电力系统元件等值计算

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1、2021-4-26 电 力 系 统 分 析 第 二 章 电 力 网 各 元 件 的 等 值 电 路 和 参 数 计 算 1 第 二 章 电 力 网 各 元 件 的 等 值 电 路 和 参 数 计 算2.1 架 空 输 电 线 路 的 参 数 2.2 架 空 输 电 线 的 等 值 电 路 2.3 变 压 器 的 等 值 电 路 和 参 数 （ 掌 握 ）2.4 标 幺 制 （ 重 点 掌 握 ） 2021-4-26 电 力 系 统 分 析 第 二 章 电 力 网 各 元 件 的 等 值 电 路 和 参 数 计 算 2 引 言v电 力 系 统 元 件各 种 一 次 设 备 、 二 次 设 备 、

2、 各 种 控 制 元 件v元 件 参 数线 路 （ 电 阻 、 电 抗 、 电 纳 、 电 导 ）变 压 器 （ 变 比 ）发 电 机 （ 时 间 常 数 ）v电 力 系 统 分 析 计 算 的 一 般 过 程简 化 系 统 等 值 电 路 数 学 模 型 求 解 2021-4-26 电 力 系 统 分 析 第 二 章 电 力 网 各 元 件 的 等 值 电 路 和 参 数 计 算 3 2-1 架 空 输 电 线 路 的 参 数v电 力 线 路 按 结 构 可 分 为 架 空 线 路 和 电 缆 线 路 两 大 类 。u架 空 线 路 导 线 架 设 在 室 外 的 杆 塔 上 。u电 缆 线

3、 路 铺 设 地 下 的 电 缆 沟 或 管 道 中 。 2021-4-26 电 力 系 统 分 析 第 二 章 电 力 网 各 元 件 的 等 值 电 路 和 参 数 计 算 4 架 空 线 路v组 成 ： 导 线 、 避 雷 线 、 杆 塔 、 绝 缘 子 和 金 具1、 导 线 和 避 雷 线 ：v 裸 导 线 ： 散 热 好 ， 节 省 绝 缘 材 料 高 压 输 电 线 路v 绝 缘 导 线 ： 利 于 人 身 安 全 低 压 线 路 杆塔 避 雷 线导 线绝 缘 子 2021-4-26 电 力 系 统 分 析 第 二 章 电 力 网 各 元 件 的 等 值 电 路 和 参 数 计

4、算 5 v导 线 材 料 ： 铝 、 铜 、 钢v 铝 、 铝 合 金 ： 大 量 使 用v 铜 ： 价 格 昂 贵v 钢 ： 避 雷 线v导 线 结 构 ： 单 股 、 多 股 钢 芯 铝 绞 线 （ 主 要 型 式 ） 分 裂 导 线 2021-4-26 电 力 系 统 分 析 第 二 章 电 力 网 各 元 件 的 等 值 电 路 和 参 数 计 算 6 v导 线 型 号v T 铜 线 ； G 钢 线 ； L 铝 线 ； J 多 股 绞线 ； HL 铝 合 金 线v LGJ 120： 钢 芯 铝 绞 线 2021-4-26 电 力 系 统 分 析 第 二 章 电 力 网 各 元 件 的

5、等 值 电 路 和 参 数 计 算 7 避 雷 线n又 称 架 空 地 线 ， 架 设 在 杆 塔 顶 部 ， 一 根 或 二 根 ， 用 于防 雷 ， 110-220千 伏 线 路 一 般 沿 全 线 架 设 。架 空 送 电 线 着 雷 时 ， 可 能 打 在 导 线 上 ， 也 可 能 打 在 杆塔 上 。n避 雷 线 可 以 遮 住 导 线 ， 使 雷 尽 量 落 在 避 雷 线 本 身 上 ，并 通 过 杆 塔 上 的 金 属 部 分 和 埋 设 在 地 下 的 接 地 装 置 ，使 雷 电 流 流 入 大 地 。n避 雷 线 一 般 使 用 镀 锌 钢 绞 线 架 设 ， 导 线

6、的 截 面 越 大 ，使 用 的 避 雷 线 截 面 也 越 大 。 2021-4-26 电 力 系 统 分 析 第 二 章 电 力 网 各 元 件 的 等 值 电 路 和 参 数 计 算 8 2. 杆 塔v木 杆 、 铁 塔 、 钢 筋 混 凝 土 杆3. 绝 缘 子v瓷 、 玻 璃 、 硅 橡 胶4. 金 具 针 式 悬 式 棒 式钢 化 玻 璃 2021-4-26 电 力 系 统 分 析 第 二 章 电 力 网 各 元 件 的 等 值 电 路 和 参 数 计 算 9 4、 金 具连 接 导 线 和 绝 缘 子 所 使 用 的 金 属 部 件接 线 端 子 2021-4-26 电 力 系

7、统 分 析 第 二 章 电 力 网 各 元 件 的 等 值 电 路 和 参 数 计 算 10 v 输 电 线 路 的 四 个 参 数 ：1. 电 阻 ： 反 映 线 路 通 过 电 流 时 产 生 有 功 功 率 损 失 效 应 r2. 电 感 ： 反 映 载 流 导 线 周 围 产 生 磁 场 效 应 L3. 电 导 ： 反 映 线 路 带 电 时 绝 缘 介 质 中 产 生 泄 漏 电 流 及 导线 附 近 空 气 游 离 而 产 生 有 功 功 率 损 失 g4. 电 容 ： 反 映 带 电 导 线 周 围 电 场 效 应 C0 0r j L 0g 0j C 图 2-2 单 位 长 线

