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1、2023/3/28,电力系统元件模型及参数计算,1,2015年10月,电力系统元件模型及参数计算,第二章,2023/3/28,电力系统元件模型及参数计算,2,2.1 系统等值模型的基本概念2.2 输电线路的等值电路和参数计算2.3 长距离输电线路的稳态方程和等值电路2.4 变压器的等值电路和参数2.5 发电机和负荷模型2.6 电力系统的稳态等值电路（标幺值形式？）,目录,2023/3/28,电力系统元件模型及参数计算,3,电路相关知识回顾,2.1 系统等值模型的基本概念,2023/3/28,电力系统元件模型及参数计算,4,2.1 系统等值模型的基本概念,电气接线示意图,等值电路,稳态数学模型,
2、暂态数学模型,2023/3/28,电力系统元件模型及参数计算,5,发电厂：发电机？变电站：升压变压器、降压变压器？输电线路：电阻？用电设备（负荷）：阻抗？,电力系统稳态（暂态）的等值电路？,2.1 系统等值模型的基本概念,注：正常运行时，电力系统三相对称，参数相同，可以用单相等值电路来代替。,2023/3/28,电力系统元件模型及参数计算,6,输电线路的等值电路和参数变压器的等值电路和参数发电机和负荷模型,2.1 系统等值模型的基本概念,2023/3/28,电力系统元件模型及参数计算,7,电阻r：反映线路的热效应（有功损耗）电抗x=L：反映载流导线周围的磁场效应电导g：反映泄露损耗和电晕损耗（
3、g=0）电纳b=C：反映带电导线周围的电场效应,2.2 输电线路的等值电路和参数计算,单位长度输电线路(单位：km),注：1：小写r、x、g、b表示单位长度线路的等值参数；2：电缆线路参数计算较为复杂，可从手册查找，重点讨论的是架空线路,2023/3/28,电力系统元件模型及参数计算,8,电阻反映线路的热效应（有功损耗）,2.2 输电线路的等值电路和参数计算,当考虑导线温度时,2023/3/28,电力系统元件模型及参数计算,9,2.2 输电线路的等值电路和参数计算,电抗反映载流导线周围的磁场效应自感部分：彼此相等互感部分：？,2023/3/28,电力系统元件模型及参数计算,10,2.2 输电线
4、路的等值电路和参数计算,导线换位：使互感电抗相等,注：通过导线换位，三相导线的电抗近似相同。,2023/3/28,电力系统元件模型及参数计算,11,电抗反映载流导线周围的磁场效应,2.2 输电线路的等值电路和参数计算,2023/3/28,电力系统元件模型及参数计算,12,分裂导线电抗分裂目的？,2.2 输电线路的等值电路和参数计算,2023/3/28,电力系统元件模型及参数计算,13,电纳相与相之间及相与地之间的电容效应,2.2 输电线路的等值电路和参数计算,2023/3/28,电力系统元件模型及参数计算,14,分裂导线电纳相与相之间及相与地之间的电容效应,2.2 输电线路的等值电路和参数计算
5、,2023/3/28,电力系统元件模型及参数计算,15,2.2 输电线路的等值电路和参数计算,电导绝缘子泄露电流损耗电晕损耗,2023/3/28,电力系统元件模型及参数计算,16,2.2 输电线路的等值电路和参数计算,单位长度输电线路(单位：km),任意长度等值电路,2023/3/28,电力系统元件模型及参数计算,17,输电线路的等值电路单位长度等值电路：任意长度等值电路：,2.2 输电线路的等值电路和参数计算,2023/3/28,电力系统元件模型及参数计算,18,输电线路的等值电路短距离输电线路：输送距离300km、额定电压220kV,2.2 输电线路的等值电路和参数计算,2023/3/28
