電力系統(tǒng)各元件的特性和數(shù)學(xué)模型ppt課件

1、第二章第二章 電力系統(tǒng)各元件的特性電力系統(tǒng)各元件的特性和數(shù)學(xué)模型和數(shù)學(xué)模型電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析一電力系統(tǒng)中生產(chǎn)、變換、輸送、消費(fèi)電能一電力系統(tǒng)中生產(chǎn)、變換、輸送、消費(fèi)電能的四大部分的特性和數(shù)學(xué)模型的四大部分的特性和數(shù)學(xué)模型1.1.發(fā)電機(jī)組發(fā)電機(jī)組 2. 2.變壓器變壓器3.3.電力線路電力線路 4. 4.負(fù)荷負(fù)荷二電力網(wǎng)絡(luò)的數(shù)學(xué)模型二電力網(wǎng)絡(luò)的數(shù)學(xué)模型 重點(diǎn)重點(diǎn)第二章第二章 電力系統(tǒng)各元件的特電力系統(tǒng)各元件的特性和數(shù)學(xué)模型性和數(shù)學(xué)模型取取 滯后功率因數(shù)滯后功率因數(shù) 為正，感為正，感性無(wú)功性無(wú)功負(fù)荷負(fù)荷 運(yùn)行時(shí)，所吸取的無(wú)功功率運(yùn)行時(shí)，所吸取的無(wú)功功率 超前功率因數(shù)超前功率因數(shù) 為負(fù)

2、，容為負(fù)，容性無(wú)功性無(wú)功 滯后功率因數(shù)滯后功率因數(shù) 為正，為正，感性無(wú)功感性無(wú)功發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī) 運(yùn)行時(shí)，所發(fā)出的無(wú)功功率運(yùn)行時(shí)，所發(fā)出的無(wú)功功率 超前功率因數(shù)超前功率因數(shù) 為負(fù)，容為負(fù)，容性無(wú)功性無(wú)功 )sin(cos jSUIUIjQPIUSiu 復(fù)功率的符號(hào)說(shuō)明：復(fù)功率的符號(hào)說(shuō)明：第一節(jié)第一節(jié) 發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行特性和發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行特性和數(shù)學(xué)模型數(shù)學(xué)模型一隱極發(fā)電機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)的相量圖和功角特性一隱極發(fā)電機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)的相量圖和功角特性 q QP, P 2/p p d Q 圖2-2 隱極式發(fā)電機(jī)的功角特性曲線圖 EqUI qE dx I j U I d d 圖2-1 隱極式發(fā)電機(jī)的相量圖 IdIq一

3、、隱極式發(fā)電機(jī)功率特性方程：一、隱極式發(fā)電機(jī)功率特性方程：d dsindqxUEP ddqxUxUEQ2cos d d二隱極發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行限額和二隱極發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行限額和數(shù)學(xué)模型數(shù)學(xué)模型 P B C qNE N dNxI j Nd NU O N O b Q NI 圖圖 2-3 隱極式發(fā)電機(jī)組相量圖隱極式發(fā)電機(jī)組相量圖 P B T S )(dNqNxUE )(dNdNxUxI F )(dNNxUU O O Q NI 圖2-4 隱 極 式 發(fā) 電 機(jī) 組 運(yùn) 行 極 限 圖 n決定隱極式發(fā)電機(jī)組運(yùn)行極限的因素：決定隱極式發(fā)電機(jī)組運(yùn)行極限的因素：n定子繞組溫升約束。取決于發(fā)電機(jī)的視在功定子繞組溫升約

4、束。取決于發(fā)電機(jī)的視在功率。以率。以O(shè)點(diǎn)為圓心，以點(diǎn)為圓心，以O(shè)B為半徑的圓弧為半徑的圓弧S。 n勵(lì)磁繞組溫升約束。取決于發(fā)電機(jī)的空載電勵(lì)磁繞組溫升約束。取決于發(fā)電機(jī)的空載電勢(shì)。以勢(shì)。以O(shè)點(diǎn)為圓心，以點(diǎn)為圓心，以O(shè)B為半徑的圓弧為半徑的圓弧F。 n原動(dòng)機(jī)功率約束。即發(fā)電機(jī)的額定功率。直原動(dòng)機(jī)功率約束。即發(fā)電機(jī)的額定功率。直線線BC。 n其他約束。當(dāng)發(fā)電機(jī)以超前功率因數(shù)運(yùn)行的其他約束。當(dāng)發(fā)電機(jī)以超前功率因數(shù)運(yùn)行的場(chǎng)合。綜合為圓弧場(chǎng)合。綜合為圓弧T。 n 發(fā)電機(jī)組在約束的上、下限運(yùn)行。發(fā)電機(jī)組在約束的上、下限運(yùn)行。通常以?xún)蓚€(gè)變量表示，即發(fā)出的有功功率通常以?xún)蓚€(gè)變量表示，即發(fā)出的有功功率P和端電壓和