8、路 的 一 相 等 值 电 路 2021-4-26 电 力 系 统 分 析 第 二 章 电 力 网 各 元 件 的 等 值 电 路 和 参 数 计 算 11 一 、 电 阻 ： 导 线 电 阻 率 mm2/kmS： 导 线 载 流 部 分 的 额 定 截 面 积 mm2v20 时 ， 单 位 长 度 有 色 金 属 导 线 的 直 流 电 阻 ： km/Sr 铜 ： 18.8 mm2/km， 铝 ： 31.5 mm2 km考 虑 ： 采 用 了 非 标 准 电 阻 率 电 阻 率增 大 的 原 因 ？标 准 ： 铜 ： 1.7.mm 2/km， 铝 ： 2.9.mm2/km 2021-4-26

9、 电 力 系 统 分 析 第 二 章 电 力 网 各 元 件 的 等 值 电 路 和 参 数 计 算 12 电 阻 率 增 大 的 原 因 ： 交 流 电 存 在 集 肤 效 应 ， 产 生 温 度 升 高 ， 如 同 增 加 电阻 值 。 多 股 绞 线 采 用 使 得 导 线 实 际 长 度 增 加 单 位 长 度 的电 阻 值 增 加 。 实 际 制 造 的 导 线 截 面 积 S实 际 Ds 每 相 Dsb单 导 线 Ds L分 裂 r， 导 线 A的 电 位 ： 21 12221121 ln2)ln(ln2 ooooppp dd ddqddddqvvv 12ln2 ddqvp rDq

10、r rDqv ln2ln2A 21 oo dd 2021-4-26 电 力 系 统 分 析 第 二 章 电 力 网 各 元 件 的 等 值 电 路 和 参 数 计 算 30 2. 三 相 输 电 线 路 的 等 值 电 容n计 算 空 间 任 意 点 的 电 位 时 均 须 考虑 三 相 架 空 导 线 和 大 地 对 电 场 的影 响 。n用 导 体 的 镜 像 代 替 大 地 对 与 地 面平 行 的 带 电 导 体 电 场 的 影 响 。n三 导 线 -大 地 系 统 六 导 线 系 统 2021-4-26 电 力 系 统 分 析 第 二 章 电 力 网 各 元 件 的 等 值 电 路

11、和 参 数 计 算 31 等 值 电 容 公 式n三 相 输 电 线 等 值 电 容n 分 裂 导 线 的 等 值 电 容 kmFrDC eq /10lg0241.0 6 kmFrDC eqeq /10lg0241.0 6req： 分 裂 导 线 的 等 值 半 径 （ 双 分 、 三 分 和 四 分 裂 ） 4 33 2 2, drrrdrrdr eqeqeq n dr 分 裂 导 线 的 req较 大 分 裂 导 线 的 电 容 较 大分 裂 导 线 电 纳 比 同 等 截 面 积 单 导 线 电 纳 大 2021-4-26 电 力 系 统 分 析 第 二 章 电 力 网 各 元 件 的

12、等 值 电 路 和 参 数 计 算 32 3 三 相 输 电 线 路 的 电 纳n额 定 频 率 下 ， 线 路 每 单 位 长 度 的 一 相 等 值 电 纳 ：kmSrDCfCb eqeqN /10lg 58.72 6 u单 导 线 线 路 ： b 2.8 10-6 S/kmu分 裂 根 数 2： b 3.4 10 -6 S/km u分 裂 根 数 3： b 3.8 10-6 S/kmu分 裂 根 数 4： b 4.1 10-6 S/km b n1 4 6分 裂 数n相 关图 分 裂 导 线 分 裂 数 n与 其 电 纳 值 b的 关 系 图 2021-4-26 电 力 系 统 分 析 第

13、 二 章 电 力 网 各 元 件 的 等 值 电 路 和 参 数 计 算 33 例 2-1 110kV架 空 输 电 线 路 的 导 线 型 号 为 LGJ-185， 导 线 水 平排 列 ， 相 间 距 离 为 4m。 求 线 路 参 数 。 由 手 册 查 得 LGJ-185的导 线 计 算 直 径 为 19mm。解 ： 线 路 的 电 阻 ：水 平 排 列 时 三 相 导 线 的 互 几 何 均 距钢 芯 铝 绞 线 的 自 几 何 均 距取 km/mm5.31 2 kmsr /17.01855.31 DDDDD eq 26.123 rDs )9.077.0(rDs 88.0 2021-

14、4-26 电 力 系 统 分 析 第 二 章 电 力 网 各 元 件 的 等 值 电 路 和 参 数 计 算 34 线 路 的 电 抗 ：线 路 的 电 纳 ：线 路 的 电 导 近 似 为 g 0 kmDDDDx seqseq /402.05.01988.0 400026.1lg1445.0lg1445.0ln0628.0 kmSDDb seq /1078.2105.019 400026.1lg 58.710lg 58.7 666 2021-4-26 电 力 系 统 分 析 第 二 章 电 力 网 各 元 件 的 等 值 电 路 和 参 数 计 算 35 例 2-2 有 一 330kV架 空

15、 输 电 线 路 ， 导 线 水 平 排 列 ， 相 间 距 离 为 8m，每 相 采 用 2 LGJQ-300分 裂 导 线 ， 分 裂 间 距 400mm。 求 线 路 参 数 。手 册 查 得 LGJQ-300的 导 线 计 算 直 径 为 23.5mm。解 :铝 的 电 阻 率线 路 的 电 阻 水 平 排 列 时 三 相 导 线的 互 几 何 均 距每 根 钢 芯 铝 绞 线 的 自 几 何 均 距2分 裂 导 线 的 自 几 何 均 距 km/mm5.31 2 kmsr /053.03002 5.31 DDDDD eq 26.123 rDs )9.077.0( mmdDD ssb

16、04.6540025.239.0 2021-4-26 电 力 系 统 分 析 第 二 章 电 力 网 各 元 件 的 等 值 电 路 和 参 数 计 算 36 线 路 的 电 抗每 相 导 线 的 等 值 半 径线 路 的 电 纳线 路 的 电 导 近 似 为 g0 kmDDDDx seqseq /316.004.65 800026.1lg1445.0lg1445.0ln0628.0 kmSDDb seq /105.31056.68 800026.1lg 58.710lg 58.7 666 mmrdreq 56.6840025.23 2021-4-26 电 力 系 统 分 析 第 二 章 电

