第二章電力網(wǎng)的正序參數(shù)和等值電路

第二章電力網(wǎng)的正序參數(shù)和等值電路第一頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期四第二章電力網(wǎng)參數(shù)及等值電路基礎知識正序分量、負序分量、零序分量ABCACBABC(a)正序圖(b)負序圖(c)零序圖例如：對正序圖：A相電壓為：UA=220sin(100t)；B相電壓為：UB=220sin(100t-120°)；C相電壓為：UC=220sin(100t+120°)；第二頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期四三相復功率、有功功率、無功功率、線電壓與相電壓、線電流與相電流、功率因數(shù)等感性無功與容性無功、感性與容性電抗或電納感性：電感X為正值，電納B為負值容性：電感X為負值，電納B為正值第三頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期四第二章電力網(wǎng)參數(shù)及等值電路第二節(jié)變壓器的數(shù)學模型第三節(jié)標幺制和電力網(wǎng)等值電路第一節(jié)電力線路的數(shù)學模型第四頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期四第一節(jié)電力線路的數(shù)學模型電力線路一.導線架空線：導線、避雷器、桿塔、絕緣子、金具電纜線：導線、絕緣層、保護層要求：導電好、機械強度大、抗腐蝕能力強鋁—L—常用，機械強度不夠，鋼芯鋁線材料鋼—G—導電性差，做避雷線銅—T—最好，但貴鋁合金—HL第五頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期四結構多股線絞合—J排列：1、6、12、18普通型：LGJ鋁/鋼比5.6—6.0加強型：LGJJ鋁/鋼比4.3—4.4輕型：LGJQ鋁/鋼比8.0—8.1LGJ-400/50—數(shù)字表示截面積擴徑導線—K擴大直徑，不增加截面積LGJK-300相當于LGJQ-400和普通鋼芯相區(qū)別，支撐層6股分裂導線——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，電容增大第六頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期四結構木塔——已不用二.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、轉角、 換位作用分直線桿塔—線路走向直線處，只承受導線自重耐張桿塔—承受對導線的拉緊力轉向桿塔—用于線路轉彎處換位桿塔—減少三相參數(shù)的不平衡跨越桿塔—跨越寬度大時，塔高：100—200米終端桿塔—只承受一側的耐張力，導線首末端第七頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期四第八頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期四第九頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期四ABC第十頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期四三.絕緣子和金具絕緣子要求：足夠的電氣與機械強度、抗腐蝕材料：瓷質(zhì)與玻璃質(zhì)元件類型：針式（35KV以下），懸式（35KV以上）片樹：35KV，110KV，220KV，330KV，500KV 37131924金具作用：連接導線和絕緣子線夾：懸重、耐張導線接續(xù)：接續(xù)、聯(lián)結保護金具：護線條、預絞線、防震錘、阻尼線絕緣保護：懸重錘第十一頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期四

單位長度線路的一相等值電路： 四個參數(shù)：電阻、電抗、電容、電導四.電力線路的電氣參數(shù)第十二頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期四四.電力線路的電氣參數(shù)1、電阻r1=ρ/sS截面積mm2單位：Ω?mm2/km一般是查表rt=r20(1+α(t-20))鋼線電阻：導磁集膚、磁滯效應交流電阻> 直流電阻ρ電阻率銅：18.8鋁：31.5與溫度有關第十三頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期四2、電抗基本算式導體自感：導體互感：若導體A和導體B相鄰，導體B中的電流iB產(chǎn)生與導體A相鉸鏈的磁鏈為AB，則互感為：物理意義：導線通交流電，產(chǎn)生磁場自感、互感第十四頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期四2、電抗計算公式對數(shù)關系：導線截面和布置無顯著影響，一般0.4Ω/km正三角布置Dm=D；水平布置Dm=1.26D第十五頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期四為什么采用分裂導線？：改變磁場，增大了半徑，減少了電抗！2、分裂導線的電抗計算dddddddd當分裂數(shù)為2、3、4時：導線的電抗一般分別為0.33、0.3、0.28Ω/km第十六頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期四3、電納物理意義：導線通交流電，產(chǎn)生電場容感對數(shù)關系：變化不大，一般2.85Х10-6S

