《電力系統(tǒng)分析 第2章.ppt》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《電力系統(tǒng)分析 第2章.ppt（66頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。
1、第二章 電力系統(tǒng)元件參數和等值電路,第一節(jié) 電力線路參數和等值電路,第二節(jié) 變壓器、電抗器的參數和等值電路,第三節(jié) 發(fā)電機和負荷的參數及等值電路,第四節(jié) 電力網絡的等值網絡,第一節(jié) 電力線路參數和等值電路, 導線 避雷線 桿塔 絕緣子 金具,圖 2-1 架空線路,1. 架空線路,一、電力線路結構簡述, 導體 絕緣層 包護層,圖2-2 扇形三芯電纜的構造1導體；2絕緣層；3鉛包皮；4黃麻層；5鋼帶鎧甲；6黃麻保護層,2. 電纜線路,二、電力線路的參數,1.鋁線、鋼芯鋁線和銅線的架空線路的參數,（1）電阻。每相導線單位長度的電阻為,（2-1）,鋁、銅的電阻率略大于直流電阻率，有三個原因： （1）交
2、流電流的集膚效應； （2）絞線每股長度略大于導線長度； （3）導線的實際截面比標稱截面略小。,其中，S導線的標稱截面積(mm2)； 導線的電阻率（ ） 鋁的電阻率：31.5 銅的電阻率：18.8,注：在手冊中查到的一般是200oC時的電阻或電阻率，當溫 度不為200C時，要進行修正：,（2-2）,其中，t導線實際運行的大氣溫度(oC)； rt，r20t oC及20 oC時導線單位長度的電阻 電阻溫度系數； 對于鋁，=0.0036 ； 對于銅，=0.00382 。,（2）電抗 三相電力線路對稱排列，若不對稱，進行完整換位。 1）單導線每相單位長度的電抗x1：,（2-3）,式中，r導線的計算半徑；
3、 r導線的相對導磁系數，對銅和鋁， r=1； f交流電的頻率(Hz)； Dm三相導線的幾何平均距離， Dab、Dbc、Dca分別為導線AB、BC、CA相之間的距離。,將f=50Hz， r=1代入式（2-3）中可得,（2-4）,外電抗,內電抗,經過對數運算后，式（2- 4）又可寫成,式中，r=0.0799r，稱為幾何平均半徑。,注：式（2-3）（2-5）是按單股導線的條件推導的。對 于多股鋁導線或銅線r/r小于0.799，而鋼芯鋁鉸線的r/r可取 0.95。,由（2-5）可見，電抗x1與幾何平均距離Dm、導線半徑r 為對數關系，因而Dm 、r對x1的影響不大，在工程計算中對 于高壓架空電力線路一
4、般近似取x1=0.4/km。,（2-5）,2）分裂導線單位長度的電抗 x1: 分裂導線改變了導線周圍的磁場分布，等效地增大了導線 的半徑，從而減少了每相導線單位長度的電抗。,（2-6）,當在一相分裂導線中是在邊長為d的等邊多邊形的頂點上 對稱分布時，電流在分裂導線中是均勻分布的，每一相可看 作一根等值導線，其等值半徑為,式中，r每根導線的半徑； d1i第1根導線與第i根導線間的距離，i=2，3，n,注：對于二分裂導線，其等值半徑為（ ）； 對于三分裂導線，其等值半徑為（ ）； 對于四分裂導線，其等值半徑為（ ）。 實際運用中，導線的分裂根數n一般取24為宜。,3）同桿架雙回路每回線單位長度的電
