2023/12/5電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算12015年10月電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算第二章2023/12/5電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算22.1系統(tǒng)等值模型的基本概念2.2輸電線路的等值電路和參數(shù)計算2.3長距離輸電線路的穩(wěn)態(tài)方程和等值電路2.4

變壓器的等值電路和參數(shù)2.5發(fā)電機和負荷模型2.6電力系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)等值電路（標(biāo)幺值形式？）

目錄2023/12/5電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算3電路相關(guān)知識回顧2.1系統(tǒng)等值模型的基本概念2023/12/5電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算42.1系統(tǒng)等值模型的基本概念電氣接線示意圖

等值電路

穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型暫態(tài)數(shù)學(xué)模型2023/12/5電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算5發(fā)電廠：發(fā)電機？變電站：升壓變壓器、降壓變壓器？輸電線路：電阻？用電設(shè)備（負荷）：阻抗？電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)（暫態(tài)）的等值電路？2.1系統(tǒng)等值模型的基本概念注：正常運行時，電力系統(tǒng)三相對稱，參數(shù)相同，可以用單相等值電路來代替。2023/12/5電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算6輸電線路的等值電路和參數(shù)變壓器的等值電路和參數(shù)發(fā)電機和負荷模型2.1系統(tǒng)等值模型的基本概念2023/12/5電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算7電阻r：反映線路的熱效應(yīng)（有功損耗）電抗x=ωL：反映載流導(dǎo)線周圍的磁場效應(yīng)電導(dǎo)g：反映泄露損耗和電暈損耗（g=0）電納b=ωC：反映帶電導(dǎo)線周圍的電場效應(yīng)2.2輸電線路的等值電路和參數(shù)計算單位長度輸電線路(單位：km)注：1：小寫r、x、g、b表示單位長度線路的等值參數(shù)；2：電纜線路參數(shù)計算較為復(fù)雜，可從手冊查找，重點討論的是架空線路2023/12/5電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算8電阻反映線路的熱效應(yīng)（有功損耗）2.2輸電線路的等值電路和參數(shù)計算當(dāng)考慮導(dǎo)線溫度時2023/12/5電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算92.2輸電線路的等值電路和參數(shù)計算電抗反映載流導(dǎo)線周圍的磁場效應(yīng)自感部分：彼此相等互感部分：？2023/12/5電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算102.2輸電線路的等值電路和參數(shù)計算導(dǎo)線換位：使互感電抗相等注：通過導(dǎo)線換位，三相導(dǎo)線的電抗近似相同。2023/12/5電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算11電抗反映載流導(dǎo)線周圍的磁場效應(yīng)2.2輸電線路的等值電路和參數(shù)計算2023/12/5電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算12分裂導(dǎo)線電抗分裂目的？2.2輸電線路的等值電路和參數(shù)計算2023/12/5電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算13電納相與相之間及相與地之間的電容效應(yīng)2.2輸電線路的等值電路和參數(shù)計算2023/12/5電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算14分裂導(dǎo)線電納相與相之間及相與地之間的電容效應(yīng)2.2輸電線路的等值電路和參數(shù)計算2023/12/5電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算152.2輸電線路的等值電路和參數(shù)計算電導(dǎo)絕緣子泄露電流損耗電暈損耗2023/12/5電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算162.2輸電線路的等值電路和參數(shù)計算單位長度輸電線路(單位：km)任意長度等值電路2023/12/5電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算17輸電線路的等值電路單位長度等值電路：任意長度等值電路：2.2輸電線路的等值電路和參數(shù)計算2023/12/5電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算18輸電線路的等值電路短距離輸電線路：輸送距離<100km、額定電壓<60kV中等距離輸電線路：輸送距離100~300km、額定電壓110~220kV長距離輸電線路：輸送距離>300km、額定電壓>220kV2.2輸電線路的等值電路和參數(shù)計算2023/12/5電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