电力网络等值电路

电力网络等值电路一.双绕组变压器的参数和数学模型阻抗（短路实验：在原边加I1N）铭牌参数：SN、UIN／UⅡN、Pk、Uk％、P0、I0％TkRP短路实验TkXU%TGP0空载实验TBI%0RTjXTIo.U1N.Ig.Ib.BTGT1.电阻变压器的电阻是通过变压器的短路损耗Pk，其近似等于额定总铜耗PCu。我们通过如下公式来求解变压器电阻：)3(332222TNNTNNTNCuRUSRUSRIP22TNNkRUSP22NNkTSUPR221000NNkTSUPR经过单位换算：Pk:KW单位：UN:KVSN:MW2.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：1003%NTNkUXIUNNkkNNTSUUUIUX100%100%32折算时注意问题：①基本侧②功率不变性导纳（空载实验：在原边加UN）RTjXTUrUxIoU1N....RTjXTIo.U1N.Ig.Ib.BTGT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：电导201000NTUPG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：20100%NNTUSIB二.三绕组变压器的参数和数学模型三绕组变压器的等值电路132ZT3ZT2ZT1YT三绕组变压器电气结线图高中低铭牌参数：SN；UIN／UⅡN／UⅢN；Pk（1－2）、Pk（1－3）、Pk（3－2）；Uk（1－2）％、Uk（1－3）％、Uk（3－2）％；P0、I0％1.电阻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：中压内，低压中，高压外降压结构：低压内，中压中，高压外注意：如何做短路实验?比如：Pk(1－2)、Uk(1－2)％：第3绕组开路，在第1绕组中通以额定电流;其它与此类推。电阻1312321)-k(33232223)-k(22122122)-k(133P33P33PkkNNkkNNkkNNPPRIRIPPRIRIPPRIRI由于容量的不同，对所提供的短路损耗要做些处理对于100/100/100)(21)32()31()21(1kkkkPPPP)(21)31()32()21(2kkkkPPPP)(21)21()32()31(3kkkkPPPP各绕组等值损耗然后按双绕组变压器相似的公式计算各绕组电阻2233222222111000,1000,1000NNkTNNkTNNkTSUPRSUPRSUPR电阻对于100/50/100或100/100/50由于短路损耗是指容量小的一侧达到额定电流时的数值，因此应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。例如：对于100/50/100')21(2')21()21(4)2/(kNNkkPIIPP')32(2')32()32(4)2/(kNNkkPIIPP然后，按照100/100/100计算电阻的公式计算各绕组电阻。2.电抗与短路电阻算法相同，根据两两绕组短路实验数据求出各绕组等值电压损耗%)%%(21%)32()31()21(1kkkkUUUU%)%%(21%)31()32()21(2kkkkUUUU%)%%(21%)21()32()31(3kkkkUUUU2.电抗然后按双绕组变压器相似的公式计算各绕组电抗,100%211NNkTSUUX,100%222NNkTSUUXNNkTSUUX100%233一般来说，制造厂所提供的短路电压百分比都是经过归算的，因此短路电压不需要再归算。3.导纳求取三绕组变压器导纳的方法和求取双绕组变压器导纳的方法相同。三.自耦变压器的参数和数学模型就端点条件而言，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：,23')31()31(SSPPNkk,%%3')31()31(SSUUNkk23')32()32(SSPPNkk3')32()32(%%SSUUNkk对于新标准，也是按最大短路损耗和经过归算的短路电压百分比值进行计算。负荷、发电机和电抗器数学模型1.负荷的表示法：)sin(cosjSUIUIjQPIUSiu333①恒功率表示法：②恒阻抗表示法：QSUXPSURjXRZ2222其中：感性UIjQPIUS33容性2.发电机模型（稳态时）2.5.1发电机电抗和电势发电机的等值电路(a)以电压源表示；(b)以电流源表示由发电机铭牌提供电抗百分值求出发电机电抗XG。1003NGNGUXIX%1003%GNNGXIUXNNNGNNGGPUXSUXXcos%%22100100发电机铭牌值：NGGNNNGNNXPUS*X%cos或发电机电势GGGGXIjVE由电抗器提供的电抗百分值求电抗器电抗XR。1003RNRRNRUXIX%1003%RRNRNRXIUX电抗器铭牌值：%RRNRNXIU3.电抗器模型电力网络的等值电路建立了电力系统各元件的数学模型，就可以根据它们的连接方式，建立电路网的等值电路但在此之前还需解决两个问题：1.电压级的归算问题2.标么值的折算描述电力系统的数学模型:以有名值表示用标么值表示一．标幺值•基本概念1)有名制：在电力系统计算时，采用有单位的阻抗、导纳、电压、电流和功率等进行计算。2)标幺制：在电力系统计算时，采用没有单位的阻抗、导纳、电压、电流和功率等进行计算。它是相对值。