电力网各元件的参数和等值电路

2.1输电线路的参数2.2输电线路的等值电路2.3变压器的等值电路及参数2.6标幺制第2章电力系统各元件的参数和等值电路小结2.4发电机组的运行特性和数学模型2.5负荷的运行特性和数学模型§2-1电力线路参数和等值电路学习内容：输电线路的4个参数公式及应用学习方法：记忆r、x、g、b计算公式理解公式中符号的含义及计算方法三相电力线路原始参数以单位长度的电路参数来表示r0---单位长度线路的电阻（Ω/km）x0---单位长度线路的电抗（Ω/km）b0---单位长度线路的电纳（S/km）g0---单位长度线路的电导（S/km）这4个原始参数可以通过计算或测量确定，且被认为在相当宽的频率范围内是恒定的。各个参数的意义:电阻r：反映线路的热效应（有功的损耗）电抗x：反映线路的磁场效应电纳b：反映线路的电场效应电导g：反映电晕损耗和泄露电流参数的计算（1）电阻R=ρ*l/s或r0=ρ/s（欧姆/公里）R为导线的直流电阻，Ω；ρ为导线材料的电阻率,Ω.mm2/km,铜取18.8,铝取31.5;L为导线长度，km；S为导线载流部分的标称截面积，mm2；公式1思考：LGJ-400/50表示什么含义？载流部分截面积S该取什么值？铝线部分额定截面积为400mm2，钢线部分额定截面积为50mm2，计算时，S取400在实际应用中，电阻随温度的变化而变化，可以用下面的公式进行修正rt=r20[1+α(t-20)]rt、r20：t℃、20℃时的电阻（欧姆/公里）α：电阻的温度系数。例如，铝0.0036，铜0.00382单相导线线路单位长度电抗：km00.1445lg0.0157Deqxr3eqabbccaDDDD当三相导线间的距离分别为、、时abDbcDcaD（2）电抗r为导线半径，单位mm；μ为导体材料的相对导磁系数，铜和铝取1，即：km00.1445lg0.0157Deqxr公式2公式3分裂导线线路电抗采用分裂导线可以增大req，从而减小电抗nrDeqxeq0157.0lg1445.00分裂导线的等值半径每相分裂根数nniieqdrr21分裂导线中每一根导线的半径一相分裂导线中第1根与第i根的距离km公式4公式5rd12d13d14d12d13d14d12d13d14DABDBCDACABC1213141neqnrrdddd（3）电纳Deq和req的意义和计电抗公式中参数含义相同kmSrDeqb/10lg58.760单相导线线路电纳kmSrDeqbeq/10lg58.760分裂导线线路电纳公式6(4)电导电晕现象:就是架空线路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，导线附近的空气游离而产生局部放电的现象。在一般的电力系统计算中可以忽略电晕损耗，认为0g输电线路参数计算的几点说明工程上已将各种型号导线单位长度的电阻、电抗、电纳值列在设计手册中，对于表中所列的电阻值，是指环境温度为20°C时的值。近似计算时:kmx4.00kmsb60108.2单导线路：s610当分裂根数为3根时，每公里的电抗为0.30左右，每公里的电纳分别为3.8。对于分裂导线线路：当分裂根数为2时，每公里的电抗为0.33，每公里的电纳为3.4。s610当分裂根数为4根时，每公里的电抗为0.28左右，每公里的电纳为4.1。s610钢导线，由于集肤效应及导线内部的导磁系数随导线通过的电流大小而变化，因此，它的电阻和电抗均不恒定，无法用解析法确定，只能用实验测定其特性，根据电流值确定其阻抗。电缆线路的电气参数计算比架空线路复杂得多，通常采取实测办法，并将其电气参数标明在设计手册中。例题2.1有一回110kV架空电力线路，长度为60km，导线型号为LGJ－120，导线计算外径15.2mm，三相导线水平排列，两相邻导线之间距离为4m。