1、第二章 電力網(wǎng)參數(shù)及等值電路,本章主要介紹輸電線路和變壓器的等值電路以及參數(shù)計(jì)算，然后介紹具有多個(gè)電壓等級(jí)的電力網(wǎng)等值電路的形成，另外，介紹標(biāo)么制及其算法。,第一節(jié) 輸電線路參數(shù)及等值電路,輸電線路的結(jié)構(gòu)與電特性參數(shù) 線路分類(lèi)：架空路線、電纜線路 線路的物理現(xiàn)象及參數(shù) 電流流過(guò)產(chǎn)生熱量，消耗有功功率并產(chǎn)生電壓降落R 交流電流通過(guò)產(chǎn)生交變磁場(chǎng)并感應(yīng)電勢(shì)(自感、互感)X 線路加電壓產(chǎn)生交變電場(chǎng)，相相及相地間產(chǎn)生電容電流和容性功率B(電納) 高電壓作用下，導(dǎo)線表面場(chǎng)強(qiáng)過(guò)高時(shí)，線路周?chē)諝庥坞x放電(電暈)及絕緣漏電(較小)G(電導(dǎo)) 架空線路參數(shù)受線路結(jié)構(gòu)、架設(shè)條件等因素的影響,短電力線路的等值電路,

2、短電力線路的條件： 長(zhǎng)度 100km 、線路額定電壓60kV的架空電力線路?；虿婚L(zhǎng)的電力電纜線路。,短電力線路的電參數(shù)特點(diǎn)： 1、電納B=0 2、電導(dǎo)G=0 3、組抗值的計(jì)算公式如下：,式中，l-電力線路長(zhǎng)度,短電力線路的電路方程如下：,寫(xiě)成矩陣形式為：,架空線路參數(shù)計(jì)算 分別用電阻r1、電抗x1、電納b1、電導(dǎo)g1表示線路單位長(zhǎng)度的參數(shù)。 線路電阻 r 1= /S (/km) -導(dǎo)線的電阻率，mm2/km，銅取18.8，鋁取31.5(20) 導(dǎo)線電阻率略大于直流電阻率 集膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng) 絞線 額定截面與實(shí)際截面積有出入 S-導(dǎo)線額定截面積， mm2,可根據(jù)導(dǎo)線型號(hào)由電力工程手冊(cè)直接查用，但

3、可能需根據(jù)實(shí)際溫度進(jìn)行修正。 r t=r 201+(t-20) (/km) 電阻的溫度系數(shù)，銅0.00382,鋁0.0036(1/) 線路電抗 經(jīng)換位后，頻率為50Hz的三相普通（每相一根）架空導(dǎo)線 r導(dǎo)線半徑，cm或mm。 r導(dǎo)線材料的相對(duì)磁導(dǎo)系數(shù)，銅鋁為1； D j p三相導(dǎo)線間的幾何平均距離，簡(jiǎn)稱(chēng)幾何均距， cm或mm。,注意r、Djp 應(yīng)同單位,幾何均距與導(dǎo)線的具體布置方式有關(guān)，設(shè)D12、D23、D31為三相導(dǎo)線兩兩之間距離(m)，則 等邊三角形布置時(shí)，D p j=D;水平布置時(shí)D p j=1.26D 該電抗為同時(shí)考慮了其它兩相互感影響后的一相等值電抗。 線路的電抗與導(dǎo)線截面積及導(dǎo)線在

4、桿塔上的布置有關(guān)，但由于與幾何均距和半徑之比呈對(duì)數(shù)關(guān)系，因此各種架空線路的電抗差別不大，近似取0.4/km。 以上公式不適用于分裂導(dǎo)線。,D D,線路電納（容納） 三相普通架空導(dǎo)線經(jīng)整循環(huán)換位時(shí) 頻率為50Hz時(shí),單位長(zhǎng)度的正序電納為 線路電導(dǎo)：電暈損耗和泄露損耗（很?。?電導(dǎo)計(jì)算 U線電壓，kV； Pg每千米的三相總電暈損耗，MW/km。,高壓線路的電暈,在高電壓下，氣體形成帶電的離子和電子群。雨天與霧天，電暈現(xiàn)象更加嚴(yán)重一些。 電暈損害 消耗有功功率； 對(duì)無(wú)線電通信等產(chǎn)生干擾； 腐蝕導(dǎo)線，使用壽命減小。 避免電暈的措施 增大導(dǎo)線半徑，減小導(dǎo)線表面的電場(chǎng)強(qiáng)度； 110kV不小于9.6mm,2

