电力网各元件的等值电路与参数计算(ppt 25页)
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电力网各元件的参数和等值电路
电力网各元件的参数和等值电路1. 电力网概述电力网，也称为电力系统，是指由发电厂、输电线路、变电站和配电网组成的能够将电能从发电厂输送到用户终端的系统。
电力网可以分为高压输电网、中压配电网和低压配电网三个局部。
在电力网中，各个元件扮演着不同的角色，起着连接与转换电能的作用。
本文将详细介绍电力网各元件的参数和等值电路。
2. 发电厂发电厂是电力网中的起点，主要负责将其他能源转化为电能。
发电厂的参数主要包括发电容量、电压等级、频率等。
发电厂通常由多台发电机组成，发电机的等值电路可以用以下形式表示：发电机等值电路发电机等值电路其中，R为发电机的电阻，X为发电机的电抗，Z为发电机的复阻抗。
3. 输电线路输电线路用于将发电厂产生的电能输送到变电站，它是电力网的骨干局部。
输电线路的参数主要包括电阻、电感和电容等。
输电线路可以用等值电路来近似表示，其中包括串联的电阻、电感和电容元件。
等值电路的参数可以通过测量和计算获得。
4. 变电站变电站位于输电线路的末端或中途，用于将高压输电线路转换为中压或低压配电网所需的适宜电压。
变电站的参数主要包括变压器的变比和容量等。
变电站包括变压器和其他辅助设备，变压器的等值电路可以用以下形式表示：变压器等值电路变压器等值电路其中，R为变压器的电阻，X为变压器的电抗，Z为变压器的复阻抗。
5. 配电网配电网是将电能从变电站分配到用户终端的局部，包括中压配电网和低压配电网。
配电网的参数主要包括线路电阻、电导和负载等。
配电网的等值电路可以由串联的电阻和电导元件表示。
6. 总结电力网是由发电厂、输电线路、变电站和配电网组成的系统，各个元件扮演着不同的角色，起着连接与转换电能的作用。
为了研究电力网的行为和性能，可以将各个元件的等值电路进行建模。
通过建立等值电路，可以对电力网进行分析和仿真，从而预测和优化电力系统的运行。
上述文档介绍了电力网各元件的参数和等值电路，这对于理解电力网的结构和特性非常重要，并且为电力系统的设计和运维提供了根底知识。
工学电力网络元件的等值电路和参数计算
Y 2
V2
I&1
Z 2
V1
Z 2
I2
Y
V2
Π型电路
Z B Zcshl
Y
2( A1) B
2(chl 1) Z c shl
T 型电路
Y shl
Zc
Z Zcshl chl
推导： V&1 V&2 I&2 V&2Y / 2 Z
1 ZY / 2V&2 ZI&2
V&1 A&V&2 B&I&2
V I
V2chx V2 shx
ZC
I2 ZC shx I2chx
传播常数
g0 jC0 r0 jL0 z0 y0 j
波阻抗（特性阻抗）ZC
r0 jL0 g0 jC0
z0 y0
RC
jXC
ZC e jc
当 x 时l ，线路首端与末端的电压和电流关系为
V I
V2chx V2 shx
( x0b0
r02
b0 x0
)l
2
kb
1 1 12
x0b0l 2
总结
一、输电线路的方程式
V I
V2chx V2 shx
ZC
I2 ZC shx I2chx
双曲线函数
chrx 1 (ex ex ) 2
V1 I1
V2chl I2 ZC shl
V2 ZC
shl
I2chl
shrx 1 (ex ex ) 2
ddxI&V&(g0
jC ) 0
d 2V& (g dx2 0
jC )(R 00
j L0)V&
电力网络等值电路_图文
电力网络等值电路_图文.ppt
一.双绕组变压器的参数和数学模型
.
RT jXT
Io
.. U1N Ig
.BT GT Ib
短路实验Βιβλιοθήκη 空载实验铭牌参数：SN 、
UIN／UⅡN
、
Pk、Uk％ 、
P0、I0％
阻抗（短路实验：在原边加I1N）
1.电阻
变压器的电阻是通过变压器的短路损耗Pk ，其近似等于额定总铜耗PCu。
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：
结论：：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。
Io
.. U1N Ig
.BT GT Ib
电导
变压器电导对应的是变压器的铁耗，近似等 于变压器的空载损耗，因此变压器的电导可 如下求解：
电纳
在变压器中，流经电纳的电流和空载 电流在数值上接近相等，其求解如下：
二.三绕组变压器的参数和数学模型
ZT2
高
中
ZT1
2
1
ZT3
3
低
YT
三绕组变压器电气结 线图
由于所选变比不同，可分为准确计算法和近似 计算法
基准值改变后标么值的换算
求多电压级网络标么值等值电路的两种方法
1）参数归算法（先有名值归算，后求标么值） ①取基本级（SB＝SN，UB＝UN）； ②参数折算（将各级电压折算到基本级侧）； ③求标幺值。 2）基准值归算法（先基准值归算，后求标么值） ①取基本级（SB＝SN，UB1＝UN1）； ②基本级折算（将基本级SB、UB1折算到各电压级 ，分别求出UB2、UB3、……、UBn）； ③求标幺值。
一.双绕组变压器的参数和数学模型
.
