電力工程2-第2章-輸電設(shè)備課件

1、第1篇 電力設(shè)備Part I Electric Apparatus輸電設(shè)備電力負(fù)荷 同步發(fā)電機(jī)組 開(kāi)關(guān)類(lèi)設(shè)備高壓絕緣與保護(hù)控制第2章 輸電設(shè)備1、電力線路的參數(shù)和數(shù)學(xué)模型2、變壓器的參數(shù)和數(shù)學(xué)模型3、電抗器的數(shù)學(xué)模型4、電力網(wǎng)的數(shù)學(xué)模型電力線路1、導(dǎo)線架空線：導(dǎo)線、避雷器、桿塔、絕緣子、金具電纜線：導(dǎo)線、絕緣層、保護(hù)層要求：導(dǎo)電好、機(jī)械強(qiáng)度大、抗腐蝕能力強(qiáng)鋁L常用，機(jī)械強(qiáng)度不夠，鋼芯鋁線材料鋼G導(dǎo)電性差，做避雷線銅T最好，但貴鋁合金HL2.1 電力線路的參數(shù)和數(shù)學(xué)模型一.線路的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)多股線絞合J排列：1、6、12、18普通型：LGJ 鋁/鋼 比5.66.0加強(qiáng)型：LGJJ 鋁/鋼 比4.34

2、.4輕 型：LGJQ 鋁/鋼 比8.08.1LGJ-400/50數(shù)字表示截面積擴(kuò)徑導(dǎo)線K擴(kuò)大直徑，不增加截面積LGJK- 300相當(dāng)于LGJQ-400和普通鋼芯相區(qū)別，支撐層6股分裂導(dǎo)線每相分成若干根，相互之間保持一 定距離400-500mm,防電暈，減小了電抗，電容增大2.1 電力線路的參數(shù)和數(shù)學(xué)模型四分裂導(dǎo)線結(jié)構(gòu)木塔已不用2.桿塔鋼筋混凝土塔單桿、型桿鐵塔用于跨越，超高壓輸電、耐張、轉(zhuǎn)角、 換位。獨(dú)根鋼管城市供電作用分直線桿塔線路走向直線處，只承受導(dǎo)線自重耐張桿塔承受對(duì)導(dǎo)線的拉緊力轉(zhuǎn)向桿塔用于線路轉(zhuǎn)彎處換位桿塔減少三相參數(shù)的不平衡跨越桿塔跨越寬度大時(shí)，塔高：100200米終端桿塔只承受一側(cè)

3、的耐張力，導(dǎo)線首末端2.1 電力線路的參數(shù)和數(shù)學(xué)模型2.1 電力線路的參數(shù)和數(shù)學(xué)模型2.1 電力線路的參數(shù)和數(shù)學(xué)模型2.1 電力線路的參數(shù)和數(shù)學(xué)模型2.1 電力線路的參數(shù)和數(shù)學(xué)模型2.1 電力線路的參數(shù)和數(shù)學(xué)模型ABC2.1 電力線路的參數(shù)和數(shù)學(xué)模型2.1 電力線路的參數(shù)和數(shù)學(xué)模型3.絕緣子和金具絕緣子要求：足夠的電氣與機(jī)械強(qiáng)度、抗腐蝕材料：瓷質(zhì)與玻璃質(zhì)元件類(lèi)型：針式（35KV以下），懸式（ 35KV以上）片樹(shù)：35KV，110KV，220KV，330KV，500KV 3 7 13 19 24金具作用：連接導(dǎo)線和絕緣子線夾：懸重、耐張導(dǎo)線接續(xù)：接續(xù)、聯(lián)結(jié)保護(hù)金具：護(hù)線條、預(yù)絞線、防震錘、阻尼線