/km分裂導線：增大了等效半徑，電納增大，用req替代r計算Dm與r的意義與電抗表達式一致第十七頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期四4、電導物理意義絕緣子表面泄露——很小，忽略實測損耗，計算電導，一般忽略110KV—9.6mm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220KV—21.28mm330KV—32.2mm減少電暈措施：采用分裂導線；增大導體半徑；甚至采用擴徑導線。第十八頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期四五、電力線路的等值電路r1jx1g1jb1r1jx1g1jb1r1jx1g1jb1r1jx1g1jb1一般線路的等值電路（正常運行時忽略g）1、短線路（一字型等值電路）條件：L<100km的架空線,忽略g，b 線路電壓不高第十九頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期四波阻抗：傳播常數(shù)：第二十頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期四2、中等長度線路（π型和T型等值電路）實際計算中大多采用π型電路代表輸電線，對π型電路做進一步分析，精確的π型電路參數(shù)為：ZY/2Y/2Z’/2Z’/2Y’第二十一頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期四π型電路參數(shù)的簡化計算第二十二頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期四3、線路的自然功率自然功率的概念：當負荷阻抗為波阻抗時，該負荷所消耗的功率。自然功率的公式：當線路忽略電阻R和電導G的時候，波阻抗為純電阻，如果這時負荷等于波阻抗，則線路末端的功率為純有功功率：第二十三頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期四自然功率用來衡量線路的輸電能力，一般20kv以上線路的輸電能力大致接近自然功率行波波長

?波長時（1500km），兩端相位差90°第二十四頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期四第二節(jié)變壓器的數(shù)學模型第二十五頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期四一、雙繞組變壓器u1I1n1:n2I2u21、理想變壓器I1n1=I2n2