5、端電壓U的大小的大小 或發(fā)出的有功功率或發(fā)出的有功功率P和無(wú)功功率和無(wú)功功率Q的大小。的大小。發(fā)電機(jī)組的數(shù)學(xué)模型：發(fā)電機(jī)組的數(shù)學(xué)模型：第二節(jié)第二節(jié) 變壓器的參數(shù)和數(shù)學(xué)模變壓器的參數(shù)和數(shù)學(xué)模型型雙繞組變壓器的參數(shù)和數(shù)學(xué)模型雙繞組變壓器的參數(shù)和數(shù)學(xué)模型三繞組變壓器的參數(shù)和數(shù)學(xué)模型三繞組變壓器的參數(shù)和數(shù)學(xué)模型自耦變壓器的參數(shù)和數(shù)學(xué)模型自耦變壓器的參數(shù)和數(shù)學(xué)模型一一. .雙繞組變壓器的參數(shù)和數(shù)學(xué)模型雙繞組變壓器的參數(shù)和數(shù)學(xué)模型阻抗短路實(shí)驗(yàn)：在原邊加阻抗短路實(shí)驗(yàn)：在原邊加I1N）U1NRT2jXT2UrIoUx.RT1jXT1IN.銘牌參數(shù)：銘牌參數(shù)：SN、 UINUN、 Pk、Uk、 P0、I0TkR

6、P短路實(shí)驗(yàn)短路實(shí)驗(yàn)TkXU%TGP0空載實(shí)驗(yàn)空載實(shí)驗(yàn)TBI%01.電阻電阻 變壓器的電阻是通過(guò)變壓器的短路損耗變壓器的電阻是通過(guò)變壓器的短路損耗PkPk，其近似等于額定總銅耗其近似等于額定總銅耗PCuPCu。 我們通過(guò)如下公式來(lái)求解變壓器電阻：我們通過(guò)如下公式來(lái)求解變壓器電阻： )3(332222TNNTNNTNCuRUSRUSRIP 22TNNkRUSP 22NNkTSUPR 221000NNkTSUPR 經(jīng)經(jīng)過(guò)過(guò)單單位位換換算算：2.電抗電抗在電力系統(tǒng)計(jì)算中認(rèn)為，大容量變壓器的在電力系統(tǒng)計(jì)算中認(rèn)為，大容量變壓器的電抗和阻抗在數(shù)值上接近相等，可近似如電抗和阻抗在數(shù)值上接近相等，可近似如下求解

7、：下求解： 1003% NTNkUXIUNNkkNNTSUUUIUX100%100%32 折算時(shí)注意問(wèn)題：折算時(shí)注意問(wèn)題： 基本側(cè)基本側(cè) 功率不變性功率不變性導(dǎo)納空載實(shí)驗(yàn)：在原邊加導(dǎo)納空載實(shí)驗(yàn)：在原邊加UN）RTjXTUrUxIoU1N.RTjXTIo.U1N.Ig.Ib.BTGT變壓器電導(dǎo)對(duì)應(yīng)的是變壓器的鐵耗，近似等變壓器電導(dǎo)對(duì)應(yīng)的是變壓器的鐵耗，近似等于變壓器的空載損耗，因此變壓器的電導(dǎo)可于變壓器的空載損耗，因此變壓器的電導(dǎo)可如下求解：如下求解：電導(dǎo)電導(dǎo)201000NTUPG 電納電納 在變壓器中，流經(jīng)電納的電流和空載在變壓器中，流經(jīng)電納的電流和空載電流在數(shù)值上接近相等，其求解如下：電流在

8、數(shù)值上接近相等，其求解如下：20100%NNTUSIB 二二. .三繞組變壓器的參數(shù)和數(shù)學(xué)模型三繞組變壓器的參數(shù)和數(shù)學(xué)模型三繞組變壓器的等值電路三繞組變壓器的等值電路132ZT3ZT2ZT1YT三繞組變壓器電氣結(jié)三繞組變壓器電氣結(jié)線圖線圖高高中中低低銘牌參數(shù)：銘牌參數(shù)：SN；UINUNUN；Pk12）、）、 Pk13）、）、 Pk32）；）； Uk12）、）、 Uk （13） 、 Uk （32） ；P0、I01.1.電阻電阻n按三個(gè)繞組容量比的不同有三種不同的類(lèi)型：按三個(gè)繞組容量比的不同有三種不同的類(lèi)型：n 100/100/100、100/50/100、100/100/50n按三個(gè)繞組排列方式

9、的不同有兩種不同的結(jié)構(gòu)：按三個(gè)繞組排列方式的不同有兩種不同的結(jié)構(gòu)：n 升壓結(jié)構(gòu)：中壓內(nèi)，低壓中，高壓外升壓結(jié)構(gòu)：中壓內(nèi)，低壓中，高壓外n 降壓結(jié)構(gòu)：低壓內(nèi)，中壓中，高壓外降壓結(jié)構(gòu)：低壓內(nèi)，中壓中，高壓外 注意：如何做短路實(shí)驗(yàn)注意：如何做短路實(shí)驗(yàn)? 比如：比如：Pk(12)、Uk(12)：第：第3繞組開(kāi)路，在繞組開(kāi)路，在第第1繞組中通以額定電流繞組中通以額定電流; 其它與此類(lèi)推。其它與此類(lèi)推。電阻電阻由于容量的不同，對(duì)所提供的短路損耗要做些處理由于容量的不同，對(duì)所提供的短路損耗要做些處理n對(duì)于100/100/100)(21)32()31()21(1 kkkkPPPP)(21)31()32()21