试求该电力线路的参数。例题2.2有一回220kV架空电力线路，长度为100km，采用每相双分裂导线，次导线采用LGJ－185，每一根导线的计算外径为19mm，三相导线以不等边三角形排列，线间距离＝9m，＝8.5m，＝6.1m，分裂间距d＝400mm。试计算该电力线路的参数。caDbcDabD2.1输电线路的参数2.2输电线路的等值电路2.3变压器的等值电路及参数2.6标幺制第2章电力网各元件的参数和等值电路小结2.4发电机组的运行特性和数学模型2.5负荷的运行特性和数学模型学习内容：短、中、长线路的计算公式熟悉输电线路的等效电路图学习方法：根据公式使用条件进行应用电力线路的等值电路分布参数表示的电力线路：一般我们用集中参数来表示电力线路。g0z0=r0+jx0jb0g0z0=r0+jx0z0=r0+jx0g0jb0jb0l1.短电力线路(35kV及以下)G=0,B=0（电压比较低，可忽略）Z=R+jX=r0l+jx0l()100lkm架2.中等长度电力线路（110-220kV）()100300,100kmlkmlkm架缆2BjΠ型（常用）:Z=R+jX121'2'2BjG=0（选择导线截面防止了电晕）R=r0lX=x0lB=b0lT型（增加了节点数，不常用）:等值电路：1/2Z121'2'jB1/2Z20013rlKxb200112blKxb22000001()6xrblKxbx3.长电力线路kmlkmkmlkm300100,1000300缆架(1)需近似考虑分布参数特性（线路上每一点的电压电流均不相等）：按修正系数法制定等值电路2BjR121'2'2BjjX·Kr·Kx·Kb·KbCZshCZZl12(ch1)shClYZlkmlkml300,1000缆架(2)需精确考虑分布参数特性：2YZ'121'2'2Y其中，l----输电线路的长度----线路的特性阻抗----线路的传播系数00zy00,CzZy000000zrjxygjb双曲函数：chx=(ex+e-x)/2，shx=(ex-e-x)/2（3）波阻抗(特性阻抗)和自然功率对于（超）高压输电线路：000x,0rg00000zrjxjxjL00000ygjbjbjC00CLZC00jLC特性阻抗传播系数（实数，阻性）（纯虚数）----称为“波阻抗”----称为“相位系数”线路电感线路电容自然功率:也称波阻抗负荷，是指负荷阻抗为波阻抗时，该负荷所消耗的功率。设波阻抗端电压为UN，则自然功率为：输送功率大于自然功率时，线路末端电压低于始端；反之，小于自然功率时，末端电压高于始端。2NnnCUSPZ额定电压kV导线分裂数波阻抗Ω自然功率MW22013801272202300160330230036050032808935004260962下表列出了架空线路的波阻抗和自然功率的典型值2.1输电线路的参数2.2输电线路的等值电路2.3变压器的等值电路及参数2.6标幺制第2章电力网各元件的参数和等值电路小结2.4发电机组的运行特性和数学模型2.5负荷的运行特性和数学模型学习内容：双绕组变压器的等值电路和参数计算公式三绕组变压器的等值电路和参数计算公式学习方法：记忆变压器等值电路图根据空载、短路试验来理解并记忆4个参数的计算公式双绕组变压器三绕组变压器自耦变压器变压器内部绕组双绕组变压器一、等值电路1.〝Τ〞型等值电路（电机学）R1jX1jX,2R,2RmjXm2.“Γ”型等值电路在电力系统中一般采用Γ型等值电路RTjXTGT-jBT因为励磁电流比较小，所以可以将励磁回路移到电源侧RT=R1+R1′XT=X1+X1′3.〝一〞型等值电路（忽略励磁导纳）RTjXT二、各参数的获取1.预备知识：变压器损耗变压器电能损耗分析变压器损耗包括有功功率损耗和无功功率损耗两部分。