算192.2輸電線路的等值電路和參數(shù)計算短距離輸電線路(<100km)短距離等值電路任意長度等值電路2023/12/5電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算202.2輸電線路的等值電路和參數(shù)計算中等距離輸電線路(100km~300km)Ⅱ型等值電路任意長度等值電路2023/12/5電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算212.2輸電線路的等值電路和參數(shù)計算中等距離輸電線路(100km~300km)T型等值電路任意長度等值電路2023/12/5電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算222.3長距離輸電線路的等值電路和參數(shù)長距離輸電線路(>300km)Ⅱ型等值電路任意長度等值電路T型等值電路2023/12/5電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算23長距離輸電線路(>300km)按集中參數(shù)計算精確計算修正后的近似計算Ⅱ型等值電路2.3長距離輸電線路的等值電路和參數(shù)2023/12/5電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算24長距離輸電線路(>300km)按集中參數(shù)計算缺點：誤差較大Ⅱ型等值電路2.3長距離輸電線路的等值電路和參數(shù)2023/12/5電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算25長距離輸電線路(>300km)精確計算其中Ⅱ型等值電路2.3長距離輸電線路的等值電路和參數(shù)2023/12/5電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算26長距離輸電線路(>300km)修正后的近似計算其中Ⅱ型等值電路2.3長距離輸電線路的等值電路和參數(shù)2023/12/5電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算27一長度為600km的500kV架空線路,使用4×LGJQ-400四分裂導(dǎo)線,r1=0.0187Ω/km,x1=0.275Ω/km,b1=4.05×10-6S/km,g1=0。試計算該線路的Ⅱ型等值電路參數(shù)。按集中參數(shù)計算：2.3長距離輸電線路的等值電路和參數(shù)2023/12/5電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算28精確計算：2.3長距離輸電線路的等值電路和參數(shù)2023/12/5電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算29修正后的近似計算：Ⅱ型等值電路2.3長距離輸電線路的等值電路和參數(shù)2023/12/5電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算30三種計算方法Z'(Ω)Y'(S)按集中參數(shù)計算11.22+j1652.43×10-3精確計算9.76+j154.22.516×10-3修正后的近似計算9.72+j153.92.51×10-3三種計算方法對比2.3長距離輸電線路的等值電路和參數(shù)2023/12/5電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算312.4變壓器的等值電路和參數(shù)雙繞組變壓器三繞組變壓器自耦變壓器2023/12/5電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算322.3變壓器的等值電路和參數(shù)問題的提出在電力系統(tǒng)分析中，變壓器的等值電路如何表示?變壓器各等值參數(shù)如何求取?2023/12/5電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算332.4變壓器的等值電路和參數(shù)2023/12/5電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算342.4變壓器的等值電路和參數(shù)2023/12/5電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算35三繞組(自耦)變壓器繞組排列方式升壓結(jié)構(gòu)和降壓結(jié)構(gòu)2.4變壓器的等值電路和參數(shù)2023/12/5電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算362.4變壓器的等值電路和參數(shù)2023/12/5電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算372.4變壓器的等值電路和參數(shù)2023/12/5電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算382.4變壓器的等值電路和參數(shù)2023/12/5電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算39雙繞組變壓器的等值電路電阻RT、電抗XT、電導(dǎo)GT、電納BTT型等值電路Г型等值電路2.4變壓器的等值電路和參數(shù)2023/12/5電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算40電路相關(guān)知識回顧電氣量基本單位工程單位電壓VVkV電流IAkA視在功率SVAMVA有功功率PWkW無功功率Qvarkvar阻抗ZΩΩ導(dǎo)納YSS2.4變壓器的等值電路和參數(shù)2023/12/5電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算412.3變壓器的等值電路和參數(shù)雙繞組變壓器的參數(shù)計算短路損耗△PS