I2=k

I1u1/n1=u2/n2

u2=

u1/kk=n1/n2特征：無銅損、鐵損、漏抗、激磁電流2、實際變壓器RTjXT-jBTGT通過短路和開路試驗求RT、XT、BT、GT第二十六頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期四3、短路試驗求RT、XT條件：一側短路，另一側加電壓使短路繞組電流達到額定值短路損耗：注意單位：UN（V）、SN（VA）、Pk（W）如UN（KV）、SN（MVA）、Pk（KW）時第二十七頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期四短路電壓百分比UN（KV）、SN（MVA）第二十八頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期四4、開路試驗求GT、BT條件：一側開路，另一側加額定電壓空載損耗：空載電流百分比I0%有功分量Ig無功分量Ib第二十九頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期四二、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納的求法與雙繞組相同短路試驗求RT、XT條件：令一個繞組開路，一個繞組短路，而在余下的一個繞組施加電壓，依此得的數(shù)據(jù)（兩兩短路試驗）第三十頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期四1、由短路損耗求RT對于第Ⅰ類（100/100/100）第三十一頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期四對于第Ⅱ類（100/50/100）第Ⅲ類（100/100/50）試驗時小繞組不過負荷，存在歸算問題，歸算到SN對于（100/50/100）對于（100/100/50）代入可計算第三十二頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期四只給出一個最大短路損耗Pkmax時（兩個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，一般取0第三十三頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期四三、自耦變壓器特點：電阻小、損耗小、運行經(jīng)濟、結構緊湊、電抗小、 輸送容量大、重量輕、便于運輸接線：Y0/Y0/Δ，第三繞組容量比額定容量小參數(shù)舊標準損耗未歸算電壓%未歸算新標準最大短路損耗歸算的電壓%第三十四頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期四補充：電力變壓器的運行1、正常過負荷能力不縮短壽命為前提自然循環(huán)30%，強迫循環(huán)20%2、事故過負荷能力以犧牲變壓器壽命為代價計算過負荷時犧牲的天數(shù)3、三繞組變壓器容量：100/100/100，100/100/50，100/50/100接線：Y/Y/，穩(wěn)定繞組，改善波形自耦：體積小、損耗小，110KV以上用結構：升壓：鐵芯—中壓—低壓—高壓降壓：鐵芯—低壓—中壓—高壓4、并列運行原副邊額定電壓相等，變比相等接線組別對應一致額定短路電壓相等第三十五頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期四第三節(jié)標幺制和電力網(wǎng)等值電路一、標幺制的概念有名制：用實際有名單位表示物理量的單位制系統(tǒng)。標幺制：用相對值表示物理量的單位制系統(tǒng)。二、標幺值的定義說明：標幺值沒有單位第三十六頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期四二、基準值的選取說明：一般用下標“＊”表示標幺值，下標B表示基準值功率基準值：三相總有功功率、總無功功率和總視在功率取同一個基準值SB，并稱為三相功率的基準值，簡稱功率基準值。電壓基準值：線電壓、線電壓的實部和虛部，以及線電壓降和線電壓損耗等都取一個基準值UB，稱為電壓基準值。第三十七頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期四電流基準值：線電流及其實部和虛部，都取一個基準值IB，稱為電流基準值。阻抗基準值：阻抗及其中的電阻和電抗都取一個基準值ZB，稱為阻抗基準值。第三十八頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期四導納基準值：導納及其中的電導和電納都取一個基準值YB，稱為導納基準值?；鶞手礢B、UB、IB、ZB、YB之間服從的關系：由上式可知，只要其中的兩個選定之后，其他三個便由已知兩個可以求出。第三十九頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期四一般選取SB和UB，則IB、ZB、YB由下式求得：相應的標幺值為：第四十頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期四非常注意一點：三相功率基準值SB與單相功率SB基準值的關系？線電壓基準值UB與相電壓UB基準值的關系？三相功率標幺值與單相功率標幺值的關系？線電壓標幺值與相電壓標幺值的關系？三、基準值改變時標幺值的換算前提：一般各個元件的參數(shù)都是從手冊中查得的，以各自的額定容量和額定電壓為基準的標幺值。思路：先將各個元件的參數(shù)的標幺值化為有名值，然后再以取定的系統(tǒng)基準值化為統(tǒng)一標幺值。第四十一頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期四第一步：先將各個元件的參數(shù)的標幺值化為有名值，以阻抗ZN為例：第二步：先將各個元件的參數(shù)的標幺值化為有名值其他參數(shù)同理可得，公式見書。第四十二頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期四四、標幺值表示的公式原理：對有名值公式的兩端同時除以一個基準值。以電壓降落公式為例：其他重要公式見書本表2-4第四十三頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期四五、電力網(wǎng)的標幺值等值電路1、單電壓等級電力網(wǎng)的標幺值等值電路原則：單電壓等級電力網(wǎng)的標幺值等值電路，只需要把所有參數(shù)換成在同一基準容量SB和基準電壓UB下相應的標幺值。習慣：取網(wǎng)絡的額定電壓作為UB；對于基準容量SB，一般取100MVA、1000MVA或者10MVA等。第四十四頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期四2、多電壓等級電力網(wǎng)的標幺值等值電路兩種方法：方法1：先歸算到一個電壓級，再用一組基準值得到標幺值電路方法2：計算各個電壓等級的基準值，然后直接用有名值計算標幺值電路共同點：都要先確定電壓基準和功率基準第四十五頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期四（1）帶變比變壓器的等值電路雙繞組變壓器：將漏阻抗和勵磁導納折算到1側，分別用Z1T和Y1T表示：第四十六頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期四雙繞組變壓器：將漏阻抗和勵磁導納折算到2側，分別用Z2T和Y2T表示：第四十七頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期四三繞組變壓器（其中一種情況）：1側為高壓側，2側和3側分別為中壓側和低壓側，并將漏阻抗和勵磁導納折算到3側：第四十八頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期四（2）帶變比變壓器的標幺值等值電路思路：當變壓器的等值電路中引入理想變壓器后，對于雙繞組變壓器：以理想變壓器的鐵芯為界，將它分成分別屬于兩個不同電壓等級的電路；對于三繞組變壓器，則可分成分別屬于三個不同電壓等級的電路。變壓器1側參數(shù)的標幺值：第四十九頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期四變壓器2側參數(shù)的標幺值：變壓器的非標準變比標幺值：說明：當變壓器在分接頭運行時，變壓器繞組額定電壓應該用分接頭相對應的額定電壓。第五十頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期四六、變壓器的∏型等值電路目的：使變壓器的等值電路在系統(tǒng)中變成全部是一般的不接地阻抗和接地導納支路，再沒有任何變壓器的痕跡。第五十一頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期四變壓器的∏型等值電路的阻抗和導納參數(shù)：變壓器的升壓或降壓原理：1）當k>1時，容性電流流過Z后產(chǎn)生升壓；2）當k<1時，感性電流流過Z后產(chǎn)生降壓；第五十二頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期四補充知識電抗器的百分值：電抗器的百分值=100×電抗器標幺值電抗器的標幺值：電抗器的標幺值=電抗器的有名值/基準值說明：一般情況對限流電抗器只給出額定電壓、額定電流參數(shù)。第五十三頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期四作業(yè)第五十四頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期四1、電力系統(tǒng)的部分接線如下圖，各電壓級的額定電壓及功率輸送方向已標明在圖中。試求：（1）發(fā)電機及各變壓器高、低壓繞組的額定電壓；（2）各變壓器的額定變比；（3）設變壓器T-1工作于+5％抽頭、T-2、T-4工作于主抽頭，T-3工作于－2.5％抽頭時，各變壓器的實際變比。GT-110KV220KV110KVT-4110KV35KVT-310KVT-2第五十五頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期四2、型號為SFS-40000/220的三相三繞組變壓器，容量比為100/100/100，額定變比為220/38.5/11，查得：＝46.8kW＝0.9％＝217kW＝200.7kW＝158.6kW＝17％＝10.5％試求：歸算到高壓側的變壓器參數(shù)有名值。＝6％第五十六頁，共