RT jXT
Io
.. U1N Ig
.BT GT Ib
短路实验Βιβλιοθήκη 空载实验铭牌参数：SN 、
UIN／UⅡN
、
Pk、Uk％ 、
P0、I0％
阻抗（短路实验：在原边加I1N）
1.电阻
变压器的电阻是通过变压器的短路损耗Pk ，其近似等于额定总铜耗PCu。
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：
结论：：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。
Io
.. U1N Ig
.BT GT Ib
电导
变压器电导对应的是变压器的铁耗，近似等 于变压器的空载损耗，因此变压器的电导可 如下求解：
电纳
在变压器中，流经电纳的电流和空载 电流在数值上接近相等，其求解如下：
二.三绕组变压器的参数和数学模型
ZT2
高
中
ZT1
2
1
ZT3
3
低
YT
三绕组变压器电气结 线图
由于所选变比不同，可分为准确计算法和近似 计算法
基准值改变后标么值的换算
求多电压级网络标么值等值电路的两种方法
1）参数归算法（先有名值归算，后求标么值） ①取基本级（SB＝SN，UB＝UN）； ②参数折算（将各级电压折算到基本级侧）； ③求标幺值。 2）基准值归算法（先基准值归算，后求标么值） ①取基本级（SB＝SN，UB1＝UN1）； ②基本级折算（将基本级SB、UB1折算到各电压级 ，分别求出UB2、UB3、……、UBn）； ③求标幺值。
电力网各元件参数和等值电路
ΔPg--电晕损耗,单位为MW/km
UL--线电压，kV。
线路设计时 尽量避免在正常气象条件下发生电晕。 分析（2-6）电晕
线路结构影 响Ucr因素：
几何均距Dm
导线半径r
Dm ↑杆塔尺寸↑,造价↑
r与成反比, r ↑ Ucr↓
设计：220kV以下按避免电晕损耗条件选导线半径； 220kV及以上用分裂导线↑每相的等值半径； 特殊情况，采用扩径导线。
同，当三相相间距离为Dab、 Dbc、 Dca时， Dm= 3 Dab Dbc Dca （mm）
工程近似取：x1=0.4(Ω/km)
➢ 分裂导线单位长度电抗：
x1
0.1445 lg
Dm req
0.0157 n
（2-4）
其中：n—每相分裂根数 ,mm
r eq--分裂导线的等值半径，其值为：
式中 r --分裂导线中每根导线的半径 ,mm
n
req n r d1i i2
d1i—一相分裂导线中第1根与第i根的距离， i=2，3···，n。
计算公式看→ 分裂的根数∝电抗下降，但分裂根数>3、4根时, 电抗 下降减缓实际应用中分裂根数≯4根。 分裂导线的几何均距、等值半径与电抗成对数关系， 其电抗主要与分裂根数有关，当分裂根数→2、3、4 根时，电抗/公里分别→0.33、0.30、0.28Ω/km左右。
（2）电抗x：
导线流过交流电流时，∵导线的内外部交变磁场的作用而 产生电抗。 循环换位的三相输电线路每相导线单位长度电抗为：
➢ 单导线单位长度电抗：
x1
0.1445 lg
Dm r
0.0157r
（2-3）
其中：r --导线的半径 ,mm
μr--导线材料的相对导磁系数，对铝和铜μr=1
UL--线电压，kV。
线路设计时 尽量避免在正常气象条件下发生电晕。 分析（2-6）电晕
线路结构影 响Ucr因素：
几何均距Dm
导线半径r
Dm ↑杆塔尺寸↑,造价↑
r与成反比, r ↑ Ucr↓
设计：220kV以下按避免电晕损耗条件选导线半径； 220kV及以上用分裂导线↑每相的等值半径； 特殊情况，采用扩径导线。
同，当三相相间距离为Dab、 Dbc、 Dca时， Dm= 3 Dab Dbc Dca （mm）
工程近似取：x1=0.4(Ω/km)
➢ 分裂导线单位长度电抗：
x1
0.1445 lg
Dm req
0.0157 n
（2-4）
其中：n—每相分裂根数 ,mm
r eq--分裂导线的等值半径，其值为：
式中 r --分裂导线中每根导线的半径 ,mm
n
req n r d1i i2
d1i—一相分裂导线中第1根与第i根的距离， i=2，3···，n。
计算公式看→ 分裂的根数∝电抗下降，但分裂根数>3、4根时, 电抗 下降减缓实际应用中分裂根数≯4根。 分裂导线的几何均距、等值半径与电抗成对数关系， 其电抗主要与分裂根数有关，当分裂根数→2、3、4 根时，电抗/公里分别→0.33、0.30、0.28Ω/km左右。
（2）电抗x：
导线流过交流电流时，∵导线的内外部交变磁场的作用而 产生电抗。 循环换位的三相输电线路每相导线单位长度电抗为：
➢ 单导线单位长度电抗：
x1
0.1445 lg
Dm r
0.0157r
（2-3）
其中：r --导线的半径 ,mm
μr--导线材料的相对导磁系数，对铝和铜μr=1
第二章 电网元件的等值电路和参数计算
第二章电网元件的等值电路和参数计算2-1 架空输电线路的参数2.1.0 概述•电阻：反映线路有功功率损失；•电感：反映载流导线产生磁场效应；•电导：反映泄漏电流及空气游离产生的有功损失；•电容：反映带电导线周围电场效应。