5、抗。 由于在導線中流過三相對稱電流時兩回路之間的互感影響 并不大（可以略去不計），故每回線每相導線單位長度電抗的 計算公式與式（2-3）（2-5）相同。,（3）電納 1）單導線每相單位長度的電納C1：,式中，r導線半徑（cm或mm）； Dm 三相導線的幾何平均距離（cm或mm)。,（2-7）,那么，單導線每相單位長度的電納為,當f=50Hz時,（2-8）,顯然，Dm、r對b1影響不大，b1在2.85 10-6S/km左右。,2）分裂導線每相單位長度的電納。,式中，req為分裂導線的等值半徑。,（2-9）,（4）電導。 電力線路的電導主要是由沿絕緣子的泄漏現象和導線的電 暈現象所決定的。,正常運
6、行時泄漏損失可以忽略。,導線的電暈現象是導線在強電場作用下， 周圍空氣的電離現象。電暈現象將消耗有功 功率。,電暈臨界相電壓Ucr,（2-10）,式中，m為導線光滑系數，對于光滑的單導線 m=1.0, 對于絞線m=0.9； Dm為三相導線的幾何平均距離（cm）; P為大氣壓力(Pa)； t為空氣溫度(oC)； 為空氣的相對密度，對于晴天，一般取=1.0,當采用分裂導線時，由于分裂導線減小了電場強度，電暈 臨界相電壓公式變?yōu)椋?（2-11）,式中，req分裂導線的等值半徑（cm）； 常數，與導線分裂數n有關； d相分裂導線之間的距離（cm）； n分裂導線的分裂數； r每一根導線的半徑（cm）；
7、m、Dm與式（2-10）意義相同； n、的關系下表：,對導線為三角形和一字形排列的邊導線，電暈臨界相電壓 可按式（2-10）和（2-11）計算，面一字排列的中間相導線的 電暈臨界相電壓較上式的Ucr低5%。,在晴天運行的相電壓等于電暈臨界相電壓時，電力線路不 會出現電暈現象。 當電力線路運行相電壓高于電暈臨界相電壓時，與電暈相 對應的導線單位長度的電導為：,（2-12）,式中，Pg為實測三相電力線路電暈損耗的總有功功率 （kW/km); U為電力線路運行的線電壓（kV）。 當電力線路運行相電壓小于電暈臨界相電壓時，電導g1=0。,（5）電力線路全長的參數 對于電力線路全長為L（km）時，其阻抗
8、、導 納的計算公式如下： 阻抗 R=r1L （） X=x1L（） 導納 G=g1L（） B=b1L（）,2. 鋼導線架空電力線路的參數,鋼導線是導磁物質，其電阻、電抗與磁場有關，當鋼導線 通過交流電流時，集膚效應和磁滯效應都很突出，因而鋼導線 的交流電阻比直流電阻大很多。 鋼導線每相單位長度的電抗為：,式中，前項為的外電抗，與導線的排列位置和計算半徑有關； 后項為內電抗，只與導磁系數r有關。,3.電纜電力線路的參數 電纜電力線路與架空電力線路在結構上是絕然不同的。在 相電力電纜的三相導線間的距離很近，導線截面是圓形或扇 形，導線的絕緣介質不是空氣，絕緣層外有鋁包或鉛包，最外 層還有鋼鎧。這樣，
9、使電纜電力線路的參數計算較為復雜，一 般從手冊中查取或從試驗中確定，而不必計算。,三、電力線路的等值電路,由于正常運行的電力系統(tǒng)三相是對稱的，三相參數完全相 同，三相電壓、電流的有效值相同，所以可用單相等值電路代 表三相。因此，對電力線路只作單相等值電路即可。嚴格地說， 電力線路的參數是均勻分布的，但對于中等長度以下的電力線 路可按集中參數來考慮。這樣，使其等值電路可大為簡化，但 對于長線路則要考慮分布參數的特性。,1. 短電力線路,忽略短電力線路的電導、電納，其阻抗為： Z=R+jX=r1l+jx1l l 為短電力線路長度（km）,長度不超過100km的架空電力線路，以及不長的電纜電力線路,
