电力工程基础--潮流计算3

电力工程基础第五章电压、功率及电能损耗的计算第五章电压、功率及电能损耗的计算输电线路的参数计算与等值电路变压器的参数计算与等值电路电压和功率分布计算无功功率和电压的调整电能损耗的计算及降损措施电力工程基础第五章电压、功率及电能损耗的计算电力系统分析计算的一般过程：元件参数：表述元件电气特征的参量数学模型：元件或整个系统物理模型的数学描述建立数学模型电力系统运行状态元件参数等值电路电力工程基础第五章电压、功率及电能损耗的计算第一节输电线路的参数计算与等值电路架空输电线路的等值电路电阻电抗电导电纳电力工程基础第五章电压、功率及电能损耗的计算一、架空输电线路的等值电路串联参数电阻：反映线路流过电流时的有功损耗电抗：反映线路流过电流时的磁场效应并联参数电导：反映载流线路绝缘介质泄露（有功）损耗和导线电晕（有功）损耗电纳：反映载流线路的电场效应（相间及相对地之间的电容）电力工程基础第五章电压、功率及电能损耗的计算架空输电线路在正常运行时三相参数相等，所以可以用单相等值电路图表示。1.分布参数模型其中，r0、x0、g0、b0为单位长度线路的电阻、电抗、电导和电纳。r0+jX0g0+jb0电力工程基础第五章电压、功率及电能损耗的计算2.集中参数模型当架空线路长度小于300km时，用集中参数表示Z2Y2Y2Z2ZY0000ZRjXrljxlYGjBgljblII型等效电路T型等效电路（较少用）R+jXjB/2jB/2不计电导G的原因电力工程基础第五章电压、功率及电能损耗的计算当架空线路长度不超过100km、电压等级在35kV及以下时，由于电压低、线路短线路的电纳也可忽略不计，此时可简化为“一字型”等值电路。当架空线路长度超过300km时，可将线路分段，使每段线路的长度不超过300km，从而用若干个II型等效电路来表示。R+jX电力工程基础第五章电压、功率及电能损耗的计算二、电阻1.计算法直流电阻注意：实际使用的电阻率略大于这些材料的直流电阻率，因为：通过交流电流时，由于集肤效应和邻近效应，电流在导体中分布不均匀，导体的交流电阻比直流电阻大0.2%~1.0%；输电线路大多此案用多股绞线，绞线每一股的实际长度比导线长度约增加2%~3%；线路参数是按导线的额定截面积计算的，导线的实际截面积通常比额定截面积略小。修正后的电阻率0rS22mmkmSmm额：导线材料的电阻率（/）：导线的截面积（），对于LGJ指铝线定部分的截面积22mmkmmmkm铝铜——18.8/31.5/——电力工程基础第五章电压、功率及电能损耗的计算2.查手册法直接从手册中查出各导线的电阻值3.温度修正以上两种方法得到的电阻值，都是指温度为20◦C时的值，在要求较高精度时，t◦C时的电阻值rt按下式修正：20120trrt20//0.003820.0036trtCkmrCkmCCC——环境温度为时导体单位长度的电阻（）——环境温度为20时导体单位长度的电阻（）——电阻温度系数（1/）铜（1/）铝（1/）电力工程基础第五章电压、功率及电能损耗的计算三、电抗三相导线呈等边三角形对称排列时，各相电抗相等三相导线不对称排列时（如水平排列），利用导线换位来使三相电抗参数对称整换位循环：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。ABCAAABBBCCC电力工程基础第五章电压、功率及电能损耗的计算1.计算法三相导线对称时，每相导线单位长度的电抗00.1445lg0.0157(/)jpDxkmr31rad/sm1.26jpjpabbccaabbccajpjprDDDDDDDDDDDDD——导线半径（m）——导线的相对磁导率，对铝绞线等有色金属，——角频率，当f=50Hz时，=314（）——三相导线间的几何间距（）当三相对称排列时当三相水平排列时电力工程基础第五章电压、功率及电能损耗的计算2.查手册法根据导线型号（包括截面积）和线间几何均距查手册。工程上一般取架空线路的电抗值为0.4Ω/km。3.分裂导线的电抗其将每相导线分成若干根，相互间保持一定的距离。其改变了导线周围的磁场分布，等效地增加了导线半径，从而减少了线路电抗降低线路表面电场强度（达到减低电晕损耗和抑制电晕干扰的目的）增大线路的电纳值00.01570.1445lg(/)jpDDxkmrn1284lg()jpcrrrDUmmkV607.5810S/kmlgjpDbDr（）电力工程基础第五章电压、功率及电能损耗的计算分裂导线的单位电抗00.01570.1445lg(/)jpDDxkmrn-1——m2sinmmnDnDjprdrnrAAnndD导线的等值半径（），其中为间隔环的半径——每相分裂导线的根数——分裂子导线的间距（）——导线的几何间距（）一般单股导线每公里的电抗约为0.4Ω，而分裂导线数分别为2、3、4根时，相应的每公里电抗分别降到0.33Ω、0.30Ω、0.28Ω。电力工程基础第五章电压、功率及电能损耗的计算四、电导架空线路的电导是用来反映泄露电流和电晕所引起的有功功率损耗的参数。（一）泄露电流一般线路绝缘良好，泄露电流（沿绝缘子的泄露）很小，可忽略不计。（二）电晕（空气游离引起的局部气体放电）架空线路在带有高电压的情况下，当导线表面的电场强度超过空气的击穿强度时，导体附近的空气游离而产生的局部气体放电现象。电力工程基础第五章电压、功率及电能损耗的计算1.电晕的临界电压电晕的产生主要取决于线路电压，开始出现电晕的电压称为临界电压Ucr。