电力系统元件及其参数概述.pptx

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,第二章 电力系统元件及其参数,信电学院电气系,-3-19,电力系统元件及其参数概述,第1页,2.1概述,电力系统元件,一次设备,二次设备及控制元件,元件参数,电阻、电容、电感、电导、电纳、变比、时间常数等,静态参数、动态参数,元件建模,由物理模型到数学模型,代数方程、微分方程、线性方程、非线性方程,工程问题抽象与化简,系统模型及其求解,电路理论建立方程,数学方法求解,举例说明,:,同一电路几个模型。,电力系统元件及其参数概述,第2页,2.1概述,重点在于了解电力元件各种参数含义。,区分稳态参数和暂态参数。,区分正序参数、负序参数和零序参数。,什么是序参数？,序参数含义、意义？,重点掌握发电机模型和参数。,了解标幺值含义。,电力系统元件及其参数概述,第3页,2.2输电线路,输电线路有,4,个参数：,电阻：,反应线路经过电流时产生有功功率损失效应。串联参数。,电感：,反应载流导线周围产生磁场效应。串联参数。,电导：,反应线路带电时绝缘介质中产生泄漏电流及导线附近空气游离而产生有功功率损耗。并联参数。,电容（电纳）：,反应带电导线周围电场效应。并联参数。,电力系统元件及其参数概述,第4页,2.2.1单位长度电阻,普通从产品目录或手册中查得。必要时候做温度修正。,实测依据：,了解直流电阻和交流电阻。,了解实际使用电阻率。,电力系统元件及其参数概述,第5页,2.2.2单位长度电抗,单位长度电抗,X=,L=2,f L,；,设与导线交链磁链,，则电感,L=,/i,；,磁链,可能包含自感磁链和互感磁链。,三相电路经过整循环换位后得到各相单位长度等效电抗如式（,2-21,）（,2-22,）。,了解式（,2-21,）（,2-22,）各个参数。,导线半径、导线间几何均距、磁导率,电力系统元件及其参数概述,第6页,2.2.2单位长度电抗,了解式（,2-22,）含义：,导线材料影响，相对磁导率；,电抗值与几何均距、导线半径为对数关系，故单导线架空线布置和截面积对其电抗值影响不大，普通为,0.4,/km,左右。,分裂导线因为增大了导线等效半径，所以能有效减小导线电抗。,电缆线路电抗值要远小于架空线路。通常查手册取得参数。,双回或多回线路各回路间存在互感，在三相电流值和为零时，电抗计算仍可用式（,2-22,、,2-23,）。,电力系统元件及其参数概述,第7页,2.2.3输电线路并联电导,电导：,是用来反应,泄漏电流,和,空气游离所引发有功功率,损耗一个参数。,普通线路绝缘良好，泄漏电流很小，能够将它忽略，主要是考虑电晕现象引发功率损耗。,电晕现象,：,就是架空线路带有高压情况下，当导线表面电场强度超出空气击穿强度时，导体附近空气游离而产生局部放电现象。这时会发出咝咝声，并产生臭氧，夜间还可看到紫色晕光。,出现电晕条件,：,当线路运行电压超出（每相）导线临界电晕电压，超出越多电晕损耗越大。,电力系统元件及其参数概述,第8页,2.2.3输电线路并联电导,怎样降低电晕？,电晕临界电压,Vcr,：,m1,：导线表面系数,(,多股绞,),m1=0.830.87,r,：计算半径,D,：相间距离,：空气相对密度，当,t=25C,，一个大气压时,=1,电晕普通不会发生，所以常取电导,g=0.,电力系统元件及其参数概述,第9页,2.2.4输电线路并联电容-电纳,输电线路电容是用来反应导线带电时在其周围介质中产生电场效应。,每相导线单位长度,正序电容为,：（,2-30,）,电纳：（,2-31,）,对电纳几点了解。,分裂导线、避雷线、多回线影响,电缆线路电容大,普通取,b=2.8*10,-6,s/km,电力系统元件及其参数概述,第10页,2.2.5,输电线路等效电路及数学模型,准确模型为分布参数；,300km以内可用集中参数近似。,jb,jb,g,g,g,电力系统元件及其参数概述,第11页,2.2.5输电线路集中参数,小于,100,公里，线路电压不高时，忽略,b,、,g,二端口网络方程,r,0,jx,0,电力系统元件及其参数概述,第12页,2.2.5输电线路集中参数,中等长度线路：,100300km,常忽略电导,g=0,，采取,型电路：,Z,j,j,电力系统元件及其参数概述,第13页,2.2.5输电线路集中参数,电力系统元件及其参数概述,第14页,2.2.5输电线路分布参数,长线路（超出,300km,）等值电路,:,要考虑分布参数特征,任一处无限长小长度,dx,都有,Z,1,dx,和,Y,1,dx,见图,2-7,两个概念：线路传输系数,和波阻抗,Z,c,准确分布参数计算公式：,式（,2-48,）,相当于给集中参数乘上系数后变成份布参数。