10、短電力線路的等值電路，如圖2-4所示。,圖2-4 短電力線路的等值電路,從圖中可得出線路首末端電壓、電流方程式：,寫成矩陣形式： 電路中二端口網絡方程式：,兩式相比較，可得出： A=1； B=Z； C=0； D=1,3. 中等長度電力線路,長度為100300km的架空線路；不超過100km的電纜線路。,忽略線路的電納，有,這種線路可作出型或T型等值電路：,(a) 型等值電路,(b) T型等值電路,寫成矩陣方程式,與二端口網絡方程式相比較，可得其四個常數為：,由型等值電路，可得線路首末端電壓、電流方程式：,3.長線路的等值電路,長度為超過300km的架空線路；超過100km的電纜線路。,圖2-6
11、 長線路的均勻分布參數電路,由上圖可見，長度為dx的線路，串聯(lián)阻抗中的電壓降落為 ，并聯(lián)導納中的支路電流為 。從而可列出,將式（2-16）、（2-17）對x的微分，可得,分別將式（2-16）、（2-17）代入上兩式，又可得,（2-20）,（2-21）,式（2-20）的解為,將其微分后代入式（2-16），可得,（2-18）,（2-19）,上兩式中， 稱為線路的特性阻抗； 稱為 線路的傳播常數。Zc、 代入上二式中，它們可改寫為,（2-22）,（2-23）,計及x=0時， ，由此可得,從而有,將此式代入式（2-22）、（2-23）中，便得,（2-24）,上式中考慮到雙曲函數有如下定義,由式（2-2
12、4）、（2-25）又可寫成矩陣形式,運用上式，可在已知末端電壓 、電流 時，計算沿線中 任意點的電壓、電流。當x= 時，可得首端電壓和電流的表達式,（2-25）,（2-26）,（2-27）,由上式又可見，這種長線路的兩端口網絡通用常數分別為,（2-28）,如果只要求計算長線路始末端電壓、電流、功率等，可以 作長線路的型和型等值電路如圖2-7所示。分別以 、 表示它們的集中參數的阻抗、導納。按圖2-7（a)，套用式 （2-15），并計及（2-28），可得型等值電路的通用常式為,圖2-7 長線路的等值電路 (a) 型等值電路；(b) 型等值電路,（2-29）,由式（2-29）解得,（2-30）,同
13、樣對圖2-7(b)，可得型等值電路的通用常數為,（2-31）,解式（2-31）得,（2-32）,在 、 的表達式中，由于Zc、 都是復數，仍不便使用， 為此將 、 作以下變化。對型等值電路，將式（2-30） 改寫為,（2-33）,（2-34）,將式（2-33）、（2-34）中的雙曲函數展開為級數,對于不十分長的電力線路，這些級數收斂很快，因此可只 取它們的前三項代入式（2-33）、（2-34）中，可得,（2-35）,將Z=R+jX=r1l+jx1l，Y=G+jB= g1l+jb1l，以及G=g1l=0代入 式（2-35）中，展開后可得,（2-36）,由式（2-36）可見，如將長線路的總電阻、總
14、阻抗、總電納 分別乘以適當的修正系數，就可作出其簡化型等值電路，如圖 2-8所示，該圖中修正系數分別為,（2-37）,圖2-8 長線路的簡化等值電路,注意，由于推導式（2-37）時，只用了雙曲函數的前三項， 在電力線路很長時，該式就不適用了，應直接使用式（2-33）、 （2-34）。反之，電力線路不長時，這些修正系數都接近于1， 就不必修正了。,4.波阻抗和自然功率,（1）波阻抗。 分布參數電路的特性阻抗Zc和傳播系數 常被用以估計超高 壓線路的運行特性。由于超高壓線路的電阻往往遠小于電抗，電 導則可略去不計，即可以設r1=0,g1=0。顯然，采用這些假設就相 當于設線路上沒有有功功率損耗。對
15、于這種“無損耗”線路，特性 阻抗和傳播系數將分別為,可見，這時的特性阻抗將是一個純電阻，稱為波阻抗，而傳 播系數則僅有虛部，稱為相位系數。,如不計架空線路的內部磁場，則有 。以此代入波阻抗和相位系數的表達式，可得,（2-38）,（2）自然功率。,自然功率也稱波阻抗負荷。是指負荷阻抗為波阻抗時，該負 荷消耗的功率。如負荷端電壓為線路額定電壓，則相應的自然功 率為,（2-39）,由于Zc為純電阻，相慶的自然功率顯然為純有功功率。,無損耗線路末端連接的負荷阻抗為波阻抗時，由式（2-27） 可得,計及 ，又可得,（2-40）,（2-40）,由上兩式可見，這時線路始端、末端乃至線路上任何一點 的電壓大小
