2-电力系统稳态分析第2章.

电力系统各元件的特性和数学模型第二章复功率的规定国际电工委员会（IEC）的规定2SUIiujIU()cossincossinuiuijjjjSUIUeIeUIeUIeUIjSjPjQ符号含义表达式S视在功率S=UIφ功率因数角φ=φu-φiP有功功率P=UIcosφQ无功功率Q=UIsinφ滞后功率因数目录2.1发电机组的运行特性和数学模型2.2变压器的参数和数学模型2.3电力线路的参数和数学模型2.4负荷的运行特性和数学模型2.5电力网络的数学模型3学时：8-9作业：《电力系统稳态计算》思考题：1-18,1-7；习题：1-12,1-5(a,c,d),1-152.1发电机组的运行特性和数学模型隐极机的稳态相量图隐极机的功角特性隐极机的运行限额发电机的数学模型4隐极机的稳态相量图5dxqEUIdqxIjUEIUqEdxIjδ:功率角（功角）隐极机的功角特性功角特性：P=P(δ),Q=Q(δ)6IUqEdIxcossinsincosdqdqIxEIxEUsincoscossinqdqdEIxEUIx隐极机的功角特性(续1)722coscossinsincosqdqdqddUIEUUEUPxEUUxxQUIx2sincosqdqddEUPxEUUQxx(2-2)(2-3)隐极机的功角特性(续2)8（16页，图2-2）有功功率依靠两点电压之间的角差传输；无功功率的传输则主要依靠压差实现。2sincosqdqddEUPxEUUQxx隐极机的运行限额受运行条件限值，机组发出的有功、无功有一定的限制。发电机组的额定运行状态9NNqNENNdjIxNINU比例变换NdUxNNNNSNQNP隐极机的运行限额(续1)10NSNNPQONQNPBCTAO定子绕组温升约束励磁绕组温升约束原动机功率约束其它约束NSNNPQONQNPBCTAO（17页图2-5）NSNNPQONQNPBCTAOQ0,过励运行Q0,欠励运行隐极机的运行限额(续2)11NSNNPQONQNPBCTAO额定运行点S=Smax空载运行点P=Q=0无励磁运行点Eq=0，Q＝－UN2/xdφ=90°,P=0,Q=Qmaxφ=0°,Q=0发电机组的数学模型12发电机节点运行参数：节点功率：P,Q节点电压：U,φGUUjQPS~发电机组模型：•已知P,Q•已知P,U,通常还给出无功限额Qmax和Qmin•已知U,φ目录2.1发电机组的运行特性和数学模型2.2变压器的参数和数学模型2.3电力线路的参数和数学模型2.4负荷的运行特性和数学模型2.5电力网络的数学模型13变压器的参数和数学模型电力变压器的分类双绕组变压器的参数和数学模型三绕组变压器的参数和数学模型自耦变压器的数学模型14电力变压器的分类多种分类依据：按用途：升压变、降压变、联络变、厂用变，…按容量：小型、中型、大型、特大型按三相的磁路系统：单相变压器、三相变压器按每相的绕组数目：双绕组，三绕组按绕组的联结方式：Y/Δ-11，Y/Δ/Δ-11-11，………15双绕组变压器和三绕组变压器双绕组变压器：每相两个绕组，联络两个电压等级三绕组变压器：每相三个绕组，联络三个电压等级，三个绕组的容量可能不同（以最大的一个绕组的容量为变压器的额定容量）。16类别高中低普通变100%100%100%100%50%100%100%100%50%自耦变100%100%50%升压变和降压变功率传递方向17升压变双绕组低→高三绕组低→高、中降压变双绕组高→低三绕组高→中、低铁芯升压变中低高铁芯降压变低中高三绕组变的绕组排列：普通变压器和自耦变压器普通变压器：绕组之间只有磁的耦合自耦变压器：绕组之间除了磁耦合之外，还有电的联系18变压器的参数和数学模型变压器的分类双绕组变压器的参数和数学模型三绕组变压器的参数和数学模型自耦变压器的数学模型19双绕组变压器的参数和数学模型《电机学》中推导的T型等值电路稳态分析中采用的Г型等值电路变压器的短路试验和空载试验变压器Г型等值电路参数的计算20《电机学》中推导的T型等值电路211jX11R2Xj2R2mRmjX一次绕组的电阻和漏抗归算到1侧的二次绕组的电阻和漏抗励磁支路的电阻和电抗稳态分析中采用的Г型等值电路22TjXTRTGTjB一、二次绕组的总电阻一、二次绕组的总电抗励磁支路电导励磁支路电纳22122212,TmmmTTTmmmGRRXRRRXXXBXRX•励磁导纳的符号。•Г型等值电路通常用于手算潮流。注意变压器的短路试验试验数据：短路损耗Pk，短路电压百分数Uk%23•将变压器低压侧三相短接，在高压侧施加电压，使低压侧的电流达到额定值I2N•测得的三相变压器的总的有功损耗称为短路损耗Pk•高压侧所加的线电压称为短路电压Uk，通常表示为额定电压的百分数，称为短路电压百分数Uk%变压器的空载试验试验数据：空载损耗P0，空载电流百分数I0%24•将变压器一侧（如高压侧）三相开路，在低压侧施加额定电压•测得的三相变压器的总的有功损耗称为空载损耗P0•低压侧测得的电流称为空载电流I0，通常表示为额定电流的百分数，称为空载电流百分数I0%变压器Г型等值电路参数的计算电阻RT：由短路损耗Pk计算252222333NNkcuFecuNTTTNNSSPPPPIRRRUU22kNTNPURS（国际单位：W，V，VA）221000kNTNPURS（实用单位：kW，kV，MVA）(2-6)变压器Г型等值电路参数的计算(续1)电抗XT：由短路电压百分数Uk%计算2