第2章 电力网各元件的参数和等值电路.pptx
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第2章 电力网各元件的参数和等值电路.pptx
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第第2章电力网各元件章电力网各元件的参数的参数和等值电路和等值电路本章提示本章提示2.1输电线路的参数输电线路的参数2.2输电线路的等值电路输电线路的等值电路2.3变压器的等值电路及参变压器的等值电路及参数数2.4标么制标么制小结小结本章提示本章提示:
l输电线路参数的计算方法;输电线路参数的计算方法;l输电线路的型等值电路;输电线路的型等值电路;l变压器参数的计算方法;变压器参数的计算方法;l变压器的变压器的型等值电路。
型等值电路。
第第22章电力网各元件的参数和等值电路章电力网各元件的参数和等值电路2.1输电线路的参数输电线路的参数2.1.12.1.1电阻电阻2.1.22.1.2电抗电抗2.1.32.1.3电导电导2.1.42.1.4电纳电纳2.1.52.1.5输电线路参数计算的几点说明输电线路参数计算的几点说明导线的直流电阻可按下式计算:
导线的直流电阻可按下式计算:
(2-1)这些值比导线材料的标准电阻率略大,这是因这些值比导线材料的标准电阻率略大,这是因为:
为:
(1)交流电路中,受集肤效应和邻近效应的)交流电路中,受集肤效应和邻近效应的影响,交流电阻比直流电阻略大;影响,交流电阻比直流电阻略大;2.1.1电阻电阻
(2)所用电线大多是绞线,每股导线的实际长度要比)所用电线大多是绞线,每股导线的实际长度要比导线长度长导线长度长23;(3)制造中,导线的标称截面积比实际截面积略大。
)制造中,导线的标称截面积比实际截面积略大。
lRsr=单相导线线路电抗:
单相导线线路电抗:
(2-2)(2-2)当三相导线间的距离分别为、时,2.1.12.1.1电阻电阻km0157.01445.00rDeqx3eqabbccaDDDD=abDbcDcaD分裂导线线路电抗分裂导线线路电抗(2-3)式中:
每相分裂根数;分裂导线的等值半径,mmmm。
式中:
r:
r分裂导线中每一根导线的半径;一相分裂导线中第11根与第根的距离,22,33,;2.1.22.1.2电抗电抗kmnrDeqxeq0157.0lg1445.00eqrnniieqdrr21id12.1.3电导电导电晕现象电晕现象:
就是架空线路带有高电压的就是架空线路带有高电压的情况下,当导线表面的电场强度超过空气的击穿强情况下,当导线表面的电场强度超过空气的击穿强度时,导线附近的空气游离而产生局部放电的现象度时,导线附近的空气游离而产生局部放电的现象。
架空输电线路的电导是反映泄漏电流和电晕所引起的有功损耗的一种参数在一般的电力系统计算中可以忽略电晕损耗,认为在一般的电力系统计算中可以忽略电晕损耗,认为当三相导线排列在等边三角形顶点上时,其临界当三相导线排列在等边三角形顶点上时,其临界相电压的经验公式为:
相电压的经验公式为:
0grDeqmmUcrlg3.49212.1.4电纳电纳三相电路经整循环换位后,每相导线单位长三相电路经整循环换位后,每相导线单位长度电纳的计算式如下。
度电纳的计算式如下。
2.2.分裂导线线路电纳分裂导线线路电纳1.1.单相导线线路电纳单相导线线路电纳kmSrDeqbeq/10lg58.760kmSrDeqb/10lg58.7602.1.5输电线路参数计算的几点说明输电线路参数计算的几点说明工程上已将各种型号导线单位长度的电阻工程上已将各种型号导线单位长度的电阻、电抗、电纳值列在设计手册中,对于表、电抗、电纳值列在设计手册中,对于表中所列的电阻值,是指环境温度为中所列的电阻值,是指环境温度为2020CC时的值,时的值,(2.9)当实际温度异于当实际温度异于20C20C时应按下式修正:
时应按下式修正:
)20(120trrt近似计算时:
单导线路:
单导线路:
。
当分裂根数为3根时,每公里的电抗为0.30左右,每公里的电纳分别为3.8。
对于分裂导线线路:
对于分裂导线线路:
当分裂根数为2时,每公里的电抗为0.33,每公里的电纳为3.4。
当分裂根数为4根时,每公里的电抗为0.28左右,每公里的电纳为4.1。
2.1.52.1.5输电线路参数计算的几点说明输电线路参数计算的几点说明kmx4.00kmsb60108.2s610s610s610钢导线,由于集肤效应及导线内部的导磁系数钢导线,由于集肤效应及导线内部的导磁系数随导线通过的电流大小而变化,因此,它的电随导线通过的电流大小而变化,因此,它的电阻和电抗均不恒定,无法用解析法确定,只能阻和电抗均不恒定,无法用解析法确定,只能用实验测定其特性,根据电流值确定其阻抗。
用实验测定其特性,根据电流值确定其阻抗。
2.1.52.1.5输电线路参数计算的几点说明输电线路参数计算的几点说明电缆线路的电气参数计算比架空线路复杂得多电缆线路的电气参数计算比架空线路复杂得多,通常采取实测办法,并将其电气参数标明在,通常采取实测办法,并将其电气参数标明在设计手册中。
设计手册中。
例题例题2.12.1有一回有一回110kv110kv架空电力线路,架空电力线路,长度为长度为60km60km,导线型号为,导线型号为LGJLGJ120120,导,导线计算外径线计算外径15.2mm15.2mm,三相导线水平排列,三相导线水平排列,两相邻导线之间距离为两相邻导线之间距离为4m4m。
试求该电力线。
试求该电力线路的参数。
路的参数。
2.1.5输电线路参数计算的几点说明输电线路参数计算的几点说明例题例题2.22.2有一回有一回220kv220kv架空电力线路,架空电力线路,长度为长度为100km100km,采用每相双分裂导线,次导,采用每相双分裂导线,次导线采用线采用LGJLGJ185185,每一根导线的计算外径,每一根导线的计算外径为为19mm19mm,三相导线以不等边三角形排列,三相导线以不等边三角形排列,线间距离线间距离9m9m,8.5m8.5m,6.1m6.1m,分裂间距,分裂间距dd400mm400mm。
试计算该电力线路的参数。
试计算该电力线路的参数。
2.1.5输电线路参数计算的几点说明输电线路参数计算的几点说明caDbcDabD2.2.1一般线路的等值电路一般线路的等值电路2.2.2长线路的等值电路长线路的等值电路2.2输电线路的等值电路输电线路的等值电路2.2.1一般线路的等值电路一般线路的等值电路电力系统正常运行状态基本上是三相对称的,电力系统正常运行状态基本上是三相对称的,因此输电线路的等值电路可用一相的单线图表因此输电线路的等值电路可用一相的单线图表示。
示。
输电线路的等值电路是一均匀分布参数的电路输电线路的等值电路是一均匀分布参数的电路,通常将分布参数电路转化成集中参数等值电,通常将分布参数电路转化成集中参数等值电路以简化计算。
路以简化计算。
短线路短线路:
所谓短线路,指长度不超过所谓短线路,指长度不超过100km的架的架空线路。
空线路。
图图2.3短线路的等值电路短线路的等值电路2.2.1一般线路的等值电路一般线路的等值电路中等长度线路中等长度线路:
长度在长度在100100300km300km之间的架空线路和长度小于之间的架空线路和长度小于100km100km的电缆线路。
的电缆线路。
图图2.42.4中等长度线路的等值电路中等长度线路的等值电路2.2.1一般线路的等值电路一般线路的等值电路2.2.2长线路的等值电路长线路的等值电路长线路:
长线路:
指长度超过指长度超过300km300km的架空线路和长度超的架空线路和长度超过过100km100km的电缆线路。
的电缆线路。