5、20kV不小于21.28mm,330kV不小于33.2mm。66kV不會(huì)產(chǎn)生電暈，不必校驗(yàn)。 采用分裂導(dǎo)線或擴(kuò)徑導(dǎo)線。 設(shè)計(jì)線路時(shí)總是合理選擇導(dǎo)線的結(jié)構(gòu)和尺寸使好天氣時(shí)不會(huì)發(fā)生電暈，故可忽略此參數(shù)，認(rèn)為g1=0。,例21,導(dǎo)線型號(hào)LGJJ-300導(dǎo)線額定截面積為300mm2。 注意r、D j p應(yīng)同單位,輸電線等值電路 等值電路只畫(huà)出三相對(duì)稱(chēng)電路中的一相。 線路的四個(gè)參數(shù)實(shí)際是沿線均勻發(fā)布的，等值電路為,工程上為簡(jiǎn)化計(jì)算，按輸電線路長(zhǎng)度，分為短線路、中等長(zhǎng)度線路和長(zhǎng)線路。 只對(duì)超過(guò)300km的長(zhǎng)線路，才計(jì)及分布參數(shù)特性。 R、X、G、B分別表示全線路每相的總電阻、總電抗、總電導(dǎo)、總電納。線路長(zhǎng)

6、度為l時(shí) R =r1 l() ；X=x1 l() ;G=g1 l(S) ；B=b1 l(S) B通?？烧J(rèn)為0。,短線路： 長(zhǎng)度不超過(guò)100km的架空線路 電壓不高時(shí)，總電納影響不大，可令B0。 “一”字形等值電路 電纜線路不長(zhǎng)，電納影響不大時(shí)也可采用此等值電路。,中等長(zhǎng)度線路 長(zhǎng)度在100300km之間的架空線路和不超過(guò)100km的電纜線路。 采用“”或“T”形等值電路。兩種電路都是近似的等值電路，相互間并不等值。 “T”形等值電路增加了一個(gè)節(jié)點(diǎn)，計(jì)算工作量增加，使用較少。,長(zhǎng)線路 長(zhǎng)度超過(guò)300km的架空線路和超過(guò)100km的電纜線路 須考慮分布參數(shù)特性 工程上，若只要求計(jì)算線路首末端電壓、

7、電流、功率時(shí)，可使用如下形等值電路。,適用于300750km的架空線及100250km的電纜線。,750km以上的架空線路和250km以上的電纜線路，需采用修正系數(shù)精確值和按均勻分布參數(shù)線路方程計(jì)算。,例22,長(zhǎng)線路若不考慮分布參數(shù)特性，計(jì)算結(jié)果誤差相當(dāng)大，電阻為最，電抗次之，電納最小。 近似考慮分布特性，即可得足夠精確結(jié)果。,變壓器的參數(shù)和等值電路,作用：電能經(jīng)濟(jì)傳輸、合理地分配和安全使用 按相數(shù)分：?jiǎn)蜗嘧儔浩?、三相變壓器?按每相繞組數(shù)分：雙繞組變壓器、三繞組變壓器、自耦變壓器等。 變壓器結(jié)構(gòu) 繞組：原邊繞組（一次）、副邊繞組（二次） 鐵心,雙繞組變壓器等值電路 “”形等值電路，其中反映勵(lì)

8、磁支路的電納接在電源側(cè)。有時(shí)為了簡(jiǎn)化計(jì)算，略去導(dǎo)納。,RT、XT、GT、BT由短路和空載試驗(yàn)的結(jié)果求出。 短路試驗(yàn)：短路損耗PKNRT；短路電壓百分?jǐn)?shù)U k XT。 空載試驗(yàn)：空載損耗P0GT；空載電流百分?jǐn)?shù)I 0 BT。 電阻RT,短路損耗 電阻 式中，PKN、UN、SN單位分別為W、V、VA。 式中，PKN、UN、SN單位分別為KW、KV、MVA。,電抗XT 短路電壓百分?jǐn)?shù)U k 式中，XT、UN、SN單位分別為、KV、MVA。,電導(dǎo)GT 表征變壓器鐵損。因I0很小， 電導(dǎo) P0、UN單位分別為KW、KV。,電納BT 表征變壓器的勵(lì)磁特性。 空載電流 式中，UN、SN單位分別為KV、MVA

9、。,注意：,各量單位： S、 U、P分別為MVA 、KV、KW。 UN為哪側(cè)的，則算出的參數(shù)、等值電路為折合到該側(cè)的。 三相變壓器的原副邊電壓比不一定等于匝數(shù)比。如繞組接法為 三相變壓器不論其接法如何，求出的參數(shù)都是等值成Y/Y接法中的一相參數(shù)。 變壓器的電納符號(hào)與線路相反（j BT），為感性；線路電納為容性。 勵(lì)磁支路放在功率輸入側(cè)(電源側(cè)、一次側(cè)),三繞組變壓器等值電路,同相三個(gè)繞組的阻抗歸算至同一基準(zhǔn)電壓下,導(dǎo)納參數(shù)計(jì)算同雙繞組變壓器 電阻和電抗 需由三個(gè)繞組兩兩做短路試驗(yàn)得出。 三繞組變壓器三側(cè)繞組的額定容量可能不等。我國(guó)制造的三繞組變壓器三側(cè)繞組的額定容量有三類(lèi)1)100/100/1

