第3次課-第2章 電力系統(tǒng)各元件參數(shù)及模型

1、 第二章第二章 電力系統(tǒng)各元件穩(wěn)態(tài)參數(shù)及電力系統(tǒng)各元件穩(wěn)態(tài)參數(shù)及模型（第模型（第2 2部分）部分）主要主要教學安排教學安排主講內容了解變壓器參數(shù)的物理意義；了解變壓器參數(shù)的物理意義；根據制造廠提供的短路損耗、短路電壓百分數(shù)、空載損耗及空載電流百根據制造廠提供的短路損耗、短路電壓百分數(shù)、空載損耗及空載電流百分數(shù)，分數(shù)，學會計算雙繞組變壓器的參數(shù)，并繪制學會計算雙繞組變壓器的參數(shù)，并繪制型等值電路型等值電路；了解三繞組變壓器的參數(shù)計算，注意三繞組容量比不同造成的影響；了解三繞組變壓器的參數(shù)計算，注意三繞組容量比不同造成的影響；無功補償設備特性；無功補償設備特性；電力系統(tǒng)負荷特性。電力系統(tǒng)負荷特性。

2、教學要求掌握電力系統(tǒng)電力變壓器參數(shù)及模型、等值電路的轉換。掌握電力系統(tǒng)電力變壓器參數(shù)及模型、等值電路的轉換。重點、難點電力變壓器參數(shù)及模型，等值電路的轉換。電力變壓器參數(shù)及模型，等值電路的轉換。主要內容主要內容l電力變壓器參數(shù)及模型 l無功補償設備l電力系統(tǒng)負荷三三. .電力變壓器參數(shù)及模型電力變壓器參數(shù)及模型 變壓器及等值電路變壓器及等值電路 變壓器參數(shù)計算變壓器參數(shù)計算變壓器及等值電路變壓器及等值電路理想變壓器的理想特性：理想變壓器的理想特性：1 1）理想變壓器不消耗能量，即）理想變壓器不消耗能量，即r=0； 2 2）沒有任何漏磁通，即）沒有任何漏磁通，即1=2=，即耦合系，即耦合系數(shù)數(shù)3

3、 3）鐵芯磁導率）鐵芯磁導率為無限大，即各繞組自感與為無限大，即各繞組自感與互感都等于無限大?；ジ卸嫉扔跓o限大。121LLMK變壓器及等值電路變壓器及等值電路由理想特性可得 :1122UNUN1221ININ 1 12 20U IU I變壓器及等值電路變壓器及等值電路單相雙繞組變壓器等值電路單相雙繞組變壓器等值電路為了簡化電力網的計算，雙繞組變壓器一般采用為了簡化電力網的計算，雙繞組變壓器一般采用型等型等效電路。效電路。RT jXTGT-jBTP0+jQ0RT jXT變壓器空載損耗及勵磁功率變壓器空載損耗及勵磁功率對于地方電網及發(fā)展規(guī)劃中的電力系統(tǒng)通常不計對于地方電網及發(fā)展規(guī)劃中的電力系統(tǒng)通常

4、不計變壓器的等值導納。變壓器的等值導納。變壓器參數(shù)計算變壓器參數(shù)計算 變壓器的幾個電氣特性參數(shù)有：變壓器的幾個電氣特性參數(shù)有： 短路短路損耗損耗Pk、阻抗電壓百分數(shù)、阻抗電壓百分數(shù) ，空載損耗，空載損耗P0 、空、空載電流百分數(shù)載電流百分數(shù)I0%。 短路損耗短路損耗Pk：變壓器做短路試驗時，一次側繞組短接，變壓器做短路試驗時，一次側繞組短接，另一次側繞組利用調壓變壓器加電壓，電流達到該側另一次側繞組利用調壓變壓器加電壓，電流達到該側繞組的額定值后，所測得的有功功率即為短路損耗。繞組的額定值后，所測得的有功功率即為短路損耗。 空載損耗空載損耗P0 ：是變壓器一次側開路，在另一次側加：是變壓器一次