10、(2 kkkkPPPP)(21)21()32()31(3 kkkkPPPP然后按雙繞組變壓器相似的公式計(jì)算各繞組電阻然后按雙繞組變壓器相似的公式計(jì)算各繞組電阻2233222222111000 ,1000 ,1000NNkTNNkTNNkTSUPRSUPRSUPR 電阻電阻n對(duì)于對(duì)于100/50/100或或100/100/50 首先，將含有不同容量繞組的短路損耗數(shù)據(jù)歸算為首先，將含有不同容量繞組的短路損耗數(shù)據(jù)歸算為額額 定電流下的值。定電流下的值。例如：對(duì)于例如：對(duì)于100/50/100)21(2)21()21(4)2/( kNNkkPIIPP)32(2)32()32(4)2/( kNNkkPI

11、IPP然后，按照然后，按照100/100/100計(jì)算電阻的公式計(jì)算各繞組電阻。計(jì)算電阻的公式計(jì)算各繞組電阻。n按最大短路損耗求解與變壓器容量比無(wú)關(guān)）按最大短路損耗求解與變壓器容量比無(wú)關(guān)）n 指兩個(gè)指兩個(gè)100%容量繞組中流過(guò)額定電容量繞組中流過(guò)額定電流，另一個(gè)流，另一個(gè)100%或或50%容量繞組空載時(shí)的損耗。容量繞組空載時(shí)的損耗。n 根據(jù)根據(jù)“按同一電流密度選擇各繞組導(dǎo)線截按同一電流密度選擇各繞組導(dǎo)線截面積的變壓器的設(shè)計(jì)原則：面積的變壓器的設(shè)計(jì)原則：%)100(%)50(22max.%)100(22000TTNNkTRRSUPR 2.2.電抗電抗根據(jù)變壓器排列不同，對(duì)所提供的短路電壓做些處理根

12、據(jù)變壓器排列不同，對(duì)所提供的短路電壓做些處理%)%(21%)32()31()21(1 kkkkUUUU%)%(21%)31()32()21(2 kkkkUUUU%)%(21%)21()32()31(3 kkkkUUUU2.2.電抗電抗然后按雙繞組變壓器相似的公式計(jì)算各繞組電抗然后按雙繞組變壓器相似的公式計(jì)算各繞組電抗 ,100%211NNkTSUUX ,100%222NNkTSUUX NNkTSUUX100%233 一般來(lái)說(shuō)，所提供的短路電壓百分比都是經(jīng)過(guò)歸算的一般來(lái)說(shuō)，所提供的短路電壓百分比都是經(jīng)過(guò)歸算的3.3.導(dǎo)納導(dǎo)納求取三繞組變壓器導(dǎo)納的方法和求求取三繞組變壓器導(dǎo)納的方法和求取雙繞組變壓

13、器導(dǎo)納的方法相同。取雙繞組變壓器導(dǎo)納的方法相同。三三. .自耦變壓器的參數(shù)和數(shù)學(xué)模型自耦變壓器的參數(shù)和數(shù)學(xué)模型 就端點(diǎn)條件而言，自耦變壓器可完全等值于普通就端點(diǎn)條件而言，自耦變壓器可完全等值于普通變壓器，但由于三繞組自耦變壓器第三繞組的容量總變壓器，但由于三繞組自耦變壓器第三繞組的容量總小于變壓器的額定容量，因此需要進(jìn)行歸算。小于變壓器的額定容量，因此需要進(jìn)行歸算。對(duì)于舊標(biāo)準(zhǔn)：對(duì)于舊標(biāo)準(zhǔn)：,23)31()31( SSPPNkk,%3)31()31( SSUUNkk23)32()32( SSPPNkk 3)32()32(%SSUUNkkv 對(duì)于新標(biāo)準(zhǔn)，也是按最大短路損耗和經(jīng)過(guò)歸算的短對(duì)于新標(biāo)準(zhǔn)，

14、也是按最大短路損耗和經(jīng)過(guò)歸算的短路電壓百分比值進(jìn)行計(jì)算。路電壓百分比值進(jìn)行計(jì)算。第三節(jié)第三節(jié) 電力線路的參數(shù)和數(shù)學(xué)電力線路的參數(shù)和數(shù)學(xué)模型模型一電力線路的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)述一電力線路的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)述二電力線路的阻抗二電力線路的阻抗三三. 電力線路的導(dǎo)納電力線路的導(dǎo)納第三節(jié)第三節(jié) 電力線路的參數(shù)和數(shù)學(xué)電力線路的參數(shù)和數(shù)學(xué)模型模型n一一.電力線路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)述電力線路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)述n 電力線路按結(jié)構(gòu)可分為電力線路按結(jié)構(gòu)可分為n 架空線：導(dǎo)線、避雷線、桿塔、架空線：導(dǎo)線、避雷線、桿塔、絕緣子和金具等絕緣子和金具等n 電電 纜：導(dǎo)線、絕緣層、保護(hù)層纜：導(dǎo)線、絕緣層、保護(hù)層等等n架空線路的導(dǎo)線和避雷線架空線路的導(dǎo)線和避雷線n 導(dǎo)導(dǎo)