16、相等，功率因數都等于1。而線路兩端電壓的相位差 則正比于線路長度，相應的比例系數就是相位系數。,超高壓線路大致接近于無損線路，在粗略估計它們的運行 時，可參考上例結論。例如，長度超大型過300km的500kV線 路，輸送的功率常約等于自然功率1000MV，因而線路末端電 壓往往接近始端，同樣，輸送功率大于自然功率時，線路末端 電壓將低于始端；反之，輸送功率小于自然功率時，線路末端 電壓將高于始端。,1.阻抗,（1）電阻。變壓器的短路損耗Pk可近似地等于額定電流通過 變壓器時，高低壓繞組總電阻中的三相有功功率損耗Pr，即 。而三相電阻中的有功功率損耗為,所以,（2-41）,上式中，UN、SN是以
17、V、VA為單位，Pk是以W為單位。將 其變?yōu)楣こ躺蠈嵱脝挝唬?UN是以kV、 SN 是以MVA、Pk是以 kW表示時，變壓器一相高低壓繞組總電阻為,一、雙繞組變壓器的參數和等值電路,第二節(jié) 變壓器、電抗器的參數和等值電路,式中，Pk為變壓器三相總的短路損耗（kW）；SN為變壓器的 額定容量（MVA）；UN為變壓器繞組的額定電壓（kV）。,（2）電抗。在電力系統(tǒng)計算中，對于大容量的變壓器其電抗 數值近似等于其阻抗的模的數值，它的電阻可以忽略不計。于 是變壓器短路電壓的百分數為,可得,（2-43）,式中，XT為變壓器一相高低壓繞阻總電抗（）；SN為變壓器 的額定容量（MVA）；UN為變壓器繞組的額
18、定電壓（kV）。,（2-42）,2.導納,在變壓器等值電路中，其勵磁支路有兩種表示方式，即以 阻抗和導納表示。后者在電力系統(tǒng)中較為常用。變壓器勵磁支 路以導納表示時，其等值電路和空載運行時的電壓、電流相量 圖，如圖2-11所示。,（1）電導。當變壓器勵磁支路以導納表示時，其電導對應 的是變壓器中的鐵損PFe，它以變壓器空載損耗P0近似相等，即 PFeP0,則電導有功損耗近似等于空載損耗。由圖2-11（a）可 得變壓器的一相電導為,（2-44）,式中，P0為變壓器的空載損耗（kW），UN為變壓器繞組的額 定電壓（kV）。,圖2-11 雙繞組變壓器的等值電路和空載相量圖 （a）等值電路； （b）空
19、載相量圖,對于三相變壓器P0為三相值，UN為線電壓；而單相變壓 器P0為單相值，UN為相電壓。,（2）電納。當變壓器勵磁支路以導納表示時，由圖2-11（b） 可見,而 ，將 代入上式，從而可得變一相 電納的一組表達式為,（2-45）,（2-46）,式中，I0（%）為變壓器空載電流的百分數；I0為變壓器的空載電 流值（A）；UN為變壓器繞組的額定電壓（kV）； SN為變壓器的 額定容量（MVA）。,求得變壓器的阻抗、導納后，即可作出變壓器的等值電路。 在電力系統(tǒng)計算中，變壓器的等值電路通常作成型的，且將勵 磁支路接在電源側，如圖2-11（a）所示。但應注意，變壓器電 納符號與電力線路電納符號相反
