第02章电力网各元件的等值电路和参数计算

HuazhongUniversityofScienceandTechnology《电力系统分析》(I)石东源[e-mail]2012-2013学年度第一学期2-1架空输电线路的参数2-2架空输电线路的等值电路第二章电力网各元件的等值电路和参数计算2-3变压器的等值电路和参数2-4标幺制一相等值电路的概念aET-2G1T-1LDELjX1jX2jXmjXGjXLR2jX1jXmjXIPjQ三相对称：正常稳态或者应用对称分量法星三角变换：三角形电路—星形电路一相等值参数：计及其余两相影响（比如相间互感）运行变量：线电压，线电流，三相功率；相间互感星三角变换图2-1单位长线路一相等值电路电阻：载流导线有功损耗电感：载流导线磁场效应电导：带电线路绝缘泄漏及电晕损耗电容：带电线路电场效应0r0g0jC0jL2-1架空输电线路的参数2-1架空输电线路的参数1.电阻rS交流电阻直流电阻集肤效应和邻近效应多股绞线标称截面积实际截面积与温度有关[]201(20)trrta=+-直流电阻2-1架空输电线路的参数2.电感—基本算式（1）自感12ln20SDliL（2）互感12ln20DliMBABAB请参考附录IDs：圆柱形导线的自几何均距140.779SDrerD：两平行导线轴线间距离非铁磁材料的单股线：(0.724~0.771)SDr非铁磁材料的多股线：(0.77~0.9)SDr钢芯铝线：2-1架空输电线路的参数2.电感—对称三相输电线路等值电感aaabbaccabcaLiMiMiLiMiiLMisaaaDDiLln20abcaibiciMDDD02ln12SlLD02ln12lMD123D12D23D13M12M13M23IIIIIIbcaΨaIIIcabΨaIIabcΨaI位置1位置2位置3iaibic2-1架空输电线路的参数2.电感—不对称三相线路I1213II2312III1323IIIIII3aabcaabcaabcaaaaLiMiMiLiMiMiLiMiMi01223131ln32eqaaasDLLMMMiD3eq122331DDDD导线间互几何均距关于输电杆塔请参考：://www.docin.com/p-134226254.html：导线换位2-1架空输电线路的参数2.电感—分裂导线实际特高压八分裂线路八分裂导线间隔棒2-1架空输电线路的参数2.电感—分裂导线对线路参数的影响sbeq0ln2DDLaDsb：分裂导线的自几何均距，与分裂根数和间距有关a1a2a3c1c2c3b1b2b3D12D23D13dddddddd二分裂三分裂四分裂0ln2eqasDLDd:分裂间距二分裂：24sbssDDdDd四分裂：3293sbssDDddDd六分裂：416sb3421.09ssDDdddDd2-1架空输电线路的参数2.电感—输电线路等值电抗eqsb20.1445lg(/km)NDxfLD单导线线路：0.4Ω/km；二分裂导线：0.33Ω/km，三分裂导线：0.30Ω/km，四分裂导线：0.28Ω/km。钢导线线路：集肤效应，磁导率随电流变化，电阻电感呈现非线性，只能通过试验测定其特性，根据电流值确定其阻抗2-1架空输电线路的参数3.电导架空输电线路的电导是用来反映泄漏电流和空气游离（电晕）所引起的有功损耗的一种参数一般线路绝缘良好，泄漏电流很小，主要考虑电晕现象引起的功率损耗合理设计绝缘水平降低泄漏电流增大导线半径或者采用分裂导线减少电晕损耗一般的电力系统计算中取g0≈02-1架空输电线路的参数4.电容—基本算式qCv电容反映导线带电时在其周围介质中建立的电场效应若周围介质的介电系数为常数，则导体所带的电荷q与导体的电位v将呈线性关系。导体的电容为：2-1架空输电线路的参数4.电容—基本算式lnln22AqDrqDvrr任意点P的电位2121ln2PppdqvvvdqCv导体A表面电位导体电容：o111ln2Pdqvdo222ln2Pdqvd选导线间距中点为零电位参考点+q-qdO2d1d2dO12-1架空输电线路的参数4.电容—三相线路一相等值电容经过整循环换位的三相线路，一相等值电容：+qbH13H12H1H2H23H3+qa+qc-qa-qcD12D13D23-qb13112I121323212II231233123III13231lnlnln21lnlnln21lnlnln2AabcAabcAabcHHHvqqqrDDHHHvqqqrDDHHHvqqqrDDIIIIII1;03aAAAabcvvvvqqqeq1223313eq1232lnlnaaqCDvHHHrHHH2-1架空输电线路的参数4.电容—三相线路一相等值电容经过整循环换位的三相线路，一相等值电容：6eqeq0.024110(F/km)lgCDr3122331122313123lnln2aADDDqHHHvrHHHeq:r导线等值半径+qbH13H12H1H2H23H3+qa+qc-qa-qcD12D13D23-qb≈04.