电力网络等值电路--课件

电力网络电力网络等值电路等值电路1PPT课件一一.双绕组变压器的参数和数学模型双绕组变压器的参数和数学模型阻抗（阻抗（短路实验：在原边加短路实验：在原边加I1N）铭牌参数：铭牌参数：SN、UINUN、Pk、Uk、P0、I0短路实验短路实验空载实验空载实验RTjXTIo.U1N.Ig.Ib.BTGT2PPT课件1.电阻电阻 变压器的电阻是通过变压器的短路损耗变压器的电阻是通过变压器的短路损耗P Pk k，其近似等于额定总铜耗，其近似等于额定总铜耗P PCuCu。我们通过如下公式来求解变压器电阻：我们通过如下公式来求解变压器电阻：Pk:KW单位：UN:KV SN:MW3PPT课件2.电抗电抗在电力系统计算中认为，大容量变压器的在电力系统计算中认为，大容量变压器的电抗和阻抗在数值上接近相等，可近似如电抗和阻抗在数值上接近相等，可近似如下求解：下求解：折算时注意问题：折算时注意问题：基本侧基本侧 功率不变性功率不变性4PPT课件导纳（导纳（空载实验：在原边加空载实验：在原边加UN）RTjXTUrUxIoU1N.RTjXTIo.U1N.Ig.Ib.BTGT变压器电导对应的是变压器的铁耗，近似等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于变压器的空载损耗，因此变压器的电导可如下求解：如下求解：电导电导5PPT课件电纳电纳 在变压器中，流经电纳的电流和空载在变压器中，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：电流在数值上接近相等，其求解如下：6PPT课件二二.三绕组变压器的参数和数学模型三绕组变压器的参数和数学模型三绕组变压器的等值电路三绕组变压器的等值电路132ZT3ZT2ZT1YT三绕组变压器电气结三绕组变压器电气结线图线图高高中中低低铭牌参数：铭牌参数：SN；UINUNUN；Pk（12）、）、Pk（13）、）、Pk（32）；）；Uk（12）、Uk（13）、Uk（32）；P0、I07PPT课件1.1.电阻电阻n按三个绕组容量比的不同有三种不同的类型：按三个绕组容量比的不同有三种不同的类型：100/100/100、100/50/100、100/100/50n按三个绕组排列方式的不同有两种不同的结构：按三个绕组排列方式的不同有两种不同的结构：升压结构：中压内，低压中，高压外升压结构：中压内，低压中，高压外 降压结构：低压内，中压中，高压外降压结构：低压内，中压中，高压外 注意：如何做短路实验注意：如何做短路实验?比如：比如：Pk(12)、Uk(12)：第：第3绕组开路，在第绕组开路，在第1绕绕组中通以额定电流组中通以额定电流;其它与此类推。其它与此类推。8PPT课件电阻电阻由于容量的不同，对所提供的短路损耗要做些处理由于容量的不同，对所提供的短路损耗要做些处理n对于100/100/100各绕组等值损耗各绕组等值损耗9PPT课件然后按双绕组变压器相似的公式计算各绕组电阻然后按双绕组变压器相似的公式计算各绕组电阻10PPT课件电阻电阻n对于对于100/50/100或或100/100/50 由于短路损耗是指容量小的一侧达到额定电流时的数由于短路损耗是指容量小的一侧达到额定电流时的数值，因此应将含有不同容量绕组的短路损耗数据归算为额值，因此应将含有不同容量绕组的短路损耗数据归算为额 定电流下的值。定电流下的值。例如：对于例如：对于100/50/100然后，按照然后，按照100/100/100计算电阻的公式计算各绕组电阻。计算电阻的公式计算各绕组电阻。11PPT课件2.2.电抗电抗与短路电阻算法相同，根据两两绕组短路实验数据与短路电阻算法相同，根据两两绕组短路实验数据求出各绕组等值电压损耗求出各绕组等值电压损耗13PPT课件2.2.电抗电抗然后按双绕组变压器相似的公式计算各绕组电抗然后按双绕组变压器相似的公式计算各绕组电抗一般来说，制造厂所提供的短路电压百分比都是经过归算的，一般来说，制造厂所提供的短路电压百分比都是经过归算的，因此短路电压不需要再归算。因此短路电压不需要再归算。14PPT课件3.3.导纳导纳求取三绕组变压器导纳的方法和求求取三绕组变压器导纳的方法和求取双绕组变压器导纳的方法相同。取双绕组变压器导纳的方法相同。15PPT课件三三.自耦变压器的参数和数学模型自耦变压器的参数和数学模型 就端点条件而言，自耦变压器可完全等值于普通就端点条件而言，自耦变压器可完全等值于普通变压器，但由于三绕组自耦变压器第三绕组的容量总变压器，但由于三绕组自耦变压器第三绕组的容量总小于变压器的额定容量，因此需要进行归算。