2.1.3 架空输电线路的电导在一般的电力系统计算中可忽略电晕损耗，即认为。
这是由于在设计时，通常按照避免电晕损耗的条件来选择导线的半径。
0g ≈2-2 架空输电线的等值电路2.2.0 概述电力线路按长度可分为：–短线路——L<100km的架空线或不长的电缆；–中长线路——L<100~300km的架空线或L<100km的电缆；–长线路——L>300km的架空线或L>100km的电缆；2.2.2 中长架空线路的等值电路电压在110~330kV的中长线路，电纳的影响不能忽略，等值电路一般有两种表示方法：П型和T型。
Note:П型和T型相互间不等值，不能用Δ—Y 变换。
2-3 变压器的等值电路和参数2.3.1 双绕组变压器等值电路将励磁支路移至电源测：由短路试验得到：由空载试验得到：%S S P V ∆短路损耗：短路电压：00%P I ∆空载损耗：空载电流：T T R X ⇒⇒T TG B ⇒⇒2.3.2 双绕组变压器的短路试验短路实验：将变压器的一绕组短路，另一绕组加电压，使短路绕组中的电流达到额定值，测绕组上的有功损耗ΔP S及短路电压ΔV S%。
2.3.2 双绕组变压器的空载试验空载实验：将变压器一绕组开路，另一绕组加上额定电压，测绕组中的空载损耗ΔP0和空载电流ΔI0%。
2.3.3三绕组变压器等值电路将励磁支路移至电源测：由短路试验得到：由空载试验得到：(12)(23)(13)(12)(23)(13)%%%S S S S S S P P P V V V −−−−−−∆∆∆短路损耗：、、短路电压：、、00%P I ∆空载损耗：空载电流：%Si Si P V ⇒∆⇒Ti Ti R X ⇒⇒13i =∼TTG B ⇒⇒2.3.3 三绕组变压器短路试验短路实验：将三绕组变压器任一绕组(如j)短路,在另一绕组) ，使短路绕组j中电流达其额定电(如i)加电压(Ui流(I)，测i,j绕组间的短路损耗(∆P S(i-j))和短路jN电压降(ΔV S(i-j)%)。
电力课件第七章电力系统各元件的序参数和等值电路应用概念课件
（7-7）
可见，a、b、c相的正序阻抗为：
（7-8）
由式（7-8）可知，正序阻抗在三相中是相同的。由于正序电压和电流时正常对称状态下的三相电压和电流，所以正序阻抗就是电路在正常对称运行状态下的一相等值阻抗。
如在这个电路上施加负序电压，则电路中将流过负序相电流，且中性线电流为零。此时，相电压与相电流之比叫做该电路的负序阻抗。和推导上述正序阻抗的过程相似，可得各相的负序阻抗为：
（7-9）
对于无阻抗绕组凸极机，取为Xd’和Xd的几何平均值，即
（7-10）
在近似计算中，对于汽轮发电机及有阻尼绕组的水轮发电机，也可采用X2=1.22Xd’’。对于没有阻尼绕组的水轮发电机，可采用X2=1.45Xd’’。
如果对于同步发电机的参数缺乏了解，其负序电抗也可按表7-2取值。
表7-2同步电机的负序电抗X2和零序电抗X0
表7-1同步发电机的负序电抗X2
短路种类
负序电抗
两相短路
单相接地短路
两相接地短路
表7-1中X0为同步发电机的零序电抗。由表7-1可见，若Xd’’=Xq’’，则负序电抗X2=Xd’’,与同步发电机的短路种类无关。当同步发电机经外电抗X短路时，表中所有Xd’’、Xq’’、X0都应以Xd’’+X,Xq’’+X,X0+X代替。此时同步发电机转子纵横间不对称的影响将被削弱。当纵横轴向的电抗接近相等时，表中三个公式的计算结果差别很小。电力系统短路一般发生在电力线路上，所以在短路电流计算中，同步发电机本身的负序电抗，可以当做短路种类无关，并取Xd’’和Xq’’的算述平均值，即
第七章 电力系统各元件的序参数和等值电路
三相短路为对称短路，短路电流交流分量三相是对称的。在对称三相系统中，三相阻抗相同，三相电压和电流的有效值相等。因此对于对称三相系统三相短路的根系与计算，可只分析和计算其中一相。
可见，a、b、c相的正序阻抗为：
（7-8）
由式（7-8）可知，正序阻抗在三相中是相同的。由于正序电压和电流时正常对称状态下的三相电压和电流，所以正序阻抗就是电路在正常对称运行状态下的一相等值阻抗。
如在这个电路上施加负序电压，则电路中将流过负序相电流，且中性线电流为零。此时，相电压与相电流之比叫做该电路的负序阻抗。和推导上述正序阻抗的过程相似，可得各相的负序阻抗为：
（7-9）
对于无阻抗绕组凸极机，取为Xd’和Xd的几何平均值，即
（7-10）
在近似计算中，对于汽轮发电机及有阻尼绕组的水轮发电机，也可采用X2=1.22Xd’’。对于没有阻尼绕组的水轮发电机，可采用X2=1.45Xd’’。
如果对于同步发电机的参数缺乏了解，其负序电抗也可按表7-2取值。
表7-2同步电机的负序电抗X2和零序电抗X0
表7-1同步发电机的负序电抗X2
短路种类
负序电抗
两相短路
单相接地短路
两相接地短路
