第三章简单电力网络的计算和分析.ppt

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,*,*,*,*,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,电力系统分析,*,*,主要内容,第二级,第三级,第四级,第五级,电力系统分析,*,*,*,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,*,*,*,内容提要,变压器的参数和数学模型,电力线路的参数和数学模型,发电机组的运行特性和数学模型,电力网络的数学模型,4/9/2026,2.1,变压器的参数和数学模型,问题的提出,1,、在电力系统分析中，变压器如何表示,?,2,、变压器各等值参数如何求取,?,4/9/2026,变压器的实际图片,4/9/2026,变压器内部绕组,4/9/2026,简单物理模型,4/9/2026,2,、,11,双绕组变压器,一、,等值电路,1.,型等值电路,2.,一,型等值电路,（忽略励磁导纳）,4/9/2026,3.,型等值电路,在电力系统中一般采用,型等值电路,4/9/2026,二、各参数的获取,1.,实验数据获得,短路实验可以获得：,开路实验可以获得：,4/9/2026,2.,参数的计算,求,R,T,4/9/2026,求,X,T,X,T,由短路试验得到的,U,S,%,决定,4/9/2026,求,G,T,：,G,T,由开路试验的,P,0,决定,4/9/2026,求B,T,：,B,T,由开路试验的,I,0,%,决定,4/9/2026,注意点：,1.,各量单位：,2.U,N,为哪侧的，则算出的参数、等值电路为折合到该侧的。,3.,三相变压器的原副边电压比不一定等于匝数比,4.,三相变压器不论其接法如何，求出的参数都是等值成,Y/Y,接法中的一相参数,5.,励磁支路放在功率输入侧,(,电源侧、一次侧,),4/9/2026,2.12,、三绕组变压器,一、等值电路,4/9/2026,参数的获得,开路试验：一侧加,U,N,，另两侧开路，得到：,G,T,、,B,T,求法与双绕组相同,短路试验：一侧加低电压，使电流达额定，另两侧中，一侧短路、一侧开路。得到：,4/9/2026,求,R,1,、,R,2,、,R,3,对于三绕组变压器容量与绕组容量不一定相等，若变压器容量为,100(%),，绕组额定容量比有,100/100/100,、,100/100/50,、,100/50/100,等。,（,1,）容量比为 时,:,设为各绕组对应的短路损耗,4/9/2026,则：,整理得：,4/9/2026,容量比不相等时，如,应该注意以下几点,参数是对应变压器额定容量下的参数。,50%,变压器容量的绕组参与短路试验，只能做到,1/2,的变压器容量所允许的电流。,在折合后的变压器中，绕组间的容量比也就是电流比，而损耗与电流的平方成正比，因此必须将,50%,容量的绕组对应的短路试验数据归算至变压器容量。,4/9/2026,各个测量值为,4/9/2026,求,X1,、,X2,、,X3,设为各绕组对应的短路电压,U,S1,%,U,S2,%,U,S3,%,则：,4/9/2026,2.2,输电线路的参数和数学模型,问题的提出,1,、有几个参数可以反映单位长度输电线的电磁现象,?,2,、各个参数受哪些因素影响,?,3,、如何表示输电线路,?,4/9/2026,一、概述,1.,电力线路种类,（,1,）架空线：导线、避雷线、杆塔、绝缘子、换位,（,2,）电缆,2.,电力线路的参数,电阻、电抗、电导、电纳，分别用,r,（,欧姆,/,公里,）、,x,（,欧姆,/,公里,）、,g,（,西门子,/,公里,）、,b,（,西门子,/,公里,）表示,3.,各个参数的意义,（,1,）电阻,r,：反映线路的热效应（有功的损耗）,（,2,）电抗,x,：反映线路的磁场效应,（,3,）电纳,b,：反映线路的电场效应,（,4,）电导,g,：反映电晕损耗和泄露电流,4/9/2026,输电线路实际图,4/9/2026,二、等值电路,4/9/2026,三、参数的计算,（,1,）电阻,r=,/s,（欧姆,/,公里）,其中,：计算用电阻率，欧,毫米,2,/,公里，例如,:,铜,18.8,，铝,31.5(20),S,：导线的额定截面积，毫米,2,另外在实际应用中，,r,随温度的变化而变化，可以用下面的公式进行修正,r,t,=r,20,1+a(t-20),r,t,、,r,20,：,t,、,20,时的电阻（欧姆,/,公里）,a,：电阻的温度系数。