623%10010033100100kNTkNNNTNNTNNUIXUUUSXUSXUU3kNTUIX2%100kNTNUUXS(2-7)变压器Г型等值电路参数的计算(续2)电导GT：由空载损耗P0计算272220333NcuFeFeNTTNTUPPPPUGGUG02STNPGU（国际单位：W，V）02S1000TNPGU（实用单位：kW，kV）(2-8)变压器Г型等值电路参数的计算(续4)电纳BT：由空载电流百分数I0%计算282200%10010010010033NTNTNTNNNNNIUBUBUBIISIIU03NbNTTUIIUBB02%S100NTNISBU(2-9)小结：变压器Г型等值电路29TjXTRTGTjB22202021000%100S1000%S100kNTNkNTNTNNTNPURSUUXSPGUISBU•公式中取UN＝U1N，所得为归算到一次侧的参数；取UN＝U2N，所得为归算到二次侧的参数。•公式中各参数采用实用单位。注意变压器的参数和数学模型变压器的分类双绕组变压器的参数和数学模型三绕组变压器的参数和数学模型自耦变压器的参数和数学模型30三绕组变压器的参数和数学模型三绕组变压器的Г型等值电路三绕组变压器的短路试验和空载试验数据三绕组变压器的参数计算31三绕组变压器的Г型等值电路322TZ1TZ2TY33TZ1励磁支路导纳绕组1的阻抗绕组2的阻抗绕组3的阻抗三绕组变压器的试验数据短路试验空载试验空载损耗P0空载电流百分数I0%33短路损耗Pk(1-2)＝Pk1＋Pk2短路电压百分数Uk(1-2)%＝Uk1%+Uk2%Pk(2-3)＝Pk2＋Pk3Uk(2-3)%＝Uk2%+Uk3%Pk(1-3)＝Pk1＋Pk3Uk(1-3)%＝Uk1%+Uk3%三绕组变压器的参数计算电阻：由短路损耗计算34(12)(31)(23)(23)(12)(31)(31)(23)(12)123121212kkkkkkkkkkkkPPPPPPPPPPPP211222222332100010001000kNTNkNTNkNTNPURSPURSPURS(2-11)电阻计算的特殊问题注意三绕组变压器电阻计算的特殊问题1对于容量比为100/100/50和100/50/100的变压器，厂家提供的短路损耗是小容量绕组达到自身额定电流（IN/2）时的试验数据，计算时应首先将短路损耗折算为变压器额定电流下的值。例如，对于100/100/50型，厂家提供的未经折算的短路损耗为P'k(1-2),P'k(2-3),P'k(1-3),计算时首先进行容量折算：3522232332232323333113112244kkkNNkkNNNNkNkkNPPPISPPISISPPISP三绕组变压器电阻计算的特殊问题2按新标准，厂家仅提供最大短路损耗Pkmax，即两个容量最大（100%）的绕组作短路试验的数据。此时根据变压器设计原则（“按同一电流密度选择各绕组导线截面积”）计算电阻。36ma2(100%)2(50%)(100%)x20002NTTTkNURSRRP(2-13)三绕组变压器的参数计算(续1)电抗：由短路电压百分数计算37(12)(31)(23)(12)(23)(31)(23123)(31)(12)1%%%21%%%21%%%2%%%kkkkkkkkkkkkUUUUUUUUUUUU211222233%100%100%100kNTNkNTNkNTNUUXSUUXSUUXS(2-14)1.对于容量100/100/50和100/50/100的普通三绕组变压器，厂家提供的短路电压是经过额定电流归算后的数据。2.电抗为负的问题。注意三绕组变压器的参数计算(续2)导纳：由空载损耗和空载电流百分数计算3802021000%100TNNTNPGUISBU变压器的参数和数学模型变压器的分类双绕组变压器的参数和数学模型三绕组变压器的参数和数学模型自耦变压器的参数和数学模型39自耦变压器的参数和数学模型等值电路与普通三绕组变压器相同容量为100/100/50按旧标准，厂家提供的短路损耗和短路电压百分数均为额定电流折算前的数据。因此，计算阻抗时，需首先进行容量折算：按新标准，提供最大短路损耗Pkmax和折算后的短路电压百分数。40Pk(1-3)＝4P'k(1-3)Pk(2-3)＝4P'k(2-3)Uk(1-3)%＝2U'k(1-3)%Uk(2-3)%＝2U'k(2-3)%目录2.1发电机组的运行特性和数学模型2.2变压器的参数和数学模型2.3电力线路的参数和数学模型2.4负荷的运行特性和数学模型2.5电力网络的数学模型41电力线路的参数和数学模型电力线路的分类和结构电力线路的参数电力线路的数学模型42电力线路的分类和结构电力线路分架空线路和电缆两大类架空线路的主要构成及功能电缆线路的结构和特点43架空线路的主要构成及功能44构成功能导线传输电能避雷线将雷电流引入大地，保护线路免受雷击杆塔支撑导线和避雷线绝缘子使导线与杆塔绝缘金具支撑、连接、保护导线、避雷线和绝缘子45架空线路的导线主要由铝、钢、铜、铝合金制成的多股绞线标号：××××－×/×例如，LGJ-400/50钢芯铝绞线，铝线部分额定截面积400mm2，钢线部分额定截面积50mm2。220kV及其以上电网中，为了减小电晕损耗和线路电抗，常采用扩径导线和分裂导线。46扩径导线：增加导线直径，但不增大载流部分的截面积。架空线路的导线（续1）47图2-161－钢芯（钢线19股）2－支撑层