电力系统分析理论-2

1、2022-6-24SCU-SEEI-Tqliu2第二章 电力系统元件模型及参数计算 输电线路的等值电路及参数计算 变压器的等值电路及参数计算 发电机和负荷模型 电力系统的稳态等值电路(标幺值)2022-6-24SCU-SEEI-Tqliu32-2 2-2 输电线路的等值电路及参数计算1.1. 输电线路的等值电路输电线路的等值电路2. 输电线路的参数计算输电线路的参数计算 2022-6-24SCU-SEEI-Tqliu41.1. 输电线路的等值电路输电线路的等值电路 短短距离输电线路 中中长距离输电线路 长长距离输电线路 2022-6-24SCU-SEEI-Tqliu5中等长度输电线路的等值电路

2、线路电压为 110kV220kV，架空输电线路长度为 100km300km，电缆线路长度不超过100km的线路 2022-6-24SCU-SEEI-Tqliu6短距离输电线路的等值电路 长度不超过100km的架空输电线路，线路额定电压为60kV及以下者 短线路的等值电路 2022-6-24SCU-SEEI-Tqliu7长线的等值电路 长度超过100km300km的架空输电线路和长度超过100km的电缆线路，这种线路，必须考虑其分布参数特性 2022-6-24SCU-SEEI-Tqliu8单位长线路的一相等值电路 2022-6-24SCU-SEEI-Tqliu92.2. 线路参数计算 R反映线路

3、通过电流时产生有功功率损失有功功率损失效应的电阻； X反映载流导线周围产生磁场效应磁场效应的电感； G反映泄漏电流泄漏电流产生的有功损耗和电晕损耗电晕损耗的电导； B反映带电导线周围电场效应电场效应的电容 2022-6-24SCU-SEEI-Tqliu102.2.输电线路的参数计算 输电线路每一相每一相的等值串联阻抗 Z=(r+jx)l 输电线路每一相每一相的等值并联导纳 Y=(g+jb)l 2022-6-24SCU-SEEI-Tqliu111) 每相单位长度的等值电阻rS(2-6)导线电阻率导线电阻率S 载流部分的标称截面积载流部分的标称截面积2022-6-24SCU-SEEI-Tqliu1

4、2/km)( lg1445. 02ln20seqnseqaDDLfxDDL Deq 是三相导线间的互几何均距, 式(2-9)Ds 是多股绞线的自几何均距 分裂导线时Ds=Dsb, 式(2-11)(2-13)(2-8)2) 每相单位长度的等值电抗 2022-6-24SCU-SEEI-Tqliu13 整循环换位位置1位置2位置32022-6-24SCU-SEEI-Tqliu14电力线和分裂导线电力线和分裂导线2022-6-24SCU-SEEI-Tqliu153) 每相单位长度的等值电纳 (F/km) 10lg0241. 06rDeqC(S/km) 10lg58. 76rDeqbDeq是三相导线间的

5、互几何均距 r是导线的半径； r=req （分裂导线） (2-16)(2-18)(2-15)(2-14)2022-6-24SCU-SEEI-Tqliu16表2-1 不需计算电晕的导线最小值径例题 2-1, 2-2 (自学)4) 电导: 泄漏电流产生的有功损耗和电晕损耗线路额定电压(kV)60以下110154220330导线外径（mm）9.613.6821.2833.22022-6-24SCU-SEEI-Tqliu17 ( /km)rs/km)( lg1445. 02seqnDDLfx(S/km) 10lg58. 76rDeqb2022-6-24SCU-SEEI-Tqliu18单 导 线二 分

6、裂三 分 裂四 分 裂x(/km)0.40.330.30.28b(S/km)2.810-63.410-63.810-64.110-62022-6-24SCU-SEEI-Tqliu192.3 长距离输电线路的稳态方程和等值电路1.1.长距离输电线路的稳态方程 2.长输电线路的集中参数等值电路 2022-6-24SCU-SEEI-Tqliu20长距离输电线路的稳态方程 图2-8 长线的等值电路 ()()()dVI rjL dxdIVdVgj C dx微分方程 2022-6-24SCU-SEEI-Tqliu2122coshsinhsinhcoshIVxZxxZxIVcc2211coshsinhsin

7、hcoshIVlZllZlIVcc距线路末端x 处电压电流与线路末端电压电流的关系线路首端电压电流与线路末端电压电流的关系(2-30)(2-31)令 x=l传播常数传播常数波阻抗或特性阻抗波阻抗或特性阻抗长距离输电线路的稳态方程 2022-6-24SCU-SEEI-Tqliu22长距离输电线路的等值电路sinhsinhsinh1 2(cosh 1)sinh czzcZZlzzllllK zlK ZlYZlZ V2Y/2Y/2V1式 (2-40)简化(2-34)2022-6-24SCU-SEEI-Tqliu23Z V2Y/2Y/2V1 (2-40)bljkYxljkrlkZbxr22221211