表7-1中X0为同步发电机的零序电抗。由表7-1可见，若Xd’’=Xq’’，则负序电抗X2=Xd’’,与同步发电机的短路种类无关。当同步发电机经外电抗X短路时，表中所有Xd’’、Xq’’、X0都应以Xd’’+X,Xq’’+X,X0+X代替。此时同步发电机转子纵横间不对称的影响将被削弱。当纵横轴向的电抗接近相等时，表中三个公式的计算结果差别很小。电力系统短路一般发生在电力线路上，所以在短路电流计算中，同步发电机本身的负序电抗，可以当做短路种类无关，并取Xd’’和Xq’’的算述平均值，即
第七章 电力系统各元件的序参数和等值电路
三相短路为对称短路，短路电流交流分量三相是对称的。在对称三相系统中，三相阻抗相同，三相电压和电流的有效值相等。因此对于对称三相系统三相短路的根系与计算，可只分析和计算其中一相。
电力系统各元件的参数和数学模型优秀课件
绝缘子
❖ 绝缘子起支撑、绝缘的作用 ❖ 绝缘子按结构可分为支持绝缘子、悬式绝缘
子、防污型绝缘子和套管绝缘子 ❖ 现在常用的绝缘子有：“陶瓷绝缘子”，
“玻璃钢绝缘子”，“合成绝缘子”，“半 导体绝缘子”
陶瓷绝缘子
盘形悬式钢化玻璃绝缘子
绝缘子
绝缘子
架空线路的绝缘子
绝缘子片数与电压等级有关，规程规定如下表：
❖ 阻抗
电阻 电抗
❖导纳
电导 电线路通过电流时产生有功功率损失的 效应
❖ （1）有色金属导线：铝线、钢芯铝线和铜线
❖ （2）每相单位长度的电阻：
❖ r1：导线单位长度的电阻
r1
S
❖ S：截面积
❖ ：电阻率（铝：31.5，铜： 18.8）
❖（3）钢芯铝线的电阻，由于可只考虑 主要载流部分——铝线部分的载流作用， 可认为与同样额定截面积的铝线相同。
35kv线路 60kv线路 110kv线 220kv线路 330kv线路 500kv线路 路
不少于3 不少于5 不少于7 不少于13 不少于19 不少于25
片
片
片
片
片
片
架空线路为什么换位
❖ 在高压输电线路上，当三相导线的排列不对 称时，各相导线的电抗就不相等。即使三相 导线中通过对称负荷，各相中的电压降也不 相同；另一方面由于三相导线不对称，相间 电容和各相对地电容也不相等，从而会有零 序电压出现 。
电力线路有哪些电气现象？
❖ 电力线路通入电流，有发热的现象，这个现 象用什么电气参数表达？
❖ 电力线路通入交流电，周围产生磁场，这个 现象用什么电气参数表达?
❖ 电力线路与大地之间存在充放电现象，这个 现象用什么电气参数表达？
电力线路的参数计算和等值电路
而且会使导线表面产生电腐蚀而降低输电线
路的寿命。因此，在线路设计时，必须尽量 PPT文档演模板
电力线路的参数计算和等值电路
•如果三相线路每公里的电晕损耗为 （MW/km），线路电 压为 （kV），则每相等值电导为
•（ S/km ）
• 实际上，在线路设计时总是尽 量避免在正常气象条件下发生 电晕。在一般的电力系统计算 中可以忽略电晕损耗，即认为 g1≈0。
•线路参数是描述线路电磁状态的物理量.
•由于我们所研究的线路是三相对称的电气元件,因此,只需要 研究其中一相的参数即可.
•线路的参数,如阻抗、导纳都是沿线路长度均匀分布的,经过 分析和计算,对于频率为50HZ长度不超过300Km的架空电力 线路和长度不超过50~100Km的电缆线路,用集中参数代替 匀布参数,所引起的误差甚小,可以满足工程计算中所要求的 精确度.本章将讨论集中参数线路.
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电力线路的参数计算和等值电路
• 三相对称排列或经过整循环换位后输电线路单位长度电纳得 计算式如下：
•1）单导线 •2）分裂导线
•（S/km）
•（ S/km ）
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电力线路的参数计算和等值电路
• 各电压等级的电纳值变化不大。 对单导线，b1约为2.8×106S/km；对于分裂导线，当每 相分裂根数为2根、3根、4根时， b1分别约为3.4×10-6S/km、 3.8×10-6 S/km、4.1×106S/km。
• 工程计算时，也可从附表Ⅱ-3～Ⅱ-10中查 出各种导线在某个几何均距下的单位电抗。
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电力线路的参数计算和等值电路
• 若导线长度为l(Km)时,每相导线 的电抗为
X=x1l (Ω )
电网各元件的参数和等值电路
电网各元件的参数和等值电路实际电力系统是由不同电压的电力网通过变压器联结而成的，系统的各元件如输电线路、发电机、变压器等需要确定各自的等值电路，为电力系统分析与计算的打下基础。
一、电力线路的参数和等值电路1.力线路的参数(1)电阻、电感（电抗）线路的电感以电抗的形式计算、电导、电容（电纳）而线路的电容则以电纳的形式计算。
电力线路的参数是匀称分布，电阻、电抗、电导和电纳都是沿线路长度匀称分布的。
(2)工程上：1）线路的电阻：式中，l：导线的长度，r1：单位长度的电阻。
2）线路的电抗：阻碍电流流淌的力量用电抗来度量。
用每相导线单位长度的电抗进行计算。
3）线路的电导阻：由沿绝缘子的泄漏电流和电晕现象打算的。
