第-2-章-电力系统各元件的特性和数学模型..

2020/5/51电力系统各元件的特性和数学模型2020/5/52电力线路的结构导线避雷线绝缘子金具杆塔架空线路电缆线路电力线路导体绝缘层保护包皮2020/5/53架空线路导线---传导电流，担任传送电能的任务。铝绞线，钢芯铝绞线，合金绞线、钢绞线避雷线---将雷电流引入大地，保护电力线路免遭直击雷的破坏杆塔---支撑导线和避雷线，使导线与导线、导线与大地保持一定的安全距离绝缘子---使导线和杆塔之间保持足够的绝缘距离金具---连接导线，使导线固定在绝缘子上，并将绝缘子固定在杆塔上。2020/5/54导线和避雷线架空线路的材料------铜、铝和铝合金避雷线的材料------钢线钢芯铝绞线：LGJ-----普通钢芯铝绞线，铝/钢的截面比为5.3~6.1;LGJQ---轻型钢芯铝绞线,铝/钢的截面比为7.6~8.3;LGJJ---加强型钢芯铝绞线,铝/钢的截面比为4~4.5;例如：LGJ—240表示普通钢芯铝绞线，其铝部分的截面积为240mm2分裂导线的作用：减少导线的电晕损耗减少导线的电抗2020/5/55杆塔木杆钢筋混凝土杆铁塔耐张杆塔(承力杆塔)直线杆塔(中间杆塔)转角杆塔终端杆塔特殊杆塔(跨越杆塔、换位杆塔)杆塔2020/5/56换位定义：由于三相导线在杆塔上的排列常常是不对称的，将使三相导线的感性和容性电抗不对称，为此在线路上每隔一定距离将三相导线进行轮流变换位置，称为换位。目的：消除由于位置原因引起的不对称电抗因此消除产生的电流畸变2020/5/57概念档距---架空线路相邻杆塔间的水平距离钢筋混凝土杆---150~400米（110KV~220KV）铁塔---150~500米弧垂---导线的最低点与悬挂点之间的垂直距离架空线对地的最小距离（居民区）：35~110KV---7米154~220KV---7.5米330KV---8.5米线间距离：380/220V：0.6~1米6~10KV：0.8~1.5米110KV：3~4.5米220KV：5~7.5330KV：6~10米2020/5/58绝缘子材质：瓷质、玻璃质、硅橡胶架空线绝缘子：针式绝缘子：35KV及以下悬式绝缘子：35KV以上长度：35KV---------3片220KV------13片60KV--------5片330KV------19片110KV------7片500KV------24片2020/5/59金具定义---组装架空线的各种金属部件的总称包括：悬垂线夹耐张线夹接续金具联结金具保护金具…...2020/5/510输电线路的电气参数输电线路电阻发热效应电抗磁场效应电纳电场效应电导电晕和泄漏损耗2020/5/5111、线路电阻使导线消耗有功并发热，造成电压降落。（Ω/km）Sr1r1-------每相导线单位长度的电阻，ρ------导体材料的电阻率S------导体的额定截面积2020/5/5122、线路电抗当交流电流通过时，产生电抗压降并消耗无功功率。10.01570.1445lgjpDxrnx1-----每相导线单位长度的电抗r------导线的半径n------导线的分裂数Djp-----三相导线的几何平均距离，简称几何均距3321DDDDjp（Ω/km）铜、铝导线钢导线与铜铝导线的主要差别在于钢导线导磁，以致它的两个与磁场之间或间接有关的参数——电阻和电抗，也与铜铝导线不同。钢导线的电阻和电控难以用分析方法决定，主要依靠实测。2020/5/513几何均距主要与导线的具体布置有关任意布置：按等边三角形布置：按水平布置：3321DDDDjpDDDDDjp3321DDDDDDDDDjp26.122333321注意：当三相导线为非正三角形布置时，由于各相导线相互间在几何位置上不对称，即使通过平衡的三相电流，三相中各相导线的感抗值也不相等，为使三相导线的感抗值相等，输电线路的各相导线必须进行换位。