4、絕緣保護(hù)：懸重錘2.1 電力線路的參數(shù)和數(shù)學(xué)模型二、單位長(zhǎng)度電力線路的參數(shù)1、電阻r1=/ sS 截面積 mm2單位：mm2/km一般是查表 rt=r20(1+(t-20)鋼線電阻：導(dǎo)磁集膚、磁滯效應(yīng)交流電阻直流電阻，和電流有關(guān)查手冊(cè)電阻率銅：18.8 鋁: 31.3與溫度有關(guān)2.1 電力線路的參數(shù)和數(shù)學(xué)模型2、電抗物理意義：導(dǎo)線通交流電，產(chǎn)生磁場(chǎng)自感、互感外電抗內(nèi)電抗對(duì)數(shù)關(guān)系：導(dǎo)線截面和布置無(wú)顯著影響，一般0.4 /km正三角布置Dm=D；水平布置Dm=1.26D分裂導(dǎo)線：改變磁場(chǎng)，增大了半徑，減少了電抗2.1 電力線路的參數(shù)和數(shù)學(xué)模型3、電納物理意義：導(dǎo)線通交流電，產(chǎn)生電場(chǎng)容感對(duì)數(shù)關(guān)系：變

5、化不大，一般 2.8510-6 S /km分裂導(dǎo)線：增大了等效半徑，電納增大，用req替代r計(jì)算Dm與r的意義與電抗表達(dá)式一致2.1 電力線路的參數(shù)和數(shù)學(xué)模型4、電導(dǎo)物理意義絕緣子表面泄露很小，忽略實(shí)測(cè)損耗，計(jì)算電導(dǎo)，一般忽略110KV9.6mm空氣電離電暈損耗，臨界電壓Ucr，好天不產(chǎn)生，壞天可有規(guī)定最小直徑220KV21.28mm330KV32.2mm 分裂導(dǎo)線電纜參數(shù)計(jì)算復(fù)雜，查手冊(cè)2.1 電力線路的參數(shù)和數(shù)學(xué)模型三、電力線路的等值電路r1jx1g1jb1r1jx1g1jb1r1jx1g1jb1r1jx1g1jb1一般線路的等值電路（正常運(yùn)行時(shí)忽略g）1、短線路（一字型等值電路）條件：L

6、100km的架空線,忽略g，b線路電壓不高2.1 電力線路的參數(shù)和數(shù)學(xué)模型2、中等長(zhǎng)度線路（型和T型等值電路）條件：100-300km的架空線或100km的電纜線，近似等值，不能用星三角變換ZY/2Y/2Z/2Z/2Y3、長(zhǎng)線路（分布參數(shù)雙曲函數(shù)）書(shū)上例題 P512.1 電力線路的參數(shù)和數(shù)學(xué)模型電阻、電感、對(duì)地電導(dǎo)、對(duì)地電容計(jì)及其余兩相影響的一相等值參數(shù)內(nèi)推法（分析法）2.1.1 線路電阻電阻溫度系數(shù)反映導(dǎo)體通電流后發(fā)熱的有功功率損失線路電抗導(dǎo)線換位分裂導(dǎo)線反映載流導(dǎo)體的磁場(chǎng)效應(yīng)互幾何均距自幾何均距0.40.330.300.28線路對(duì)地電導(dǎo)反映泄漏電流和空氣游離引起的有功損耗電暈現(xiàn)象：局部放電

7、增大導(dǎo)線半徑（用分裂導(dǎo)線）是減小損耗的有效方法；通常忽略不計(jì)線路對(duì)地電容（電納）反映導(dǎo)體帶電時(shí)在周?chē)橘|(zhì)中建立電場(chǎng)效應(yīng)的。一相導(dǎo)線組的等值半徑各相導(dǎo)線重心間的幾何均距線路的等值電路型等值電路變壓器的等值電路雙繞組變壓器2.2 變壓器參數(shù)電阻、電抗、對(duì)地電導(dǎo)、對(duì)地電納外測(cè)法：短路試驗(yàn)，空載試驗(yàn)短路損耗，短路電壓；空載損耗，空載電流2、參數(shù)計(jì)算電阻電抗對(duì)地電導(dǎo)對(duì)地電納變比一、雙繞組變壓器u1I1n1:n2I2u21、理想變壓器I1n1=I2n2 I2=k I1 u1/n1=u2/n2 u2= u1/kk=n1/n2特征：無(wú)銅損、鐵損、漏抗、激磁電流2、實(shí)際變壓器RTjXT-jBTGT通過(guò)短路和開(kāi)路