17、力 网 各 元 件 的 等 值 电 路 和 参 数 计 算 37 例 2-3 主 要 载 流 的 截 面 积 相 等 分 裂 导 线 和 普 通 导 线 的 单 位 长 度 电 阻 相 等 的 2021-4-26 电 力 系 统 分 析 第 二 章 电 力 网 各 元 件 的 等 值 电 路 和 参 数 计 算 38v分 裂 导 线 更 有 效 减 小 电 抗v分 裂 导 线 的 电 纳 偏 大 （ 电 抗 小 的 方 案 ， 电 纳 必 大 ） 2021-4-26 电 力 系 统 分 析 第 二 章 电 力 网 各 元 件 的 等 值 电 路 和 参 数 计 算 39分 裂 导 线 临 界

18、电 压 更 高 ， 更 有 利 于 避 免 电 晕 发 生 2021-4-26 电 力 系 统 分 析 第 二 章 电 力 网 各 元 件 的 等 值 电 路 和 参 数 计 算 40山 舞 银 线 2-2 架 空 输 电 线 路 的 等 值 电 路u单 相 等 值 电 路 三 相 电 力 线 路u集 中 参 数 （ 线 路 不 长 ） 分 布 参 数 2021-4-26 电 力 系 统 分 析 第 二 章 电 力 网 各 元 件 的 等 值 电 路 和 参 数 计 算 41 na） 短 输 电 线 路架 空 线 路 长 度 100km， 线 路 额 定 电 压 60kV；很 短 的 电 缆

19、。 电 压 等 级 不 高 ， 电 导 、 电 纳 不 计 。 即 g 0； b 0jxlrljXRZ 21 221 II ZIVV 2211 101 IVZIV 电 路 中 的 端口 网 络 方 程or 2021-4-26 电 力 系 统 分 析 第 二 章 电 力 网 各 元 件 的 等 值 电 路 和 参 数 计 算 42 nb） 中 等 长 度 输 电 线 路架 空 线 路 长 度 100 300km， 线 路 额 定 电 压 110 220kV；电 缆 长 度 300km， 电 压 等 级 在 330kV以 上 ； 电 缆 长 度100km以 上 。 xdxl 1V 2VVVdV 1

20、I 2IIIdI dxLjr )( 00 dxCjg )( 00 dxCjg )( 00 2021-4-26 电 力 系 统 分 析 第 二 章 电 力 网 各 元 件 的 等 值 电 路 和 参 数 计 算 44 在 正 弦 电 压 作 用 下 处 于 稳 态 时 ， 电 流 在 dx 阻 抗 中 的 电 压 降dxLjrIVd )+(= 00 流 入 dx 并 联 导 纳 中 的 电 流 dxCjgVdVId )( 00 对 dV式 中 的 x 求 导 ，代 入 dI/dx VLjrCjgdxVd )+)(+(= 000022 求 二 阶 常 系 数 齐 次 微 分 方 程 式 通 解 ，

21、 利 用 双 曲 函 数 ， 得 到 输 电线 的 通 用 方 程 对 称 的 无 源 二 端 口 网 络 2211 IVDBCAIV lchDA lshZB c lshZC c 10 0j j L C 00C C LZ R C 2021-4-26 电 力 系 统 分 析 第 二 章 电 力 网 各 元 件 的 等 值 电 路 和 参 数 计 算 45 二 、 输 电 线 的 集 中 参 数 等 值 电 路1. 型 等 值 电 路1V 2V1I 2I2YZ2Ysh CZ B Z l 2( 1) 2(ch 1)shCA lY B Z l 2021-4-26 电 力 系 统 分 析 第 二 章 电

22、 力 网 各 元 件 的 等 值 电 路 和 参 数 计 算 46 2. T型 等 值 电 路 2 (ch 1)2( 1) shCZ lAZ C l shClY C Z 1V 2V1I 2I2Z 2ZY 2021-4-26 电 力 系 统 分 析 第 二 章 电 力 网 各 元 件 的 等 值 电 路 和 参 数 计 算 47 3.实 际 计 算 中 采 用 的 型 简 化 修 正 参 数 计 算 0 0( )Z r jx l 0 0( )Y g jb l 全 线 的 总 阻 抗 和 总 导 纳 20 011 3rk x bl 2 200 0 0 011 ( )6x bk x b r lx 2

23、0 011 12bk x bl 2 2 200 0 0 0 0 0 0 0 001 1(1 ) 1 ( ) 3 6 r xbZ x bl rl j x b r l x l k rl jk x lx 20 0 0 01(1 )12 bY j x bl bl jk bl 略 去 输 电 线 的 电 导 ， 再 利 用 修 正 系 数 的 简 化 公 式 ，得 到 电 路 的 修 正 参 数 公 式 2021-4-26 电 力 系 统 分 析 第 二 章 电 力 网 各 元 件 的 等 值 电 路 和 参 数 计 算 48 计 算 型 等 值 电 路 修 正 参 数 的 步 骤 ：1. 将 这 段

24、线 路 的 总 阻 抗 和 总 导 纳 作 为 参 数 的 近 似 值 ；2. 计 算 修 正 参 数 ；3. 按 修 正 参 数 公 式 计 算1V 2V1I 2IXjkRk xr 2Bjk b 2Bjkb 20 011 3rk x bl 2 200 0 0 011 ( )6x bk xb r lx 20 011 12bk x bl 0 0( )Z r jx l 0 0( )Y g jb l 2021-4-26 电 力 系 统 分 析 第 二 章 电 力 网 各 元 件 的 等 值 电 路 和 参 数 计 算 49 例 2-3 330kV架 空 线 路 的 参 数 为 ： 。 试 分 别 计