20、，前者為感性而后者為容性。,1.電阻,三繞組變壓器的等值電路，如圖2-12所示。由于三繞組變 壓器短路損耗所給出的形式不同，其電阻的求法可分為兩種。,（1）按各對繞組間的短路損耗計算。當三個繞組的容量比 為100/100/100時，則三個繞組中每個繞組的額定容量都等于變 壓器的額定容量。在變壓器出廠時已給出各對繞組間的短路損 耗Pk（1-2）、Pk（2-3）、Pk（3-1），則每一個繞組的短路損耗為,二、三繞組變壓器的參數和等值電路,（2-47）,式中Pk(1-2)為3繞組開路，1-2繞組作短路試驗時的額定損耗(kW),且Pk(1-2)=Pk(2-1); Pk(2-3)為1繞組開路，2-3繞組
21、作短路試驗時的額定損耗(kW),且Pk(2-3)=Pk(3-2); Pk(1-3)為1繞組開路，1-3繞組作短路試驗時的額定損耗(kW),且Pk(1-3)=Pk(3-1);,這樣便可套用雙繞組變壓器求電阻的公式，得出三繞組變壓 器每個繞組的電阻為,（2-48）,對于三個繞組的容量比為100/50/100時，制造廠家給出每對繞 組間的短路損耗是：Pk(1-3)為2繞組開路，1-3繞組作短路試驗時的 額定損耗；而Pk(1-2)、Pk(2-3)則為在2繞組流過它本身的額定電流 IN2=0.5IN時的短路損耗。因此應將Pk(1-2)、Pk(2-3)歸算到對應于變,壓器額定容量SN或額定電流IN時的值，
22、由電阻中的有功損耗與I2 成正比，也就與S2成正比，所以歸算后的有功損耗值為,再按式（2-47）、（2-48）計算電阻,（2-50）,如果繞組容量比為100/100/50時，仍需按50%額定容量給出 的短路損耗歸算至額定容量，于是有,再按式（2-47）、（2-48）計算電阻,（2-49）,（2）按變壓器最大短路損耗計算。有的變壓器在出廠時只 給出最大短路損耗Pk.max，這是指兩個100%額定容量的繞組通 過額定電流IN或額定功率SN，而另一個100%或50%額定容量的 繞組空載時的有功損耗。假設1、2繞組的額定容量為100%SN， 則,當變壓器的設計是按同一電流密度選擇各繞組的導線截面 時，
23、導線截面與繞組額定電流或額定容量成正比，導線電阻與 導線截面成反比，且與繞組的額定電流或額定容量也成反比。 因此，在繞組的電阻歸算至同一電壓等級時，如果SN1=SN2=SN， 則RT1=RT2=RT（100），以及SN1/2=SN/2時，則RT2=RT（50）=2RT（100） 那么變壓器的最大短路損耗為,所以,上式中Pk.max的單位為W，UN的單位為V，SN的單位為VA，將其 變?yōu)閷嵱弥茊挝?，即Pk.max為kW，UN為kV, SN為 MVA時的公式,（2-51）,（2-52）,2.電抗,三繞組變壓器按其三個繞組排列方式 有升壓結構和降壓結 構兩種型式。,升壓結構的繞組，從繞組最外層至鐵心
24、的排列順序為：高 壓繞組、低壓繞組和中壓繞組。（由于高、中壓繞組間隔最遠，二者 間漏抗最大，因此短路電壓百分數Uk(1-2)(%)最大，而Uk(2-3)(%)、Uk(1-3)(%)都 較小。）,降壓結構的繞組，從繞組最外層至鐵心的排列順序為：高 壓繞組、中壓繞組和低壓繞組。（由于高、中壓繞組間隔最遠，二者 間漏抗最大，因此短路電壓百分數Uk(1-3)(%)最大，而Uk(1-2)(%)、Uk(2-3)(%)都 較小。）,三繞組變壓器雖然繞組結構有所不同。但其電抗的計算方法 完全相同，首先由已給出的各對繞組間短路電壓的百分數Uk(1-2) (%)、Uk(2-3)(%)、Uk(1-3)(%),求各繞
25、組短路電壓的百分數,（2-53）,然后按與雙繞組變壓器相似的公式求各繞組電抗,（2-54）,值得注意，制造廠給出的短路電壓百分數已歸算至變壓器的 額定容量，因此在計算電抗時，對于各種不同繞組容量比，三 繞組變壓器的短路電壓百分數不需要再歸算了。,3.導納 求取三繞組變壓器導納的方法和公式與雙繞組變壓器完全相同。,自耦變壓器和普通變壓器的端點條件相同，二者的短路試 驗、參數的求法和等值電路的確定也完全相同。三繞組自耦變 壓器的端點條件，如圖2-13所示。,三繞組自耦變壓器的短路試驗中，短路損耗Pk未歸算，甚 至短路電壓百分比Uk（%）也未歸算。此外，三繞組自耦變壓 器的額定容量總是小于變壓器的額