用单位长度的电导进行计算。
4）线路的电纳：导线之间及导线对大地之间的电容打算。
2.电线路的等值电路与基本方程输电线路在正常运行时三相参数是相等的，可以只用其中的一相作出等值电路。
电力线路的单相等值电路如图1。
图1 电力线路的单相等值电路（1）短线路的等值电路与基本方程由于电压不高，这种线路电纳的影响不大，可略去。
因此短线路的参数只有一个串联总阻抗。
短线路的等值电路见图2。
图2 短线路的等值电路（2）中等长度线路的等值电路与基本方程这种线路电压较高，线路的电纳一般不能忽视，等值电路常为Π形等值电路，如图3。
图3 中等长度的等值电路（3）长线路的等值电路必需考虑分布参数特性的影响。
将分布参数乘以适当的修正系数就变成了集中参数，从而绘出用集中参数表示的等值电路，见图4。
图4 长线路的等值电路二、电抗器的参数和等值电路电抗器的作用是限制短路电流，由电阻很小的电感线圈构成，因此等值电路可用电抗来表示。
一般电抗器铭牌上给定它的额定电压、额定电流和电抗百分值，由此可求电抗器的电抗。
三、变压器的参数和等值电路变压器的参数包括电阻、电导、电抗和电纳，这些参数要依据变压器铭牌上厂家供应的短路试验数据和空载试验数据来求取。
电力网各元件的等值电路和参数计算
m2：考虑气象状况的系数
干燥和晴朗的天气
m2＝ 1
有雨雪雾等的恶劣天气 m2＝0.8～1
r：导线的计算半径；
D：相间距离；
δ：空气的相对密度
2020/8/30
电力系统分析 第二章 电力网各元件的等值电路和参数计算
24
当实际运行电压过高或气象条件变坏时，运行电压将超 过临界电压而产生电晕——计算等值电导
do1 do2
vp
q
2
ln
d2 d1
导线A的表面：d1＝r和d2＝D-r，D>>r，导线A的电位：
vA＝
q
2
ln
Dr r
q
2
ln
D r
2020/8/30
电力系统分析 第二章 电力网各元件的等值电路和参数计算
29
2. 三相输电线路的等值电容
计算空间任意点的电位时均须考 虑三相架空导线和大地对电场的 影响。
❖ LGJ－120：钢芯铝绞线
2020/8/30
电力系统分析 第二章 电力网各元件的等值电路和参数计算
6
避雷线
又称架空地线，架设在杆塔顶部，一根或二根，用于 防雷，110-220千伏线路一般沿全线架设。 架空送电线着雷时，可能打在导线上，也可能打在杆 塔上。
避雷线可以遮住导线，使雷尽量落在避雷线本身上， 并通过杆塔上的金属部分和埋设在地下的接地装置， 使雷电流流入大地。
H /m
轴间距离
2020/8/30
电力系统分析 第二章 电力网各元件的等值电路和参数计算
14
2. 三相输电线路
a
1）三角形对称布置时：
a相磁链：
a Lia M (ib ic )
c
第二章电力网各元件的参数和等值电路精品文档
如下表，空载电流I0为1.243%，空载损耗P0为132kW。 试求归算到220kV侧的变压器参数。
变压器短路试验数据表(未经归算)
短路电压百分数Us% 短路损耗Ps（kW）
高—中 12.20 343.0
高—低 6.00
251.5
中—低 8.93
285.0
第2章 电力网各元件参数和数学模型
14 发电机组的运行特性和数学模型
φ ——功率因数角，u i ；
S、P、Q——分别为视在功率、有功功率、无功功率。
2.1 发电机组的运行特性和数学模型
一、发电机稳态运行时的相量图和功角特性
1. 隐极式发电机的相量图和功角特性
S ~ ( U d j q ) U I d j q I U d I d U q I q j U q I d U d I q P jQ
Uq EqIdxd EQIdxq Ud Iqxq
jQ E ( U d jq U ) jq x I d jq I
即， EQUjxqI 可以运用作图法求得交轴正方向，从而 E q 确定的正方向。
2.1 发电机组的运行特性和数学模型
P EqUd UdUq UdUq
1 双绕组变压器
电阻
RT
PkU
2 N
1000SN2
RT——变压器高低压绕组的总电阻（Ω ）； Pk——变压器的短路损耗（kW）； SN——变压器的额定容量（MVA）； UN——变压器的额定电压（kV）。
2.2 变压器的参数和数学模型（续1）
1 双绕组变压器
电抗
XT
UN Uk%Uk% UN 2 3IN 100 10SN 0
2.2 变压器的参数和数学模型（续3）
变压器短路试验数据表(未经归算)
短路电压百分数Us% 短路损耗Ps（kW）
高—中 12.20 343.0
高—低 6.00
251.5
中—低 8.93
285.0
第2章 电力网各元件参数和数学模型
14 发电机组的运行特性和数学模型
φ ——功率因数角，u i ；
S、P、Q——分别为视在功率、有功功率、无功功率。
2.1 发电机组的运行特性和数学模型
一、发电机稳态运行时的相量图和功角特性
1. 隐极式发电机的相量图和功角特性
S ~ ( U d j q ) U I d j q I U d I d U q I q j U q I d U d I q P jQ