图图2.5长线路的等值电路长线路的等值电路2.3变压器的等值电路及参数变压器的等值电路及参数2.3.1双绕组变压器双绕组变压器2.3.2三绕组变压器三绕组变压器2.3.2自耦变压器自耦变压器2.3.1双绕组变压器双绕组变压器等值电路等值电路为型等值电路,为型等值电路,图图2.7双绕组变压器的等值电路双绕组变压器的等值电路电阻电阻式中,的单位为式中,的单位为kwkw,SNSN的单位为的单位为kv.Akv.A,UNUN的单位为的单位为kvkv。
近似地认为短路损耗等近似地认为短路损耗等于绕组损耗(铜耗)于绕组损耗(铜耗)短路试验:
将一侧绕组短路试验:
将一侧绕组短接,在另一侧绕组施短接,在另一侧绕组施加电压,使短路绕组的加电压,使短路绕组的电流达到额定值。
电流达到额定值。
2.3.1双绕组变压器双绕组变压器SP23NSTIPR32210NNSTSUPR电抗电抗2.3.1双绕组变压器双绕组变压器1003%NTNSVXIU23%101001003SNSNTNNUUUUXSI=电导电导近似地认为变压器近似地认为变压器的空载损耗等于铁的空载损耗等于铁耗,即耗,即空载试验:
将一侧绕组开空载试验:
将一侧绕组开路,在另一侧绕组加额定路,在另一侧绕组加额定电压,此时变压器有功损电压,此时变压器有功损耗即为空载损耗,原边电耗即为空载损耗,原边电流即为空载电流。
流即为空载电流。
2.3.1双绕组变压器双绕组变压器TNGUP2032010NTUPG电纳电纳变压器空载电流变压器空载电流I0包含有功分量和无功分量,包含有功分量和无功分量,近似认为空载电流等于无功分量近似认为空载电流等于无功分量Ib,于是,于是2.3.1双绕组变压器双绕组变压器1003100100%00NTNNbNIBUIIIII320010100%3100%NNNNTUSIUIIB2.3.2三绕组变压器三绕组变压器等值电路等值电路图图2.9三绕组变压器的等值电路三绕组变压器的等值电路电阻电阻三绕组变压器的三绕组变压器的短路试验,是在两短路试验,是在两两绕组间进行的,两绕组间进行的,所测得的短路损耗所测得的短路损耗分别为分别为:
2.3.2三绕组变压器三绕组变压器21)21(SSSPPP(23)23SSSPPP-D=D+D(31)31SSSPPP-D=D+D电阻电阻每个绕组相应的损耗每个绕组相应的损耗:
2.3.2三绕组变压器三绕组变压器1(12)(31)(23)1()2sSSSPPPP-D=D+D-D3(23)(31)(12)1()2SSSSPPPP-D=D+D-D2(12)(23)(13)1()2SSSSPPPP-D=D+D-D电阻电阻实际中三个绕组的额定容量可以制造得不等,有实际中三个绕组的额定容量可以制造得不等,有100/10100/100/500/50和和100/50/100100/50/100二种。
二种。
变压器铭牌上的额定容量是指容量最大的一个绕组的容变压器铭牌上的额定容量是指容量最大的一个绕组的容量,制造厂提供的短路损耗数据通常是一对绕组中容量较小量,制造厂提供的短路损耗数据通常是一对绕组中容量较小的一方达到其额定电流(即的一方达到其额定电流(即IN/2IN/2)时的值,因此必须先将)时的值,因此必须先将短路损耗归算为额定电流短路损耗归算为额定电流ININ下的值,然后再计算下的值,然后再计算:
2.3.2三绕组变压器三绕组变压器(2.252.25)22)21(/)21()(NNSSSSPP232)32(/)32()min(NNNSSSSSPP23)13(/)13()(NNSSSSPP(2.29)电抗电抗手册中查到的是两两绕组的短路电压,先求出每个手册中查到的是两两绕组的短路电压,先求出每个绕组的短路电压百分数,再计算每个绕组的电抗,即绕组的短路电压百分数,再计算每个绕组的电抗,即:
需要指出,手册和制造厂需要指出,手册和制造厂提供的短路电压值,不论三绕组提供的短路电压值,不论三绕组变压器容量比如何,通常都已折变压器容量比如何,通常都已折算为与变压器额定容量相对应的算为与变压器额定容量相对应的值,因此,可以直接用式值,因此,可以直接用式(2.29)、()、(2.30)计算。
)计算。
2.3.2三绕组变压器三绕组变压器(2.30)1(12)(31)(23)2(12)(23)(13)3(23)(31)(12)%12(%)%12(%)%12(%)SSSSSSSSSSSSUUUUUUUUUUUU-=+-=+-=+-321110100%NNSTSUUX322210100%NNSTSUUX323310100%NNSTSUUX三绕组变压器按其三个绕组排列方式的不同有两种结三绕组变压器按其三个绕组排列方式的不同有两种结构:
升压结构和降压结构,如图构:
升压结构和降压结构,如图2.102.10所示。
所示。
由于绕组的排列方式不同,绕组间的漏抗不同,因而由于绕组的排列方式不同,绕组间的漏抗不同,因而短路电压也不同。
短路电压也不同。
2.3.2三绕组变压器三绕组变压器图图2.102.10三绕组变压器的排列方式三绕组变压器的排列方式导纳导纳三绕组变压器导纳的计算方法与双绕组变压器相同三绕组变压器导纳的计算方法与双绕组变压器相同。
2.3.2三绕组变压器三绕组变压器例例2.52.5三相三绕组降压变压器的型号为三相三绕组降压变压器的型号为SFPSLSFPSL112000/2202000/220,额定容量为,额定容量为120000/120000/60000KVA,120000/120000/60000KVA,额额定电压为定电压为220/121/11KV220/121/11KV。
求该变压器的参数,并作出其等值电路。
求该变压器的参数,并作出其等值电路。
2.3.2三绕组变压器三绕组变压器KWPs5.132)32(,85.14%)21(sU,25.28%)13(sU,601)21(KWPskwPs5.182)13(,96.7%)32(sU,1350KWP663.0%0I2.3.3自耦变压器自耦变压器一般制造厂提供的短路试验数据,不仅短路一般制造厂提供的短路试验数据,不仅短路损耗未经归算,短路电压百分数也是未经归算的值,损耗未经归算,短路电压百分数也是未经归算的值,归算公式如下:
归算公式如下:
(2.312.31))%(%3)32(/)32(NNSSSSUU)%(%3)13(/)13(NNSSSSUU2.42.4标么制标么制2.4.12.4.1有名制和标么制有名制和标么制2.4.22.4.2基准值的选择基准值的选择2.4.32.4.3不同基准值的标么值间的换算不同基准值的标么值间的换算2.4.42.4.4多电压级网络标么值的归算多电压级网络标么值的归算2.4.1有名制和标么制有名制和标么制有名制:
用有单位的值表示物理量的方法称为有名有名制:
用有单位的值表示物理量的方法称为有名制。
制。
显然,对于同一个实际有名值,当所选的基准值不同时,显然,对于同一个实际有名值,当所选的基准值不同时,其标幺值也就不同。
当说一个量的标幺值时,必须同时说其标幺值也就不同。
当说一个量的标幺值时,必须同时说明它的基准值,否则仅有一个标幺值意义是不明确的。
明它的基准值,否则仅有一个标幺值意义是不明确的。
标幺制:
用没有单位的相对值表示物理量的方法称为标幺制:
用没有单位的相对值表示物理量的方法称为标幺制。
标幺制。
有名值(任意单位)有名值(任意单位)标么值标么值=基准值(与用名值同单位)基准值(与用名值同单位)当选定电压、电流、阻抗和功率的基准值分当选定电压、电流、阻抗和功率的基准值分别为别为UBUB、IBIB、ZBZB和和SBSB时,相应的标幺值如时,相应的标幺值如下下2.4.1有名制和标么制有名制和标么制(2.32)(2.32)BUUUBIIIjXRZXjZRZjXRZZZBBBBjQPSQjSPSjQPSSSBBBB2.4.2基准值的选择基准值的选择基准值的选择,在满足基准值与有名值同单位基准值的选择,在满足基准值与有名值同单位,符合电路基本关系的前提下,原则上可以是任,符合电路基本关系的前提下,原则上可以是任意的。
