7/20246電力系統(tǒng)分析第二章電力系統(tǒng)的等值網(wǎng)絡(luò)b）中等長度輸電線路

架空線路長度100～300km，線路額定電壓110～220kV；電纜長度<100km；忽略電導(dǎo)g＝0Π型T型11/7/20247電力系統(tǒng)分析第二章電力系統(tǒng)的等值網(wǎng)絡(luò)一、輸電線路的方程式單位長度阻抗單位長度導(dǎo)納c）長距離輸電線路架空線路長度>300km，電壓等級在330kV以上；電纜長度100km以上。l11/7/20248電力系統(tǒng)分析第二章電力系統(tǒng)的等值網(wǎng)絡(luò)在正弦電壓作用下處于穩(wěn)態(tài)時，電流在dx阻抗中的電壓降流入dx并聯(lián)導(dǎo)納中的電流對dV式中的x求導(dǎo)，代入dI/dx求二階常系數(shù)齊次微分方程式通解，利用雙曲函數(shù)，得到輸電線的通用方程——對稱的無源二端口網(wǎng)絡(luò)11/7/20249電力系統(tǒng)分析第二章電力系統(tǒng)的等值網(wǎng)絡(luò)2-2變壓器、電抗器的參數(shù)及等值電路※

一、變壓器的等值電路（L型）圖雙繞組變壓器等值電路RT＋jXT：一、二次繞組電阻和漏抗GT－jBT：勵磁回路勵磁支路提前的等值電路（和下頁電機學(xué)中采用的等值電路比較）參數(shù)都折算到一次側(cè)11/7/202410電力系統(tǒng)分析第二章電力系統(tǒng)的等值網(wǎng)絡(luò)圖三繞組變壓器等值電路采用星型等值電路，勵磁支路提前所有參數(shù)都折算到一次側(cè)11/7/202411電力系統(tǒng)分析第二章電力系統(tǒng)的等值網(wǎng)絡(luò)二、雙繞組變壓器的參數(shù)計算1．電阻RT變壓器作短路試驗：一側(cè)繞組短接，另一側(cè)繞組施加電壓，使短路繞組的電流達到額定值。由于此時外加電壓較小，相應(yīng)的鐵耗也小，認為

短路損耗＝原、副方繞組電阻的總損耗(銅耗)在電力系統(tǒng)計算中，常用變壓器三相額定容量SN和額定線電壓VN進行參數(shù)計算單位：ΔPskW VNkV SNkV.A11/7/202412電力系統(tǒng)分析第二章電力系統(tǒng)的等值網(wǎng)絡(luò)2．電抗XT

當(dāng)變壓器通過額定電流時，在電抗XT上產(chǎn)生的電壓降的大小，可以用額定電壓的百分數(shù)表示，即短路電壓百分數(shù)（銘牌上）高低壓繞組總阻抗：單位：VNkV SNkV.A11/7/202413電力系統(tǒng)分析第二章電力系統(tǒng)的等值網(wǎng)絡(luò)3、電導(dǎo)GT表示鐵芯損耗，鐵耗≈空載損耗單位：ΔP0kW VNkV GTS11/7/202414電力系統(tǒng)分析第二章電力系統(tǒng)的等值網(wǎng)絡(luò)4、電納BT表示變壓器勵磁功率勵磁功率→變壓器空載無功I0％－空載電流百分數(shù)單位：SN

kVA VNkV BTS11/7/202415電力系統(tǒng)分析第二章電力系統(tǒng)的等值網(wǎng)絡(luò)5、變壓器變比kT指兩側(cè)繞組空載線電壓的比值，它與同一鐵芯柱上的原副方繞組匝數(shù)比是有區(qū)別的。Y/Y及?/?接法的變壓器(變壓比與原副方繞組匝數(shù)比相等)Y/?接法的變壓器根據(jù)電力系統(tǒng)運行調(diào)節(jié)的要求，變壓器不一定工作在主抽頭上，因此，變壓器運行中的實際變比，應(yīng)是工作時兩側(cè)繞組實際抽頭的空載線電壓之比.11/7/202416電力系統(tǒng)分析第二章電力系統(tǒng)的等值網(wǎng)絡(luò)注意：VN－kV;Ps（P0）－kW；SN－kVA；折算到哪一側(cè)參數(shù)，用哪一側(cè)的額定線電壓VN。11/7/202417電力系統(tǒng)分析第二章電力系統(tǒng)的等值網(wǎng)絡(luò)三、三繞組變壓器的參數(shù)計算勵磁回路參數(shù)：1.導(dǎo)納GT-jBT及變比k12、k13、k23（與雙繞組變壓器相同）圖