25、 算 长 度 为 100， 200， 300，400和 500km线 路 的 型 等 值 电 路 参 数 的 近 似 值 、 修 正 值 和 精确 值 。解 ： 首 先 计 算 100km线 路 的 参 数（ 一 ） 近 似 参 数 计 算（ 二 ） 修 正 参 数 计 算 0 0.0579 /kmr 0 0.316 /kmx 0 0g 60 3.55 10 S/kmb 0 0( ) (000579 0.316) 100 5.79 31.6Z r jx l j j 6 60 0 0( ) (0 3.55 10 ) 100 3.55 10 SY g jb l j j 2 6 20 01 11 1

26、 0.316 3.55 10 100 0.99633 3rk x b l 62 2 6 2 200 0 0 01 1 3.55 101 ( ) 1 0.316 3.55 10 0.0579 100 0.99826 6 0.316x bk x b r lx 2 6 20 01 11 1 0.316 3.55 10 100 1.000912 12bk x b l 0 0 (0.9963 0.0579 0.9982 0.316) 100 5.7683 31.5429r xZ k rl jk x l j j 6 40 1.0009 3.55 10 100 3.5533 10 SbY jk b l j

27、2021-4-26 电 力 系 统 分 析 第 二 章 电 力 网 各 元 件 的 等 值 电 路 和 参 数 计 算 50 （ 三 ） 精 确 参 数 计 算0 0 0 0( )/( ) 299.5914 27.2201 300.8255 5.192CZ r jx g jb j 40 0 0 0( )( ) (0.9663 10.6355) 10 kmr jx g jb j 4 2(0.9663 10.6355) 10 100 (0.9663 10.6355) 10l j j sh l th( )2lsh( ) sh cos ch sinx jy x y j x y sh sinth( )2

28、 ch cosx jy x j yx y 2sh shxcos ch sin (0.9609 0.6160) 10l y j x y j 双 曲 函 数 -2 -2 -2-2 -2sh(0.9663 10 ) sin(10.6355 10 )th( ) (0.4845 5.3226) 102 ch(0.9663 10 ) cos(10.6355 10 )l j j 2021-4-26 电 力 系 统 分 析 第 二 章 电 力 网 各 元 件 的 等 值 电 路 和 参 数 计 算 51 精 确 参 数 2sh (299.5914 27.2201)(0.9609 0.6160) 10 5.76

29、84 31.5429CZ Z l j j j -2 42 2(0.4845 5.3226) 102 (0.0006 3.5533) 10 S299.5914 27.2201C lth jY jZ j 说 明 ：近 似 参 数 的 误 差 随 线 路 的 长 度 而 增 大 ， 电 阻 的 误 差 最 大（ 10 ） ， 电 抗 次 之 （ 4.7 ） ， 电 纳 最 小 （ 2.3 ） 。修 正 后 的 参 数 非 常 接 近 精 确 参 数 。在 工 频 稳 态 下 采 用 近 似 参 数 计 算 时 ， 长 度 不 超 过 300km的线 路 可 用 一 个 型 电 路 来 代 替 。 采

30、 用 修 正 参 数 时 ， 一 个 型 电 路 可 用 来 代 替 500 600km长 的 线 路 。 2021-4-26 电 力 系 统 分 析 第 二 章 电 力 网 各 元 件 的 等 值 电 路 和 参 数 计 算 52 2021-4-26 电 力 系 统 分 析 第 二 章 电 力 网 各 元 件 的 等 值 电 路 和 参 数 计 算 53 各 级 电 压 单 回 路 架 空 线 路 输 送 功 率 和 输 送 距 离 的 适 宜 范 围 额 定 电 压 kV 输 送 容 量 MVA 输 送 距 离 km 额 定 电 压 kV 输 送 容 量 MVA 输 送 距 离 km 3

31、0.11.0 13 110 1050 50150 6 0.11.2 415 220 100500 100300 10 0.22 620 330 200800 200600 35 210 2050 500 10001500 150850 60 3.530 30100 750 20002500 500以 上 2021-4-26 电 力 系 统 分 析 第 二 章 电 力 网 各 元 件 的 等 值 电 路 和 参 数 计 算 54 2-3 变 压 器 的 等 值 电 路 和 参 数 220KV油 浸 电 力 变 压 器 2021-4-26 电 力 系 统 分 析 第 二 章 电 力 网 各 元 件

32、 的 等 值 电 路 和 参 数 计 算 55 计 算 电 力 系 统 中 的 变 压 器 注 意 的 问 题 ：1. YT 1/ZT ZT RT+jXT； YT GT jBTu XT是 感 性 励 磁 阻 抗 中 的 电 抗 部 分2. 电 力 系 统 正 常 运 行 状 态 的 计 算 ， 只 需 要 对 一 相 进行 计 算 就 可 以 ， 为 此 将 变 压 器 接 成 三 角 形 的 三 相绕 组 用 星 形 接 法 来 等 值 。 这 种 等 值 必 须 保 证 变 压器 内 部 的 功 率 损 耗 和 电 压 降 落 都 相 同 。 这 样 处 理并 不 影 响 变 压 器 外

33、电 力 网 的 电 压 和 电 流 大 小 、 相角 、 功 率 大 小 ， 也 不 会 影 响 计 算 正 确 性 。 2021-4-26 电 力 系 统 分 析 第 二 章 电 力 网 各 元 件 的 等 值 电 路 和 参 数 计 算 56 一 、 变 压 器 的 等 值 电 路 （ L型 ）1V 2VTRTG TjB 图 双 绕 组 变 压 器 等 值 电 路 TjXR T jXT： 一 、 二 次 绕 组 电 阻 和 漏 抗GT jBT： 励 磁 回 路 励 磁 支 路 提 前的 等 值 电 路 （ 和下 页 电 机 学 中 采 用的 等 值 电 路 比 较 ）21T 21T X+X