6、,电力系统元件模型及参数计算,19,2.2 输电线路的等值电路和参数计算,短距离输电线路(100km),短距离等值电路,任意长度等值电路,2023/3/28,电力系统元件模型及参数计算,20,2.2 输电线路的等值电路和参数计算,中等距离输电线路(100km300km),型等值电路,任意长度等值电路,2023/3/28,电力系统元件模型及参数计算,21,2.2 输电线路的等值电路和参数计算,中等距离输电线路(100km300km),T型等值电路,任意长度等值电路,2023/3/28,电力系统元件模型及参数计算,22,2.3 长距离输电线路的等值电路和参数,长距离输电线路(300km),型等值电
7、路,任意长度等值电路,T型等值电路,2023/3/28,电力系统元件模型及参数计算,23,长距离输电线路(300km)按集中参数计算精确计算修正后的近似计算,型等值电路,2.3 长距离输电线路的等值电路和参数,2023/3/28,电力系统元件模型及参数计算,24,长距离输电线路(300km)按集中参数计算缺点：误差较大,型等值电路,2.3 长距离输电线路的等值电路和参数,2023/3/28,电力系统元件模型及参数计算,25,长距离输电线路(300km)精确计算其中,型等值电路,2.3 长距离输电线路的等值电路和参数,2023/3/28,电力系统元件模型及参数计算,26,长距离输电线路(300k
8、m)修正后的近似计算其中,型等值电路,2.3 长距离输电线路的等值电路和参数,2023/3/28,电力系统元件模型及参数计算,27,一长度为600km的500kV架空线路,使用4LGJQ-400四分裂导线,r1=0.0187/km,x1=0.275/km,b1=4.0510-6S/km,g1=0。试计算该线路的型等值电路参数。按集中参数计算：,2.3 长距离输电线路的等值电路和参数,2023/3/28,电力系统元件模型及参数计算,28,精确计算：,2.3 长距离输电线路的等值电路和参数,2023/3/28,电力系统元件模型及参数计算,29,修正后的近似计算：,型等值电路,2.3 长距离输电线路
9、的等值电路和参数,2023/3/28,电力系统元件模型及参数计算,30,三种计算方法对比,2.3 长距离输电线路的等值电路和参数,2023/3/28,电力系统元件模型及参数计算,31,2.4 变压器的等值电路和参数,双绕组变压器,三绕组变压器,自耦变压器,2023/3/28,电力系统元件模型及参数计算,32,2.3 变压器的等值电路和参数,问题的提出在电力系统分析中，变压器的等值电路如何表示?变压器各等值参数如何求取?,2023/3/28,电力系统元件模型及参数计算,33,2.4 变压器的等值电路和参数,2023/3/28,电力系统元件模型及参数计算,34,2.4 变压器的等值电路和参数,20
10、23/3/28,电力系统元件模型及参数计算,35,三绕组(自耦)变压器绕组排列方式升压结构和降压结构,2.4 变压器的等值电路和参数,2023/3/28,电力系统元件模型及参数计算,36,2.4 变压器的等值电路和参数,2023/3/28,电力系统元件模型及参数计算,37,2.4 变压器的等值电路和参数,2023/3/28,电力系统元件模型及参数计算,38,2.4 变压器的等值电路和参数,2023/3/28,电力系统元件模型及参数计算,39,双绕组变压器的等值电路电阻RT、电抗XT、电导GT、电纳BT,T型等值电路,型等值电路,2.4 变压器的等值电路和参数,2023/3/28,电力系统元件模
11、型及参数计算,40,电路相关知识回顾,2.4 变压器的等值电路和参数,2023/3/28,电力系统元件模型及参数计算,41,2.3 变压器的等值电路和参数,双绕组变压器的参数计算短路损耗PS、短路电压VS%、空载损耗P0、空载电压I0%、额定容量SN、额定线电压VNRT、XT、GT、BT,一相等值空载试验,一相等值短路试验,2023/3/28,电力系统元件模型及参数计算,42,电阻RT,一相等值短路试验,2.4 变压器的等值电路和参数,2023/3/28,电力系统元件模型及参数计算,43,电抗XT,短路试验,2.4 变压器的等值电路和参数,2023/3/28,电力系统元件模型及参数计算,44,