15、 線：主要由鋁、鋼、銅等材線：主要由鋁、鋼、銅等材料制成料制成n 避雷線：一般用鋼線避雷線：一般用鋼線1. 1. 架空線路的導(dǎo)線和避雷線架空線路的導(dǎo)線和避雷線v認(rèn)識(shí)架空線路的標(biāo)號(hào)認(rèn)識(shí)架空線路的標(biāo)號(hào)v /v 鋼線部分額定截面積鋼線部分額定截面積v 主要載流部分額定截面積主要載流部分額定截面積v J 表示加強(qiáng)型，表示加強(qiáng)型，Q表示輕型表示輕型v J 表示多股線表示多股線v 表示材料，其中：表示材料，其中：L表示鋁、表示鋁、 v G表示鋼、表示鋼、T表示銅、表示銅、HL表示表示v 鋁合金鋁合金 v 例如：例如：LGJ400/50表示載流額定截面積為表示載流額定截面積為400、鋼線、鋼線額定截面積為額

16、定截面積為50的普通鋼芯鋁線。的普通鋼芯鋁線。 v為增加架空線路的性能而采取的措施為增加架空線路的性能而采取的措施v 目的：減少電暈損耗或線路電抗。目的：減少電暈損耗或線路電抗。v多股線多股線v 其安排的規(guī)律為：中心一股芯線，由內(nèi)其安排的規(guī)律為：中心一股芯線，由內(nèi)到外，第一層為到外，第一層為6股，第二層為股，第二層為12股，第三層股，第三層為為18股，以此類(lèi)推股，以此類(lèi)推v擴(kuò)徑導(dǎo)線擴(kuò)徑導(dǎo)線v 人為擴(kuò)大導(dǎo)線直徑，但不增加載流部分人為擴(kuò)大導(dǎo)線直徑，但不增加載流部分截面積。不同之處在于支撐層僅有截面積。不同之處在于支撐層僅有6股，起支股，起支撐作用。撐作用。v分裂導(dǎo)線分裂導(dǎo)線v 又稱(chēng)復(fù)導(dǎo)線，其將每相

17、導(dǎo)線分成若干根，又稱(chēng)復(fù)導(dǎo)線，其將每相導(dǎo)線分成若干根，相互間保持一定的距離。但會(huì)增加線路電容。相互間保持一定的距離。但會(huì)增加線路電容。2. 2. 架空線路的絕緣子架空線路的絕緣子架空線路使用的絕緣子分為架空線路使用的絕緣子分為 針式：針式：35KV35KV以下線路以下線路 懸式：懸式：35KV35KV及以上線路及以上線路33片；片；60KV 560KV 5片；片；110KV 7110KV 7片；片；220KV 13220KV 13片；片；330 19330 19片片 通?？筛鶕?jù)絕緣子串上絕緣子的片數(shù)來(lái)判通常可根據(jù)絕緣子串上絕緣子的片數(shù)來(lái)判斷線路電壓等級(jí)，一般一個(gè)絕緣子承擔(dān)斷線路電壓等級(jí)，一般一個(gè)

18、絕緣子承擔(dān)1 1萬(wàn)萬(wàn)V V左左右的電壓。右的電壓。3. 3. 架空線路的換位問(wèn)題架空線路的換位問(wèn)題目的在于減少三相參數(shù)不平衡目的在于減少三相參數(shù)不平衡 整換位循環(huán)：指一定長(zhǎng)度內(nèi)有兩次換位而三相導(dǎo)線整換位循環(huán)：指一定長(zhǎng)度內(nèi)有兩次換位而三相導(dǎo)線都分別處于三個(gè)不同位置，完成一次完整的循環(huán)。都分別處于三個(gè)不同位置，完成一次完整的循環(huán)。 滾式換位滾式換位 換位方式換位方式 換位桿塔換位換位桿塔換位ABCAAABBBCCC4 4、電纜線路、電纜線路電纜有三部分組成：導(dǎo)體、絕緣層、包護(hù)層電纜有三部分組成：導(dǎo)體、絕緣層、包護(hù)層導(dǎo)體：導(dǎo)體：L L或或T T；單股或多股；單相或三相；圓形或扇形等；單股或多股；單相

19、或三相；圓形或扇形等絕緣材料：橡膠、瀝青、聚氯乙烯、棉麻、綢、紙等。目前絕緣材料：橡膠、瀝青、聚氯乙烯、棉麻、綢、紙等。目前大多用浸漬紙。主要是相間絕緣、相與地絕緣。大多用浸漬紙。主要是相間絕緣、相與地絕緣。 內(nèi)護(hù)層：鉛、鋁，聚乙烯等，保護(hù)絕緣等內(nèi)護(hù)層：鉛、鋁，聚乙烯等，保護(hù)絕緣等包護(hù)層包護(hù)層 外護(hù)層：防止銹蝕外護(hù)層：防止銹蝕電力線路的參數(shù)電力線路的參數(shù)串串聯(lián)聯(lián)電電阻阻發(fā)發(fā)熱熱、 2NIP1i電電感感感感應(yīng)應(yīng)電電勢(shì)勢(shì)交交變變磁磁場(chǎng)場(chǎng)、 dtdii2電電容容有有電電位位差差相相間間、相相對(duì)對(duì)地地交交變變電電場(chǎng)場(chǎng)、空空氣氣介介質(zhì)質(zhì)、q3并并聯(lián)聯(lián)電電阻阻泄泄漏漏損損耗耗、加加壓壓U4二二. .電力線