、短路電壓VS%、空載損耗△P0

、空載電壓I0%、額定容量SN、額定線電壓VN→RT

、XT

、GT、BT一相等值空載試驗一相等值短路試驗2023/12/5電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算42電阻RT一相等值短路試驗2.4變壓器的等值電路和參數(shù)2023/12/5電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算43電抗XT短路試驗2.4變壓器的等值電路和參數(shù)2023/12/5電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算44電導(dǎo)GT空載試驗2.4變壓器的等值電路和參數(shù)2023/12/5電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算45電納BT空載試驗2.4變壓器的等值電路和參數(shù)2023/12/5電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算46雙繞組變壓器的參數(shù)計算Г型等值電路2.4變壓器的等值電路和參數(shù)2023/12/5電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算47一臺SFL1-31500/35型雙繞組變壓器，額定變比為35/11，查得△P0=30kW,I0%=1.2,△PS=177.2kW,VS%=8,求變壓器歸算到低壓側(cè)的參數(shù)，并作出Г等值電路。Г型等值電路2.4變壓器的等值電路和參數(shù)2023/12/5電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算48三繞組(自耦)變壓器的等值電路一次繞組R1、X1，折算后的繞組R2、X2，折算后的繞組R3、X3Г等值電路2.4變壓器的等值電路和參數(shù)2023/12/5電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算49電導(dǎo)GT和電納BT空載試驗△P0和I0%,額定容量SN和額定電壓VN→GT、BT空載試驗2.4變壓器的等值電路和參數(shù)2023/12/5電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算50電阻R1、R2、R3和電抗X1、X2、X3短路試驗△PS(1-2)、△PS(2-3)、△PS(3-1)和VS(1-2)%、VS(2-3)%、VS(3-1)%,額定容量SN和額定電壓VN→R、X短路試驗2.4變壓器的等值電路和參數(shù)2023/12/5電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算51電阻R1、R2、R3繞組容量相等：100/100/100短路試驗2.4變壓器的等值電路和參數(shù)2023/12/5電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算52電阻R1、R2、R3繞組容量不等：100/100/50，100/50/100短路試驗2.4變壓器的等值電路和參數(shù)2023/12/5電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算53電阻R1、R2、R3短路試驗、額定容量SN、額定電壓VN→RT2.4變壓器的等值電路和參數(shù)2023/12/5電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算54電抗X1、X2、X3繞組容量相等：100/100/100短路試驗2.4變壓器的等值電路和參數(shù)2023/12/5電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算55電抗X1、X2、X3繞組容量不等：100/100/50，100/50/100短路試驗2.4變壓器的等值電路和參數(shù)2023/12/5電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算56電抗X1、X2、X3短路試驗、額定容量SN、額定電壓VN→XT2.4變壓器的等值電路和參數(shù)2023/12/5電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算57三相三繞組變壓器型號為SFPSL-12000/220,額定容量為120MVA/120MVA/60MVA,額定電壓220kV/121kV/11kV,△P?S(1-2)=601kW,△P?S(1-3)=182.5kW,△P?S(2-3)=132.5kW,短路電壓為VS(1-2)%=14.85,VS(1-3)%=28.25,VS(2-3)%=7.96,空載損耗和空載電流為△P0=135kW,I0%=0.633,求變壓器歸算到220kV側(cè)的參數(shù)及等值電路。2.4變壓器的等值電路和參數(shù)2023/12/5電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算58電阻R1、R2、R32.4變壓器的等值電路和參數(shù)2023/12/5電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算59電抗X1、X2、X32.4變壓器的等值電路和參數(shù)2023/12/5電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算60所求變壓器的參數(shù)及等值電路2.4變壓器的等值電路和參數(shù)2023/12/5電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算61小結(jié)：變壓器的等值電路如何表示？2.4變壓器的等值電路和參數(shù)三繞組變壓器Г型雙繞組變壓器Г型如果考慮變壓器的實際變比k，該如何處理？2023/12/5電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算62帶有變比的變壓器等值電路2.4變壓器的等值電路和參數(shù)雙繞組變壓器2023/12/5電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算63變壓器Ⅱ等值電路阻抗形式帶有變比的等值電路導(dǎo)納形式2.4變壓器的等值電路和參數(shù)2023/12/5電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算64帶有變比的變壓器等值電路2.4變壓器的等值電路和參數(shù)三繞組變壓器？？？？省略圖2-14(a)

阻抗形式？？？？省略圖2-14(b)

2023/12/5電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算65發(fā)電機的穩(wěn)態(tài)等值電路及其參數(shù)2.5發(fā)電機和負荷模型2023/12/5電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算66電抗XG2.5發(fā)電機和負荷模型穩(wěn)態(tài)等值電路2023/12/5電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算67綜合負荷（供電負荷、發(fā)電負荷）恒功率負荷模型（第3、4、5章）

潮流等穩(wěn)態(tài)計算中：PL+jQL恒定阻抗負荷模型（第7、8章）

短路等暫態(tài)計算中：RLD+jXLD2.5發(fā)電機和負荷模型2023/12/5電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算68分類按結(jié)構(gòu)及冷卻介質(zhì)：分為空心式、鐵心式、干式、油浸式等，例如：干式空心電抗器、干式鐵心電抗器、油浸鐵心電抗器、油浸空心電抗器。按接法：分為并聯(lián)電抗器和串聯(lián)電抗器。按功能：分為限流和補償。按用途：限流電抗器、濾波電抗器、平波電抗器、功率因數(shù)補償電抗器、串聯(lián)電抗器、消弧線圈等等。