34、=X R+R=R 参 数 都 折 算到 一 次 侧 2021-4-26 电 力 系 统 分 析 第 二 章 电 力 网 各 元 件 的 等 值 电 路 和 参 数 计 算 57 电 机 学 中 的 变 压 器 等 值 电 路 222 = ZkZ k/I=I 22 22 UkU 2021-4-26 电 力 系 统 分 析 第 二 章 电 力 网 各 元 件 的 等 值 电 路 和 参 数 计 算 58 2RTG TjB 图 三 绕 组 变 压 器 等 值 电 路1jX 3R1R 2jX3jX采 用 星 型 等 值 电 路 ， 励 磁 支 路 提 前所 有 参 数 都 折 算 到 一 次 侧 20

35、21-4-26 电 力 系 统 分 析 第 二 章 电 力 网 各 元 件 的 等 值 电 路 和 参 数 计 算 59 二 、 双 绕 组 变 压 器 的 参 数 计 算1 电 阻 RTn变 压 器 作 短 路 试 验 ： 一 侧 绕 组 短 接 ， 另 一 侧 绕 组 施 加 电 压 ，使 短 路 绕 组 的 电 流 达 到 额 定 值 。 由 于 此 时 外 加 电 压 较 小 ，相 应 的 铁 耗 也 小 ， 认 为 短 路 损 耗 原 、 副 方 绕 组 电 阻 的 总 损 耗 (铜 耗 )n 在 电 力 系 统 计 算 中 ， 常 用 变 压 器 三 相 额 定 容 量 SN和 额

36、定 线 电 压 V N进 行 参 数 计 算TNs RIP 23 23/ NsT IPR 32 2 10N NST S VPR 单 位 ： Ps kWVN kVSN kV.A 2021-4-26 电 力 系 统 分 析 第 二 章 电 力 网 各 元 件 的 等 值 电 路 和 参 数 计 算 60 2 电 抗 XT 当 变 压 器 通 过 额 定 电 流 时 ， 在 电 抗 XT上 产 生 的 电 压 降的 大 小 ， 可 以 用 额 定 电 压 的 百 分 数 表 示 ， 即 10031003% N TNN TNS V XIV ZIV 32 10100% NNST SVVX %XV短 路

37、电 压 百 分 数 （ 铭 牌 上 ）高 低 压 绕 组 总 阻 抗 ： 单 位 ： VN kVSN kV.A 2021-4-26 电 力 系 统 分 析 第 二 章 电 力 网 各 元 件 的 等 值 电 路 和 参 数 计 算 61 3、 电 导 GT 320 10 TN GVPn表 示 铁 芯 损 耗 ， 铁 耗 空 载 损 耗 320 10NT VPG 单 位 ： P0 kWVN kVGT S 2021-4-26 电 力 系 统 分 析 第 二 章 电 力 网 各 元 件 的 等 值 电 路 和 参 数 计 算 62 4、 电 纳 BTv表 示 变 压 器 励 磁 功 率v励 磁 功

38、率 变 压 器 空 载 无 功 1003% 0 NTN IBVI3200 10100%3100% NNN NT VSIVIIB I0 空 载 电 流 百 分 数 TNBNB BN BVIIII IIIII 3%100% %100%0 000 又 单 位 ： SN kVAVN kVBT S 2021-4-26 电 力 系 统 分 析 第 二 章 电 力 网 各 元 件 的 等 值 电 路 和 参 数 计 算 63 5、 变 压 器 变 比 kTv指 两 侧 绕 组 空 载 线 电 压 的 比 值 ， 它 与 同 一 铁 芯 柱 上 的原 副 方 绕 组 匝 数 比 是 有 区 别 的 。vY/Y

39、及 /接 法 的 变 压 器 (变 压 比 与 原 副 方 绕 组 匝 数比 相 等 )vY/接 法 的 变 压 器v根 据 电 力 系 统 运 行 调 节 的 要 求 ， 变 压 器 不 一 定 工 作 在主 抽 头 上 ， 因 此 ， 变 压 器 运 行 中 的 实 际 变 比 ， 应 是 工作 时 两 侧 绕 组 实 际 抽 头 的 空 载 线 电 压 之 比 . 2121 / NNT VVk 2121 /3/ NNT VVk 2021-4-26 电 力 系 统 分 析 第 二 章 电 力 网 各 元 件 的 等 值 电 路 和 参 数 计 算 64 注 意 ： u VN kV;u Ps

40、（ P0） kW ；u SN kVA；u 折 算 到 哪 一 侧 参 数 ， 用 哪一 侧 的 额 定 线 电 压 VN。 320 10NT VPG 32 2 10N NST S VPR 32 10100% NNST SVVX 3200 10100%3100% NNN NT VSIVIIB 2021-4-26 电 力 系 统 分 析 第 二 章 电 力 网 各 元 件 的 等 值 电 路 和 参 数 计 算 65 例 2-4 一 台 SFLl20000/110型 ， 向 10kV网 络 供 电 的 降 压 变 压 器 ，铭 牌 上 的 试 验 数 据 :PS=135kW， Vs =10.5，

41、PO=22kW， IO=0.8。 试 计 算 归 算 到 高 压 侧 的 变 压 器 参 数 。 解 ： 知 ， SN=20000kVA， 高 压 侧 额 定 电 压 VN=ll0kV。2 23 3kW2 2kVA 135 11010 10 4.08 20000S NT NP UR S 2 23 3kVA% 10.5 11010 10 63.53100 100 20000 S N kVT NV VX S 3 3 6kW2 2kV 2210 10 1.82 10 S 110OT NPG V 3 3 6kVA2 2kV% 0.8 2000010 10 13.2 10 S100 100 110O N

42、T NI SB V 12 110 1011NT NVk V 2021-4-26 电 力 系 统 分 析 第 二 章 电 力 网 各 元 件 的 等 值 电 路 和 参 数 计 算 66 例 ： 一 台 向 10kV网 络 供 电 的 SFL1 315000/110型 降 压 变 压 器 ，技 术 参 数 为 电 压 110/11kV， Ps 190kW， P0 31.05kW， us 10.5； I0 0.7。 计 算 归 算 到 高 压 侧 的 参 数 。 2021-4-26 电 力 系 统 分 析 第 二 章 电 力 网 各 元 件 的 等 值 电 路 和 参 数 计 算 67 三 、 三

