第二章电力系统各元件的特性.

IPSO第二章电力系统各元件的特性和等值电路主讲李滨22本章主要内容电力系统中生产、变换、输送、消费电能的四大部分的特性和等值电路发电机组变压器*电力线路*负荷电力网络的等值电路33复功率的符号说明滞后功率因数为正，感性无功负荷运行时，所吸取的无功功率超前功率因数为负，容性无功滞后功率因数为正，感性无功发电机运行时，所发出的无功功率超前功率因数为负，容性无功PjQPjQ44第二节变压器的参数和数学模型双绕组变压器三绕组变压器自耦变压器等值变压器77一.双绕组变压器U1U2k:112UkU88一.双绕组变压器1121299一.双绕组变压器1212121010一.双绕组变压器利用空载和短路试验计算变压器参数Pk：短路损耗kW，其近似等于额定总铜耗Uk%：短路电压百分数P0：三相有功空载损耗kWI0%：空载电流百分数1111一.双绕组变压器1.电阻222233()3NNCuNTTTNNSSPIRRRUU22NkTNSPRU22kNTNPURS221000kNTNPURS经过单位换算：(),(),(),()kNNTPkWUkVSMWR其中：1212一.双绕组变压器2.电抗在电力系统计算中认为，大容量变压器的电抗和阻抗在数值上接近相等，可近似如下求解：3%100NTkNIXUU2%%1001003NkkNTNNUUUUXSI1313一.双绕组变压器3.电导变压器电导对应的是变压器的铁耗，近似等于变压器的空载损耗，因此变压器的电导可如下求解：021000TNPGU1414一.双绕组变压器4.电纳在变压器中，流经电纳的电流和空载电流在数值上接近相等，其求解如下：02%100NTNISBU1515一.双绕组变压器5.变比kT工作时两侧绕组实际抽头的空载线电压之比。12NNUkU1616一.双绕组变压器等值电路1717一.双绕组变压器变压器的运行损耗:220220310001000%%310001000sTNTNTsTNTNTNPPPUGIRIUQUBIXS20222010001000%%310001000sTNsTNTNTNNPPSPSIUSQUBIXSSS1818变压器的型号和符号含义变压器绕组数+相数+冷却方式+调压方式++绕组线芯材料+设计序号+“-”+容量+高压侧额定电压组成。D-单相S-三相J-油浸自冷L-绕组为铝线Z-有载调压SC-三相环氧树脂浇注FP-强迫油循环风冷SP-强迫油循环水冷F-油浸风冷SFL120000/1101919例题有一台SFL120000/110型的向10kV网络供电的降压变压器，铭牌给出的试验数据为：，，，。试计算归算到高压侧和变压器参数。022PkW135SPkW0%0.8I%10.5SU22332222332360223360221213511010104.0820000%10.5110101063.531001002000022101.82101000110%0.820000101013.2101001001101101011kNTNkNTNTNNTNNTNPURSUUXSPGSUISBUUkU2020二.三绕组变压器按三个绕组容量比的不同有三种不同的类型：100/100/100、100/50/100、100/100/50按三个绕组排列方式的不同有两种不同的结构：升压结构：高压外，低压中，中压内降压结构：高压外，中压中，低压内2121二.三绕组变压器22222二.三绕组变压器1.电阻由于容量的不同，对所提供的短路损耗要做处理：•对于100/100/1001(12)(13)(23)2(12)(23)(13)3(13)(23)(12)1()21()21()2kkkkkkkkkkkkPPPPPPPPPPPP2323二.三绕组变压器然后按双绕组变压器相似的公式计算各绕组电阻211222222332100010001000kNTNkNTNkNTNPURSPURSPURS2424二.三绕组变压器对于100/50/100或100/100/50首先，将含有不同容量绕组的短路损耗数据归算为额定电流下的值。然后，按照100/100/100计算电阻的公式计算各绕组电阻。'2(12)(12)2'2(23)(23)23'2(31)(31)3()()min{,}()NkkNNkkNNNkkNSPPSSPPSSSPPS2525二.三绕组变压器按最大短路损耗求解（与变压器容量比无关）：指两个100%容量绕组中流过额定电流，另一个100%或50%容量绕组空载时的损耗。根据“按同一电流密度选择各绕组导线截面积”的变压器的设计原则：2.max(100%)2(50%)(100%)20002sNTNTTPURSRR.maxSP2626二.三绕组变压器2.电抗根据变压器排列不同，对所提供的短路电压做些处理：1(12)(13)(23)2(12)(23)(13)3(13)(23)(12)1%(%%%)21%(%%%)21%(%%%)2kkkkkkkkkkkkUUUUUUUUUUUU2727二.三绕组变压器然后按双绕组变压器相似的公式计算各绕组电阻：一般来说，所提供的短路电压百分比都是经过归算的211222233%100%100%100kNTNkNTNkNTNUUXSUUXSUUXS2828二.三绕组变压器等值电路2929二.三绕组变压器在实际网络计算当中，一个三绕组变压器一般看成3个双绕组变压器。3030三.自耦变压器就端点条件而言，自耦变压器可完全等值于普通变压器，但由于三绕组自耦变压器第三绕组的容量总小于变压器的额定容量，因此需要进行归算。