26、定容量，因此其歸算式為,圖2-13 三繞組自耦變壓器與普通三繞組變壓器的端點條件 （a）三繞組自耦變壓器；（b）普通三繞組變壓器,三、自耦變壓器的參數和等值電路,（2-55）,（2-56）,式中，Pk、Uk表示未歸算值，也就是出廠時給出的原始數 據，SN3表示第三繞組的額定容量。 然后按普通三繞組變壓器的公式便可求其參數，并作出等 效電路。,制造廠家是以電抗的百分數XL(%)給出電抗器的參數，其 定義為,所以,（2-57）,式中，XL為電抗器的電抗（）， XL（%）為電抗器電抗的 百分數，UN為電抗器的額定電壓（kV），IN為電抗器的額定 電流（kA）。,由于電抗器的電阻一般可忽略不計，所以電
27、抗器的等值 電路為純電抗電路。,四、電抗器的參數和數學模型,根據國際電工委員會推薦的約定，取 ，即取,式中， 為復功率； 為電壓相量， ； 為電流相 量的共軛值， ； 為功率因數角， ；S、 P、Q分別為視在功率、有功功率、無功功率。,采用這種表示方式時，負荷以滯后功率因數運行時所吸 取的無功功率為正，以超前功率因數運行時所吸取的無功功 率為負；發(fā)電機以滯后功率因數運行時所發(fā)出的無功功率為 正。,1. 發(fā)電機的電抗,第三節(jié) 發(fā)電機和負荷的參數及等值電路,一、發(fā)電機電抗和電動勢,制造廠一般給出以發(fā)電機額定容量為基準的電抗百分值，其 定義為,從而可得發(fā)電機一相電抗值（）為,（2-58）,式中，UN
28、為發(fā)電機的額定電壓（kV）；SN為發(fā)電機的額定 視在功率（MVA）；PN為發(fā)電機的額定有功功率（MW）； 為發(fā)電機的額定功率因數。,2. 發(fā)電機的電動勢和等值電路,（2-59）,式中， 為發(fā)電機的相電動勢（kV）， 為發(fā)電機的相電 壓（kV）， 發(fā)電機定子的相電流（kA）。,由式（2-59）可以作出以電壓源表示的等值電路，如圖2-15 （a）所示。,圖2-15 發(fā)電機的等值電路 （a）以電壓源表示； （b）以電流源表示,將式（2-59）兩邊除以jXG后可得,（2-60）,由此可作出以電流源表示的等值電路如圖2-15（b），其中 為電流源， 為發(fā)電機端相電壓。,1. 負荷的功率,感性負荷的單相復
29、數功率為,（2-61）,式中，SL為單相負荷的視在功率（MVA）； 為負荷相電壓相量 （kV）； 為負荷相電流的共軛值（kA）；u 、i為負荷相電 壓相電流的相位角（o）; PL 、QL為單相負荷的有功功率（MW）、無功功 率（Mvar）。,感性負荷的單相復數功率為,（2-62）,由于為容性負荷，則 ，其中 ，也就是電壓 滯后電流相位角 。其他符號的意義同于式（2-61）。,二、負荷的功率、阻抗和導納,2. 負荷的阻抗和導納,由單相負荷復數功率的表達式 ，則有 ；又 由歐姆定律有 ，所以有 ，于是可得感性負荷的阻 抗表達式為,（2-63）,可見,（2-64）,又由于 ，于是可得感性負荷的導納表