小于变压器的额定容量，因此需要进行归算。对于旧标准：对于旧标准：v 对于新标准，也是按最大短路损耗和经过归算的短对于新标准，也是按最大短路损耗和经过归算的短路电压百分比值进行计算。路电压百分比值进行计算。16PPT课件负荷、发电机和电抗器数学模型负荷、发电机和电抗器数学模型1.负荷的表示法：负荷的表示法：恒功率表示法恒功率表示法：恒阻抗表示法恒阻抗表示法：感性感性容性容性17PPT课件2.发电机模型（稳态时）发电机模型（稳态时）2.5.1 2.5.1 发电机电抗和电势发电机电抗和电势 发电机的等值电路发电机的等值电路(a)(a)以电压源表示；以电压源表示；(b)(b)以电流源表示以电流源表示18PPT课件由发电机铭牌提供电抗百分值求出发电机电抗由发电机铭牌提供电抗百分值求出发电机电抗XG。发电机铭牌值：发电机铭牌值：19PPT课件发电机电势发电机电势20PPT课件由电抗器提供的电抗百分值求电抗器电抗由电抗器提供的电抗百分值求电抗器电抗XR。电抗器铭牌值：电抗器铭牌值：3.电抗器模型电抗器模型21PPT课件电力网络的等值电路电力网络的等值电路建立了电力系统各元件的数学模型，就可以根建立了电力系统各元件的数学模型，就可以根据它们的连接方式，建立电路网的等值电路但在此据它们的连接方式，建立电路网的等值电路但在此之前还需解决两个问题：之前还需解决两个问题：1.电压级的归算问题电压级的归算问题2.标么值的折算标么值的折算描述电力系统的数学模型描述电力系统的数学模型:以有名值表示以有名值表示用标么值表示用标么值表示22PPT课件1标幺值标幺值基本概念基本概念1)有名制有名制：在电力系统计算时，采用有单位的阻抗、在电力系统计算时，采用有单位的阻抗、导纳、电压、电流和功率等进行计算。导纳、电压、电流和功率等进行计算。2)标幺制标幺制：在电力系统计算时，采用没有单位的阻在电力系统计算时，采用没有单位的阻抗、导纳、电压、电流和功率等进行计算。它是抗、导纳、电压、电流和功率等进行计算。它是相对值。相对值。3)基准值基准值：对于相对值的相对基准。对于相对值的相对基准。三者之间的关系：三者之间的关系：23PPT课件n标幺制的优点标幺制的优点：计算结果清晰、简化计算、便计算结果清晰、简化计算、便于迅速判断计算结果的正确性。于迅速判断计算结果的正确性。特别有：线电压和相电压的标幺值数值相等；三特别有：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。相功率和单相功率的标幺值数值相等。n选择基准值的条件选择基准值的条件：基准值的单位应与有名值的单位相同基准值的单位应与有名值的单位相同阻抗、导纳、电压、电流、功率的基准值之阻抗、导纳、电压、电流、功率的基准值之间也应符合电路的基本关系间也应符合电路的基本关系注意注意：（1 1）标幺值没有量纲。）标幺值没有量纲。（2 2）所选基准值不同，标幺值不同。）所选基准值不同，标幺值不同。24PPT课件五个基准值中只有两个可任意选择，其余派生。五个基准值中只有两个可任意选择，其余派生。一般选一般选功率和电压功率和电压。功率的基准值：选取某一整数，如：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。如拟将参数归算到电压。如拟将参数归算到220kV侧，则侧，则基准电压取基准电压取220kv25PPT课件当选定各变量的基准值时，可表示出相应的标么值。当选定各变量的基准值时，可表示出相应的标么值。如如：结论：结论：线电压和相电压的标幺值数值相等；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。三相功率和单相功率的标幺值数值相等。26PPT课件电流与阻抗的标幺值计算：电流与阻抗的标幺值计算：标幺值结果换算成有名值标幺值结果换算成有名值：27PPT课件2 2电压级的归算电压级的归算 对于多电压级网络，无论是采用标么制还是对于多电压级网络，无论是采用标么制还是有名制，都需将参数或变量归算至同一电压级。有名制，都需将参数或变量归算至同一电压级。才能得到网络的等值电路才能得到网络的等值电路。以下介绍以下介绍：采用有名值时的电压级归算采用有名值时的电压级归算（有名值等值电路）（有名值等值电路）采用标么值时的电压级归算采用标么值时的电压级归算（标么值等值电路）（标么值等值电路）28PPT课件1.