3)基准值：对于相对值的相对基准。三者之间的关系：单位相同）基准值（与相应有名值等、、、有名值＝标么值)MVAkAk(V标幺制的优点：计算结果清晰、简化计算、便于迅速判断计算结果的正确性。特别有：线电压和相电压的标幺值数值相等；三相功率和单相功率的标幺值数值相等。选择基准值的条件：①基准值的单位应与有名值的单位相同②阻抗、导纳、电压、电流、功率的基准值之间也应符合电路的基本关系注意：（1）标幺值没有量纲。（2）所选基准值不同，标幺值不同。五个基准值中只有两个可任意选择，其余派生。一般选功率和电压。功率的基准值：选取某一整数，如：100MVA电压的基准值：取参数和变量都将向其归算的该级额定电压。如拟将参数归算到220kV侧，则基准电压取220kvBBBBBBBBYZZIUIUS/133BBBBBBBBBUSIUSYSUZ3///22当选定各变量的基准值时，可表示出相应的标么值。如：********SIUIUUISSSIZUUUUUUBBBBB3333结论：：线电压和相电压的标幺值数值相等；三相功率和单相功率的标幺值数值相等。电流与阻抗的标幺值计算：BBBBBBBSUjXRZSSSUSIIIIUUU23)(223BBBBBBBBUSjXUSRjXRZjXRZSIUIII标幺值结果换算成有名值：二．电压级的归算对于多电压级网络，无论是采用标么制还是有名制，都需将参数或变量归算至同一电压级。才能得到网络的等值电路。以下介绍：•采用有名值时的电压级归算（有名值等值电路）•采用标么值时的电压级归算（标么值等值电路）1.采用有名值时的电压级归算①选取基本级（一般选最高电压等级）②确定变比待归算级的额定电压基本级侧的额定电压K变压器变比K值的选取变压器实际的变比平均额定变比③参数的归算准确归算：采用变压器实际额定变比近似归算：采用平均额定变比UN(kv)361035110220330Up(kv)3.156.310.537115230345额定电压和平均额定电压)()()(21221221kkUUkkXXkkRR)1()1()1(21221221kkIIkkGGkkBB1）准确归算：采用变压器实际额定变比把待归算侧的参数归算到基本级)()()(ppppppkkUUkkXXkkRR21221221)()()(ppppppkkIIkkGGkkBB212212211112）近似归算：采用变压器平均额定变比把待归算侧的参数归算到基本级取10kV为基本级，则110kV级线路l-2阻抗归算如下：222212221121220242510121220242510)*.()(//.lllZkkZZkk例2222221115510115230230510115230230510).()*.(//.lllpZZZkk准确近似2.采用标幺值时的电压级归算根据计算精度要求的不同，求取标么值的方法有两种：准确算法和近似算法。准确算法：参数按变压器的实际变比归算近似算法：参数按平均额定变比归算。归算的方法有两种：方法1：先有名值归算，后求标么值方法2：先基准值归算，后求标么值方法1：先有名值归算，后求标么值先选定基本级及其基准值（SB、UB），然后将网络中需要归算的各元件阻抗、导纳以及网络中各点电压、电流的有名值都归算到基本级，然后除以与基本级相对应的阻抗、导纳、电压和电流的基准值。BBBBBBSUYYYYUSZZZZ22BBBBSUIIIIUUU3方法2：先基准值归算，后求标么值先选定基本级及其基准值（SB、UB），把它们归算到各电压等级，作为各电压等级的基准值（SB、），然后以（SB、）为各电压等级的基准值，求标么值。BBBBBBSUYYYYUSZZZZ22BBBBSUIIIIUUU3BUBU注意：基准功率不存在归算1）以上两种归算方法得到的标么值是相等的BBBBBBBBBBBBBZZUSZkUSZkZZkZkUUkUUUSZkZZkZ2222222）（）（而讨论：2）采用近似计算时，（即变压器变比取平均额定变比）。标么值的计算会大为简化。讨论：原因：采用近似计算时，认为处于同一电压等级的各元件，它们的额定电压都近似等于平均额定电压。当基本级选取平均额定电压为基准值时，其它电压等级的基准电压就是它的平均额定电压。3）把归算后的各元件的标么值连接起来，即可得到多电压等级网络的标么值等值电路。3.基准值改变后标么值的换算基准值不同时同一物理量标么值是不同的，若给的各元件标么值参数是以不同基准值得出的，那么应把这些元件的标么值参数归算到统一的基准值。如：原来的基准值及其标么值NNNZUS*现在的基准值及其标么值?*BBBZUSNNNNNSUZSUZZ22N*N*ZZZ原来：NBNNBNNBSSUUZUSSUZZZ222)(*ZN*BN*B*现在：NBSSZZN*B*：当只有基准功率不同时2)(N*B*BNUUZZ：当只有基准电压不同时各元件统一基准值下标么值的计算发电机GNXBBNGNSXXS原：(SGN,UN),换算至系统统一基准值下：(SB,UB)2()NBBNBGNUSXXUS准确计算：近似计算：*2*33%100100100*100%100NTTNTTkTNNNNkTNIXSXXUXUUXUX变压器换算至系统统一基准值下：(SB,UB)基准值为：(STN,UN)准确计算：2()100NKBTBBTNUUSXUS100kBTBTNUSXS近似计算：电抗器换算至系统统一基准值下：(SB,UB)准确计算：2%1003RNRBRBBRNUXSXUI近似计算：*3%%1001003%(,)100RNRRRNRRR