10、00;2)100/100/50;3)100/50/100,電阻RT1、RT2、RT3 第一類(lèi)變壓器 兩兩做短路試驗(yàn)得出 PK(1-2)、 PK(2-3) 、 PK(3-1),由此得出各繞組的電阻為 PK、UN、SN單位分別為KW、KV、MVA。,對(duì)第二類(lèi)和第三類(lèi)變壓器， 由于參數(shù)是對(duì)應(yīng)變壓器額定容量下的參數(shù),而容量為50%的繞組參與短路試驗(yàn)時(shí)，短路損耗只是容量較小一側(cè)達(dá)到額定電流時(shí)的數(shù)值，因此必須將50%容量的繞組對(duì)應(yīng)的短路試驗(yàn)數(shù)據(jù)歸算至變壓器額定容量。,以100/100/50變壓器為例，給出PK(1-2)、 PK(2-3) 、 PK(3-1) ， PK(2-3) 、 PK(3-1)需按 歸算

11、至額定容量，然后再按公式 進(jìn)行電阻參數(shù)計(jì)算。,電抗XT1、XT2、XT3 短路試驗(yàn)得到UK(1-2)%、 UK(2-3) 、 UK(3-1)%。 由 得到,國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定制造廠給出的短路電壓百分?jǐn)?shù)是歸算到變壓器額定容量的，所以第二、三類(lèi)變壓器短路電壓百分?jǐn)?shù)一般不需歸算。 各繞組的等值電抗的大小，與繞組的排列有關(guān)。一般來(lái)說(shuō)，最外層的繞組等值電抗最大，靠近鐵心的繞組次之，中間的繞組等值電抗較小或?yàn)樨?fù)值，但并不代表該繞組電抗為容性。,注意： R1、R2、R3是折算到同一側(cè)后的各繞組的等值電阻；X1、X2、X3是折算到同一側(cè)后的各繞組的等值電抗。UN取哪側(cè)即歸算至哪側(cè)。 SN是變壓器容量，不是繞組容量。

12、 自耦變壓器等值電路 自耦變壓器的等值電路和參數(shù)與普通變壓器基本相同。,三繞組自耦變壓器 低壓繞組獨(dú)立，一般接成三角形，其容量小于變壓器容量。 高壓和中壓繞組一般接為Y型，中性點(diǎn)直接接地。 自耦變壓器短路試驗(yàn)中， 高低、中低間的數(shù)據(jù) （短路損耗和短路電壓百 分?jǐn)?shù)）需先進(jìn)行折算，再 進(jìn)行計(jì)算。,例24,變壓器電阻、電抗、電導(dǎo)、電納計(jì)算公式 如何求PK1、 PK2、 PK3；UK1%、 UK2、 UK3%。 UN用哪一側(cè)的值？ 等值電路 等值電路中參數(shù)的標(biāo)注，電納需特別注意。,電力網(wǎng)等值電路,建立多電壓等級(jí)電力網(wǎng)的等值電路，必須將各元件的參數(shù)以及這些元件所處電壓等級(jí)的電流、電壓由所在電壓等級(jí)歸算到

13、同一電壓等級(jí)。 基本級(jí) 通常取電力網(wǎng)中最高電壓級(jí)為基本級(jí)。,各量的歸算,R、X、G、B、U、I歸算前的電阻、電 抗、電導(dǎo)、電納和相應(yīng)的電壓、電流值； R、X、G、B、U、I歸算后的電阻、電抗、電導(dǎo)、電 納和相應(yīng)的電壓、電流值； K變壓器的變比。,K的分子向著基本級(jí)一側(cè)的電壓，分母是向著待歸算一側(cè)的電壓。,例25,電力網(wǎng)接線如圖示，各元件參數(shù)見(jiàn)表。試采用額定變比，作出歸算到110kV和6kV側(cè)的網(wǎng)絡(luò)等值電路。變壓器的電阻、導(dǎo)納、線路的電導(dǎo)略去不計(jì)。,歸算至110kV側(cè),采用高壓側(cè)UN，不必歸算,1.中等長(zhǎng)度線路，采用型等值電路；2.本身在110kV，不必歸算,采用高壓側(cè)UN，不必歸算,1.短線路