8、試驗(yàn)求RT、XT、BT、 GT2.2 變壓器的數(shù)學(xué)模型3、短路試驗(yàn)求RT、XT條件：一側(cè)短路，另一側(cè)加電壓使短路繞組電流達(dá)到額定值短路損耗：注意單位：UN（V）、SN（VA）、Pk（W）如 UN（KV）、SN（MVA）、Pk（KW）時(shí)2.2 變壓器的數(shù)學(xué)模型短路電壓百分比UN（KV）、SN（MVA）2.2 變壓器的數(shù)學(xué)模型4、開(kāi)路試驗(yàn)求GT、BT條件：一側(cè)開(kāi)路，另一側(cè)加額定電壓空載損耗：空載電流百分比 I0%有功分量Ig無(wú)功分量Ib 2.2 變壓器的數(shù)學(xué)模型二、三繞組變壓器-jBTRT1jXT1GTRT2jXT2RT3jXT3參數(shù)的求法與雙繞組相同注意三繞組容量比不同各繞組排列不同導(dǎo)納的求法與

9、雙繞組相同短路試驗(yàn)求RT、XT條件：令一個(gè)繞組開(kāi)路，一個(gè)繞組短路，而在余下的一個(gè)繞組施加電壓，依此得的數(shù)據(jù)（兩兩短路試驗(yàn)）2.2 變壓器的數(shù)學(xué)模型1、由短路損耗求RT對(duì)于第類(lèi)（100/100/100）2.2 變壓器的數(shù)學(xué)模型對(duì)于第類(lèi)（100/50/100）第類(lèi)（100/100/50）試驗(yàn)時(shí)小繞組不過(guò)負(fù)荷，存在歸算問(wèn)題，歸算到SN對(duì)于（100/50/100）對(duì)于（100/100/50）代入可計(jì)算2.2 變壓器的數(shù)學(xué)模型只給出一個(gè)最大短路損耗Pkmax時(shí)（兩個(gè)100%繞組間短路）2、由短路電壓百分比求XT（制造商已歸算，直接用）排列不同，阻抗不同，中間繞組最小，甚至為負(fù)，一般取02.2 變壓器的數(shù)

10、學(xué)模型三、自耦變壓器特點(diǎn)：電阻小、損耗小、運(yùn)行經(jīng)濟(jì)、結(jié)構(gòu)緊湊、電抗小、輸送容量大、重量輕、便于運(yùn)輸接線：Y0/Y0/，第三繞組容量比額定容量小參 數(shù)舊標(biāo)準(zhǔn)損耗未歸算電壓%未歸算新標(biāo)準(zhǔn)最大短路損耗歸算的電壓%2.2 變壓器的數(shù)學(xué)模型三繞組變壓器的參數(shù)計(jì)算等效電路圖：共8個(gè)參數(shù)需要確定三種容量比：100/100/100;100/50/100;100/100/50三繞組變壓器的參數(shù)計(jì)算3電阻3電抗：3次短路試驗(yàn)，3個(gè)短路損耗3個(gè)短路電壓三繞組變壓器的參數(shù)計(jì)算電阻計(jì)算標(biāo)么值有名值電抗計(jì)算不同容量比的折算100/100/100100/100/50，100/50/100要折算到100/100/100例2-

11、6計(jì)算各繞組的電阻；將短路損耗按照容量折算；計(jì)算各繞組的短路損耗；計(jì)算各繞組的電阻有名值；計(jì)算各繞組的電抗各繞組短路電壓比的計(jì)算；各繞組電抗的計(jì)算；計(jì)算勵(lì)磁電導(dǎo)和電納；自耦變壓器的參數(shù)計(jì)算不僅短路損耗要進(jìn)行容量折算，而且短路電壓百分?jǐn)?shù)也必須折算；但是，教科書(shū)上的短路電壓百分?jǐn)?shù)折算公式是錯(cuò)誤的：不是平方，是一次方?？蓞⒖嘉彝扑]的參考書(shū)；電阻：小，忽略電抗：jXR等值電路：高電壓等級(jí)可用于低電壓等級(jí)，不用SN2.3 電抗器的數(shù)學(xué)模型以功率表示：SL=PL+jQL以阻抗和導(dǎo)納表示：RTjXTIL。UL。-jBLGLUL。IL。*2.4 負(fù)荷的數(shù)學(xué)模型一、多電壓等級(jí)網(wǎng)絡(luò)中參數(shù)和變量的歸算（有名值）電力