采用有名值时的电压级归算采用有名值时的电压级归算选取基本级（一般选最高电压等级）选取基本级（一般选最高电压等级）确定变比确定变比变压器变比变压器变比K K值的选取值的选取变压器实际的变比变压器实际的变比平均额定变比平均额定变比参数的归算参数的归算准确归算准确归算：采用变压器实际额定变比：采用变压器实际额定变比近似归算近似归算：采用平均额定变比：采用平均额定变比29PPT课件UN(kv)361035110220330Up(kv)3.156.310.537115230345额定电压和平均额定电压额定电压和平均额定电压31PPT课件1）准确归算）准确归算：采用变压器实际额定变比：采用变压器实际额定变比把待归算侧的参数归算到基本级把待归算侧的参数归算到基本级32PPT课件2）近似归算）近似归算：采用变压器平均额定变比：采用变压器平均额定变比把待归算侧的参数归算到基本级把待归算侧的参数归算到基本级33PPT课件取取10kV10kV为基本级，则为基本级，则110kV110kV级线路级线路l-2l-2阻抗归算如下阻抗归算如下：例例准确准确近似近似35PPT课件2.采用标幺值时的电压级归算采用标幺值时的电压级归算根据计算精度要求的不同，求取标么值的方根据计算精度要求的不同，求取标么值的方法有两种：法有两种：准确算法和近似算法。准确算法和近似算法。准确算法：准确算法：参数按变压器的实际变比归算参数按变压器的实际变比归算 近似算法：近似算法：参数按平均额定变比归算。参数按平均额定变比归算。归算的方法有两种：归算的方法有两种：方法方法1 1：先有名值归算，后求标么值：先有名值归算，后求标么值 方法方法2 2：先基准值归算，后求标么值：先基准值归算，后求标么值36PPT课件方法方法1：先有名值归算，后求标么值：先有名值归算，后求标么值 先选定基本级及其基准值（先选定基本级及其基准值（SB、UB），然后将网），然后将网络中需要归算的各元件阻抗、导纳以及网络中各点电络中需要归算的各元件阻抗、导纳以及网络中各点电压、电流的有名值都归算到基本级，然后除以与基本压、电流的有名值都归算到基本级，然后除以与基本级相对应的阻抗、导纳、电压和电流的基准值。级相对应的阻抗、导纳、电压和电流的基准值。37PPT课件方法方法2：先基准值归算，后求标么值：先基准值归算，后求标么值先选定基本级及其基准值（先选定基本级及其基准值（SB、UB），把它们归算到各），把它们归算到各电压等级，作为各电压等级的基准值（电压等级，作为各电压等级的基准值（SB、），然），然后以（后以（SB、）为各电压等级的基准值，求标么值。）为各电压等级的基准值，求标么值。注意：基准功率不存在归算注意：基准功率不存在归算38PPT课件1）以上两种归算方法得到的标么值是相等的以上两种归算方法得到的标么值是相等的讨论：讨论：39PPT课件2）采用近似计算时，（即变压器变比取平均额定变比）采用近似计算时，（即变压器变比取平均额定变比）。标么值的计算会大为简化。标么值的计算会大为简化。讨论：讨论：原因原因：采用近似计算时，认为处于同一电压等级的各采用近似计算时，认为处于同一电压等级的各元件，它们的额定电压都近似等于平均额定电压。当元件，它们的额定电压都近似等于平均额定电压。当基本级选取平均额定电压为基准值时，其它电压等级基本级选取平均额定电压为基准值时，其它电压等级的基准电压就是它的平均额定电压。的基准电压就是它的平均额定电压。3）把归算后的各元件的标么值连接起来，即可得到多把归算后的各元件的标么值连接起来，即可得到多电压等级网络的标么值等值电路电压等级网络的标么值等值电路。40PPT课件3.基准值改变后标么值的换算基准值改变后标么值的换算 基准值不同时同一物理量标么值是不同的，基准值不同时同一物理量标么值是不同的，若给的各元件标么值参数是以不同基准值得出的，若给的各元件标么值参数是以不同基准值得出的，那么应把这些元件的标么值参数归算到统一的基那么应把这些元件的标么值参数归算到统一的基准值。如：准值。如：原来的基准值及其标么值原来的基准值及其标么值现在的基准值及其标么值现在的基准值及其标么值41PPT课件42PPT课件各元件统一基准值下标么值的计算各元件统一基准值下标么值的计算发电机发电机原：原：(SGN,UN),换算至系统统一基准值下：换算至系统统一基准值下：(SB,UB)准确计算：准确计算：近似计算：近似计算：43PPT课件变压器变压器换算至系统统一基准值下：换算至系统统一基准值下：(SB,UB)基准值为：基准值为：(STN,UN)准确计算：准确计算：近似计算：近似计算：44PPT课件电抗器电抗器换算至系统统一基准值下：换算至系统统一基准值下：(SB,UB)准确计算：准确计算：近似计算：近似计算：原因：电抗器可以不按额定电压使用，所以原因：电抗器可以不按额定电压使用，所以U UN N U UB B不约掉。