5、側開路，在另一次側加額定電壓時測得的變壓器的有功損耗。額定電壓時測得的變壓器的有功損耗。 阻抗電壓百分數(shù)阻抗電壓百分數(shù) 空載電流百分數(shù)空載電流百分數(shù)I0%:%kU00003%*100*100*1003NbNNNNIU IQIIISU I%kU變壓器參數(shù)計算變壓器參數(shù)計算1 1雙繞組變壓器參數(shù)計算：雙繞組變壓器參數(shù)計算：（1 1）電阻計算）電阻計算（2 2）電抗計算）電抗計算（3 3）電導計算）電導計算（4 4）電納計算）電納計算2 2三繞組變壓器參數(shù)計算三繞組變壓器參數(shù)計算3 3自耦變壓器參數(shù)和等值電路自耦變壓器參數(shù)和等值電路TTTZRjXTTTYGjB1 1雙繞組變壓器參數(shù)計算雙繞組變壓器參

6、數(shù)計算電阻計算：電阻計算：在變壓器短路試驗中所測得的短路損耗在變壓器短路試驗中所測得的短路損耗PK近似等于額定電流流過變壓器時三相繞組近似等于額定電流流過變壓器時三相繞組中的總銅耗中的總銅耗，即，即cukPP 由銅耗與電阻之間的關系由銅耗與電阻之間的關系 得：得：222233()3NNcuNTTTNNSSPI RRRWUU2222NNTcukNNUURPPSSPK用用kW，SN用用kVA，UN用用kV1 1雙繞組變壓器參數(shù)計算雙繞組變壓器參數(shù)計算 PK用用KW，SN用用MVA，UN用用kV，則，則上式可寫成：上式可寫成： 221000kNTNPURS1 1雙繞組變壓器參數(shù)計算雙繞組變壓器參數(shù)計

7、算電抗計算電抗計算在短路試驗中，短路電壓等于變壓器在短路試驗中，短路電壓等于變壓器阻抗在額定電流下產生的壓降阻抗在額定電流下產生的壓降，即，即33%100100NTNTkNNI ZI XUUU2%1001003kNNKTNNUUUUXSI對于大中型變壓器，對于大中型變壓器，R RT T可忽略?？珊雎?。SN用用MVA，UN用用kV。1 1雙繞組變壓器參數(shù)計算雙繞組變壓器參數(shù)計算電導計算電導計算變壓器空載試驗所得變壓器空載試驗所得變壓器空載變壓器空載損耗損耗 P0近似等于鐵耗近似等于鐵耗，因此，電，因此，電導可由空載損耗求得：導可由空載損耗求得：302210feTNNPPGUUPK用用kW，UN用

8、用kV。1 1雙繞組變壓器參數(shù)計算雙繞組變壓器參數(shù)計算電納計算電納計算變壓器的電納代表變壓器的勵磁功率。由變壓器的電納代表變壓器的勵磁功率。由于變壓器的空載電流包含有功分量和無功分于變壓器的空載電流包含有功分量和無功分量，與量，與勵磁功率對應的是無功分量勵磁功率對應的是無功分量。由于有由于有功分量很小，無功分量和空載電流在數(shù)值上功分量很小，無功分量和空載電流在數(shù)值上幾乎相等，幾乎相等，IBI0，則：，則：00003%*100*100*1003NbNNNNIU IQIIISU I所以：0022%( )100NTNNQISBsUUSN用用MVA，UN用千伏。用千伏。1 1雙繞組變壓器參數(shù)計算雙繞組