①变压器的有功功率损耗：变压器有功功率损耗有铁损和铜损，铁损又称空载损失，其值与铁心材质有关，而与负荷大小无关，是基本不变的；而铜损为变压器有负荷时其一、二次绕组中的有功功率损耗，与负荷电流平方成正比，负载电流为额定值时的铜损又称短路损失。②变压器的无功功率损耗：变压器无功消耗由两部分组成，一部分用来产生主磁通、由励磁电流即空载电流造成的损耗Q0，它与励磁电流成正比。另一部分是消耗在一、二次绕组电抗上的无功功率，与短路电压成正比。变压器铭牌变压器试验短路实验空载试验短路实验：将一侧绕组短接，在另一侧绕组施加电压，使短路绕组的电流达到额定值。（a）接线图（b）等效电路单相变压器短路试验()%PsUs短路损耗短路电压百分值说明：1)高压侧加电压，低压侧短路；由于变压器短路阻抗很小，如果在额定电压下短路，则短路电流可达（9.5～20）IN，将损坏变压器，所以做短路试验时，外施电压必须很低，通常为（0.05～0.15）UN，以限制短路电流。Nksssssss2)通过调节电压,让电流I在0~1.3I范围内变化,测出对应的U,I和P,画出I=f(U)和P=f(U)曲线;3）由于外加电压很小，主磁通很少，铁损耗很少，忽略铁损，认为。sCuPP4）短路电压——标在铭牌上的参数短路电压为短路阻抗与一次侧额定电流的乘积。通常用它与一次侧额定电压的比值来表示*111111100%100%sNssssNNNNUIZZUZUUUI上式表明，阻抗电压就是变压器短路并且短路电流达额定值时所一次侧所加电压与一次侧额定电压的比值，所以称为短路电压。空载实验：将一侧绕组开路，在另一侧绕组加额定电压，此时变压器有功损耗即为空载损耗，原边电流即为空载电流。（a）接线图（b）等效电路单相变压器空载试验%)(00IP百分值空载电流空载损耗说明1）二次侧开路，一次侧加额定电压。测量电压U1、空载电流I0、输入功率P0和开路电压U20。2）因变压器空载时无功率输出，所以输入的功率全部消耗在变压器的内部，为铁芯损耗和空载铜耗之和。3）pFeI02R1，故可忽略空载铜耗，认为P0≈PFe11XXRRmm空载电流I0很小001%*100NIII2.参数的计算求RT,,0TSScuFeFeRPPPPP由决定外加电压比较小，TNNTNSRUSRIP2233332210NNSTSUPR:::sNNPkWSkVAUkV求XTXT由短路试验得到的US%决定；US%是变压器通过额定电流时在阻抗上产生的电压降的百分数，对于大容量变压器，其绕组电压比电抗小得多，可近似认为，通过额定电流时，电压器电抗上的电压降可以用短路电压百分比表示。3210100%NNSTSUUX::NNSkVAUkV%100%1003%2NTNNTNSUXSUXIU求GT：GT由空载试验的△P0决定，由于空载电流很小，一次绕组中的损耗可忽略：T2N0cuFecu0GUP,0P,PPPSUPGNT32010kVUkWPN::0求BT：BT由空载试验的I0%决定，空载电流中的有功分量很小，可近似认为空载电流等于无功分量%100BSU%100IB3U%ITN2NNTN0SUSIBNNT32010100%::NNSkVAUkV注意：1.各量单位：2.UN为哪侧的，则算出的参数、等值电路为折合到该侧的。当折算到1侧时，以上各式中的电压UN应该取1侧绕组的额定电压U1N；当折算到2侧时，以上各式中的电压UN应该取2侧绕组的额定电压U2N3.三相变压器不论其接法如何，求出的参数都是等值成Y/Y接法中的一相参数4.励磁支路放在功率输入侧(电源侧、一次侧)0()()()()kNNSPkWUkVSVAPkW、、、三绕组变压器等值电路参数的获得短路试验：一侧加低电压，使电流达额定，另两侧中，一侧短路、一侧开路。分别为两两绕组间由短路试验测得的短路损耗分别为两两绕组间由短路试验测得的短路电压百分比%U%U%