14、，采用一字型等值電路； 2.本身在6kV，由6kV歸算至110kV,2.歸算至6kV側(cè),由110kV歸算至6kV,1.由110kV歸算至6kV；2.導(dǎo)納的歸算為除以k2,采用低壓側(cè)UN，不必歸算,本身在6kV，不必歸算,標(biāo)么制,有名制 標(biāo)么制 標(biāo)么值 有名值：以實(shí)際數(shù)字和明確單位表示其量值。 標(biāo)么值,標(biāo)么值是一個(gè)相對(duì)值，本身無(wú)單位； 基準(zhǔn)值為與實(shí)際值同單位的量。基準(zhǔn)值不同，標(biāo)么值也不同。 選定電壓、電流、功率、阻抗和導(dǎo)納的基準(zhǔn)值為Uj、Ij、Sj、Zj、Yj時(shí),基準(zhǔn)值的選擇 原則上是任意的。但通常選取某設(shè)備的額定值或整個(gè)系統(tǒng)選取一個(gè)便于計(jì)算的共同基準(zhǔn)值。 基準(zhǔn)值Sj、 Uj、Ij、Zj、Yj之

15、間滿足基本電路關(guān)系即功率方程和歐姆定律,由上可知， 線電壓與相電壓的標(biāo)么值相等，三相功率與單相功率的標(biāo)么值相等。即標(biāo)么制中三相電路的計(jì)算公式與單相相同，簡(jiǎn)化了公式，方便計(jì)算。 五個(gè)基準(zhǔn)值中只有兩個(gè)可任意選擇（通常選線電壓和三相視在功率），其余由下式得到。,不同基準(zhǔn)值的標(biāo)么值之間的換算 電力系統(tǒng)元件參數(shù)常以元件本身額定值為基準(zhǔn)值的標(biāo)么值形式給出，如,將某一基準(zhǔn)值SN、UN下的標(biāo)么值換算到另一基準(zhǔn)值Sj、Uj下,具有變壓器的多電壓等級(jí)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)么值等值電路的建立 精確法：潮流、穩(wěn)定計(jì)算中用。取電網(wǎng)的標(biāo)稱(chēng)電壓為電壓基準(zhǔn)值，本節(jié)介紹。 近似法：短路電流計(jì)算中用。取電網(wǎng)的平均電壓為電壓基準(zhǔn)值，第四章中介紹。

16、 功率基準(zhǔn)值一般取1000/100MVA。,采用精確法建立多電壓等級(jí)標(biāo)么值等值電路的方法 選定基本級(jí)及基本級(jí)的基準(zhǔn)電壓Uj和基準(zhǔn)功率Sj 方法1：將所有有名值按變壓器實(shí)際變比歸算至基本級(jí)，再在基本級(jí)進(jìn)行標(biāo)么值的計(jì)算。 方法2：將基本級(jí)的基準(zhǔn)值按變壓器實(shí)際變比歸算至元件所在的電壓級(jí)，在該電壓級(jí)進(jìn)行標(biāo)么值的計(jì)算?；鶞?zhǔn)功率不需歸算。 兩種方法等效。,舉例說(shuō)明:例25中，選定110kV為基本級(jí)，取Sj=1000MVA,Uj=110kV,則Zj= Uj2/ Sj=12.1() 第一種方法：線路L2的電阻有名值歸算至110kV為145.8，標(biāo)么值為RL2*=148.5/12.1=12.05 第二種方法：將

17、110kV的基準(zhǔn)值歸算至6kV Uj= Uj/k=110/(110/6.6)=6.6(kV) Zj= Uj 2/ Sj6.62/1000=0.04356() 標(biāo)么值為RL2*=RL2/ Zj =0.525/0.04356=12.05 兩種方法結(jié)果相同。,等值變壓器模型及其應(yīng)用 帶變比變壓器的等值電路 雙繞組變壓器 圖中 為1側(cè)折合到2側(cè)的值,KU1N/U2N，圖（c）中變壓器為理想變壓器。,三繞組變壓器 圖（a）中參數(shù)均折合到第三繞組（低壓側(cè)）；圖（b）中k13U1N/U3N,k23=U2N/U3N。 U1N、U2N、U3N為變壓器額定電壓，變壓器在分接頭上運(yùn)行時(shí)，應(yīng)采用分接頭電壓。,帶變比變壓器的標(biāo)么值等值電路 變壓器等值電路引入理想變壓器后，各側(cè)可分別取所在電壓等級(jí)的電網(wǎng)額定電壓作基準(zhǔn)電壓，并取統(tǒng)一的基準(zhǔn)容量Sj，化成標(biāo)么值。各側(cè)與所在側(cè)線路等元件直接相連，線路等元件無(wú)需進(jìn)行任何折算。以雙繞組變壓器為例，變壓器的標(biāo)么值模型如下，圖中k* （U1N/U1j）/ （U2N/U2j）, U1j、U2j分別為1、2側(cè)的基準(zhǔn)電壓。,變壓器的型等值電路 為簡(jiǎn)潔起見(jiàn) 將激