Uq EqIdxd EQIdxq Ud Iqxq
jQ E ( U d jq U ) jq x I d jq I
即， EQUjxqI 可以运用作图法求得交轴正方向，从而 E q 确定的正方向。
2.1 发电机组的运行特性和数学模型
P EqUd UdUq UdUq
1 双绕组变压器
电阻
RT
PkU
2 N
1000SN2
RT——变压器高低压绕组的总电阻（Ω ）； Pk——变压器的短路损耗（kW）； SN——变压器的额定容量（MVA）； UN——变压器的额定电压（kV）。
2.2 变压器的参数和数学模型（续1）
1 双绕组变压器
电抗
XT
UN Uk%Uk% UN 2 3IN 100 10SN 0
2.2 变压器的参数和数学模型（续3）
电力网各元件的等值电路和参数计算
qa = C= va 2πε 0.0241 ≈ Deq Deq H12 H 23 H 31 lg − ln 3 ln r r H1 H 2 H 3
31
分裂导线的电容
qa C= = va
2πε 0.0241 ≈ Deq Deq H12 H 23 H 31 lg ln − ln 3 req req H1 H 2 H 3
32
三相输电线路的电纳
额定频率下，线路单位长度的一相等值电纳
b = 2π f N C = 7 . 58 × 10 D eq lg r
−6
S / km
与线路结构有关的参数在对数符号内
各种电压等级线路的电纳值变化不大 单根：2.8 ×10-6 S/km 二分裂：3.4×10-6 S/km 三分裂：3.8×10-6 S/km 四分裂：4.1×10-6 S/km
29
2-1、架空输电线路的参数-电容
电容：反映导线带电时在其周围介质中建立的电场效应。
基本公式： （周围介质的介电系数为常数）
C＝q/v
q :导体所带电荷；v：导体的电位 两带电荷平行长导线周围的电场
+q r:导线半径；D:轴间距离； A 单位长度电荷：＋q,-q； D>>r, 忽略导线间静电感应影响 r d O1 d1
高压架空线路
1898 年美国33kV 120km输电线路,针式绝缘子 1906年美国发明悬式绝缘子(11~500kV)，1908和 1923 年分别建成110kV和220kV输变电工程 1959年前苏联500 kV输变电工程 1965年加拿大760 kV输变电工程 1985年前苏联1150kV输变电工程 1910~1914美国和前苏联科学家发现电晕临界电压与 导线直径成比例,促使了铝线，钢芯铝绞线，扩经或 分裂导线的使用
31
分裂导线的电容
qa C= = va
2πε 0.0241 ≈ Deq Deq H12 H 23 H 31 lg ln − ln 3 req req H1 H 2 H 3
32
三相输电线路的电纳
额定频率下，线路单位长度的一相等值电纳
b = 2π f N C = 7 . 58 × 10 D eq lg r
−6
S / km
与线路结构有关的参数在对数符号内
各种电压等级线路的电纳值变化不大 单根：2.8 ×10-6 S/km 二分裂：3.4×10-6 S/km 三分裂：3.8×10-6 S/km 四分裂：4.1×10-6 S/km
29
2-1、架空输电线路的参数-电容
电容：反映导线带电时在其周围介质中建立的电场效应。
基本公式： （周围介质的介电系数为常数）
C＝q/v
q :导体所带电荷；v：导体的电位 两带电荷平行长导线周围的电场
+q r:导线半径；D:轴间距离； A 单位长度电荷：＋q,-q； D>>r, 忽略导线间静电感应影响 r d O1 d1
高压架空线路
1898 年美国33kV 120km输电线路,针式绝缘子 1906年美国发明悬式绝缘子(11~500kV)，1908和 1923 年分别建成110kV和220kV输变电工程 1959年前苏联500 kV输变电工程 1965年加拿大760 kV输变电工程 1985年前苏联1150kV输变电工程 1910~1914美国和前苏联科学家发现电晕临界电压与 导线直径成比例,促使了铝线，钢芯铝绞线，扩经或 分裂导线的使用
电力系统元件的各序参数和等值电路
& & − I a 2 Z 2Σ = U a 2
Z0∑
& U ka 2
N2
& & − I a 0 Z 0Σ = U a 0
K0
& I ka0
& U ka0
N0
表明了各种不对称故障时故障点出现的各序电流和电压之间的 相互关系；表示了不对称故障的共性， 与故障类型无关。 相互关系；表示了不对称故障的共性， 与故障类型无关。
I&c = 0
& Uc
I& a
& Ea + & α 2 Ea + & αEa +
ZG ZG ZG
ZL ZL ZL
& Ea
+
ZG ZG ZG + +
ZL ZL ZL
& α 2 Ea & αEa
& & & & U b = U b1 + U b 2 + U b 0
& Ia & Ib
+ & Ub -
& Ic
− I a 0 ( z G 0 + z L 0 + 3z N ) = U a 0
. .
.
.
.
.
.