目前对电压在110KV以上，线路长度在100公里以上的输电线路一般均需要进行完全换位。2020/5/5143、线路电纳由于输电线路运行时各相间和相对地间都存在电位差，因而相间和相对地间有电容存在。（S/km）111627.5810lgjpbcfcDrb1-----每相单位长度的容纳一般架空线路的b1典型值为3*10-6（s/km）2020/5/5154、线路电导电晕产生的原因：导线表面的电场强度高于产生电晕的临界电场强是强电场作用下导线周围空气的电离现象与导线本身有关，还与导线周围空气的条件有关电晕的危害：电晕不仅损耗有功功率，还产生噪音，空气放电时产生的脉冲电磁波对无线电通信、电视接收等产生干扰，使导线表面发生腐蚀，降低导线的使用寿命2020/5/516电晕功率损耗电晕损耗功率与电压的平方成正比，线路实际运行电压高于电晕临界电压时，将发生电晕。这是，每相电晕损耗功率可按下式计算：2cccrPKUUΔPc-----电晕损耗功率（kW/km）Uφ------线路实际运行相电压（kV）Ucr------电晕临界电压（kV）Kc------与空气相对密度、概率、导线的几何尺寸等有关的系数2020/5/517线路电导输电线路在输送功率时，在周围的绝缘介质中还会产生电晕损耗和绝缘子串的泄露损耗。（S/km）21UPggg1----每相线路单位长度的电导ΔPg----三相线路每千米的三相总电晕损耗U----线路线电压2020/5/518避免电晕的措施对不同电压等级的架空线限制其导线直径不小于某个最小值。（66KV及以下的架空线路不必校验其最小直径）采用分裂导线或扩径导线应该指出实际上，由于泄漏通常很小，而在设计线路时，就已经检验了所选导线的半径能否满足清凉天气不发生电晕的要求一般情况下都可以设g=0。2020/5/5195、输电线路的等值电路说明：线路的四个参数实际上是沿线路均匀分布的，为简化计算，工程上按照线路的长度，将其分为短线路、中等长度线路、长线路，对短线路、中等长度线路，用集中参数等值电路表示，对长线路计及分布参数的特性。2020/5/5201）短线路长度不超过100km的架空线路，线路电压不高时可略去电纳B，Z=R+jX2020/5/5212）中等长度线路长度在100~300km之间的架空线和不超过100km的电缆线路。采用“Π”或“T”形等值电路表示。其中“Π”形等值电路在工程中的应用较广。2020/5/5223）长线路长度超过300km的架空线路和长度超过100km的电缆线路。工程上如果只要求计算线路的始末端电压、电流和功率，仍可采用集中参数来表示，其中线路的总电阻、总电抗、总容纳用修正系数来修正。2020/5/523变压器参数及等值电路dtdiMdtdiLirdtdiru211111111dtdiMdtdiLirdtdiru1222222222020/5/5241、双绕组变压器的等值电路双绕组变压器的等值电路：用一相表示，反映励磁支路的导纳接在电源侧，有时为了简化计算，略去变压器的导纳。一字形等值电路Г形等值电路2020/5/525电阻（一、二次绕组总的电阻）（Ω）221000NNKNTSUPRΔPKN----------变压器的额定短路容量，KW；SN-----------变压器的额定容量，MVA；UN-----------变压器的额定电压，KV。2020/5/526电抗（一、二次绕组总的电抗）（Ω）NNKTSUUX2100%UK%为短路电压百分值2020/5/527电导（铁芯损耗）（S）201000NTUPGΔP0----------变压器的空载损耗，KW；UN----------变压器的额定电压，KV。2020/5/528电纳（励磁特性）（S）20100%NNTUSIBI0%为变压器空载电流百分值注意：上述计算结果是指归算到某一电压侧的值，公式中代入哪一侧的电压，就是归算到哪一侧的参数。