9、變壓器參數(shù)計算【例例】有一臺有一臺121/10.5kV、容量為、容量為31.5MVA的三相雙繞組變壓器，其短路損耗為的三相雙繞組變壓器，其短路損耗為200kW，空載損耗為空載損耗為47W，短路電壓百分數(shù)為，短路電壓百分數(shù)為10.5，空，空載電流百分數(shù)為載電流百分數(shù)為2.7，試計算變壓器等值阻抗，試計算變壓器等值阻抗與導納與導納。解：計算變壓器阻抗解：計算變壓器阻抗1 1）串聯(lián)電阻（歸算到）串聯(lián)電阻（歸算到121kV高電壓側）高電壓側）22221212002.951000100031.5kNTNPURS222102222. 25 .315 .101000200低TR低壓側：低壓側：1 1雙繞組變

10、壓器參數(shù)計算雙繞組變壓器參數(shù)計算2 2）串聯(lián)電抗）串聯(lián)電抗2222121%0.10548.510031.510.5%0.1050.367510031.5kNTNkNTNUUXSUUXS高低1 1雙繞組變壓器參數(shù)計算雙繞組變壓器參數(shù)計算3 3）勵磁回路（并聯(lián)）導納）勵磁回路（并聯(lián)）導納電導：電導：350223502247*100.32 1012147*100.426 1010.5TNTNPGSUPGSU高低1 1雙繞組變壓器參數(shù)計算雙繞組變壓器參數(shù)計算 4022%31.50.0270.58 10100121NTNISBSU高高壓側電納：高壓側電納： 低壓側的低壓側的電納電納B BT T（低）（低

11、） 302%0.771 10100NTNISBSU低1 1雙繞組變壓器參數(shù)計算雙繞組變壓器參數(shù)計算(2.9548.5)TTTZRjXj參數(shù)等效在高壓側參數(shù)等效在高壓側參數(shù)等效在低壓側參數(shù)等效在低壓側54(0.32 100.58 10 )TTTYGjBjS2(2.2222 100.3675)TTTZRjXj53(0.426 100.771 10 )TTTYGjBjS2 2三繞組變壓器參數(shù)計算三繞組變壓器參數(shù)計算1UTGTjBRjX22RjX33RjX2U3U13:NN23:NN三繞組變壓器等值電路三繞組變壓器等值電路三繞組變壓器短路試驗是在兩個繞組間進行，三繞組變壓器短路試驗是在兩個繞組間進行，

12、另一繞組為開路另一繞組為開路，按雙繞組變壓器來做。另外，按雙繞組變壓器來做。另外，額定容量不同，將受到較小容量繞組的額定電額定容量不同，將受到較小容量繞組的額定電流的限制。流的限制。2 2三繞組變壓器參數(shù)計算三繞組變壓器參數(shù)計算三繞組變壓器三個繞組容量比按國家標準有三繞組變壓器三個繞組容量比按國家標準有三種類型：即三種類型：即第第類類：100/100/100100/100/100，三繞組容量都等于變，三繞組容量都等于變壓器的額定容量；壓器的額定容量；第第II 類類：100/100/50100/100/50，第三繞組容量僅為變，第三繞組容量僅為變壓器額定容量的壓器額定容量的50%50%；第第II

13、I類類：100/50/100100/50/100，第二繞組容量為變壓，第二繞組容量為變壓器額定容量的器額定容量的50%50%。2 2三繞組變壓器參數(shù)計算三繞組變壓器參數(shù)計算各繞組額定容量相同時：各繞組額定容量相同時： 若假設三繞組間的短路損耗分別為：若假設三繞組間的短路損耗分別為：Pk1-2，Pk1-3，Pk2-3131332322121kkkkkkkkkPPPPPPPPP213231331322123213211212121kkkkkkkkkkkkPPPPPPPPPPPP各繞組的短路損耗分別為：各繞組的短路損耗分別為：Pk1，Pk2，Pk3。2 2三繞組變壓器參數(shù)計算三繞組變壓器參數(shù)計算21