20、路的阻抗電力線路的阻抗1 1、有色金屬導(dǎo)線架空線路的電阻、有色金屬導(dǎo)線架空線路的電阻有色金屬導(dǎo)線指鋁線、鋼芯鋁線和銅線有色金屬導(dǎo)線指鋁線、鋼芯鋁線和銅線每相單位長(zhǎng)度的電阻：每相單位長(zhǎng)度的電阻：sr/1 其中：其中： 鋁的電阻率為鋁的電阻率為31.5 銅的電阻率為銅的電阻率為18.8 考慮溫度的影響則：考慮溫度的影響則： )20(120 trrt 均大于直流電阻率均大于直流電阻率2 2、有色金屬導(dǎo)線三相架空線路的電抗、有色金屬導(dǎo)線三相架空線路的電抗先看單相線路先看單相線路 n1 ab 首先求外部磁鏈?zhǔn)紫惹笸獠看沛?xDdxri磁動(dòng)勢(shì)磁動(dòng)勢(shì)iniF*1 xrxxxmAxHHxilFH0B)(21

21、p p磁通密度磁通密度磁場(chǎng)強(qiáng)度磁場(chǎng)強(qiáng)度1)(10470 rmH p p 空空氣氣xdxidxBSBdmdxxixiBxxxx 77710211102211041的的中中空空?qǐng)A圓柱柱體體，磁磁通通量量，長(zhǎng)長(zhǎng)度度為為厚厚度度為為p pp prDixdxixdxiddDrxxln1021021021777 因因?yàn)闉橹恢挥杏幸灰辉言?，其其磁磁鏈鏈?zhǔn)紫惹笸獠看沛準(zhǔn)紫惹笸獠看沛?再求內(nèi)部磁鏈再求內(nèi)部磁鏈xdxr2722222222104221111rixHBrixxirixlFHirixxriFrxxxxxxp pp p p pp pp pp p )(10210217340700220mwbrrrrxrx

22、rxidxxridSBrxdd p pp p 7710)2ln2(LL10)2ln2( rrrDiirD 則為：則為：與之對(duì)應(yīng)的電感與之對(duì)應(yīng)的電感單相線路的電感：?jiǎn)蜗嗑€路的電感：abDaxDbxD77777710)2ln2(10)2ln2(10ln210)2ln2(10ln210)2ln2( arbabxaxarbxbaaxababxaraxbaxaaxaxbbabxbaxaraxaaxirDDDirDDDiDDirDiDDirD 若若)(10)2lg6 . 4(210)2ln2(22)(10)2ln2(777mrabrabamHrabbarDfrDffLxrDLL p p p pp p 單單

23、2 2、有色金屬導(dǎo)線三相架空線路的電抗、有色金屬導(dǎo)線三相架空線路的電抗 最常用的電抗計(jì)算公式：最常用的電抗計(jì)算公式：41105 . 0lg6 . 42 rmrDfx p p其中：其中：311 /cabcabmmrrDDDDcmmmDHzfcmmmrkmx ），或或幾幾何何均均距距（）交交流流電電頻頻率率（數(shù)數(shù)，對(duì)對(duì)銅銅、鋁鋁，導(dǎo)導(dǎo)線線材材料料的的相相對(duì)對(duì)導(dǎo)導(dǎo)磁磁系系）或或?qū)?dǎo)線線的的半半徑徑（）導(dǎo)導(dǎo)線線單單位位長(zhǎng)長(zhǎng)度度的的電電抗抗（ 進(jìn)一步可得到：進(jìn)一步可得到：0157. 0lg1445. 01 rDxm還可以進(jìn)一步改寫(xiě)為：還可以進(jìn)一步改寫(xiě)為：rrrDxm779.0,lg1455.01 在近似

24、計(jì)算中，可以取架空線路的電抗為在近似計(jì)算中，可以取架空線路的電抗為km/40. 0 3.分裂導(dǎo)線三相架空線路的電抗分裂導(dǎo)線三相架空線路的電抗 分裂導(dǎo)線采用了改變導(dǎo)線周?chē)拇艌?chǎng)分布，等效分裂導(dǎo)線采用了改變導(dǎo)線周?chē)拇艌?chǎng)分布，等效地增加了導(dǎo)線半徑，從而減少了導(dǎo)線電抗。地增加了導(dǎo)線半徑，從而減少了導(dǎo)線電抗。可以證明：可以證明：根根導(dǎo)導(dǎo)線線間間的的距距離離：某某根根導(dǎo)導(dǎo)線線與與其其余余1)(0157. 0lg1445. 011312)1(113121 ndddrddddrrnrDxnnnmnneqeqm4. 鋼導(dǎo)線三相架空線路的電抗鋼導(dǎo)線三相架空線路的電抗 鋼導(dǎo)線與鋁、銅導(dǎo)線的主要差別在于鋼導(dǎo)線鋼導(dǎo)線

25、與鋁、銅導(dǎo)線的主要差別在于鋼導(dǎo)線導(dǎo)磁。導(dǎo)磁。rmrDx 0157.0lg1445.01 5. 5. 電纜線路的阻抗電纜線路的阻抗 電纜線路的結(jié)構(gòu)和尺寸都已經(jīng)系列化，電纜線路的結(jié)構(gòu)和尺寸都已經(jīng)系列化，這些參數(shù)可事先測(cè)得并由制造廠家提供。一這些參數(shù)可事先測(cè)得并由制造廠家提供。一般，電纜線路的電阻略大于相同截面積的架般，電纜線路的電阻略大于相同截面積的架空線路，而電抗則小得多。空線路，而電抗則小得多。 三三. .電力線路的導(dǎo)納電力線路的導(dǎo)納1.三相架空線路的電納三相架空線路的電納其電容值為：其電容值為： 10lg0241.061 rDCm最常用的電納計(jì)算公式：最常用的電納計(jì)算公式：(S/km) 10