2020/5/5292、电力变压器的结构及铭牌参数变压器的型式：普通、自耦变、分裂变油浸式、干式三相、单相双绕组、三绕组有载调压、普通(不能有载调压)接线组别冷却方式2020/5/530电力变压器结构结构：铁芯、绕组、油箱、引出线、绝缘套管、分接开关、冷却系统、保护装置铭牌参数：额定容量、额定电压、短路电压百分值、空载电流百分值、短路损耗、空载损耗等2020/5/531其中产品型号如下所示。变压器型号产品型号高压绕组电压等级(KV)额定容量（kVA）设计序号2020/5/532变压器产品型号相数，单相D，三相S绕组外绝缘介质，变压器油，空气G（K），成型固体C冷却方式，油浸自冷（J），空气自冷，风冷F，水冷W（S）油循环方式，自然循环，强迫油导向循环D，强迫油循环P绕组数，双绕组，三绕组S调压方式，无激磁调压，有载调压Z绕组导线型号，铜，铝（L）绕组耦合方式，自耦O注：自耦变作升压用时，O列在型号后，作降压用时O列在型号前2020/5/533变压器型号举例ODFPSZ-250000/500OSFPSZ-360000/500SFP-300000/500SSP3-180000/220SFPZ7-20000/220SFPS1-180000/220SSPSO3-120000/2202020/5/534变压器的短路试验将一侧绕组短路，另一侧绕组施加电压，使短路一侧的电流达到额定电流，此时，测得变压器的有功功率损耗为短路损耗。短路损耗由于短路试验时施加的电压比额定电压小得多，故铁损很小可略去不计，则短路损耗近似等于变压器的绕组通过额定电流时在一、二次绕组电阻上产生的铜损，由此可计算变压器的一、二次绕组的等值电阻。短路电压百分数变压器绕组中通过额定电流时在阻抗上产生的电压降相对于额定电压的百分数，由于大型变压器的电抗远大于电阻，由此可计算变压器的一、二次绕组的总的等值电抗。2020/5/535变压器的空载试验变压器的一侧开路，另一侧加额定电压，测得变压器的有功损耗即空载损耗，空载电流对额定电流的百分数即空载电流百分数。空载损耗空载电流相对于额定电流小得多，空载时绕组上的功率损耗很小，因此近似认为变压器的空载损耗为铁芯损耗，用电导表示，故由空载损耗可计算变压器的等值电导。空载电流百分数变压器的空载电流中包含有功分量和无功分量，与空载损耗对应的是有功分量，与励磁功率对应的是无功分量，由于有功分量很小，因而无功分量和空载电流近似相等，由此可计算表示变压器励磁特性的参数电纳。2020/5/536电力系统的负荷类型负荷---用户的用电设备所消耗的功率称为负荷，也称电力系统综合用电负荷。用电设备包括：异步电动机、同步电动机、电热炉、整流设备、照明设备等。负荷曲线---某一时间段内用电负荷随时间变化的曲线图。2020/5/537负荷曲线的种类有功负荷曲线日负荷曲线无功负荷曲线年负荷曲线用户负荷曲线电力线路负荷曲线变电所负荷曲线发电厂负荷曲线电力系统负荷曲线√√2020/5/538有功日负荷曲线（折线法）几个名词：日最小负荷尖峰负荷或最大负荷最小负荷以下的负荷最大与最小负荷之差用途：是系统调度部门安排电能生产计划的基础2020/5/539有功日负荷曲线（阶梯法）2020/5/540日负荷曲线根据日负荷曲线可以计算用户的日用电量进而可以求出日平均负荷240WPdt24012424avWPPdt2020/5/541日负荷曲线负荷率——反映负荷曲线的起伏情况负荷率值越小，表明负荷曲线起伏越大，发电机的利用率较差。负荷率值越大，说明曲线越接近直线，一天各时段负荷波动小。maxavPPKP日平均负荷日最大负荷2020/5/542日负荷曲线负荷曲线对电力系统有很重要的意义，它是安排日发电计划，确定各发电厂发电任务以及确定系统运行方式等的重要依据。每日的最大负荷