12、电导GT,空载试验,2.4 变压器的等值电路和参数,2023/3/28,电力系统元件模型及参数计算,45,电纳BT,空载试验,2.4 变压器的等值电路和参数,2023/3/28,电力系统元件模型及参数计算,46,双绕组变压器的参数计算,型等值电路,2.4 变压器的等值电路和参数,2023/3/28,电力系统元件模型及参数计算,47,一台SFL1-31500/35型双绕组变压器，额定变比为35/11，查得P0=30kW,I0%=1.2,PS=177.2kW,VS%=8,求变压器归算到低压侧的参数，并作出等值电路。,型等值电路,2.4 变压器的等值电路和参数,2023/3/28,电力系统元件模型及
13、参数计算,48,三绕组(自耦)变压器的等值电路一次绕组R1、X1，折算后的绕组R2、X2，折算后的绕组R3、X3,等值电路,2.4 变压器的等值电路和参数,2023/3/28,电力系统元件模型及参数计算,49,电导GT和电纳BT空载试验P0 和I0%,额定容量SN和额定电压VNGT、BT,空载试验,2.4 变压器的等值电路和参数,2023/3/28,电力系统元件模型及参数计算,50,电阻R1、R2、R3和电抗X1、X2、X3短路试验PS(1-2)、PS(2-3)、PS(3-1)和VS(1-2)%、VS(2-3)%、VS(3-1)%,额定容量SN和额定电压VNR、X,短路试验,2.4 变压器的等
14、值电路和参数,2023/3/28,电力系统元件模型及参数计算,51,电阻R1、R2、R3绕组容量相等：100/100/100,短路试验,2.4 变压器的等值电路和参数,2023/3/28,电力系统元件模型及参数计算,52,电阻R1、R2、R3绕组容量不等：100/100/50，100/50/100,短路试验,2.4 变压器的等值电路和参数,2023/3/28,电力系统元件模型及参数计算,53,电阻R1、R2、R3短路试验、额定容量SN、额定电压VNRT,2.4 变压器的等值电路和参数,2023/3/28,电力系统元件模型及参数计算,54,电抗X1、X2、X3绕组容量相等：100/100/100
15、,短路试验,2.4 变压器的等值电路和参数,2023/3/28,电力系统元件模型及参数计算,55,电抗X1、X2、X3绕组容量不等：100/100/50，100/50/100,短路试验,2.4 变压器的等值电路和参数,2023/3/28,电力系统元件模型及参数计算,56,电抗X1、X2、X3短路试验、额定容量SN、额定电压VNXT,2.4 变压器的等值电路和参数,2023/3/28,电力系统元件模型及参数计算,57,三相三绕组变压器型号为SFPSL-12000/220,额定容量为120MVA/120MVA/60MVA,额定电压220kV/121kV/11kV,PS(1-2)=601kW,PS(
16、1-3)=182.5kW,PS(2-3)=132.5kW,短路电压为VS(1-2)%=14.85,VS(1-3)%=28.25,VS(2-3)%=7.96,空载损耗和空载电流为P0=135kW,I0%=0.633,求变压器归算到220kV侧的参数及等值电路。,2.4 变压器的等值电路和参数,2023/3/28,电力系统元件模型及参数计算,58,电阻R1、R2、R3,2.4 变压器的等值电路和参数,2023/3/28,电力系统元件模型及参数计算,59,电抗X1、X2、X3,2.4 变压器的等值电路和参数,2023/3/28,电力系统元件模型及参数计算,60,所求变压器的参数及等值电路,2.4 变
17、压器的等值电路和参数,2023/3/28,电力系统元件模型及参数计算,61,小结：变压器的等值电路如何表示？,2.4 变压器的等值电路和参数,三绕组变压器型,双绕组变压器型,如果考虑变压器的实际变比k，该如何处理？,2023/3/28,电力系统元件模型及参数计算,62,带有变比的变压器等值电路,2.4 变压器的等值电路和参数,双绕组变压器,2023/3/28,电力系统元件模型及参数计算,63,变压器等值电路,阻抗形式,带有变比的等值电路,导纳形式,2.4 变压器的等值电路和参数,2023/3/28,电力系统元件模型及参数计算,64,带有变比的变压器等值电路,2.4 变压器的等值电路和参数,三绕