+
归纳：对任意网络， 归纳：对任意网络，短路点各序电压和电流满足
& & & Ea1Σ − I a1Z1Σ = U a1
& Ea1∑ - +
Z1∑
& I ka1
K1
& U ka1
Z2∑
第2章电力网元件的等值电路和参数计算
D：相间距离，单位cm。
提高Ucr办法为增大导线半径。
若三相线路每公里的电晕损耗为 Pg ，则每相等值电导：
g Pg (S/km)
U
2 L
式中：Pg 单位为（ MW/km ）；UL为线电压，单位（kV）。
电晕危害：增加有功功率损耗，干扰无线电通信。
措施：220kV以下线路，加大导线半径； 220kV及以上线路，常采用分裂导线增大导线等效半径。
d: 分裂间距
双分、三分和四分裂导线的自几何均距分别定义为：
Dsb DS d ,
Dsb 3 DS d 2 ,
Dsb 4 DS d 3
分裂导线的等值 电感按下式计算：
L 0 ln Deq 2 Dsb
4）输电线路的等值电抗
额定频率下线路每相的等值电抗为:
x 2 fN L
计及 fN 50Hz
●讨论：
1）由于Dsb>>Ds,分裂导线等值电抗较小，所以超高压输 电线常采取分裂导线；
2) 导线间距、导线截面的尺寸会影响Deq，Ds，Dsb等的
数值，从而影响输电线的等值电抗大小，但由于它们 均位于电抗表达式的对数符号内，故影响不显著。
3.电导（g）
电导是反映泄露电流和空气游离引起的有功功率损耗。 一般线路绝缘良好，泄露电流很小，可以忽略。主要只考 虑电晕引起的功率损耗。
其中，Deq 为各相分裂导线重心间的几何均距，
req 为一相导线组的等值半径。
对于二分裂导线， req rd 。
三分裂导线， req 3 r。d 2
四分裂导线， req 1.094 rd3。
d为分裂间距。
分裂导线的等值半径 req 特大于r，故其电容大于单导线。
电力网各元件等值电路和参数计算ppt课件
设经过整循环换位的三相线路的三相导线上每单位长 度的电荷分别为+ga，+gb，+gc，三相导线的镜像 上的电荷分别为-ga，-gb，-gc，沿线均匀分布 六导线系统介电系数ε为常数，可应用叠加原理。 选地面作为电位参考点，利用公式（2-23）分别计算 三对线电荷单独存在时在a相导线产生的电位，
（2-23）
线路出现电晕现象的最小电压称为临界电压 Vcr 。 三相导线排列在等边三角形顶点上时，电晕临界相电压的经验公式为：
（2-16）
m1：反映导线表面状况的系数(常量)，对多股绞线 m1=0.83~0.87 m2：反映气象状况的系数，对于干燥和晴朗的天气，m2=1 ，对于有雨、 雪、雾等的恶劣天气，m2=0.8~1 （随天气变化）， δ为空气的相对密度；按左式计算： p为大气压力，单位Pa ; t为大气摄氏温度；当 t=25C， p=76Pa时，δ=1 r：导线的计算半径，单位为cm；D为相间距离单位与r相同。 对水平排列的线路，两边线路的电晕临界电压Vcr比上式算得的值高6%； 而中间线路的Vcr比上式算得的值低4％。
电力系统中元件的三相等值电路也有星形电路和三角形电路。
为了便于应用一相等值电路进行分析计算，要把三角形等值电路化 为星形等值电路。
等值电路中的参数是计及了其余两相影响（如相间互感等）的一相 等值参数
2－1 架空输电线路的参数
输电线路的参数包括：
电阻r0：反映线路通过电流时产生 的有功功率损失； 电憾L0：反映载流导线产生的磁场 效应； 电导g0：反映线路带电时绝缘介质 中产生泄漏电流及导线附近空气游 离而产生的有功功率损失； 电容C0：反映带电导线周围电场效 应的。
分裂导线线路的电抗值随分裂数的增加而减小
钢导线，由于集肤效应及导线内部的磁导率均随导线通过的电流大小而 变化，它的电阻和电抗均不是恒定的， 钢导线构成的输电线路将是一个非线性元件。 钢导线的阻抗无法用解析法确定， 一般用实验测定电压、电流值来确定其阻抗。
（2-23）
线路出现电晕现象的最小电压称为临界电压 Vcr 。 三相导线排列在等边三角形顶点上时，电晕临界相电压的经验公式为：
（2-16）
m1：反映导线表面状况的系数(常量)，对多股绞线 m1=0.83~0.87 m2：反映气象状况的系数，对于干燥和晴朗的天气，m2=1 ，对于有雨、 雪、雾等的恶劣天气，m2=0.8~1 （随天气变化）， δ为空气的相对密度；按左式计算： p为大气压力，单位Pa ; t为大气摄氏温度；当 t=25C， p=76Pa时，δ=1 r：导线的计算半径，单位为cm；D为相间距离单位与r相同。 对水平排列的线路，两边线路的电晕临界电压Vcr比上式算得的值高6%； 而中间线路的Vcr比上式算得的值低4％。
电力系统中元件的三相等值电路也有星形电路和三角形电路。
为了便于应用一相等值电路进行分析计算，要把三角形等值电路化 为星形等值电路。
等值电路中的参数是计及了其余两相影响（如相间互感等）的一相 等值参数
2－1 架空输电线路的参数
输电线路的参数包括：
电阻r0：反映线路通过电流时产生 的有功功率损失； 电憾L0：反映载流导线产生的磁场 效应； 电导g0：反映线路带电时绝缘介质 中产生泄漏电流及导线附近空气游 离而产生的有功功率损失； 电容C0：反映带电导线周围电场效 应的。
分裂导线线路的电抗值随分裂数的增加而减小
钢导线，由于集肤效应及导线内部的磁导率均随导线通过的电流大小而 变化，它的电阻和电抗均不是恒定的， 钢导线构成的输电线路将是一个非线性元件。 钢导线的阻抗无法用解析法确定， 一般用实验测定电压、电流值来确定其阻抗。
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3. 电导（S/km）
反映泄漏电流和空气游离所引起的有功功率 损耗。通常忽略泄漏电流。
（1）电晕现象
导线表面电场强度超过空气击穿强度，使导 体附近空气游离而产生的局部放电现象。
电晕临界电压： Vcr4.93m1m2rlgD rkV