8、)(611311xblklxbrxbkxblkbxr (2-39)例23， 24长距离输电线路的等值电路2022-6-24SCU-SEEI-Tqliu24l/kmZ/Y/S1001235.7900+j31.60005.7683+j31.54295.7684+j31.5429j3.55104j3.5533104(0.0006+j3.5533)10420012311.58+j63.200011.4068+j62.743211.4074+j62.7442j7.1000104j7.1265104(0.0049+j7.1267)10430012317.3700+j94.800016.7854+j93.2

9、58416.7898+j93.2656j10.6500104j10.7393104(0.0168+j10.7405)10440012323.1600+j126.400021.7744+j122.745721.7927+j122.7761j14.2000104j14.4124104(0.0404+j14.4161)10450012328.9500+j158.00026.2437+j150.862726.2995+j150.9553j17.75007104j18.648104(0.0805+j18.1764)104表表 2-21-式（2-5）2-式（2-40）3-式（2-33）2022-6-24S

10、CU-SEEI-Tqliu252.4 变压器的等值电路和参数计算1.变压器的等值电路2.双绕组变压器的参数计算3. 三绕组变压器4. 自偶变压器5. 变压器的 等值电路 2022-6-24SCU-SEEI-Tqliu261. 变压器的等值电路 双绕组变压器三绕组变压器fig. 2-102022-6-24SCU-SEEI-Tqliu27 fig. 2-12 带有变比的等值电路 ZT2022-6-24SCU-SEEI-Tqliu28Fig. 2-14 带变比三绕组变压器的等值电路2022-6-24SCU-SEEI-Tqliu29双绕组变压器的参数计算 等值阻抗 电阻 电抗 Ps Vs% P0 I0

11、% RT XT GT BT (2-44)注意注意: Ps -kW, VN-kV SN-MVA221000NNsTSVPR(2-42)NNSTSVVX2100%23sNTPI R23NsTIPR2022-6-24SCU-SEEI-Tqliu30等值导纳 电导电导 电纳电纳 变比变比201000NTVPG(2-45)20100%NNTVSIB(2-46)NNTVVk212022-6-24SCU-SEEI-Tqliu313. 3. 三绕组变压器的参数计算 等值阻抗 电阻(R1 R2 R3)131232) 13(323222)32(3333SSNNSSSNNSPPRIRIPPPRIRIP(2-47)测

12、得短路损耗为PS(1-2)，PS(2-3) ，PS(3-1)212212)21(33SSNNSPPRIRIP2022-6-24SCU-SEEI-Tqliu32)()()()21()13()32(213)13()32()21(212)32()13()21(211ssssssssssssPPPPPPPPPPPP)3 , 2 , 1( 100022iSVPRNNsii(2-49)2022-6-24SCU-SEEI-Tqliu33 短路试验数据的折算23)13()13(232)32()32(22)21()21()(),min()(NNSSNNNSSNNSSSSPPSSSPPSSPP(2-50)回自耦变

13、压器目前生产的变压器三个绕组的容量比有三种： 100100100、10010050、100501002022-6-24SCU-SEEI-Tqliu34 电抗电抗(X1 X2 X3)%)%(%)%(%)%(%)21 () 13()32(213) 13()32()21 (212)32() 13()21 (211ssssssssssssVVVVVVVVVVVVNNsiiSVVX2100%(2-52)导纳和变比的计算与双绕组相同2022-6-24SCU-SEEI-Tqliu354.自偶自偶变压器变压器与普通变压器相同，但短路试验数据都必须经过折算，式（2-50）和（2-53）)%(%)%(%3)13(

14、)13(3)32()32(NNSSNNSSSSVVSSVV(2-53)2022-6-24SCU-SEEI-Tqliu36 选取一个基本级，把其他电压等级的选取一个基本级，把其他电压等级的元件参数折算到基本级元件参数折算到基本级 带变比的变压器等值支路带变比的变压器等值支路 变压器的变压器的 -型等值电路型等值电路(图2-13,图2-14)5.电力系统分析计算中变压器的三种处理方式2022-6-24SCU-SEEI-Tqliu3722122111IkIIVkVIZVT221221221121111VZkkVVZkZVkZVkIVVZkVZkZVkZVITTTTTTTT）（）（）（2022-6-2