18、组变压器,？省略图2-14(a),阻抗形式,？省略图2-14(b),2023/3/28,电力系统元件模型及参数计算,65,发电机的稳态等值电路及其参数,2.5 发电机和负荷模型,2023/3/28,电力系统元件模型及参数计算,66,电抗XG,2.5 发电机和负荷模型,稳态等值电路,2023/3/28,电力系统元件模型及参数计算,67,综合负荷（供电负荷、发电负荷）恒功率负荷模型（第3、4、5章）潮流等稳态计算中：PL+jQL恒定阻抗负荷模型（第7、8章）短路等暂态计算中：RLD+jXLD,2.5 发电机和负荷模型,2023/3/28,电力系统元件模型及参数计算,68,分类按结构及冷却介质：分为
19、空心式、铁心式、干式、油浸式等，例如：干式空心电抗器、干式铁心电抗器、油浸铁心电抗器、油浸空心电抗器。按接法：分为并联电抗器和串联电抗器。按功能：分为限流和补偿。按用途：限流电抗器、滤波电抗器、平波电抗器、功率因数补偿电抗器、串联电抗器、消弧线圈等等。,电抗器（补充）,2023/3/28,电力系统元件模型及参数计算,69,2023/3/28,电力系统元件模型及参数计算,70,串联限流电抗器,2023/3/28,电力系统元件模型及参数计算,71,高温超导限流电抗器,2023/3/28,电力系统元件模型及参数计算,72,大容量并联电抗器,2023/3/28,电力系统元件模型及参数计算,73,电抗X
20、R,稳态等值电路,电抗器（补充）,2023/3/28,电力系统元件模型及参数计算,74,电抗器、发电机和变压器电抗公式区别,电抗器（补充）,2023/3/28,电力系统元件模型及参数计算,75,多电压等级网络的参数归算电力系统的标幺值多电压等级网络的标幺值等值电路习题,2.6 电力系统的稳态等值电路,2023/3/28,电力系统元件模型及参数计算,76,如何归算,2.6.1 多电压等级网络的参数归算,发电机,双绕组变压器,多电压级网络接线图,输电线路,2023/3/28,电力系统元件模型及参数计算,77,如何归算,网络等值电路,多电压级网络接线图,2.6.1 多电压等级网络的参数归算,2023
21、/3/28,电力系统元件模型及参数计算,78,如何归算,有名值归算,2.6.1 多电压等级网络的参数归算,2023/3/28,电力系统元件模型及参数计算,79,标幺值的概念例如发电机额定端电压有名值为VG=10.5kV，如果基准值选定为VB=10.5kV，则其标幺值为如果端电压标幺值VG*=1.1，说明此时,标幺值无量纲,2.6.2 电力系统的标幺值,2023/3/28,电力系统元件模型及参数计算,80,基准值的选择全系统只能有一套基准值，且个数不宜太多一般取额定值为基准值，使标幺值维持在1附近必须满足电路的基本关系,2.6.2 电力系统的标幺值,单相,三相,2023/3/28,电力系统元件模
22、型及参数计算,81,基准值的选择如果选择基准值为VB、IB、SB、ZB时,2.6.2 电力系统的标幺值,单相,三相,2023/3/28,电力系统元件模型及参数计算,82,基准值的选择选取VB、SB为基准值，IB、ZB间接获取,2.6.2 电力系统的标幺值,2023/3/28,电力系统元件模型及参数计算,83,标幺值的求取发电机参数：SG(N)=30MVA,VG(N)=10.5kV,XG(N)%=26,如果基准值VB=10kV、SB=100MVA，求发电机电抗在VB、SB下的标幺值。,2.6.2 电力系统的标幺值,2023/3/28,电力系统元件模型及参数计算,84,标幺值的特点线电压和相电压的