43、 绕 组 变 压 器 的 参 数 计 算励 磁 回 路 参 数 ： 3 20 320 10100% 10NNT NT VSIB VPG1.导 纳 GT-jBT及 变 比 k12、 k13、 k23 （ 与 双 绕 组 变 压 器 相 同 ）2RTG TjB 图 三 绕 组 变 压 器 等 值 电 路1jX 3R1R 2jX3jX变 比 : NN NN NN VVk VVk VVk 3113 3223 2112 / 2021-4-26 电 力 系 统 分 析 第 二 章 电 力 网 各 元 件 的 等 值 电 路 和 参 数 计 算 68 2.电 阻 R1、 R2、 R3（ 1） 三 绕 组 变

44、 压 器 进 行 短 路 试 验 (三 绕 组 容 量 相 等 )u依 次 使 某 一 绕 组 开 路 ， 另 两 个 绕 组 按 双 绕 组 变 压 器 的方 式 进 行 短 路 试 验 。u各 绕 组 的 短 路 损 耗2 2(1 2) 1 2 1 23 3S N N S SP I R I R P P 2 2(2 3) 2 3 2 33 3S N N S SP I R I R P P 2 2(3 1) 3 1 3 13 3S N N S SP I R I R P P （ 2-61） )3,2,1(1032 2 iS VPR N NSii 222 )21()32()13(3 )13()32(

45、)21(2 )32()13()21(1 ssss ssss ssss PPPP PPPP PPPP 2021-4-26 电 力 系 统 分 析 第 二 章 电 力 网 各 元 件 的 等 值 电 路 和 参 数 计 算 69 （ 2） 三 绕 组 变 压 器 进 行 短 路 试 验 （ 三 个 绕 组 容 量 不 等 ）n我 国 目 前 生 产 的 三 绕 组 容 量 比 ：u100/100/100 u100/50/100 u100/100/50n变 压 器 额 定 容 量 SN： 容 量 最 大 的 一 个 绕 组 的 容 量 高压 绕 组 容 量 。n三 个 绕 组 中 可 能 有 一 个

46、 绕 组 容 量 较 小 ， 短 路 试 验 容 量 将受 其 限 制 。 为 获 得 变 压 器 额 定 容 量 S N下 的 等 值 参 数 ， 短路 损 耗 应 进 行 折 算 。 2021-4-26 电 力 系 统 分 析 第 二 章 电 力 网 各 元 件 的 等 值 电 路 和 参 数 计 算 70 23)13()13( 232)32()32( 22)21()21( )( ),min( )( NNss NNNss NNss SSPP SSSPP SSPP 222 )21()32()13(3 )13()32()21(2 )32()13()21(1 ssss ssss ssss PPP

47、P PPPP PPPP )3,2,1(1032 2 iSVPR N NSiiu100/50/100 u100/100/50 )32()32( )21()21( 44 ss ss PP PP )32()32( )13()13( 44 ss ss PP PP 2021-4-26 电 力 系 统 分 析 第 二 章 电 力 网 各 元 件 的 等 值 电 路 和 参 数 计 算 71 32 2max.)( 102 N NSS S VPR Nn最 大 短 路 损 耗 PS.max已 知 ， 额 定 容 量 为 SN的 绕 组 电 阻额 定 容 量 为 SN的 绕 组 电 阻 )()( NN SNNS

48、RSSR 绕 组 容 量 S（ I） 导 线 截 面 积 s， R 1/导 线 截 面 积 s R 1/绕 组 容 量 S（ I） )100()50( 2 RR 例 如 ：变 压 器 设 计 原 则 之 一 ： 按 同 一 电 流 密 度 选 择 各 绕 组 导 线 截 面 积 (2-65) PS.max:两 个 100 容 量 绕 组 的 通 过 额 定 电 流 ， 另 一 个 绕 组空 载 时 的 损 耗 。 2021-4-26 电 力 系 统 分 析 第 二 章 电 力 网 各 元 件 的 等 值 电 路 和 参 数 计 算 72 3.电 抗 X1、 X2、 X3n近 似 地 认 为 电

49、 抗 上 的 电 压 降 等 于 短 路 电 压 。n短 路 电 压 VS（ 1-2） %、 VS（ 2-3） %、 VS（ 3-1） ， 各 绕 组 的 短路 电 压 为 32 )21()32()13(3 )13()32()21(2 )32()13()21(1 10100% 2 % 2 % 2 % NNSii ssss ssss ssss SVVX VVVV VVVV VVVV各 绕 组 等 值 电 抗 ： 2021-4-26 电 力 系 统 分 析 第 二 章 电 力 网 各 元 件 的 等 值 电 路 和 参 数 计 算 73 n 各 绕 组 等 值 电 抗 的 相 对 大 小 ， 与

50、三 个 绕 组 在 铁 芯 上 的 排 列 有关 。n 高 压 绕 组 因 绝 缘 要 求 排 在 外 层 。n 升 压 变 压 器 :低 压 绕 组 位 于 中 层 ， 与 高 、 中 压 绕 组 均 有 紧 密联 系 ， 有 利 于 功 率 从 低 压 侧 向 高 、 中 压 侧 传 送 。n 降 压 变 压 器 :中 压 绕 组 位 于 中 层 ， 与 高 压 绕 组 联 系 紧 密 ， 有利 于 功 率 从 高 压 侧 向 中 压 侧 传 送 。 另 外 ， 由 于 X1和 X3数 值 较大 ， 也 有 利 于 限 制 低 压 侧 的 短 路 电 流 。 2021-4-26 电 力 系