26、lg58.761 rDbm架空線路的電納變化不大，一般為架空線路的電納變化不大，一般為kmS/1085. 26 (S/km) 10lg58.761 eqmrDb3.3.架空線路的電導(dǎo)架空線路的電導(dǎo)線路的電導(dǎo)取決于沿絕緣子串的泄漏和電暈線路的電導(dǎo)取決于沿絕緣子串的泄漏和電暈 絕緣子串的泄漏：通常很小絕緣子串的泄漏：通常很小 電暈：強(qiáng)電場(chǎng)作用下導(dǎo)線周?chē)諝獾碾婋x現(xiàn)象電暈：強(qiáng)電場(chǎng)作用下導(dǎo)線周?chē)諝獾碾婋x現(xiàn)象 導(dǎo)線周?chē)諝怆婋x的原因：是由于導(dǎo)線表面的電場(chǎng)強(qiáng)度導(dǎo)線周?chē)諝怆婋x的原因：是由于導(dǎo)線表面的電場(chǎng)強(qiáng)度超過(guò)了某一臨界值，以致空氣中原有的離子具備了足夠的動(dòng)超過(guò)了某一臨界值，以致空氣中原有的離子具備了足

27、夠的動(dòng)能，使其他不帶電分子離子化，導(dǎo)致空氣部分導(dǎo)電。能，使其他不帶電分子離子化，導(dǎo)致空氣部分導(dǎo)電。2.2.分裂導(dǎo)線線路的電納分裂導(dǎo)線線路的電納 確定由于電暈產(chǎn)生的電導(dǎo)，其步驟如下：確定由于電暈產(chǎn)生的電導(dǎo)，其步驟如下：1.確定導(dǎo)線表面的電場(chǎng)強(qiáng)度確定導(dǎo)線表面的電場(chǎng)強(qiáng)度2.電暈起始電場(chǎng)強(qiáng)度電暈起始電場(chǎng)強(qiáng)度 空空氣氣介介電電常常數(shù)數(shù)其其中中： p p rDrUrQEmrln2大大氣氣壓壓力力空空氣氣的的相相對(duì)對(duì)密密度度氣氣象象系系數(shù)數(shù)粗粗糙糙系系數(shù)數(shù)其其中中：， bmmtbmmEcr 273002996.0 4 .212121d dd dd d3. ，得電暈起始電壓或臨界電壓，得電暈起始電壓或臨界電壓

28、4. 每相電暈損耗功率每相電暈損耗功率5. 求線路的電導(dǎo)求線路的電導(dǎo) crrEE 為為單單位位為為相相電電壓壓的的有有效效值值，以以KVUrDrmmrDrEUcrmmcrcr lg3 .49ln21d d 521025241)()/( )( mccrccDrfkkVUkmkWUUkPd d 線線路路實(shí)實(shí)際際運(yùn)運(yùn)行行電電壓壓）（kmSUPgg/ 10321 6. 對(duì)于分裂導(dǎo)線在第一步時(shí)做些改變對(duì)于分裂導(dǎo)線在第一步時(shí)做些改變 ndrnkrDrUnkrQkEmeqmmmrp p p p sin121ln2 實(shí)際上，在設(shè)計(jì)線路時(shí)，已檢驗(yàn)了所實(shí)際上，在設(shè)計(jì)線路時(shí)，已檢驗(yàn)了所選導(dǎo)線的半徑是否能滿足晴朗天氣

29、不發(fā)生選導(dǎo)線的半徑是否能滿足晴朗天氣不發(fā)生電暈的要求，一般情況下可設(shè)電暈的要求，一般情況下可設(shè)g=0 四四. .電力線路的數(shù)學(xué)模型電力線路的數(shù)學(xué)模型 電力線路的數(shù)學(xué)模型是以電阻、電抗、電納和電力線路的數(shù)學(xué)模型是以電阻、電抗、電納和電導(dǎo)來(lái)表示線路的等值電路。電導(dǎo)來(lái)表示線路的等值電路。 分兩種情況討論：分兩種情況討論： 一般線路的等值電路一般線路的等值電路 一般線路：中等及中等以下長(zhǎng)度線路，對(duì)架空一般線路：中等及中等以下長(zhǎng)度線路，對(duì)架空線為線為300km；對(duì)電纜為；對(duì)電纜為100km。 1.一般線路的等值電路一般線路的等值電路 Z Y/2 Y/2 不考慮線路的分布參數(shù)不考慮線路的分布參數(shù)特性，只用

30、將線路參數(shù)簡(jiǎn)單特性，只用將線路參數(shù)簡(jiǎn)單地集中起來(lái)的電路表示。地集中起來(lái)的電路表示。lbBlgGlxXlrR1111 2長(zhǎng)線路的等值電路長(zhǎng)線路的等值電路 長(zhǎng)線路：長(zhǎng)度超過(guò)長(zhǎng)線路：長(zhǎng)度超過(guò)300km的架空線和超過(guò)的架空線和超過(guò)100km的電纜。的電纜。精確型精確型 根據(jù)雙端口網(wǎng)絡(luò)理論可得：根據(jù)雙端口網(wǎng)絡(luò)理論可得： /sinhsinh1cosh21sinh1111稱(chēng)稱(chēng)線線路路傳傳播播特特性性稱(chēng)稱(chēng)線線路路特特性性阻阻抗抗其其中中：yzryzZrlrlrlZYrlZZccc Z Y/2 Y/2 兩個(gè)基本概念兩個(gè)基本概念 在超高壓線路中，略去電阻和電導(dǎo)，即相當(dāng)在超高壓線路中，略去電阻和電導(dǎo)，即相當(dāng)于線路上