电容—三相线路的一相等值电纳6eqeq7.58210(S/km)lgNbfCDr各种线路的电纳值变化不大。单导线线路：大约为2.8×10-6S/km左右；分裂导线线路，当每相分裂根数分别为2根,3根和4根时，分别约为3.4×10-6S/km，3.8×10-6S/km,和4.1×10-6S/km。2-1架空输电线路的参数2-2架空输电线路的等值电路1.长线等值电路00()rjLdx00()gjCdxIVIdIVdV1V2V2I1Ildxx2-2架空输电线路的等值电路2.输电线路方程式0000()()dVrjLIdxdIgjCVdx2000021,20000()()()()dVgjCrjLVdxgjCrjL00()rjLdx00()gjCdxIVIdIVdV1V2V2I1Ildxx2-2架空输电线路的等值电路3.输电线路方程式通解1212xxxxCCVAeAeAAIeeZZ2000021,2()()dVgjCrjLVdx00()rjLdx00()gjCdxIVIdIVdV1V2V2I1Ildxx2-2架空输电线路的等值电路4.波阻抗/特性阻抗和传播常数0000()()CjCCCCZrjLgjCRjXZe0000gjCrjLj00()rjLdx00()gjCdxIVIdIVdV1V2V2I1Ildxx2-2架空输电线路的等值电路1212xxxxCCVAeAeAAIeeZZ2VVx=0212122CCVAAAAIZZ2II1221()2CAVZI2221()2CAVZI5.方程式边界条件及系数A1、A22-2架空输电线路的等值电路重写方程式通解1212xxxxCCVAeAeAAIeeZZ1222221()21()2CCAVZIAVZI2222CCVVchxZIshxVIshxIchxZ00()rjLdx00()gjCdxIVIdIVdV1V2V2I1Ildxx2-2架空输电线路的等值电路6.输电线路二端口网络方程1212ABVVCDII00()rjLdx00()gjCdxIVIdIVdV1V2V2I1Ildxx122212CCVVchlZIshlVIshlIchlZ2222CCVVchxZIshxVIshxIchxZ2-2架空输电线路的等值电路7.输电线路集中参数等值电路21CCZZshlYchlZshl111221221()21()2YIVVVZYIVVVZ122212CCVVchlZIshlVIshlIchlZ2122112CCCIVVchlZshlVIshlVVchlchlZshlZ2-2架空输电线路的等值电路7.输电线路∏型等值电路21CCZZshlYchlZshlZ2Y2Y1V2V2I1I111221221()21()2YIVVVZYIVVVZ00()rjLdx00()gjCdxIVIdIVdV1V2V2I1Ildxx2-2架空输电线路的等值电路8.输电线路∏型等值电路的参数0000()()ZrjLlYgjClZYZKZYKY21ZYKshZYZYKchlZYshl000rxbZkrljkxlYjkClZ2Y2Y1V2V2I1I21CCZZshlYchlZshl修正参数，单个∏型等值电路500~600km线路精确参数近似参数，单个∏型等值电路200~300km线路2-3变压器等值电路及参数1.双绕组变压器等值电路及参数TTRjX12:1kTGTjBRT--△PS--短路损耗XT--VS%--短路电压百分比GT--△P0–空载损耗BT--I0%--空载电流k12--V1tN/V2N2-3变压器等值电路及参数TTRjXNI12:1kV222233100%NNTTNNTNTNNNSSSIRRVIXSVVVVPVXTTRjX0I12:1kNVTjBTG0022%1003NTNTNTNNVGVBSIPVBI1.双绕组变压器等值电路及参数2-3变压器等值电路及参数2.三绕组变压器等值电路及参数—短路试验221212221(12)(313132223(2)332)333333NNssNNssNNsSSSsIRIRPPIRIRPPIRIRPPPPP11RjX12:1k22RjX33RjX13:1kTGTjBVININ11RjX12:1k22RjX33RjX13:1kTGTjBVININ11RjX12:1k22RjX33RjX13:1kTGTjBVININ三绕组容量比100/100/10023210(1,2,3)siNiNPVRiSI3NI2NI3NI2N2-3变压器等值电路及参数11RjX12:1k22RjX33RjX13:1kTGTjBV0.5IN0.5IN11RjX12:1k22RjX33RjX13:1kTGTjBV0.5IN0.5IN三绕组容量比100/100/50233221010(1,2,3)3sisiNiNNPPVRiIS221(12)(13)(22213222323)3330.530.530.530.5NNNNNNSSSIRIRIRIRIRIPPPR1213(12)(12)(13)(13)(2323)(23)44SSSSSSSSSSSSPPPPPPPPPP