（2）电导的计算
g
Δ Pg VL2
4. 电容（F/km）
反映带电导线在其周围介质中的电场效应。
I2chl
2. 输电线路的集中参数等值电路
I1
Z’
I2
V1
Y ’/2 Y ’/2
V2
形
（1）修正参数计算
Z
'
KZZ
sh
ZY ZY
Y '
KYY
2chl 1
ZY shl
简化计算（忽略电导）
Z' Y'
krr0l jkbb0l
jkxx0l
（2）近似参数计算
Z'
Y
'
r0l jx0l g0l jb0l
第2章 电力网各元件的等值电路 和参数计算
重点： （1）电力线路的等值电路及参数计算 （2）变压器的等值电路及参数计算 （3）发电机和负荷的等值电路 （4）标幺值的概念 难点：标幺值的概念
2.1 架空输电线路的参数和等值电路
2.1.1 架空输电线路的参数 1. 电阻（/km）
2. 反映线路通过电流时产生的有功功率损失效应。 （1）通过电阻率计算电阻（/km）
（1）基本计算公式（两平行导线间的电容）
Cq/ v
（2）三相输电线路的等值电容
C 0.0241106 lg Deq r
（3）分裂导线的电容
C 0.0241 10 6 lg Deq req
（4）三相输电线路的电纳（S/km）
b
2πfNC
7.58 lgDeq
106
req
例2-1 110kV架空输电线路的导线型号LGJ-185， 导线水平排列，相间距离为4km。求线路参数。
2.2.1变压器的等值电路
1. 双绕组变压器
RT jXT
GT
–jBT
2. 三绕组变压器
R1 jX1
GT
–jBT
2.2.2 双绕组变压器的参数计算
1. 电阻（）：
RT
ΔPSVN2 SN2
103
2. 电抗（）：
XT
VS%VN2 100 SN
103
3. 电导（S）：
GT
ΔP0 VN2
103
4. 电纳（S）： BT 1I0% 00VSNN2 103
0 lnDeq
2π Dsb
（4）输电线路的等值电抗（/km）
单导线线路:
x2πfN L0.06l2 n D D e s8 b q0.14l4 g D D e s5 b q
分裂导线线路:
x2πfN L0.06l2 n D D es8q0.14l4 g D D es5q
影响因素：分裂根数，相间距离，导线截面
3.基准值的选取 一般选容量和电压，则电流、阻抗的基准值为
工程中，300km以上线路近似参数用多个 形 等值电路串联。
例2-3 330kV架空线路的参数为： r0=0.0579/km, x0=0.0316/km, b0=3.55×10-6S/km 试分别计算长度为100，200，300，400，500km线 路的形等值电路参数的近似值、修正值和精确值。
2.2 变压器的等值电路和参数计算
VS(1-2)%=13.15， VS(2-3)%=5.7， VS(3-1)%=20.4 P0=187kW，I0%=0.856
试求归算到220kV侧的变压器参数。
2.3 标幺制
2.3.1 标幺制的概念
1. 有名单位制
2. 标幺制
标幺值
实际有名值（任意单）位 基准值（与 S
其中：电阻率=31.5（铝线）或是18.8（铜线）
（2）我国架空线型号：比如：LGJQ-300 （S=300)
第一位表示材料：L:铝、G:钢、T:铜、HL:合金 第二位：G表示钢芯 第三位：J表示胶合线 第四位结构：Q:轻型、J:加强型、K:扩径
2. 电感（H/m） 反映载流导体产生的磁场效应。
5. 变比： k T V 1N /V 2N w 1/w 2 或 3 w 1/w 2
例2-4 有一台SFL120000/110型的向10kV网络 供电的降压变压器，铭牌给出的实验数据为：
PS=135kW，VS%=10.5，P0=22kW，I0%=0.8 试计算归算到高压侧的变压器参数。
2.2.3 三绕组变压器的参数计算
1. 电阻
Ri
ΔPSiVN2 SN2
103
ΔPS1
1 2
ΔPS(12) ΔPS(31) ΔPS(23)
ΔPS2
1 2
ΔPS(12) ΔPS(23) ΔPS(31)
ΔPS3
1 2
ΔPS(23) ΔPS(31)
ΔPS(12)
2. 电抗
Xi
VSi%VN2 100 SN
103
例2-2 有一330kV架空输电线路，导线水平排列， 相间距离8km，分裂间距为400mm，试求线路参数。
2.1.2 架空输电线的等值电路
1. 输电线路的方程式（分布参数）
V I
V2chx I2Zcshx
V2 Zc
shx
I2chx
x=l
V1 I1
V2chl I2Zcshl
V2 Zc
shl
（1）*基本计算公式（两平行导线间的电感）
自感： L/i2π0 lnD 2ls 1
互感： MAiBB2 π0ln2D l1
（2）*三相输电线路的等值电感
无换位时： 整循环换位时：
La
a
/ia
0 lnDeq
2π Ds
La
a
/ia
0 lnDeq
2π Ds
（3）*具有分裂导线的输电线路的等值电感
La
a
/ia
S
S SB
P
jQ SB
P
jQ
Z
Z ZB
R jX SB
R jX
2.3.2 基准值的选择 1. V、I、S、Z的基准值间的关系
单相
VpB Z B I B SpB VpB I B
三相
VB 3ZBIBVpB SB 3VBIB3VpBIB3SpB
2. V、I、S、Z的标幺值间的关系
V ZI Vp S VI Sp
VS1%
1 2
VS(12)% VS(31) % VS(23) %
VS2%
1 2
VS(12)% VS(23) % VS(31) %
VS3%
1 2
VS(23)% VS(31) % VS(12) %
3. 导纳及变比：同双绕组变压器
例2-5 有一容量比为90/90/60MVA，额定电压为 220/38.5/11kV的三绕组变压器。工厂给出实验数据为： P’S(1-2)=560kW，P’S(2-3)=178kW，P’S(3-1)=363kW