15、4SCU-SEEI-Tqliu38例 2-5 有一台SFL120000/110型向10kV网络供电的降压变压器，铭牌给出的试验数据为：PS=135kW，VS%=10.5，P0=22kW，I0%=0.8。试计算归算到高压侧高压侧的变压器参数。 已知SN=20MVA，高压侧额定电压VN=110kV2022-6-24SCU-SEEI-Tqliu39221000NNSTSVPRNNSTSVVX2100%08. 420100011013522101111021NNTVVk53.63201001105 .102201000NTVPG20100%NNTVSIBSS621082. 1110100022SS62

16、102 . 02022-6-24SCU-SEEI-Tqliu402.5 发电机和负荷模型1. 发电机的稳态等值电路 %1003%NGNGVXIXNNGNNGNGNNGPXVSXVXIVX100cos%100%100%322 等值电抗 等值电势GGGGXI jVE2022-6-24SCU-SEEI-Tqliu41 发电机稳态等值电路 电压源表示电流源表示2022-6-24SCU-SEEI-Tqliu422负荷特性和负荷模型 负荷特性:负荷功率与电压和频率的关系 (静态特性和动态特性)V* f* 图2-162022-6-24SCU-SEEI-Tqliu43负荷静态模型1恒

17、功率负荷模型2恒定阻抗负荷模型LDLDLDLDLDLDLDjXRjQPSVZ)(222022-6-24SCU-SEEI-Tqliu443用电压静态特性表示的综合负荷模型)/()/(2pNpNpNcVVbVVaPP)/()/(2qNqNqNcVVbVVaQQ恒定阻抗消耗功率恒电流负荷消耗功率恒定功率)1 (VkPPpvN)1 (VkQQqvN额定电压附近11qqqpppcbacba2022-6-24SCU-SEEI-Tqliu454.4.用电压及频率静态特性表示用电压及频率静态特性表示的综合负荷模型的综合负荷模型)1()/()/(2fkcVVbVVaPPpfpNpNpN)1()/()/(2fkc

18、VVbVVaQQqfqNqNqN)1)(1 (fkVkPPpfpvN)1)(1 (fkVkQQqfqvN2022-6-24SCU-SEEI-Tqliu462.6 电力系统的稳态等值电路1. 多电压等级网络的参数归算多电压等级网络的参数归算需对元件的阻抗、导纳、电压和电流进行归算需对元件的阻抗、导纳、电压和电流进行归算)/()()(2122212222122kkIIkkVVkkZZll，k1=10.5242， k2=220121基本级k:12V2lZ2lZ2022-6-24SCU-SEEI-Tqliu472.电力系统的标幺制 标幺制的概念标幺制的概念 基准值基准值的选择和标幺值的特点的选择和标幺

19、值的特点 不同基准值标幺值之间的换算不同基准值标幺值之间的换算2022-6-24SCU-SEEI-Tqliu481) 标幺制的概念标幺制的概念 0 . 1kV5 .10kV5 .10*BGGVVV若选VB=10 kV，则VG*=1.052022-6-24SCU-SEEI-Tqliu49 电压、电流、功率和阻抗的基准值分电压、电流、功率和阻抗的基准值分别为别为VB、IB、SB和和ZB时时*jXRZXjZRZjXRZZZjQPSQjSPSjQPSSSIIIVVVBBBBBBBBBB2022-6-24SCU-SEEI-Tqliu502) 2) 基准值的选择和标幺值的特点基准值的选择和标幺值的特点n基

20、准值的单位应与对应的有名值相同基准值的单位应与对应的有名值相同n便于结果的分析评价（如：额定电压）便于结果的分析评价（如：额定电压）n电压、电流、功率、阻抗的基准值之间满足基本关系电压、电流、功率、阻抗的基准值之间满足基本关系采用标幺值的采用标幺值的目的目的：简化计算、便于分析评价：简化计算、便于分析评价分析结果分析结果选择基准值的原则：BBBBBBZIVIVS33ZB每相的阻抗；每相的阻抗；VB、IB线电压、线电流；线电压、线电流；SB三相视在功率。三相视在功率。2022-6-24SCU-SEEI-Tqliu51BBBBBBSVZVSI2 3选定VB 和SB 之后，便有：2022-6-24SCU-SEEI-Tqliu52四个量的标幺值为BBSSSVVV* , *22* 3jXRVSjXVSRZjXRZSIVIIIBBBBBBBB23 , BBBBBBISVZVS2022-6-24SCU-SEEI-Tqliu53n线线电压与电压与相相电压的基准值，电压的基准值，三相三相功率与功率与单相单相功功率的基准值之间有以下关系：率的基准值之间有以下关系：.33BPBBPBSSVV*.33 33IZIZZIVVVVVVBBPBPPB*PSIVS2022-6-24SCU-SEEI-Tq