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第二章电力系统各元件的特性和数学模型一.电力网各元件的参数及等值电路1.输电线路的参数及等值电路2.变压器的参数及等值电路二.电力网络的等值电路第一节电力线路的参数和等值电路第一节电力线路的参数和等值电路输电线路1.架空线导线避雷线杆塔绝缘子金具1.架空线路的导线和避雷线为了减少电晕损耗或线路电抗,常采用:扩径导线人为扩大导线直径,但不增加载流部分截面积。不同之处在于支撑层仅有6股,起支撑作用。分裂导线又称复导线,其将每相导线分成若干根,相互间保持一定的距离。但会增加线路电容。电性能,机械强度,抗腐蚀能力;主要材料:铝,铜,钢;例:LJTJLGJ2.架空线路的绝缘子针式绝缘子主要用于35kV及以上系统,根据电压等级的高低组成数目不同的绝缘子链。棒式绝缘子3.架空线路的换位问题4、电缆线路导体绝缘层保护层电力线路的参数架空输电线路参数有四个(1)电阻r0:反映线路通过电流时产生的有功功率损耗效应。(2)电感L0:反映载流导体的磁场效应。图2-11单位长线路的一相等值电路二.电力线路的阻抗2、有色金属导线三相架空线路的电抗2、电抗计算公式:3.分裂导线三相架空线路的电抗分裂导线采用了改变导线周围的磁场分布,等效地增加了导线半径,从而减少了导线电抗。可以证明:分裂导线的输电线路增加一张分裂导线照片4.钢导线三相架空线路的电抗钢导线与铝、铜导线的主要差别在于钢导线导磁。三.电力线路的导纳3.架空线路的电导四.电力线路的数学模型1.短输电线路:电导和电纳忽略不计长度<100km电压60kV以下短的电缆线线路阻抗2.中等长度的输电线路110kV~220kV架空线:100km~300km电缆:<100km线路电纳忽略不计参数:可作出π型等值电路和T型等值电路图中等长度线路的等值电路(a)π形等值电路;(b)T形等值电路3长线路的等值电路(需要考虑分布参数特性)长线路:长度超过300km的架空线和超过100km的电缆。精确型根据双端口网络理论可得:第二节变压器的参数和等值电路一.双绕组变压器的参数和数学模型1.电阻2.电抗导纳(空载实验:在原边加UN)电纳二.三绕组变压器的参数和数学模型1.电阻电阻然后按双绕组变压器相似的公式计算各绕组电阻电阻按最大短路损耗求解(与变压器容量比无关)——指两个100%容量绕组中流过额定电流,另一个100%或50%容量绕组空载时的损耗。根据“按同一电流密度选择各绕组导线截面积”的变压器的设计原则:2.电抗2.电抗3.导纳三.自耦变压器的参数和数学模型第四节负荷、发电机和电抗器数学模型发电机模型(稳态时)由发电机铭牌提供电抗百分值求出发电机电抗XG。发电机电势由电抗器提供的电抗百分值求电抗器电抗XR。第五节电力网络的等值电路标幺值标幺制的优点:计算结果清晰、简化计算、便于迅速判断计算结果的正确性。特别有:线电压和相电压的标幺值数值相等;三相功率和单相功率的标幺值数值相等。选择基准值的条件:基准值的单位应与有名值的单位相同阻抗、导纳、电压、电流、功率的基准值之间也应符合电路的基本关系五个基准值中只有两个可任意选择,其余派生。一般选功率和电压。功率的基准值:选取某一整数,如:100MVA电压的基准值:取参数和变量都将向其归算的该级额定电压。如拟将参数归算到220kV侧,则基准电压取220kv当选定各变量的基准值时,可表示出相应的标么值。如:电流与阻抗的标幺值计算:电压级的归算采用有名值时的电压级归算实际额定电压变比kk=UI/UIIUI、UII:分别为与变压器高、低压绕组相对应的额定电压。平均额定变比:网络的平均额定电压之比UN(kv)1)准确归算:采用变压器实际额定变比2)近似归算:采用变压器平均额定变比举例:取10kV为基本级,则110kV级线路l-2阻抗归算如下:采用标幺值时的电压级归算方法1:先有名值归算,后求标么值先选定基本级及其基准值(SB、UB),然后将网络中需要归算的各元件阻抗、导纳以及网络中各点电压、电流的有名值都归算到基本级,然后除以与基本级相对应的阻抗、导纳、电压和电流的基准值。方法2:先基准值归算,后求标么值先选定基本级及其基准值(SB、UB),把它们归算到各电压等级,作为各电压等级的基准值(SB、),然后以(SB、)为各电压等级的基准值,求标么值。1)以上两种归算方法得到的标么值是相等的2)采用近似计算时,(即变压器变比取平均额定变比)。标么值的计算会大为简化。基准值改变后标么值的换算各元件统一基准值下标么值的计算变压器电抗器一、三相电力线路结构参数和数学模型二、双绕组和三绕组变压器参数和等效电路三、电力网络的等值电路对于有名值表示的等值电路,主要存在电压归算的问题