三繞組變壓器等值電路變比:11/7/202418電力系統(tǒng)分析第二章電力系統(tǒng)的等值網(wǎng)絡(luò)2.電阻R1、R2、R3

（1）三繞組變壓器進行短路試驗(三繞組容量相等)依次使某一繞組開路，另兩個繞組按雙繞組變壓器的方式進行短路試驗。各繞組的短路損耗（2-61）11/7/202419電力系統(tǒng)分析第二章電力系統(tǒng)的等值網(wǎng)絡(luò)（2）三繞組變壓器進行短路試驗（三個繞組容量不等）我國目前生產(chǎn)的三繞組容量比：100/100/100100/50/100100/100/50變壓器額定容量SN：容量最大的一個繞組的容量——高壓繞組容量。三個繞組中可能有一個繞組容量較小，短路試驗容量將受其限制。為獲得變壓器額定容量SN下的等值參數(shù)，短路損耗應(yīng)進行折算。11/7/202420電力系統(tǒng)分析第二章電力系統(tǒng)的等值網(wǎng)絡(luò)100/50/100100/100/5011/7/202421電力系統(tǒng)分析第二章電力系統(tǒng)的等值網(wǎng)絡(luò)最大短路損耗ΔPS.max已知，額定容量為SN的繞組電阻額定容量為S'N的繞組電阻∵繞組容量S（I）∝導(dǎo)線截面積s，R∝1/導(dǎo)線截面積s∴R∝1/繞組容量S（I）變壓器設(shè)計原則之一：按同一電流密度選擇各繞組導(dǎo)線截面積(2-65)ΔPS.max:兩個100％容量繞組的通過額定電流，另一個繞組空載時的損耗。11/7/202422電力系統(tǒng)分析第二章電力系統(tǒng)的等值網(wǎng)絡(luò)3.電抗X1、X2、X3

近似地認為電抗上的電壓降等于短路電壓。短路電壓VS（1-2）%、VS（2-3）%、VS（3-1）％，各繞組的短路電壓為各繞組等值電抗：11/7/202423電力系統(tǒng)分析第二章電力系統(tǒng)的等值網(wǎng)絡(luò)五、變壓器的Π型等值電路在電力系統(tǒng)實際計算中，常常需要求出變壓器副方的實際電流和電壓。只反映變比的理想變壓器——無損耗、無漏磁、無需勵磁電流。K:1折算到原方的阻抗ZT=RT+jXT變壓器變比k=V1N/V2N副方的實際電壓和電流11/7/202424電力系統(tǒng)分析第二章電力系統(tǒng)的等值網(wǎng)絡(luò)K:1圖電氣連接形式11/7/202425電力系統(tǒng)分析第二章電力系統(tǒng)的等值網(wǎng)絡(luò)11/7/202426電力系統(tǒng)分析第二章電力系統(tǒng)的等值網(wǎng)絡(luò)2-4電力系統(tǒng)的等值網(wǎng)絡(luò)※※發(fā)電機、輸電線、變壓器——電力系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型等值電路參數(shù)計算——標幺值不同基準值的標幺值的換算（直接電氣連接）多級電力網(wǎng)中各元件的標幺值的換算11/7/202427電力系統(tǒng)分析第二章電力系統(tǒng)的等值網(wǎng)絡(luò)有名制：用實際有名單位表示物理量的單位制系統(tǒng)。標幺制：用相對值表示物理量的單位制系統(tǒng)。標幺值無單位，基值不同時，物理量的標幺值也相應(yīng)變化：一、概念11/7/202428電力系統(tǒng)分析第二章電力系統(tǒng)的等值網(wǎng)絡(luò)二、基準值的選取基準值的選擇要求基準值與有名值同單位符合電路關(guān)系I、V、S、Z、Y