14、1222222332100010001000kNTNkNTNkNTNPURSPURSPURS213231331322123213211212121kkkkkkkkkkkkPPPPPPPPPPPP三繞組的等值電阻分別為：三繞組的等值電阻分別為：2 2三繞組變壓器參數(shù)計算三繞組變壓器參數(shù)計算額定容量不同時額定容量不同時，短路實驗時，只能是容量小的繞組短路實驗時，只能是容量小的繞組達到它的額定電流值，所測得的短路損耗與按額定容達到它的額定電流值，所測得的短路損耗與按額定容量計算的額定電流流過時的短路損耗有差別，量計算的額定電流流過時的短路損耗有差別，必須對必須對工廠提供的短路試驗的數(shù)據進行折算，工廠

15、提供的短路試驗的數(shù)據進行折算，例如對于一臺例如對于一臺100/50/100100/50/100類型變壓器類型變壓器 進行折算。短路損耗進行折算。短路損耗 ， 都是在第二繞組中流過變壓器額定電流的都是在第二繞組中流過變壓器額定電流的1/2時測得時測得的，而的，而Pk(1-3)仍是在流過變壓器額定電流時測得的。仍是在流過變壓器額定電流時測得的。有：有：(1 2)kP2(1 2)1 22(2 3)2 34/24/2NkkkNNkkkNIPPPIIPPPI 為銘牌數(shù)據。為銘牌數(shù)據。(2 3)kP(1 2)kP(2 3)kP2 2三繞組變壓器參數(shù)計算三繞組變壓器參數(shù)計算23max(100%)2(100%

16、)(50%)1022NNNKNSNSSPURSRR有時：三繞組變壓器只給出一個有時：三繞組變壓器只給出一個最大短路損耗最大短路損耗Pkmax，最大最大短路損耗短路損耗是指兩個是指兩個100%100%容量繞組中流過額定電流，另一個容量繞組中流過額定電流，另一個100%100%或或50%50%容量繞組空載時的損耗。容量繞組空載時的損耗。由由Pkmax可求得兩個可求得兩個100%100%容量繞組的電阻，另一繞組電阻就容量繞組的電阻，另一繞組電阻就等于這兩個繞組之一電阻的兩倍。（變壓器的設計原則：等于這兩個繞組之一電阻的兩倍。（變壓器的設計原則：按同一電流密度選擇各繞組導線截面積按同一電流密度選擇各繞

17、組導線截面積）2 2三繞組變壓器參數(shù)計算三繞組變壓器參數(shù)計算對于短路電壓百分數(shù)，按國標規(guī)定制造對于短路電壓百分數(shù)，按國標規(guī)定制造廠提供的短路電壓是已經歸算到變壓器廠提供的短路電壓是已經歸算到變壓器額定電流時的數(shù)值。因此，第額定電流時的數(shù)值。因此，第II、III類類變壓器對于短路電壓不需要再進行歸算變壓器對于短路電壓不需要再進行歸算了。了。2 2三繞組變壓器參數(shù)計算三繞組變壓器參數(shù)計算短路電壓百分數(shù)短路電壓百分數(shù): :(1 2)12(2 3)23(1 3)13%kkkkkkkkkUUUUUUUUU1(1 2)(1 3)(2 3)2(1 2)(2 3)(1 3)3(1 3)(2 3)(1 2)1%

18、21%21%2kkkkkkkkkkkkUUUUUUUUUUUU2 2三繞組變壓器參數(shù)計算三繞組變壓器參數(shù)計算211222233%100%100%100kNTNkNTNkNTNUUxSUUxSUUxS三繞組的等值電抗分別為：三繞組的等值電抗分別為：1(1 2)(1 3)(2 3)2(1 2)(2 3)(1 3)3(1 3)(2 3)(1 2)1%21%21%2kkkkkkkkkkkkUUUUUUUUUUUU例，例，對于一臺額定容量對于一臺額定容量30/30/20MVA的變壓器的變壓器，額定電壓為，額定電壓為 110/38.5/11kV，空載損耗為空載損耗為67.4W，空載電流百分數(shù)為，空載電流百