不约掉。45PPT课件二、双绕组和三绕组变压器参数和等效电二、双绕组和三绕组变压器参数和等效电路路1、空载和短路实验及变压器参数计算公式推导、空载和短路实验及变压器参数计算公式推导 根据空载及短路试验，参数根据空载及短路试验，参数RT、XT、GT、BT的计的计算公式：算公式：2、变压器、变压器形等值电路图求解形等值电路图求解46PPT课件三、电力网络的等值电路三、电力网络的等值电路1 1、标幺值、标幺值 1）标幺值有名值（实际值）标幺值有名值（实际值）/基准值；基准值；2）在标幺制下，线量（如线电流、线电压等）在标幺制下，线量（如线电流、线电压等）与相量（如相电流、相电压等）相等，三相与单与相量（如相电流、相电压等）相等，三相与单相的计算公式相同相的计算公式相同 3）对于不同系统采用标幺值计算时，首先要）对于不同系统采用标幺值计算时，首先要折算到同一基准下。折算到同一基准下。描述电力网的等值电路描述电力网的等值电路:以有名值表示以有名值表示用标么值表示用标么值表示47PPT课件l对于对于有名值有名值表示的等值电路，主要存在电压归表示的等值电路，主要存在电压归算的问题算的问题2.2.通过电压级的归算求电网等值电路通过电压级的归算求电网等值电路l对于求取对于求取标么值标么值表示的等值电路，有两种归算表示的等值电路，有两种归算方法方法l由于所选变比不同，可分为由于所选变比不同，可分为准确计算法准确计算法和和近似近似计算法计算法l基准值改变后标么值的换算基准值改变后标么值的换算48PPT课件求多电压级网络标么值等值电路的两种方法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（）参数归算法（先有名值归算，后求标么值先有名值归算，后求标么值）取基本级（取基本级（SBSN，UBUN）；）；参数折算（将各级电压折算到基本级侧）；参数折算（将各级电压折算到基本级侧）；求标幺值。求标幺值。2）基准值归算法（）基准值归算法（先基准值归算，后求标么值先基准值归算，后求标么值）取基本级（取基本级（SBSN，UB1UN1）；）；基本级折算（将基本级基本级折算（将基本级SB、UB1折算到各电压级，折算到各电压级，分别求出分别求出UB2、UB3、UBn）；）；求标幺值。求标幺值。49PPT课件50三相输电线路的电纳额定频率下，线路每单位长度的一相等值电纳：u单导线线路：单导线线路：b2.8b2.81010-6-6 S/km S/kmu分裂根数分裂根数2 2：b3.4b3.41010-6-6 S/km S/km u分裂根数分裂根数3 3：bb 3.83.81010-6-6 S/kmS/kmu分裂根数分裂根数4 4：bb 4.14.11010-6-6 S/kmS/kmbn146分裂数分裂数n n相关相关分裂导线分裂数分裂导线分裂数n n与其与其电纳值电纳值b b的关系图的关系图50PPT课件一、输电线路的方程式单位长度阻抗单位长度阻抗单位长度导纳单位长度导纳n长距离输电线路架空线路长度300km，电压等级在330kV以上；电缆长度100km以上。l51PPT课件在正弦电压作用下处于稳态时，电流在 dx 阻抗中的电压降流入流入 dx dx 并联导纳中的电流并联导纳中的电流 对对dVdV式中的式中的 x x 求导，求导，代入代入dI/dxdI/dx求二阶常系数齐次微分方程式通解，利用双曲函数，得到输电求二阶常系数齐次微分方程式通解，利用双曲函数，得到输电线的通用方程线的通用方程对称的无源二端口网络对称的无源二端口网络52PPT课件精确参数计算双曲函数双曲函数53PPT课件精确参数说明：近似参数的误差随线路的长度而增大，电阻的误差最大（10），电抗次之（4.7），电纳最小（2.3）。修正后的参数非常接近精确参数。在工频稳态下采用近似参数计算时，长度不超过300km的线路可用一个型电路来代替。采用修正参数时，一个型电路可用来代替500600km长的线路。54PPT课件55PPT课件各级电压单回路架空线路输送功率和输送距离的适宜范围 额定电压 kV 输送容量 MVA输送距离 km额定电压 kV输送容量 MVA输送距离 km 30.11.0 13 110105050150 60.11.2 415 220100500100300 100.22 620 330200800200600 352102050 50010001500 150850 603.53030100 75020002500 500以上56PPT课件