基值：IB，VB，SB，ZB，YB

相應(yīng)標幺值：11/7/202429電力系統(tǒng)分析第二章電力系統(tǒng)的等值網(wǎng)絡(luò)1）、電力系統(tǒng)中基值的選擇S VI Z YS選擇原則：電力系統(tǒng)中發(fā)電廠總?cè)萘炕蛳到y(tǒng)總?cè)萘?；發(fā)電機或變壓器額定容量；較多為100MVA，1000MVA。V選擇原則：基本級的額定電壓或各級平均額定電壓?；炯墸翰煌妷杭壍膮?shù)歸算到同一電壓等級；一般選電力系統(tǒng)中最高電壓級（多數(shù)參數(shù)歸算到哪一電壓等級，電壓基本級就是哪一電壓等級）。Go：近似法11/7/202430電力系統(tǒng)分析第二章電力系統(tǒng)的等值網(wǎng)絡(luò)1.單相電路2）、符合電路關(guān)系S、V作為基值，有三個約束方程，其余基值通過方程確定：11/7/202431電力系統(tǒng)分析第二章電力系統(tǒng)的等值網(wǎng)絡(luò)2.三相交流電路

電力系統(tǒng)分析中，主要涉及對稱三相電路的計算線電壓和相電壓標么值相等；三相功率和單相功率標么值相等?！嗳嚯娐吠耆梢园磫蜗嚯娐窐嗣粗颠M行計算！但注意所選擇的基值不同！11/7/202432電力系統(tǒng)分析第二章電力系統(tǒng)的等值網(wǎng)絡(luò)V，I，Z，Y，S五個電氣量的基值中選定其中兩個，其余相應(yīng)可得。一般選定SB、VB

三相電流和阻抗標么值11/7/202433電力系統(tǒng)分析第二章電力系統(tǒng)的等值網(wǎng)絡(luò)結(jié)果換算成有名值，換算公式

11/7/202434電力系統(tǒng)分析第二章電力系統(tǒng)的等值網(wǎng)絡(luò)三、不同基準值的標幺值間的換算※步驟：把額定標幺阻抗還原為有名值。按統(tǒng)一的基準值進行歸算。1.發(fā)電機的標幺電抗的換算11/7/202435電力系統(tǒng)分析第二章電力系統(tǒng)的等值網(wǎng)絡(luò)2.變壓器的標幺電抗的換算

Vs%短路電壓百分數(shù)p27標么值×100＝百分數(shù) p3811/7/202436電力系統(tǒng)分析第二章電力系統(tǒng)的等值網(wǎng)絡(luò)3.電抗器的換算公式

（以額定電壓和額定電流為基準值）如果電抗給出的是電抗百分數(shù)XR％11/7/202437電力系統(tǒng)分析第二章電力系統(tǒng)的等值網(wǎng)絡(luò)4.電力線路的換算公式

電力線路的參數(shù)一般是給出有名值，可以直接按照公式（2-80）計算標幺值。11/7/202438電力系統(tǒng)分析第二章電力系統(tǒng)的等值網(wǎng)絡(luò)例：某變壓器額定容量是15MVA，額定電壓是110kV，短路電壓百分數(shù)Vs％＝10.5；取SB＝30MVA、VB＝121kV，求XT(B)*變壓器額定標幺電抗選取基值下的標幺電抗11/7/202439電力系統(tǒng)分析第二章電力系統(tǒng)的等值網(wǎng)絡(luò)1.精確計算方法(1)基準變比法(2)基本級法

2.近似計算方法四、多級電壓的網(wǎng)絡(luò)中各元件參數(shù)標幺值的計算※

11/7/202440電力系統(tǒng)分析第二章電力系統(tǒng)的等值網(wǎng)絡(luò)主要問題在于參數(shù)的折算

※1.精確計算方法(1)基準變比法求各元件實際有名值認為變壓器的額定變比等于相鄰電壓等級基準電壓之比即標幺制中，取統(tǒng)一SB；并為每一電壓等級規(guī)定VB（VB1，VB2，VB3……），相應(yīng)地得到每一電壓等級阻抗基值對每一個元件按照本段基準值，計算標么值。

11/7/202441電力系統(tǒng)分析第二章電力系統(tǒng)的等值網(wǎng)絡(luò)例：三個不同電壓等級的電路經(jīng)兩臺變壓器耦聯(lián)所組成的輸電系統(tǒng)11/7/202442電力系統(tǒng)分析第二章電力系統(tǒng)的等值網(wǎng)絡(luò)1）實際有名值表示的等值電路實際有名值Ⅰ Ⅱ Ⅲ11/7/202443電力系統(tǒng)分析第二章電力系統(tǒng)的等值網(wǎng)絡(luò)2）標么值表示的等值電路VB(Ⅰ)VB(Ⅱ)VB(Ⅲ)基值：SB11/7/202444電力系統(tǒng)分析第二章電力系統(tǒng)的等值網(wǎng)絡(luò)例2-8試計算下圖所示輸電系統(tǒng)各元件電抗的標幺值。已知各元件的參數(shù)如下：