51、 统 分 析 第 二 章 电 力 网 各 元 件 的 等 值 电 路 和 参 数 计 算 74 五 、 变 压 器 的 型 等 值 电 路n在 电 力 系 统 实 际 计 算 中 ， 常 常 需 要 求 出 变 压 器 副 方 的实 际 电 流 和 电 压 。n只 反 映 变 比 的 理 想 变 压 器 无 损 耗 、 无 漏 磁 、 无 需励 磁 电 流 。1V 2V1I 2IT T TjZ R X TG TjB 2V 2I0I K:1折 算 到 原 方 的 阻 抗 Z T=RT+jXT变 压 器 变 比 k=V1N/V2N 2V 2I副 方 的 实 际 电 压 和 电 流 2021-4-2

52、6 电 力 系 统 分 析 第 二 章 电 力 网 各 元 件 的 等 值 电 路 和 参 数 计 算 75 1V 2V1I 2IT T TjZ R X 2V 2I K:11V 2V1I 2I/T kZ1 TkZ ( 1)Tk kZ图 电 气 连 接 形 式 2021-4-26 电 力 系 统 分 析 第 二 章 电 力 网 各 元 件 的 等 值 电 路 和 参 数 计 算 76 1V 2V1I 2ITkY(1 )k TY ( 1)k k TY 2021-4-26 电 力 系 统 分 析 第 二 章 电 力 网 各 元 件 的 等 值 电 路 和 参 数 计 算 77 n变 压 器 的 型

53、等 值 电 路 中 三 个 阻 抗 （ 导 纳 ） 都 与 变 比 k有关 ； 型 的 两 个 并 联 支 路 的 阻 抗 （ 导 纳 ） 的 符 号 总 是 相反 的 。n三 个 支 路 阻 抗 之 和 恒 等 于 零 ， 构 成 谐 振 三 角 形 。 三 角 形内 产 生 谐 振 环 流 。n谐 振 环 流 在 原 、 副 方 间 的 阻 抗 上 （ 型 的 串 联 支 路 ） 产生 的 电 压 降 ， 实 现 了 原 、 副 方 的 变 压 ， 而 谐 振 电 流 本 身又 完 成 了 原 、 副 方 的 电 流 变 换 ， 从 而 使 等 值 电 路 起 到 变压 器 的 作 用 。

54、 1V 2V1I 2I/T kZ1 TkZ ( 1)Tk kZ 2021-4-26 电 力 系 统 分 析 第 二 章 电 力 网 各 元 件 的 等 值 电 路 和 参 数 计 算 78 例 2-7 额 定 电 压 为 110/11kV的 三 相 变 压 器 折 算 到 高 压 侧 的 电 抗 为100 ， 绕 组 电 阻 和 励 磁 电 流 均 略 去 。 给 定 原 方 相 电 压 kV， 试就 和 A这 两 种 情 况 ， 利 用 型 等 值 电 路 计 算 副 方 的 电 压 和 电流 。 110/ 301I 501I 解 ： 变 压 器 的 一 相 等 值 电 路 如 图 所 示

55、， 其 参 数 为 ：K=110/11=10， Z12=ZT /k=j100/10=j10Z10=ZT /(1 k)=j100 /(1-10 )=-j11.111Z20=ZT /k(k 1)=j100/10(10 1)=j1.111当 时 ， 副 方 电 压 和 电 流 的 计 算 K:11 2ZT1V 2V1I 2I12Z 10Z1 210I 20I12I 20Z1 0I 10 1 10 110/ 63.5/ 11.11 5.715kA3( 11.11)I V Z j jj 12 1 10 0 5.715 5.715kAI I I j j 12 12 12 10 ( 5.715) 57.15

56、kVV Z I j j 2 1 12 63.5 57.15 6.35 11/ 3kVV V V 20 2 20/ 6.35/ 1.11 5.715kAI V Z j j 2 12 20 0I I I 2 1/V V k 2 1I kI 2021-4-26 电 力 系 统 分 析 第 二 章 电 力 网 各 元 件 的 等 值 电 路 和 参 数 计 算 79 10 1 10/ 63.5/ 11.11 5.715kAI V Z j j 12 1 10 0.05 5.715kAI I I j 12 12 12 10 (0.05 5.715kA) 0.5 57.15kVV Z I j j j 2 1

57、 12 63.5 ( 0.5 57.15) 6.35 0.5kVV V V j j 20 2 20/ (6.35 0.5)/ 1.111 5.715 0.45kAI V Z j j j 当 时 ， 副 方 电 压 和 电 流 的 计 算1 50A 0.05kAI 在 负 载 情 况 下 ， 直 接 由 和 算 出 副 方 的电 压 和 电 流 。 2 1 1( )/TV V Z I k 2 1I kI 2021-4-26 电 力 系 统 分 析 第 二 章 电 力 网 各 元 件 的 等 值 电 路 和 参 数 计 算 80 2-4 标 幺 制 n 输 电 线 、 变 压 器 电 力 网 数

58、学 模 型u等 值 电 路u参 数 计 算 标 幺 值 不 同 基 准 值 的 标 幺 值 的 换 算 （ 直 接 电 气 连 接 ） 多 级 电 力 网 中 各 元 件 的 标 幺 值 的 换 算 2021-4-26 电 力 系 统 分 析 第 二 章 电 力 网 各 元 件 的 等 值 电 路 和 参 数 计 算 81 v有 名 制 ： 用 实 际 有 名 单 位 表 示 物 理 量 的 单 位 制 系 统 。v标 幺 制 ： 用 相 对 值 表 示 物 理 量 的 单 位 制 系 统 。位 ）基 准 值 （ 与 有 名 值 同 单 ）实 际 有 名 值 （ 任 意 单 位标 幺 值 标