19、分數(shù)為30.1, ,其短路損耗、短路電壓百分數(shù)如下，試計算變壓器等值阻抗其短路損耗、短路電壓百分數(shù)如下，試計算變壓器等值阻抗與導納與導納。2 31 31 2454273243kkkPkWPkWPkW(1 2)(2 3)(1 3)%11.55%20.55%8.47kkkUUU2(1 3)1 332(2 3)2 33574614NkkNkkSPPSSPPS2211222222222233221941102.6110001000302601103.49710001000301103534.747100030kNTNkNTNkNTNPURSPURSPURS21323133132212321321121

20、2121kkkkkkkkkkkkPPPPPPPPPPPP三繞組的等值電阻分別為：三繞組的等值電阻分別為：211222233%47.65100%1.067100%35.23100kNTNkNTNkNTNUUxSUUxSUUxS 三繞組的等值電抗分別為：三繞組的等值電抗分別為：1(1 2)(1 3)(2 3)2(1 2)(2 3)(1 3)3(1 3)(2 3)(1 2)1%21%21%2kkkkkkkkkkkkUUUUUUUUUUUU3 3）勵磁回路（并聯(lián)）導納）勵磁回路（并聯(lián)）導納電導：電導：3602267.4*105.57 10110TNPGSU高 4022%300.3017.462 101

21、00110NTNISBSU高電納：電納： 1UTGTjBRjX22RjX33RjX2U3U13:NN23:NN2 2三繞組變壓器參數(shù)計算三繞組變壓器參數(shù)計算三繞組變壓器的繞組有兩種排列方式：三繞組變壓器的繞組有兩種排列方式：中低高：中低高：高壓、中壓繞組間由于漏磁通道較高壓、中壓繞組間由于漏磁通道較長，阻抗電壓較大；高壓、低壓繞組間以及中長，阻抗電壓較大；高壓、低壓繞組間以及中壓、低壓繞組間由于漏磁通道較短，阻抗電壓壓、低壓繞組間由于漏磁通道較短，阻抗電壓較小。對升壓變壓器，須將功率自低壓繞組經較小。對升壓變壓器，須將功率自低壓繞組經高壓、中壓繞組輸入系統(tǒng)，為減小電壓損耗。高壓、中壓繞組輸入系

22、統(tǒng)，為減小電壓損耗。對降壓變壓器，若功率主要自高壓側輸向低壓對降壓變壓器，若功率主要自高壓側輸向低壓側，為減小損耗也采用此種排列方式。側，為減小損耗也采用此種排列方式。低中高低中高：如低壓側各斷路器的短路容量不足，如低壓側各斷路器的短路容量不足，須限制短路電流時，采用此種排列方式，以滿須限制短路電流時，采用此種排列方式，以滿足運行要求。足運行要求。3 3自耦變壓器參數(shù)和等值電路自耦變壓器參數(shù)和等值電路自耦變壓器的等值電路及參數(shù)求取與普通變壓自耦變壓器的等值電路及參數(shù)求取與普通變壓器相同。器相同。計算等值電阻時要對短路試驗的數(shù)據進行折算。計算等值電阻時要對短路試驗的數(shù)據進行折算。kNNkkkNN

23、kkPIIPPPIIPP42/42/2)32(322)21(211 31 332 32 33%NkkNNkkNSUUSSUUS短路損耗折算方法如：短路損耗折算方法如：短路電壓百分數(shù)應按下式折算：短路電壓百分數(shù)應按下式折算：4.4.變壓器的變壓器的型等值電路型等值電路前面計算中，將變壓器的阻抗折算到高壓側，前面計算中，將變壓器的阻抗折算到高壓側，因此通過計算得到的低壓側電壓、電流均為折因此通過計算得到的低壓側電壓、電流均為折算到高壓側的數(shù)值。若在變壓器電路中增加只算到高壓側的數(shù)值。若在變壓器電路中增加只反映變比的理想變壓器，則可直接求出低壓側反映變比的理想變壓器，則可直接求出低壓側的實際電壓、電