12、線、變壓器等值電路級(jí)聯(lián)成電力網(wǎng)等值電路注意：多級(jí)電壓網(wǎng)存在一個(gè)不同電壓級(jí)之間的歸算問(wèn)題變壓器的參數(shù)與UN有關(guān)，歸算到哪一側(cè)，值不同變壓器的負(fù)載阻抗歸算到某一側(cè)時(shí)，和變比平方有關(guān)要級(jí)聯(lián)等值電路，須將不同電壓級(jí)下的阻抗、導(dǎo)納、電壓、電流歸算到同一級(jí)基本級(jí)（取電網(wǎng)最高電壓）歸算2.5 電力系統(tǒng)的等值電路K的取值分子是向著基本級(jí)一側(cè)的電壓K的計(jì)算分母是向著待歸算一側(cè)的電壓手算實(shí)際變比計(jì)算機(jī)先取線路額定電壓比值，然而再修正T3500/121T4242/525T2110/38.5220KV500KV110KV35KV10KVT135/11 如需將10KV側(cè)的參數(shù)和變量歸算至500KV側(cè)，則變壓器T-1、T

13、-2、T-3、的變比k1、k2、k3應(yīng)分別取35/11、110/38.5、500/1212.5 電力系統(tǒng)的等值電路例題：電力網(wǎng)接線如圖所示，圖中各元件的技術(shù)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1、表2，試作出歸算到110KV側(cè)和6KV側(cè)的電網(wǎng)等值電路T1T2 k210KV110KV6KVk1L1L2符號(hào)額定容量（MVA）額定電壓（KV）Uk%Pk(KW)I0%P0(KW)T131.510.5/12110.5190332T220110/6.610.51352.822符號(hào)導(dǎo)線型號(hào)長(zhǎng)度（Km）電壓(KV)電阻(/km)電抗(/km)電納(S/km)L1LGJ-1851001100.170.383.1510-6L2LGJ-300

14、560.1050.383表1:表2:2.5 電力系統(tǒng)的等值電路解: 變壓器的電阻、導(dǎo)納，線路的電導(dǎo)都略去不計(jì)歸算到110KV側(cè)變壓器T1的電抗：變壓器T2的電抗：線路L1的電阻、電抗和電納為：2.5 電力系統(tǒng)的等值電路線路L2的電阻、電抗為：j48.8 jxT1RL1jXL117j38j48.8 jxT1RL2jXL217j38jBL1/2j1.57510-4jBL1/2j1.57510-42.5 電力系統(tǒng)的等值電路j0.1757jxT1RL1jXL10.0612j0.1368j0.228jxT1RL2jXL20.525j1.915jBL1/2jJ4.37610-2jBL1/2j4.37610

15、-2歸算到6KV側(cè)2.5 電力系統(tǒng)的等值電路4、電力系統(tǒng)的標(biāo)幺值等值電路的制定多電壓等級(jí)系統(tǒng)仍存在歸算問(wèn)題，有兩種求法歸算有名值指定基本級(jí)，將其它級(jí)有名值歸算到基本級(jí)指定一套基本級(jí)下的基準(zhǔn)值用標(biāo)幺值定義求歸算基準(zhǔn)值（就地歸算）將基準(zhǔn)值歸算到各電壓級(jí)，形成相應(yīng)基值在基本級(jí)下指定一套基準(zhǔn)值各電壓級(jí)參數(shù)除以本級(jí)下的基值2.5 電力系統(tǒng)的等值電路三、端部條件完全等值的變壓器模型目標(biāo)：端部條件與實(shí)際電路中的值相等（不需歸算）的等值電路1、雙繞組（注意與2-54圖的區(qū)別）理想變壓器1:kRTjXT-jBTGT1:k1212推導(dǎo)目的：等值電路中端部條件（ ， ） （ ， ）不變變壓器參數(shù)受變比影響2.5 電力系統(tǒng)的等值電路推導(dǎo)過(guò)程：從1-1，2-2之間等值，將導(dǎo)納支路拿出去y12y10y20如果雙端口網(wǎng)絡(luò)用型表示（且YT=1/ZT）ZT1:k12121:kZT等值電路支路以阻抗表示ZTk:11212試推導(dǎo)：2.5 電力系統(tǒng)的等值電路2、三繞組變壓器的等值模型（注意與書(shū)上256圖的區(qū)別）三繞組可用二繞組方法推出3、應(yīng)用：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)。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)。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。2.5 電力系統(tǒng)的等值電路一些常用概念實(shí)際變比 kk=UI/UIIUI、UII :分別為與