發(fā)電機SG(N)=30MVA，VG(N)=10.5kV，XG(N)*=0.26；

變壓器T-1：ST1(N)=31.5MVA，VS%=10.5，kTl=10.5/121；

變壓器T-2：ST2(N)=15MVA，VS%=10.5，kT2=110.5/6.6；

電抗器：VR(N)=6kV，IR(N)=0.3kA,XR%=5；

架空線路長80km，每公里電抗為0.4Ω；

電纜線路長2.5km，每公里電抗為0.08Ω。11/7/202445電力系統(tǒng)分析第二章電力系統(tǒng)的等值網(wǎng)絡(luò)解：選基值:SB=100MVA

VB(I)=10.5kV

kB(I-II)=kTl

kB(II-III)=kT2

（規(guī)定了一個電壓基值，其余段基值相應(yīng)獲得）各元件的標幺值為:10.5/121110/6.630MVA10.5kV11/7/202446電力系統(tǒng)分析第二章電力系統(tǒng)的等值網(wǎng)絡(luò)計算結(jié)果（橫線以上代表電抗的標號，橫線以下表示它的標幺值）Go:基本級法11/7/202447電力系統(tǒng)分析第二章電力系統(tǒng)的等值網(wǎng)絡(luò)1.精確計算方法

(2)基本級法各元件和參數(shù)的有名值歸算到基本級然后除以與基本級相對應(yīng)的阻抗、導(dǎo)納、電壓、電流基準值，計算標么值?；炯墸涸诙嗉夒娏W(wǎng)中，各元件的參數(shù)，節(jié)點的電壓、電流都歸算到某一電壓級。基本級的選擇：選取電壓等級最高或者元件數(shù)量最多的電壓級為基本級。基本級的基準值：一般選擇SB和VB對應(yīng)求出IB、ZB、YB11/7/202448電力系統(tǒng)分析第二章電力系統(tǒng)的等值網(wǎng)絡(luò)各元件和參數(shù)的有名值歸算到基本級設(shè)某電壓級和基本級之間有變比為k1、k2……kn的n臺變壓器。該電壓級中某元件阻抗Z、導(dǎo)納Y、電壓V、電流I，歸算到基本級：歸算前參數(shù)歸算后參數(shù)11/7/202449電力系統(tǒng)分析第二章電力系統(tǒng)的等值網(wǎng)絡(luò)

如何確定變比k1、k2……kn：變比k為靠近基本級一側(cè)的電壓與靠近需要歸算一側(cè)的電壓比。 （基本級到歸算級）10.5/121110/6.630MVA10.5kV選擇10.5kV級為基本級11/7/202450電力系統(tǒng)分析第二章電力系統(tǒng)的等值網(wǎng)絡(luò)除以與基本級相對應(yīng)的阻抗、導(dǎo)納、電壓、電流基準值，計算標么值。歸算后參數(shù)11/7/202451電力系統(tǒng)分析第二章電力系統(tǒng)的等值網(wǎng)絡(luò)例2-8解：選擇10.5kV級為基本級UB＝10.5KV；SB＝100MVA有名值歸算到基本級10.5/121110/6.630MVA10.5kV11/7/202452電力系統(tǒng)分析第二章電力系統(tǒng)的等值網(wǎng)絡(luò)計算標么值兩種精確方法計算所得標么值完全一致基準變比法11/7/202453電力系統(tǒng)分析第二章電力系統(tǒng)的等值網(wǎng)絡(luò)上面方法產(chǎn)生問題：回路中有多個電壓等級時，VB取值很難全部滿足要求，相同的電壓等級出現(xiàn)了兩個不同的VB。~110KV220KV220KV110KV10.5/242KV10.5/121KV220/121KV110/11KVⅣⅠⅡⅢ11/7/202454電力系統(tǒng)分析第二章電力系統(tǒng)的等值網(wǎng)絡(luò)2.近似計算方法

將各個電壓級都以其平均額定電壓作為基準電壓，然后在各個電壓級換算成標幺值。p41VB＝1.05VN

3.15，6.3，10.5，15.75，37，

115，230，345，525（KV）

由來(請了解)：11/7/202455電力系統(tǒng)分析第二章電力系統(tǒng)的等值網(wǎng)絡(luò)例2-9給定基準功率SB＝100MV·A，基準電壓等于各級平均額定電壓。試對例2-8的輸電系統(tǒng)作各元件參