23、标么值相等；三相功率和单相功率的标么值相等；必须满足电路的基本关系一定程度上简化计算工作；计算结果清晰，易于比较电力系统各元件的特性和参数等；缺点：物理概念不清楚。,2.6.2 电力系统的标幺值,2023/3/28,电力系统元件模型及参数计算,85,两种计算方法精确计算法近似计算法前提：忽略电阻和励磁支路(旨在便于理论分析）,2.6.3 多电压等级网络的标幺值等值电路,多电压级网络接线图,2023/3/28,电力系统元件模型及参数计算,86,精确计算法,2.6.3 多电压等级网络的标幺值等值电路,多电压级网络接线图,有名值等值电路,2023/3/28,电力系统元件模型及参数计算,87,精确计算
24、法,2.6.3 多电压等级网络的标幺值等值电路,含理想变压器有名值等值电路,标幺值等值电路,2023/3/28,电力系统元件模型及参数计算,88,精确计算法,2.6.3 多电压等级网络的标幺值等值电路,含理想变压器标幺值等值电路,2023/3/28,电力系统元件模型及参数计算,89,精确计算法,2.6.3 多电压等级网络的标幺值等值电路,不含理想变压器标幺值等值电路,2023/3/28,电力系统元件模型及参数计算,90,试计算图中输电系统各元件电抗的标幺值。发电机G：SG(N)=30MVA,VG(N)=10.5kV,XG(N)%=26；变压器T-1：ST1(N)=31.5MVA,VS%=10.
25、5,kT1=10.5/121；变压器T-2：ST2(N)=15MVA,VS%=10.5,kT2=110/6.6；电抗器R：VR(N)=6kV,IR(N)=0.3kA,XR%=5；架空线路L：L=80km,xL=0.4/km；电缆线路C：L=2.5km,xC=0.08/km；,网络接线图,2.6.3 多电压等级网络的标幺值等值电路,2023/3/28,电力系统元件模型及参数计算,91,第一步：计算各元件电抗有名值;,含理想变压器有名值等值电路,2.6.3 多电压等级网络的标幺值等值电路,2023/3/28,电力系统元件模型及参数计算,92,第二步：选择基准值;,有名值等值电路,2.6.3 多电压
26、等级网络的标幺值等值电路,2023/3/28,电力系统元件模型及参数计算,93,第三步：计算在基准值下的元件电抗标幺值;,标幺值等值电路,2.6.3 多电压等级网络的标幺值等值电路,2023/3/28,电力系统元件模型及参数计算,94,2.6.3 多电压等级网络的标幺值等值电路,近似计算法采用平均额定电压各级平均额定电压规定为：3.15、6.3、10.5、15.75、37、115、230、345、525kV（电抗器除外）,2023/3/28,电力系统元件模型及参数计算,95,第一步：利用平均额定电压计算各元件电抗有名值（电抗器除外）;,有名值等值电路,2.6.3 多电压等级网络的标幺值等值电路
27、,2023/3/28,电力系统元件模型及参数计算,96,第二步：计算在平均额定电压下的元件电抗标幺值;,标幺值等值电路,2.6.3 多电压等级网络的标幺值等值电路,2023/3/28,电力系统元件模型及参数计算,97,本章小结,架空线路的等值电路及其参数计算（熟悉等值电路）变压器的等值电路及其参数计算（重点：双绕组变压器）如何计算各元件的标幺值（1计算有名值；2选择基准值SB和VB；3计算相应的标幺值）,2023/3/28,电力系统元件模型及参数计算,98,习题,2-8 双绕组变压器等值电路及参数计算2-11 不含理想变压器2-12 含理想变压器2-13 采用平均额定电压近似计算法,人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说“书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，培养逻辑思维能力；通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，培养文学情趣；通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。有许多书籍还能培养我们的道德情操，给我们巨大的精神力量，鼓舞我们前进。,