31、沒(méi)有有功功率損耗時(shí)于線路上沒(méi)有有功功率損耗時(shí)波阻抗：特性阻抗波阻抗：特性阻抗 。自然功率：當(dāng)負(fù)荷阻抗為波阻抗時(shí)，該負(fù)荷所自然功率：當(dāng)負(fù)荷阻抗為波阻抗時(shí)，該負(fù)荷所消耗的功率。消耗的功率。第四節(jié)第四節(jié) 負(fù)荷的參數(shù)和數(shù)學(xué)模型負(fù)荷的參數(shù)和數(shù)學(xué)模型n負(fù)荷用有功功率負(fù)荷用有功功率P和無(wú)功功率和無(wú)功功率Q來(lái)表示。來(lái)表示。 第五節(jié)第五節(jié) 電力網(wǎng)絡(luò)的數(shù)學(xué)模型電力網(wǎng)絡(luò)的數(shù)學(xué)模型標(biāo)幺值的折算標(biāo)幺值的折算電壓等級(jí)的歸算電壓等級(jí)的歸算等值變壓器模型等值變壓器模型電力網(wǎng)絡(luò)的數(shù)學(xué)模型電力網(wǎng)絡(luò)的數(shù)學(xué)模型 標(biāo)幺值標(biāo)幺值n基本概念基本概念n有名制：在電力系統(tǒng)計(jì)算時(shí)，采用有單位的阻抗、有名制：在電力系統(tǒng)計(jì)算時(shí)，采用有單位的阻抗、導(dǎo)

32、納、電壓、電流和功率等進(jìn)行計(jì)算。導(dǎo)納、電壓、電流和功率等進(jìn)行計(jì)算。n標(biāo)幺制：在電力系統(tǒng)計(jì)算時(shí)，采用沒(méi)有單位的阻標(biāo)幺制：在電力系統(tǒng)計(jì)算時(shí)，采用沒(méi)有單位的阻抗、導(dǎo)納、電壓、電流和功率等進(jìn)行計(jì)算。抗、導(dǎo)納、電壓、電流和功率等進(jìn)行計(jì)算。n基準(zhǔn)值：對(duì)于相對(duì)值的相對(duì)基準(zhǔn)?；鶞?zhǔn)值：對(duì)于相對(duì)值的相對(duì)基準(zhǔn)。n三者之間的關(guān)系：三者之間的關(guān)系：同單位的基準(zhǔn)值同單位的基準(zhǔn)值有名值有名值標(biāo)么值標(biāo)么值 n4基本級(jí)：將參數(shù)和變量歸算至同一個(gè)電壓級(jí)?；炯?jí)：將參數(shù)和變量歸算至同一個(gè)電壓級(jí)。一般取網(wǎng)絡(luò)中最高電壓級(jí)為基本級(jí)。一般取網(wǎng)絡(luò)中最高電壓級(jí)為基本級(jí)。n標(biāo)幺制的優(yōu)點(diǎn)：線電壓和相電壓的標(biāo)幺值數(shù)值相標(biāo)幺制的優(yōu)點(diǎn)：線電壓和相電壓的

33、標(biāo)幺值數(shù)值相等，三相功率和單相功率的標(biāo)幺值數(shù)值相等。等，三相功率和單相功率的標(biāo)幺值數(shù)值相等。n選擇基準(zhǔn)值的條件：選擇基準(zhǔn)值的條件：n基準(zhǔn)值的單位應(yīng)與有名值的單位相同基準(zhǔn)值的單位應(yīng)與有名值的單位相同n阻抗、導(dǎo)納、電壓、電流、功率的基準(zhǔn)值之間也阻抗、導(dǎo)納、電壓、電流、功率的基準(zhǔn)值之間也應(yīng)符合電路的基本關(guān)系應(yīng)符合電路的基本關(guān)系功率的基準(zhǔn)值功率的基準(zhǔn)值=100MVA 電壓的基準(zhǔn)值電壓的基準(zhǔn)值=參數(shù)和變量歸算的額參數(shù)和變量歸算的額定電壓定電壓BBBBBBBBYZZIUIUS/133 BBBBBBBBBUSIUSYSUZ3/22 2. 2. 電壓級(jí)的歸算電壓級(jí)的歸算n有名值的電壓級(jí)歸算有名值的電壓級(jí)歸算n