,系数算式包含双曲函数，计算较复杂。,电力系统元件及其参数概述,第15页,2.2.5输电线路分布参数,近似分布参数计算公式,考虑双曲函数计算复杂，展开化简,得到近似计算公式（,2-50,）,K,r,R+jK,x,X,B,B,U,1,I,2,U,2,电力系统元件及其参数概述,第16页,2.2.5输电线路分布参数,近似分布参数计算公式,化简后三个系数（,2-50,）：,电力系统元件及其参数概述,第17页,2.2.5输电线路参数,例,2-2,计算步骤；,结果分析,page62,电力系统元件及其参数概述,第18页,2.2.6输电线路不对称运行参数,正序和负序参数相同,零序参数特点：,相间助磁作用使零序感抗大于正负序感抗；,导线,-,地 回路大地电阻增大了零序电阻；,单导线,大地回路零序阻抗（,2-53,）,单回路三相电路零序阻抗（,2-55,）,分析原因,(,列出计算式,),正负序阻抗（互感去磁：,Z,1,=Z,2,=Z,L,-Z,m,）,零序阻抗（互感助磁：,Z,0,=Z,L,+2Z,m,）,电力系统元件及其参数概述,第19页,2.2.6输电线路不对称运行参数,平行双回线架空线路零序阻抗,（,2-56,）图,2-13,（,2-57,）图,2-13,，双回参数相同时,互感消去法,有架空地线架空线路零序阻抗,架空地线使零序阻抗减小,去磁作用；,与大地电阻并联减小了回路电阻,电力系统元件及其参数概述,第20页,2.2.6输电线路不对称运行参数,架空线零序电纳,零序无相间电容，只有对地电容,对地电容计算式（,2-59,、,60,）,电缆线路零序参数,零序参数受接地电阻影响大，甚至受敷设方式影响；,普通经过测试取得。,电力系统元件及其参数概述,第21页,2.3电力变压器,正序与负序参数相同,等值电路,参数获取（短路试验和空载试验）,双绕组,三绕组,自耦变压器,零序参数取决于铁芯结构（参阅其它参考书）,等值电路,参数了解,双绕组,三绕组,自耦变压器,电力系统元件及其参数概述,第22页,2.3.1双绕组变压器正负序参数,负序等值电路与正序完全相同,原因：,变压器等值线路表明了原、副方绕组间电磁关系。电磁关系有结构决定，所以正、零序等值电路含有相同形状。,各序等效电阻相同。,漏抗反应了原副边绕组间磁耦合程度，漏磁路径与电流序别无关，故各序漏抗也相同。,正负序主磁通路径相同，故励磁电抗也相同。,电力系统元件及其参数概述,第23页,2.3.1双绕组变压器正负序参数,双绕组变压器,T,型等值电路,N,1,：,N,2,I,1,I,2,R,1,x,1,R,m,X,m,E,1,E,2,x,2,R,2,I,1,R,1,R,m,x,m,E,1,x,1,R,2,x,2,V,2,u,2,电力系统元件及其参数概述,第24页,2.3.1双绕组变压器正负序参数,双绕组变压器,型等值电路,R,T,R,m,jx,m,jx,T,u,2,u,1,jx,T,R,T,u,2,u,1,注意：变压器电纳符号有负号，而线路为正，因为前者为感性，而后者为容性。,G,T,-jB,T,对一台变压器，一次绕组漏阻抗压降仅占额定电压百分之几，激磁电流亦仅为额定电流百分之几。所以把,T,型电路激磁分支移到漏抗前面，这么做对变压器运行计算不会带来很大误差。,电力系统元件及其参数概述,第25页,2.3.1双绕组变压器正负序参数,变压器阻抗变换作用,将二次绕组归算至一次侧：,R,2,=k,2,R,2,变换标准是确保变压器功率分布不变,可得到移除了理想变压器变压器等值电路,如图,2-15,。,无理想变压器模型 意义。,电力系统元件及其参数概述,第26页,2.3.1双绕组变压器正负序参数,变压器参数获取,短路试验,试验方法及内涵,测量结果：短路损耗,P,s,和短路电压百分比,u,s,%;,计算可知：,R(=r,1,+r,2,),、,X(=x,1,+x,2,),空载试验,试验方法及内涵,测量结果：空载损耗,P,0,和空载电流百分比,I,0,%;,计算可知：,G,m,(r,m,),、,B,m,(x,m,),例,2-3,电力系统元件及其参数概述,第27页,2.3.2三绕组变压器正负序参数,三绕组变压器绕组结构,升压变：功率由低,高,用第一个方式,降压变：高,中为主,用第二种方式,高,低为主,用第一个方式,考虑中压绕组,:,阻抗最小,当互感大于自感时，低压电抗显现负值。