计算的经验公式：11222kV0.83~0.8710.8~1mmcrjpUmmmmmrD——电晕的临界电压有效值（线电压）（）——导线表面系数，对于多股绞线，——气象状况系数晴天：；雨雪雾等恶劣天气：——导线半径（）——三相导线间的几何均距（）——空气相对密度1284lg()jpcrrrDUmmkV架空线路水平排列时，两根边线的电晕临界电压比上式算得的值高6%；而中间导线的临界电压则比上式低4%。电力工程基础第五章电压、功率及电能损耗的计算2.电晕损耗与电导当运行电压超过临界电压而产生电晕现象时，与电晕损耗相对应的每相等值电导为30210/gPgSkmU（）kVgPU——实测的单位长度三相线路电晕消耗的总功率（kW/km）——线路的线电压（）电力工程基础第五章电压、功率及电能损耗的计算3.电晕的危害及预防措施（1）电晕的危害消耗电能电晕干扰：其产生的脉冲电磁波对无线电和高频通信产生干扰（2）电晕的预防措施线路设计时应尽量避免在正常气象条件下发生电晕。实际工程中对不同电压等级的架空线路，采用限制其导线外径不小于某个临界值的方法来避免电晕；对220kV以上的超高压输电线路，单靠增加导线截面的办法来限制电晕是不经济的。通常采用分裂导线或扩径导线来扩大每相导线的等值半径，提高电晕临界电压。电力工程基础第五章电压、功率及电能损耗的计算五、电纳1.计算法一般三相导线（对称排列或不对称排列但完全换位）607.5810S/kmlgjpbDr（）分裂导线607.5810S/kmlgjpDbDr（）mmmDjprrD——导线半径（）——导线的等值半径（）——三相导线的几何均距（）电力工程基础第五章电压、功率及电能损耗的计算架空线路单位长度的一相电纳值一般在2.8Χ10-6S/km；当分裂根数分别为2、3、4时，单位长度的电纳值约为3.4Χ10-6S/km、3.8Χ10-6S/km和4.8Χ10-6S/km。2.查手册法根据导线的型号（截面）及线间的几何均距直接查出。对于电缆的参数，“一般事先测定，然后列表备查”，可以查《电工手册》。电力工程基础第五章电压、功率及电能损耗的计算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400mm2、钢线额定截面积为50mm2的普通钢芯铝绞线。电力工程基础第五章电压、功率及电能损耗的计算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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。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。但会增加线路电纳。电力工程基础第五章电压、功率及电能损耗的计算四分裂导线电力工程基础第五章电压、功率及电能损耗的计算架空线电力工程基础第五章电压、功率及电能损耗的计算第二节变压器的参数计算与等值电路双绕组变压器三绕组变压器自耦变压器分裂绕组变压器变压器的π型等值电路电力工程基础第五章电压、功率及电能损耗的计算一、双绕组变压器（一）双绕组变压器的等值电路T型等值电路节点数比Γ型电路多一个，计算较麻烦，故一般不用Γ型等值电路变压器励磁电流相对很小，此种处理方法引起的误差很小励磁支路用功率表示的等值电路当变压器实际运行电压与变压器的额定电压接近时，励磁支路可用其功率损耗表示电压等级不大于35kV的变压器，激磁支路的损耗小，在近似计算中，激磁支路忽略不计电力工程基础第五章电压、功率及电能损耗的计算电力工程基础第五章电压、功率及电能损耗的计算00PjQ（d）励磁支路用功率表示（e）忽略励磁支路电力工程基础第五章电压、功率及电能损耗的计算（二）Γ型等值电路中各参数的计算铭牌参数：短路实验空载实验1200%()%()NNNkkSUUPUPI短路实验空载实验%kTkTPRUX00%TTPGIB电力工程基础第五章电压、功率及电能损耗的计算短路实验（在原边加I1N）电力工程基础第五章电压、功率及电能损耗的计算空载实验（在原边加U1N）电力工程基础第五章电压、功率及电能损耗的计算1.电阻RT23210()kNTNPURSkVkVAkWTNNNkRUUSP——变压器与对应侧的每相电阻（）——变压器的额定电压（线电压）（）——变压器的额定容量（）——短路损耗（）电力工程基础第五章电压、功率及电能损耗的计算2.电抗XT23%10()100kNTNUUXS%kVkVATNkNNXUUUS——变压器与对应侧的每相电抗（）——短路电压百分值——变压器的额定电压（线电压）（）——变压器的额定容量（）电力工程基础第五章电压、功率及电能损耗的计算3.电导GT30210()TNPGSU0SkVkWTNNGUUP——变压器与对应侧的每相电导（）——变压器的额定电压（线电压）（）——变压器的空载损耗（）电力工程基础第五章电压、功率及电能损耗的计算4.电纳BT302%10()100NTNISBSU0SkV%TNNBUUI——变压器与对应侧的每相电纳（）——变压器的额定电压（线电压）（）——变压器的空载电流百分值电力工程基础第五章电压、功率及电能损耗的计算5.变比KT（1）定义电网计算中：定义为空载变压器原、副方绕组的线电压之比电机学中：定义为变压器原、副方绕组的匝数之比对Y/Y或△/△接线的变压器对Y/△接线的变压器1122NTNUWKUW11223NTNUWKUW电力工程基础第五章电压、功率及电能损耗的计算（2）分接头根据电力系统的调压要求，变压器在其高压侧通常设有若干个分接头供选择。如变压器的额定变比是变压器的抽头位于主抽头时两侧绕组的空载额定（线）电压之比；变压器运行的实际变比是抽头在实际位置情况下，两侧绕组的空载额定（线）电压之比；11022.5%/11kV电力工程基础第五章电压、功率及电能损耗的计算二、三绕组变压器（一）三绕组变压器的等值电路将同相的三个绕组的阻