30、示式為,作出以阻抗表示的感性負荷的等值電路，如圖2-16（a）所示。,可見,（2-65）,（2-66）,從而可以作出以導納表示的感性負荷的等值電路，如圖2-16（b）所示。,圖2-16 感性負荷的等值電路 （a）以阻抗表示； （b）以導納表示,對于容性負荷，由于相電壓滯后于相電流的相位角為 ， 按照類似感性負荷的推導，得出容性負荷的阻抗和導納的表示 式為,（2-67）,其中RL、XL、GL、BL的表示式同于式（2-64）、（2-66）。其 等值電路如圖2-17所示。,圖2-17 容性負荷的等值電路 （a）以阻抗表示； （b）以導納表示,為了調壓的需要，雙繞組變壓器的高壓繞組和三繞組變壓器 的高
31、、中壓繞組，除主分接頭外，還有若干分接頭可供使用。例 如，對于無載調壓變壓器容量一般為6300kVA以下者，有三個分 接頭，分別對應電壓為1.05UN、UN、0.95UN，調壓范圍為5%UN； 容量為8000kVA以上的變壓器有五個分接頭，分別從1.05UN、 1.025UN、UN、0.975UN、0.95UN處引出，調壓范圍為22.5%UN。 而變壓器低壓繞組沒有分接頭。,變壓器的額定變比就是主分接頭電壓與低壓繞組額定電壓之 比。變壓器實際變比是運行中變壓器的高、中壓繞組實際使用的 分接頭電壓與低壓繞組的額定電壓之比。在電力系統(tǒng)計算中，有 時采用平均額定電壓之比，此時變壓器各繞組的額定電壓被
32、看作 是其所連電力線路的平均額定電壓。因此變壓器的變比將為變壓 器兩側電力線路平均額定電壓之比。,第四節(jié) 電力網絡的等值網絡,進行電力系統(tǒng)計算時，采用有單位的阻抗、導納、電壓、 電流、功率等進行運算的，稱為有名制。在作整個電力系統(tǒng)的 等值網絡圖時，必須將其不同電壓級的各元件參數阻抗、導 納、以及相應的電壓、電流歸算到同一電壓等級基本級。而 基本級一般取電力系統(tǒng)中最高電壓級，也可取其他某一電壓 級。有名值歸算時按下式計算,相應地,（2-68）,（2-69）,一、以有名制表示的等值網絡,式中，K1、K2、Kn為變壓器的變比；R、X、G、B、 U、I分別為歸算前的有名值；R、X、G、B、U、I分別為
33、歸算 后的有名值。,變比應取從基本級到待歸級，即變比K的分子為基本級一側 的電壓；分母為待歸級一側的電壓，例如圖2-18中，如需將10kV 的l3的參數和變量歸算至220kV側，則變壓器T2，TA1-2的變比 K2、K1-2應分別取110/11、220/121。,變比的大小，在需精確計算時應取變壓器的實際變比；在近 計算的場合，變壓器變比可取其兩側平均電壓之比。引入平均額 定電壓后，電力系統(tǒng)各元件參數的歸算可大為簡化，其表達式為,式中，Uav.b為基本級的平均額定電壓，Uav.n為待歸算級的平均 額定電壓。,（2-70）,（2-71）,進行電力系統(tǒng)計算時，采用沒有單位的阻抗、導納、電壓、 電流
34、、功率等的相對值進行運算，稱為標么制。標么值的定義為,（2-72）,標么制的優(yōu)點： 線電壓與相電壓的標么值相等； 三相功率與單相功率的標么值相等； 計算結果清晰，便于迅速判斷結果的正確性，還可簡化計算。,電力系統(tǒng)計算中，各元件參數及變量之間的基準值有以下 基本關系式,（2-73）,式中，SB為三相功率的基準值； UB、IB為線電壓、線電流的基準值； ZB、YB為相阻抗、相導納的基準值。,二、以標么制表示的等值網絡,式（2-73）中有五個基準值，其中兩個可惟任意選定，并 由此可以確定其余三個基準值。通常是選定三相功率和線電壓 的基準值SB、UB后，再依式（2-73）求出線電流、相阻抗和相 導納的