,高,铁,芯,铁芯,中,低,低,高,中,电力系统元件及其参数概述,第28页,2.3.1双绕组变压器正负序参数,容量比,我国当前生产变压器有三种容量：,100/100/100,；,100/100/50,；,100/50/100,。,早期生产有,100/100/66.7,；,100/66.7/66.7,；,100/66.7/100,。,试验应按最小容量进行。,电力系统元件及其参数概述,第29页,2.3.2三绕组变压器正负序参数,三绕组变压器等值电路,x,1,R,1,R,2,x,2,x,3,R,3,G,T,-jB,T,u,1,u,2,u,3,w,1,w,2,w,3,电力系统元件及其参数概述,第30页,2.3.2三绕组变压器正负序参数,三绕组变压器参数获取,三绕组变压器空载试验,与双绕组变压器试验完全相同，为何？,只在一侧加额定电压，另两侧开路，得到空载损耗,P,0,和空载电流百分比,I,0,%;,套用公式（,2-65,，,2-66,）,三绕组变压器短路试验,为求得三侧参数要做三次试验，试验以最小绕组容量来限定试验电流，所以大容量绕组没有到达额定。,比如三次侧开路，一二两侧短路试验，得到,P,s1-2,，,u,s1-2,%,。,套用公式（,2-71,，,2-72,），（,2-73,，,2-74,）,电力系统元件及其参数概述,第31页,2.3.2三绕组变压器正负序参数,了解三绕组变压器铭牌参数,铭牌提供空载试验和短路试验数据,要注意短路试验数据可能没有容量折算（,2-73,）,有可能只给出最大短路损耗（,2-75,）,仔细学习例,2-4,注意思绪。,为何出现负阻抗？,电力系统元件及其参数概述,第32页,2.3.3自耦变压器正负序参数,自耦变压器是一个特殊变压器，它与普通变压器最大区分是不但有磁耦合，还有电直接联络。,自耦变压器原理图,*,电力系统元件及其参数概述,第33页,2.3.3自耦变压器正负序参数,自耦变压器额定功率为,绕组功率,和,直接传导功率,之和，更具经济性。了解！,因为自耦变压器现有磁联络又有电联络，从一次侧向二次侧传递功率，一部分是直接传导功率，另一部分方为绕组间电磁感应功率。,电力系统元件及其参数概述,第34页,2.3.3自耦变压器正负序参数,自耦变压器参数由空载和短路试验取得。,自耦变压器与普通变压器等值电路和参数计算原理相同。,计算仍使用三绕组计算公式，使用额定容量而不是绕组容量。,要注意绕组容量折算，往往,短路电压也要折算,。请参阅其它参考书。,电力系统元件及其参数概述,第35页,2.3.4变压器零序参数,零序等值电路与正负序相同。,零序励磁电抗与变压器结构相关。,三个单相组式变压器,X,m0,=X,m1=,X,m2,，磁阻很小能够认为,X,m0,=,;,三相四柱式,X,m0,X,m1,但，但也很大,;,三相三柱式,X,m0,=0.31.0,，应视为有限,.,电力系统元件及其参数概述,第36页,2.3.4变压器零序参数,变压器零序等值电路与外电路联接,原边：只有,Y,0,接法才能提供原边零序通路,;,副边：,副边,Y,0,：只有中性点接地,Y,0,接法才能与外电路接通，至于能否在外电路产生零序电流，取决于外电路是否提供零序通路。,副边,：,绕组中零序电势不能流道外电路，但能在三相绕组中形成零序环流。零序电势降为零，相当于零序被短接到地。,电力系统元件及其参数概述,第37页,2.3.4变压器零序参数,中性点有接地阻抗时变压器零序等值电路,在单相零序等值电路中，应将中性点阻抗增大为三倍，并同它所接入该侧绕组漏抗相串联。,等效电路图。,电力系统元件及其参数概述,第38页,2.3.4变压器零序参数,中性点直接接地自耦变压器,零序参数及等值电路，等值电路与外电路联接情况，短路计算中励磁电抗处理，均与普通变压器相同。,中性点经电抗接地时：,其中,K,12,=V,1N,/V,2N,X,、,X,、,X,为各侧绕组折算到,I,侧漏阻抗。,可见：,各侧等值电抗均含有与中性点接地电抗相关附加项。而普通变压器仅在中性点阻抗接入侧增加附项。,详细内容请参阅相关参考书！,电力系统元件及其参数概述,第39页,