24、流數(shù)值。的實際電壓、電流數(shù)值。以雙繞組變壓器為例：阻抗歸算到一次側。以雙繞組變壓器為例：阻抗歸算到一次側。4.4.變壓器的變壓器的型等值電路型等值電路1I1122122/TUI ZUkUIIIk2I2I2UZT/kZT/(1-k)ZT/k(k-1)1U1I2U2I4.4.變壓器的變壓器的型等值電路型等值電路1U2U1I121112212211221()(1)()TTTTTTUUkkIUUUZZZkUk Ukk kIkIUUUZZZ2IZT/kZT/(1-k)ZT/k(k-1)4.4.變壓器的變壓器的型等值電路型等值電路11122122(1)()()(1)TTTTIk Y UkY UUIkY U

25、Uk kY UU1U2I1I2kYT(1-k) YTk(k-1) YT四四. .無功補償設備無功補償設備1.1.并聯(lián)電容器并聯(lián)電容器 并聯(lián)電容器是系統(tǒng)中重要的無功功率電源。并聯(lián)電容器是系統(tǒng)中重要的無功功率電源。使用時可將電容器連接成若干組，按需要成組地投入使用時可將電容器連接成若干組，按需要成組地投入或切除?；蚯谐Ｆ鋯挝蝗萘康耐顿Y費用較小，運行時有功功率損耗也其單位容量的投資費用較小，運行時有功功率損耗也較小，約為額定容量的較小，約為額定容量的0.30.30.50.5。 輸出電流輸出電流 與無功功率與無功功率2Ij CUQUIjUC 2.2.并聯(lián)電抗器并聯(lián)電抗器 并聯(lián)電抗器用于吸收高壓電力網

26、中過剩的無功功率和遠并聯(lián)電抗器用于吸收高壓電力網中過剩的無功功率和遠距離輸電線路參數(shù)補償?shù)臒o功功率。距離輸電線路參數(shù)補償?shù)臒o功功率。3. 3. 靜止補償器靜止補償器 靜止補償器是一種動態(tài)無功補償裝置靜止補償器是一種動態(tài)無功補償裝置 靜止補償器的全稱為靜止無功補償器（靜止補償器的全稱為靜止無功補償器（SVCSVC），），有各種不同型式。目前常用的有有各種不同型式。目前常用的有晶閘管控制電抗晶閘管控制電抗器型（器型（TCRTCR型）、型）、晶閘管開關電容器型（晶閘管開關電容器型（TSCTSC）和和飽和電抗器型（飽和電抗器型（SRSR型）。型）。四四. .無功補償設備無功補償設備1）TCR-FC型型

27、補償器（補償器（晶閘管控制電抗器型）晶閘管控制電抗器型）TCRCCfL2sin121LB四四. .無功補償設備無功補償設備2 2）TSC型補償器是用可控硅投切的電容器組構成型補償器是用可控硅投切的電容器組構成的的（Thyristor Switched Capacitor）。 TSC 用可控硅開關代用可控硅開關代替機械類開關替機械類開關。四四. .無功補償設備無功補償設備3）SR型補償器是用直流電流控制的飽和電抗型補償器是用直流電流控制的飽和電抗器器（D.C. Control Saturable Reaction）與固定與固定電容器的并聯(lián)組合。電容器的并聯(lián)組合。 CCfLSRSCC四四. .無功補償設備無功補償設備五五. .電力系統(tǒng)負荷電力系統(tǒng)負荷發(fā)電廠所生產的電能，除了一小部分在傳輸和分發(fā)電廠所生產的電能，除了一小部分在傳輸和分配過程中損失外，全部供給了用戶，