電抗器（補充）2023/12/5電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算692023/12/5電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算70串聯(lián)限流電抗器2023/12/5電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算71高溫超導(dǎo)限流電抗器2023/12/5電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算72大容量并聯(lián)電抗器2023/12/5電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算73電抗XR穩(wěn)態(tài)等值電路電抗器（補充）2023/12/5電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算74電抗器、發(fā)電機和變壓器電抗公式區(qū)別電抗器（補充）2023/12/5電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算75多電壓等級網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)歸算電力系統(tǒng)的標(biāo)幺值多電壓等級網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)幺值等值電路習(xí)題2.6電力系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)等值電路2023/12/5電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算76如何歸算2.6.1多電壓等級網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)歸算發(fā)電機雙繞組變壓器多電壓級網(wǎng)絡(luò)接線圖輸電線路2023/12/5電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算77如何歸算網(wǎng)絡(luò)等值電路多電壓級網(wǎng)絡(luò)接線圖2.6.1多電壓等級網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)歸算2023/12/5電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算78如何歸算有名值歸算2.6.1多電壓等級網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)歸算2023/12/5電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算79標(biāo)幺值的概念例如發(fā)電機額定端電壓有名值為VG=10.5kV，如果基準(zhǔn)值選定為VB=10.5kV，則其標(biāo)幺值為如果端電壓標(biāo)幺值VG*=1.1，說明此時標(biāo)幺值無量綱2.6.2電力系統(tǒng)的標(biāo)幺值2023/12/5電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算80基準(zhǔn)值的選擇全系統(tǒng)只能有一套基準(zhǔn)值，且個數(shù)不宜太多一般取額定值為基準(zhǔn)值，使標(biāo)幺值維持在1附近必須滿足電路的基本關(guān)系2.6.2電力系統(tǒng)的標(biāo)幺值單相三相2023/12/5電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算81基準(zhǔn)值的選擇如果選擇基準(zhǔn)值為VB、IB、SB、ZB時2.6.2電力系統(tǒng)的標(biāo)幺值單相三相2023/12/5電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算82基準(zhǔn)值的選擇選取VB、SB為基準(zhǔn)值，IB、ZB間接獲取2.6.2電力系統(tǒng)的標(biāo)幺值2023/12/5電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算83標(biāo)幺值的求取發(fā)電機參數(shù)：SG(N)=30MVA,VG(N)=10.5kV,XG(N)%=26,如果基準(zhǔn)值VB=10kV、SB=100MVA，求發(fā)電機電抗在VB、SB下的標(biāo)幺值。2.6.2電力系統(tǒng)的標(biāo)幺值2023/12/5電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算84標(biāo)幺值的特點線電壓和相電壓的標(biāo)么值相等；三相功率和單相功率的標(biāo)么值相等；必須滿足電路的基本關(guān)系一定程度上簡化計算工作；計算結(jié)果清晰，易于比較電力系統(tǒng)各元件的特性和參數(shù)等；缺點：物理概念不清楚。

2.6.2電力系統(tǒng)的標(biāo)幺值2023/12/5電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算85兩種計算方法精確計算法近似計算法前提：忽略電阻和勵磁支路(旨在便于理論分析）2.6.3多電壓等級網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)幺值等值電路多電壓級網(wǎng)絡(luò)接線圖2023/12/5電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算86精確計算法2.6.3多電壓等級網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)幺值等值電路多電壓級網(wǎng)絡(luò)接線圖有名值等值電路2023/12/5電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算87精確計算法2.6.3多電壓等級網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)幺值等值電路含理想變壓器有名值等值電路標(biāo)幺值等值電路2023/12/5電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算88精確計算法2.6.3多電壓等級網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)幺值等值電路含理想變壓器標(biāo)幺值等值電路2023/12/5電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算89精確計算法2.6.3多電壓等級網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)幺值等值電路不含理想變壓器標(biāo)幺值等值電路2023/12/5電力系統(tǒng)元件模型及參數(shù)計算90試計算圖中輸電系統(tǒng)各元件電抗的標(biāo)幺值。發(fā)電機G：SG(N)=30MVA,VG(N)=10.5kV,XG(N)%=26；變壓器T-1：ST1(N)=31.5MVA,VS%=10.5,kT1=10.5/121；變壓器T-2：ST2(N)=15MVA,VS%=10.5,kT2=110/6.6；電抗器R：VR(N)=6kV,IR(N)=0.3kA,XR%=5；架空線路L：L=80km,xL=0.4Ω/km；電纜線路C：L=2.5km,xC=0.08Ω/km；網(wǎng)絡(luò)接線圖2.6.3多電壓等級網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)幺值等值電路2023