35、基準值，其關系如下,（2-74）,上式中三相功率的基準值，一般可選定電力系統(tǒng)中某一發(fā) 電廠總容量或系統(tǒng)總容量，也可以取某發(fā)電機或變壓器的額定 容量，常選定100、1000MVA等；而線電壓的基準值一般選取 作為基本級的額定電壓，或各級平均額定電壓。,有了上述基準值后，就可以求Z、Y、U、I的標么值，有按變壓器實際變比和按平均額定電壓之比計算兩方法。,1. 按變壓器實際變比計算,求取標么值的途徑有兩種： 其一，將電力系統(tǒng)元件的阻抗、導納及系統(tǒng)中各點電壓、電 流的有名值都歸算至同一電壓等級基本級，然后除以與基本級 相對應的基準值，那么阻抗、導納、電壓、電流的標么值為,（2-75）,式中，Z、Y、U
36、、I為按變壓器的實際變比歸算至基本級的阻抗、導納、電壓、電流的有名值，ZB、YB、UB、IB為與基本 級相對應的各基準值，SB為選取的三相功率的基準值。,其二，將參數的基準值由基本級歸算至各元件所在電壓級， 然后將未歸算的各元件的阻抗、導納、電壓、電流的有名值除以 由基本級歸算到這些量所在電壓級的相應基準值，那么它們的標 么值為,（2-76）,式中，Z、Y、U、I為未歸算的阻抗、導納、電壓、電流的 有名值，Z B、YB、U B、I B為由基本級歸算到Z、Y、U、I 所在電壓級的各基準值，它們的表達式為,（2-77）,式中，ZB、YB、UB、IB為基本級各基準值。,2. 按平均額定電壓之比計算,
37、在電力系統(tǒng)計算中，用平均額定電壓之比代替變壓器的實 際變比時，元件參數和變量標么值的計算可大為簡化。,首先將元件參數和變量歸算到基本級，它們的標么值的表 示式為,（2-78）,式中，Uav.b為基本級的平均額定電壓；Z、Y、U、I為按平均額 定電壓之比歸算至基本級的阻抗、導納、電壓、電流的有名值。,其次，將參數和變量的基準值由基本級歸算至各元件所在 電壓級，那么標么值的表示式為,式中，Uav.n=UB為Z、Y、U、I所在電壓級的平均額定電壓； Z、Y、U、I為未經歸算的參數和變量的有名值。,由上可見，在選取了三相功率的基準值SB后，由元件所在級 的平均額定電壓為該電壓的基準電壓，再由各級電壓的
38、Z、Y、 U、I 就可以直接求其標么值。,（2-79）,求取電力系統(tǒng)各元件電抗標么值的計算公式：,（1）按變壓器的實際變比計算。電力系統(tǒng)各元件（發(fā)電機G 變壓器T、電力線路l、電抗器L）電抗的標么值為,（2-80）,（2）按平均額定電壓之比計算。由于UB=Uav.n,且各元件的額定電壓等于元件所在電壓級的平均額定電壓（Uav.n=UN.n），所以 UB=Uav.n=UN.n，于是計算公式便簡化為,（2-81）,注意：電抗器的額定電壓不等于所 在電壓級的平均額定電壓，這是為 減少電抗器電抗的計算誤差。,對于電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運行的分析和計算，一般可用精確的以 有名制表示的等值網絡。對于網絡較大時，較多采用精確的以 標么制表示的等值網絡。用于電力系統(tǒng)故障的分析和計算一般多用近似的以標么制表示的等值網絡。,在電力系統(tǒng)計算中，由于計算內容和要求不同，有時可將 某些元件的參數略去從而簡化了等值網絡?？梢月匀サ膮?有：一般可略去發(fā)電機定子繞組的電阻；變壓器的電阻和導納 有時也可以略去；電力線路電導通常可以略去，當其電阻小于 電抗的1/3時，一般可以略去其電阻，100km以下架空電力線路 的電納也可似略去；電抗器的電阻通常都略去；有時整個元 件、甚至部分系統(tǒng)都可能不包括在等值電路中。,三、等值網絡的使用和簡化,
電力系統(tǒng)分析 第2章.ppt