34、 對(duì)于多電壓級(jí)網(wǎng)絡(luò)，無(wú)論是標(biāo)么制還是有名制，都對(duì)于多電壓級(jí)網(wǎng)絡(luò)，無(wú)論是標(biāo)么制還是有名制，都需將參數(shù)或變量歸算至同一電壓級(jí)需將參數(shù)或變量歸算至同一電壓級(jí)基本級(jí)?；炯?jí)。)()()(21221221kkUUkkXXkkRR )1()1()1(21221221kkIIkkGGkkBB 變比分子為基本級(jí)一側(cè)的電壓，分母為待歸算級(jí)一側(cè)的電壓。變比分子為基本級(jí)一側(cè)的電壓，分母為待歸算級(jí)一側(cè)的電壓。220KV10KV35KV110KV500KV500KV242:52535:11110:38.5500:121T-4T-3T-2T-1多電壓級(jí)網(wǎng)絡(luò)多電壓級(jí)網(wǎng)絡(luò) 如需將如需將10KV側(cè)的參數(shù)和變量歸算至側(cè)的參數(shù)和變

35、量歸算至500KV側(cè)，側(cè)，則變壓器則變壓器T-1、T-2、T-3、的變比、的變比k1、k2、k3應(yīng)分別應(yīng)分別取取35/11、110/38.5、500/121標(biāo)幺值的電壓級(jí)歸算標(biāo)幺值的電壓級(jí)歸算將網(wǎng)絡(luò)各元件阻抗、導(dǎo)納以及網(wǎng)絡(luò)中各點(diǎn)電壓、將網(wǎng)絡(luò)各元件阻抗、導(dǎo)納以及網(wǎng)絡(luò)中各點(diǎn)電壓、電流的有名值都?xì)w算到基本級(jí)，然后除以與基電流的有名值都?xì)w算到基本級(jí)，然后除以與基本級(jí)相對(duì)應(yīng)的阻抗、導(dǎo)納、電壓和電流的基準(zhǔn)本級(jí)相對(duì)應(yīng)的阻抗、導(dǎo)納、電壓和電流的基準(zhǔn)值。值。BBBBBBSUYYYYUSZZZZ22 BBBBSUIIIIUUU3 將未經(jīng)歸算的各元件阻抗、導(dǎo)納以及網(wǎng)絡(luò)中各點(diǎn)電將未經(jīng)歸算的各元件阻抗、導(dǎo)納以及網(wǎng)絡(luò)中各

36、點(diǎn)電壓、電流的有名值除以由基本級(jí)歸算到這些量所在電壓、電流的有名值除以由基本級(jí)歸算到這些量所在電壓級(jí)的阻抗、導(dǎo)納、電壓和電流的基準(zhǔn)值。壓級(jí)的阻抗、導(dǎo)納、電壓和電流的基準(zhǔn)值。BBBBBBSUYYYYUSZZZZ22 BBBBSUIIIIUUU 33. 3. 等值變壓器模型等值變壓器模型n優(yōu)點(diǎn)：這種模型可以體現(xiàn)電壓變換，在多電壓等級(jí)網(wǎng)優(yōu)點(diǎn)：這種模型可以體現(xiàn)電壓變換，在多電壓等級(jí)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算中，可以不必進(jìn)行參數(shù)和變量的歸算絡(luò)計(jì)算中，可以不必進(jìn)行參數(shù)和變量的歸算n等值變壓器模型推導(dǎo)：等值變壓器模型推導(dǎo)： k1U IZ 1 TZ IIZ 2 2U 1U 2S 2I 1S 1I 1:k TTTTZUkZUIk

37、ZUkZUI2122211 21212111IUIUSSkSS kII/21 ,/221TZIUkU 2)1(kkYT kkYT1 kYT IZ IIZ 1 2 kkYkZkkZZykkYkZkkZkZykYkZyyTTTTTTTTTT1111111112022102112 根根據(jù)據(jù)雙雙端端口口原原理理：n電力網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用等值變壓器模型的計(jì)算步驟：電力網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用等值變壓器模型的計(jì)算步驟：n有名制、線路參數(shù)都未經(jīng)歸算，變壓器參數(shù)則歸在低有名制、線路參數(shù)都未經(jīng)歸算，變壓器參數(shù)則歸在低壓側(cè)。壓側(cè)。n有名制、線路參數(shù)和變壓器參數(shù)都已按選定的變比歸有名制、線路參數(shù)和變壓器參數(shù)都已按選定的變比歸算到高壓側(cè)。算到高壓側(cè)。n標(biāo)幺制、線路和變壓器參數(shù)都已按選定的基準(zhǔn)電壓折標(biāo)幺制、線路和變壓器參數(shù)都已按選定的基準(zhǔn)電壓折算為標(biāo)幺值。算為標(biāo)幺值。一些常用概念一些常用概念實(shí)際變比實(shí)際變比 k k=UI/UIIUI、UII :分別為與變壓器高、低壓繞組實(shí)分別為與變壓器高、低壓繞組實(shí)際匝數(shù)相對(duì)應(yīng)的電壓。際匝數(shù)相對(duì)應(yīng)的電壓。標(biāo)準(zhǔn)變比標(biāo)準(zhǔn)變比有名制：歸算參數(shù)時(shí)所取的變比有名制：歸算參數(shù)時(shí)所取的變比標(biāo)幺制：歸算參數(shù)時(shí)所取各基準(zhǔn)電壓之比標(biāo)幺制：歸算參數(shù)時(shí)所取各基準(zhǔn)電壓之比非標(biāo)準(zhǔn)變比非標(biāo)準(zhǔn)變比 k* k*= UIIN UI /UII UIN4. 4. 電力網(wǎng)絡(luò)的數(shù)學(xué)模型電力網(wǎng)絡(luò)的數(shù)學(xué)模型n制定電力網(wǎng)