59、幺 值 无 单 位 ， 基 值 不 同 时 ， 物 理 量 的 标 幺 值 也 相 应 变 化 ：05.110 0.15.10,5.10 * * GB GBG VkVV VkVVkVV 选 选例 ： 一 、 概 念 2021-4-26 电 力 系 统 分 析 第 二 章 电 力 网 各 元 件 的 等 值 电 路 和 参 数 计 算 82 二 、 基 准 值 的 选 取n 基 准 值 的 选 择 要 求1. 基 准 值 与 有 名 值 同 单 位2. 符 合 电 路 关 系 I、 V、 S、 Z、 Y 基 值 ： IB， VB， SB， ZB， YB相 应 标 幺 值 ： * * 1ZY jX

60、RZXjZRZ jXRZZZ jQPSQjSPS jQPSSS VVV III BBBB BBBBBB 2021-4-26 电 力 系 统 分 析 第 二 章 电 力 网 各 元 件 的 等 值 电 路 和 参 数 计 算 83 1） 、 电 力 系 统 中 基 值 的 选 择nS V I Z YuS选 择 原 则 ： 电 力 系 统 中 发 电 厂 总 容 量 或 系 统 总 容 量 ；发 电 机 或 变 压 器 额 定 容 量 ； 较 多 为 100MVA， 1000MVA。uV选 择 原 则 ： 基 本 级 的 额 定 电 压 或 各 级 平 均 额 定 电 压 。 n 基 本 级 ：

61、不 同 电 压 级 的 参 数 归 算 到 同 一 电 压 等 级 ； 一般 选 电 力 系 统 中 最 高 电 压 级 （ 多 数 参 数 归 算 到 哪 一 电压 等 级 ， 电 压 基 本 级 就 是 哪 一 电 压 等 级 ） 。Go： 近 似 法 2021-4-26 电 力 系 统 分 析 第 二 章 电 力 网 各 元 件 的 等 值 电 路 和 参 数 计 算 84 1.单 相 电 路 IVS ZIV ppp BBpBp BBBp IVS IZV IVS IZV ppp22 BBBBBBBBB VSYSVZVSI 2） 、 符 合 电 路 关 系S、 V作 为 基 值 ， 有 三

62、 个 约 束 方 程 ， 其 余 基 值 通 过 方 程 确 定 ： 2021-4-26 电 力 系 统 分 析 第 二 章 电 力 网 各 元 件 的 等 值 电 路 和 参 数 计 算 85 2.三 相 交 流 电 路n电 力 系 统 分 析 中 ， 主 要 涉 及 对 称 三 相 电 路 的 计 算 p pSVIS VZIV 33 33 BpBBB BpBBB SIVS VIZV 33 33 ppSIVS VIZV 线 电 压 和 相 电 压 标 么 值 相 等 ； 三 相 功 率 和 单 相 功 率 标 么 值 相 等 。 三 相 电 路 完 全 可 以 按 单 相 电 路 标 么 值

63、 进 行 计 算 ！ 但注 意 所 选 择 的 基 值 不 同 ！ 2021-4-26 电 力 系 统 分 析 第 二 章 电 力 网 各 元 件 的 等 值 电 路 和 参 数 计 算 86 V， I， Z， Y， S五 个 电 气 量 的 基 值 中 选 定 其 中 两 个 ， 其余 相 应 可 得 。 一 般 选 定 SB、 VB BBBBB BBB SVIVZ VSI 233三 相 电 流 和 阻 抗 标 么 值 223 BBBBB BBB VSjXVSRjXRZ jXRZ S IVIII 2021-4-26 电 力 系 统 分 析 第 二 章 电 力 网 各 元 件 的 等 值 电

64、路 和 参 数 计 算 87 BBB BBBB SVjXRZ SSS VSIIII VVV 2)( 3结 果 换 算 成 有 名 值 ， 换 算 公 式 2021-4-26 电 力 系 统 分 析 第 二 章 电 力 网 各 元 件 的 等 值 电 路 和 参 数 计 算 88 三 、 不 同 基 准 值 的 标 幺 值 间 的 换 算 步 骤 ： 把 额 定 标 幺 阻 抗 还 原 为 有 名 值 。 按 统 一 的 基 准 值 进 行 归 算 。 NNN SVXX 2)()( 有 名 值1.发 电 机 的 标 幺 电 抗 的 换 算 22)(2)()( BBNNNBBB VSSVXVSXX

65、 有 名 值 2021-4-26 电 力 系 统 分 析 第 二 章 电 力 网 各 元 件 的 等 值 电 路 和 参 数 计 算 89 2.变 压 器 的 标 幺 电 抗 的 换 算 Vs% 短 路 电 压 百 分 数 p27 1001001003% )*(2 NTTNNN TNS XXVSV XIV 22)( 100% BBNNsBT VSSVVX 标 么 值 100 百 分 数 p38 2021-4-26 电 力 系 统 分 析 第 二 章 电 力 网 各 元 件 的 等 值 电 路 和 参 数 计 算 90 3.限 制 短 路 电 流 的 电 抗 器 的 换 算 公 式 （ 以 额

66、定 电 压 和 额 定 电 流 为 基 准 值 ）NNNRR IVXX 3)()( 有 名 值 2)(2)()( 3 BBNNNRBBRBR VSIVXVSXX 有 名 值如 果 电 抗 给 出 的 是 电 抗 百 分 数 XR 1001003% )( NRN RNR XV XIX NBBNRBBNNRBR IIVVXVSIVXX 1003100 2)( 2021-4-26 电 力 系 统 分 析 第 二 章 电 力 网 各 元 件 的 等 值 电 路 和 参 数 计 算 91 4.电 力 线 路 的 换 算 公 式n电 力 线 路 的 参 数 一 般 是 给 出 有 名 值 ， 可 以 直 接 按 照 公式 （ 2-80） 计 算 标 幺 值 。 2)*( 2)*( BBBLBL BBBBBLBL VSXLZZZ SVZZXLZZZ 2021-4-26 电 力 系 统 分 析 第 二 章 电 力 网 各 元 件 的 等 值 电 路 和 参 数 计 算 92 例 ： 某 变 压 器 额 定 容 量 是 15MVA， 额 定 电 压 是 110kV， 短 路 电压 百 分 数 Vs 10