第2章 电力系统元件模型和参数计算V20

电力系统稳态模型（电力线路参数和等值电路）

第二章电力系统稳态模型

(Power System Steady State Models)

(第三讲)

（回顾）

问题

1、电力系统稳态分析如何建模？

2、物理线路的基本结构如何？

3、有几个参数可以反映输电线的电磁现象?

4、各个参数受哪些因素影响?

5、如何用电路表示输电线路?

§1 稳态建模总体思路

分析物理对象,分析现象

元件建模：线路、变压器、负荷、发电机

元件等值电路

网络建模（电力系统）

网络方程

各种解法

§2 电力线路结构和电磁现象

一、架空线（详细自学）

架空线：导线、避雷线、杆塔、绝缘子（作用）

导线

导线构造三种主要形式：

◆单股线（单根实心金属线：铜和铝）（现很少采用）

◆多股绞线（同材料），多单股线扭绞，标号：TJ（铜绞）、LJ（铝

绞）、GJ （钢绞）

◆多股绞线（两种材料）：主要是钢芯铝绞线，“良好导电性能 +

较 高机械强度”，已普遍采用。标号：LGJ(普通型)、LGJQ(轻型)、LGJJ(加强型)

◆型号：标号+数字（导线主要载流额定截面积mm2）（LGJ-150：铝

线额定截面积150mm2）

架空线

三相循环换位：排列不对称引起参数不平衡

分裂导线：减少电晕损耗和线路电抗

二、电缆（详细自学）

我们会抽象成什么样的数学模型？

电路？

分布式还是集中式？

四、线路的电磁现象和参数

线路通电流：

◆发热，消耗有功功率→R

◆交流电流→交变磁场→感应电势(自感、互感)抵抗电流→X

◆电流效应→串联还是并联？

线路加电压：

◆绝缘漏电(较小)，一定电压下发光、放电(电晕)→R′(G)

◆电场→线/线、线/大地电容→交变电压产生电容电流→X′(B)

◆电压效应→串联还是并联？

五、单位长线路的等值电路和参数

分布式参数:用单位长(每公里)参数r、x、g、b表示

架空线受气候、地理、架设的影响，r、x、g、b要变。

电缆尺寸标准化，外界影响小，一般不变（不研究）。

第二章 电力系统各元的参数及等值网络

一、电力系统各元件的参数和等值电路

2-1 一条110kV、80km的单回输电线路，导线型号为LGJ—150，水平排列，其线间距离为4m，求此输电线路在40℃时的参数，并画出等值电路。

2-1 解：

对LGJ—150型号导线经查表得：直径d=17mm 5.31mm2/km

于是半径： r =17/2=8.5mm 04.5424433cabcabmDDDDm=5040mm

单位长度的电阻：/21.01505.3120Srkm

/225.0)]2040(0036.01[21.0)]20(1[2040trrkm

单位长度的电抗：

/416.00157.05.85040lg1445.00157.0lg1445.01rDxmkm

单位长度的电纳：/1073.2105.85040lg58.710lg58.76661SrDbmkm

集中参数：

SLbBLxXLrR461111018.2801073.23.3380416.01880225.0

SB41009.12

2-2 某220kV输电线路选用LGJ—300型导线，直径为24.2mm,水平排列，线间距离为6m，试求线路单位长度的电阻、电抗和电纳，并校验是否发生电晕。

2-2 解：

查表：LGJ—300型号导线 d=24.2mm 5.31mm2/km

于是 r=24.2/2=12.1mm 560.762663mDm=7560mm

单位长度的电阻：/105.03005.311Srkm

单位长度的电抗：/42.00157.01.127560lg1445.01xkm

单位长度的电纳：/107.2101.127560lg58.7661Sbkm

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1 / 15 第二章 电力系统各元件的特性参数和等值电路

主要内容提示：

本章主要内容包括：电力系统各主要元件的参数和等值电路，以及电力系统的等值网络。

§2-1电力系统各主要元件的参数和等值电路

一、发电机的参数和等值电路

一般情况下，发电机厂家提供参数为：NS、NP、Ncos、NU及电抗百分值GX%，由此，便可确定发电机的电抗GX。

按百分值定义有

100100%2NNGGGUSXXX

因此

NNGGSUXX2100% （2—1）

求出电抗以后，就可求电势GE•)(GGGGXIjUE•••，并绘制等值电路如图2-1所示。

二、电力线路的参数和等值电路

电力线路等值电路的参数有电阻、电抗、电导和电纳。在同一种材料的导线上，其单位长度的参数是相同的，随导线长度的不同，有不同的电阻、电抗、电导和电纳。

⒈电力线路单位长度的参数

电力线路每一相导线单位长度参数的计算公式如下。

⑴电阻：201201trr（Ω/km） （2—2）

⑵电抗：0157.0lg1445.01rDxm（Ω/km） （2—3）

采用分裂导线时，使导线周围的电场和磁场分布发生了变化，等效地增大了导线半径，从而减小了导线电抗。此时，电抗为

nrDxeqm0157.0lg1445.01（Ω/km）

式中mD——三相导线的几何均距； ↑

（a） EG·jXG

UG·IG·↑

（b） jXG UG·IG·jXG EG·图2-1 发电机的等值电路

（a）电压源形式 （b）电流源形式 文档供参考，可复制、编制，期待您的好评与关注！

2 / 15 eqr——分裂导线的等效半径；

n——每相导线的分裂根数。

⑶电纳：6110lg58.7rDbm（S/km） （2—4）

第二章 电力系统各元件的参数和等值电路

2-1

+-qEqjXIV

正常稳态

+-EdXIV

无阻尼绕组发生三相短路

+-EdXIV

考虑阻尼绕组发生三相短路

qE为空载电势

dx是同步发电机的直轴同步电抗

E为暂态电势，与励磁绕组的总磁链呈线性关系

dx是暂态电抗

E为次暂态电势，与励磁绕组的总磁链和纵轴阻尼绕组的总磁链呈线性关系

dx是次暂态电抗

2-2 某110km架空线路，采用LGJ-120型导线，三相导线等边三角形排列，相间距为3.5m，计算半径7.6mm。求该架空线路长80km，200km时的等值电路及等效参数（Ds=0.88r）

解：1）单位长度线路参数：

线路电阻：

kmsr/2625.01205.310

线路电抗：

kmDsbDeqx/3929.06.788.03500lg1445.0lg1445.00

线路电纳：

kmSrDeqbeq/108461.2106.73500lg58.710lg58.76660

2)架空线长80km时：

注意：由于110kV以下长度不超过100km的架空线电纳可以忽略，所以其等值电路如下图所示：

21802625.00LrR

429.31803929.00LxX

S..LbB460102772801084612

所以线路阻抗：

429.3121jjXRZ

2）线路长度为200km时等值电路如下图所示：

Ω..LrR552200262500

58.782003929.00LxX

S.LbB46010692.52001084612

线路阻抗：

58.785.52jjXRZ

线路导纳：

SjjBY410692.5

2-3某500kV架空线路，采用3*LGJ-400型导线，三相导线水平排列，相间距为11m，计算半径13.6mm。求该架空线路长400km时的等值电路及等效参数（Ds=0. 8r）