意的。
一般选三相功率一般选三相功率SBSB和线电压和线电压UBUB,则可推导出,则可推导出标幺制的优点:
标幺制的优点:
线电压和相电压的标幺值相等;三相功率和单线电压和相电压的标幺值相等;三相功率和单相功率的标幺值相等;能在一定程度上简化计算工相功率的标幺值相等;能在一定程度上简化计算工作;计算结果清晰,易于比较电力系统各元件的特作;计算结果清晰,易于比较电力系统各元件的特性和参数等。
性和参数等。
BBBIUS3BBBZIU3BBYZ1BBBVSI32BBBUSYBBBSUZ2XR(XR(有名值)电抗器换算到统一基准下的标么电抗:
电抗器换算到统一基准下的标么电抗:
式中:
式中:
XX(NN)*额定标么电抗额定标么电抗2.4.3不同基准值的标么值间的换算不同基准值的标么值间的换算在电力系统的计算中,各元件的参数必须在电力系统的计算中,各元件的参数必须按统一的基准值进行归算。
按统一的基准值进行归算。
X(X(有名值)设统一选定的基准电功率和基准电压分别为和设统一选定的基准电功率和基准电压分别为和发电机、变压器换算到统一基准下的标么电抗发电机、变压器换算到统一基准下的标么电抗:
2)(23BBNNNRBBUSIUXUS)(RXX22)(2BBNNNBBUSSUXUSBUBS2.4.4多电压级网络标么值的归算多电压级网络标么值的归算方法二:
在基本级选定基准电压和基准功方法二:
在基本级选定基准电压和基准功率率将基准电压归算到各电压级,然后在各电压级将基准电压归算到各电压级,然后在各电压级将有有名值换算成标么值。
(此法用的较多)将有有名值换算成标么值。
(此法用的较多)近似计算法近似计算法工程计算中常采用此法,即将各个电压级都以其工程计算中常采用此法,即将各个电压级都以其平均额定电压作为基准电压,然后在各个电平均额定电压作为基准电压,然后在各个电压级将有名值换算成标幺值。
压级将有名值换算成标幺值。
方法一:
将各电压级参数的有名值归算到基本级,在方法一:
将各电压级参数的有名值归算到基本级,在基本级按选取的统一基准电压和基准功率基本级按选取的统一基准电压和基准功率换算成标么值。
换算成标么值。
精确计算法精确计算法BSBUavUBSBU例题2.6有一个三级电压的简单电力系统,其接线和元件参数如图2.12所示。
不计元件电阻和导纳时,试求下列三种情况的各元件电抗标幺值。
(1)精确计算:
将各电压级参数的有名值归算到基本级;
(2)精确计算:
将基本级选定的基准功率和基准电压归算到其它级;(3)近似计算。
2.4.4多电压级网络标么值的归算多电压级网络标么值的归算图图2.122.12例例2.62.6的等值电路的等值电路小结小结输电线路按长度、电压等级可分为短线路、中等输电线路按长度、电压等级可分为短线路、中等长度线路、长线路(远距离输电线路)。
长度线路、长线路(远距离输电线路)。
工程计算中,通常只计算长线路参数的修正值;工程计算中,通常只计算长线路参数的修正值;对于短线路、中等长度线路参数的计算与长线路对于短线路、中等长度线路参数的计算与长线路参数近似值的算法一样。
参数近似值的算法一样。
变压器按是否带电更换分接头可分为普通变压器变压器按是否带电更换分接头可分为普通变压器和有载调压变压器;按结构可分为双绕组变压器和有载调压变压器;按结构可分为双绕组变压器、三绕组变压器、自耦变压器。
、三绕组变压器、自耦变压器。
变压器参数计算时要注意容量比不同时的归算问变压器参数计算时要注意容量比不同时的归算问题。
题。
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