对于旧标准：22''(13)(13)(23)(23)33''(13)(13)(23)(23)33,%%,%%NNkkkkNNkkkkSSPPPPSSSSUUUUSS3131四.等值变压器（π型）模型变压器模型3232四.等值变压器（π型）模型变压器的Г型模型3333四.等值变压器（π型）模型优点：这种模型可以体现电压变换，在多电压等级网络计算中，可以不必进行参数和变量的归算。3434推导过程11212121112212212212211221101020,/1()(1)(),1(1),1(1)(1),TTTTTTTTTTTTTTTTTUIZkUIIkUkUkkIUUUZZZZkUkUkkkIUUUZZZZZkyykYzzZkZkykYzZkkkykkYZ根据双端口原理：20(1)TZzkk3535推导过程1221122110102020,1(1),1(1)(1),(1)TTTTTTTTTZkyykYzzZkZkykYzZkZkkykkYzZkk3636等值变压器的特点二次输出的电压、电流是实际的电压、电流，可以体现电压变换，在多电压等级网络计算中，可以不必进行参数和变量的归算。π型等值电路之和为0，组成了一个谐振三角形，利用谐振作用实现了二次的变流和变压。π型等值电路阻抗没有实际的物理意义。3737作业（变压器）1.三相双绕组升压变压器的型号为SFL-40500/110，额定容量为40500kVA，额定电压为121/10.5kV，Pk=234.4kW，Uk(%)=11,P0=93.6kW，I0(%)=2.315，求该变压器的参数，并做出等值电路。2.三相三绕组降压变压器的型号为SFPSL-120000/220，额定容量为120000/120000/60000/kVA，额定电压为220/121/11kV，Pk(1-2)=601kW，Pk(1-3)=182.5kW，Pk(2-3)=132.5kW，Uk(1-2)(%)=14.85,Uk(1-3)(%)=28.25,Uk(2-3)(%)=7.96,P0=135kW，I0(%)=0.663，求该变压器的参数，并做出等值电路。3838作业（变压器）3.将如图网络用变压器π型等值电路来表示，图中j0.3是标幺阻抗，要求做出阻抗的形式和导纳形式的π型等值。1:1.1j0.3IPSO第三节电力线路的参数和等值电路1.概述2.架空线路的参数和等值电路4040一.概述电力线路功能简述输电线路配电线路联络线路4545一.概述电力线路结构简述电力线路按结构可分为架空线：导线、避雷线、杆塔、绝缘子和金具等电缆：导线、绝缘层、保护层等架空线路的导线和避雷线导线：主要由铝、钢、铜等材料制成避雷线：一般用钢线4646一.概述认识架空线路的标号×××××—×/×钢线部分额定截面积主要载流部分额定截面积J表示加强型，Q表示轻型J表示多股线表示材料，其中：L表示铝、G表示钢、T表示铜、HL表示铝合金例如：LGJ—400/50表示载流额定截面积为400、钢线额定截面积为50的普通钢芯铝线。4747一.概述为增加架空线路的性能而采取的措施目的：减少电晕损耗或线路电抗。多股线：其安排的规律为：中心一股芯线，由内到外，第一层为6股，第二层为12股，第三层为18股，以此类推：2331nxx4848一.概述为增加架空线路的性能而采取的措施目的：减少电晕损耗或线路电抗。扩径导线：人为扩大导线直径，但不增加载流部分截面积。不同之处在于支撑层仅有6股，起支撑作用。1.钢芯（钢线19股）2.支撑层（铝线6股）3.内层（铝线18股）4.外层（铝线24股）4949一.概述为增加架空线路的性能而采取的措施目的：减少电晕损耗或线路电抗。分裂导线：又称复导线，其将每相导线分成若干根，相互间保持一定的距离。但会增加线路电容。水平排列三角排列5050一.概述架空线路的绝缘子架空线路使用的绝缘子分为针式：35KV以下线路悬式：35KV及以上线路通常可根据绝缘子串上绝缘子的片数来判断线路电压等级，一般一个绝缘子承担1万V左右的电压。5151一.概述架空线路的换位问题目的：在于减少三相参数不平衡整换位循环：指一定长度内有两次换位而三相导线都分别处于三个不同位置，完成一次完整的循环。滚式换位换位方式换位杆塔换位AAABBBCCC5252二.电力线路的参数1.电阻：线路通过电流时产生的有功功率损失效应，由电场产生。2.电感(电抗)：载流导线产生磁场效应，由磁场产生。3.电导：线路带电时绝缘介质中产生泄漏电流及附近空气游离而产生的有功功率损失。4.电容(电纳)：反映带电导线周围电场效应。5353等值回路5454二.电力线路的参数1.电阻有色金属导线架空线路的电阻有色金属导线指铝线、钢芯铝线和铜线每相单位长度的电阻：其中：铝的电阻率为31.5Ωmm²/km铜的电阻率为18.8Ωmm²/km考虑温度的影响则：1/(/)rskm201(20)(/)trrtkm5555二.电力线路的参数2.电抗有色金属导线三相架空线路的电抗4124.6lg0.5100.0628ln'mmreDDxfrR131/4/1''=,rrmmabbccaeexkmrmmcmfHzDmmcmDDDDRmmcmRrer导线单位长度的电抗（）导线的半径（或）导线材料的相对导磁系数，对铜、铝，交流电频率（）三相导线之间的几何均距（或），多股线的自几何均距（或），0.815656二.电力线路的参数进一步可得到：在近似计算中，可以取架空线路的电抗为0.4Ω/km10.1445lg0.01570.1445lg'eqmeDDxrR5757二.电力线路的参数分裂导线三相架空线路的电抗