例如，,铝,0.0036,，铜,0.00382,4/9/2026,（,2,）电抗,交流输电线为单根导线的电感,D,m,：互几何间距：,r,：导线半径,4/9/2026,交流输电线为分裂导线的电感,采用分裂导线可以增大,r,eq,:,，从而减小,x,D,m,：互几何间距,r,eq,:,分裂导线等值半径,r,：分裂导线单根半径，,d,mn,：分裂导线于其余导体之间的距离,4/9/2026,（,3,）电纳,交流输电线为单根导线的电纳,交流输电线为分裂导线的电纳,D,m,和,r,eq,的意义和计算电抗值相同,4/9/2026,思考：电缆和架空线路哪个的电纳大,?,（,4,）电导,在实际中由于泄露损耗很小而且在设计线路时也已检验了能否满足晴朗天气不发生电晕的要求，一般情况下都可以设,g=0,b,电缆,b,架空线,4/9/2026,2.3,电力网络的数学模型,问题的提出,多电压等级下，各个参数有名值如何折算？,在电力系统中标么值是怎样定义的？,在多电压等级的情况下，标么值如何计算,?,4/9/2026,对于如下网络：,这么多电压等级如何进行计算？,4/9/2026,多电压等级下有名值参数的计算,1.,选取基本级（,一般取最高点压等级,）,2.,将所有参数归算于基本级,U,归算,=U,待归算,(K,1,K,2,K,N,),I,归算,=I,待归算,/(K,1,K,2,K,N,),Z,归算,=Z,待归算,(K,1,K,2,K,N,),2,注意：,4/9/2026,基准值的选取,基准值的选取遵循以下原则：,1.,单位和有名值相同,2.,五个物理量（电阻,Z,B,、导纳,Y,B,、电压,U,B,、电流,I,B,、功率,S,B,）满足电路的基本关系，取其中两个，一般取,U,B,、,S,B,Z,B,、,Y,B,：,每相阻抗、导纳的基准值,；,U,B,、,I,B,：,线电压、线电流的基准值,S,B,：,三相功率的基准值,4/9/2026,标么制及其应用,在电力系统的计算时可以采用有单位的阻抗、电压、电流、功率等进行计算，也可以采用没有单位的各个参数的相对值进行计算。前者称有名制，后者称标么制。标么制计算结果清晰便于迅速判断计算结果的准确性可大量简化计算等优点，故在很多范围内取代有名制,标么值,=,有名值,/,基准值,4/9/2026,不同基准值标么值的折算,1.,准确计算法,方法一,:,(,1),选取基本级，将所有参数归算到该基本级下（,Z,、,Y,、,U,、,I,、,S,）,(2),在该基本级下，取统一的基准值,U,B,、,S,B,，,算出,Z,B,、,Y,B,、,I,B,。,(3),在基本级下计算出标么值,方法二：,(1),选取基本级，在基本级下取基本值,U,B,、,S,B,，,(2),将基本级下的基准值归算到其他各电压等级,(3),在各个电压等级下计算标么值,4/9/2026,例如下图,（以计算线路阻抗标么值为例）,1.,取,为基本级，利用有名值参数的归算,Z,，,=Z,K,2,2,Z,，,=,Z,(1/K,1,2,),2.,在,下取基准值,U,B,、,S,B,并计算出,Z,B,3.,由 计算,Z,*,Z,*,4/9/2026,2.,近似计算法,(1),变压器的变比取两侧额定电压比,(2),各个元件额定电压近似等于平均额定电压,各个电压等级对应的平均电压如下,4/9/2026,(3),各段电压基准值为各段的平均额定电压,证明：,UB,=U,B,（,U,N,/U,N,）,由,1.2,给出的额定电压取平均电压，,U,B,=,Uav,U,N,=,Uav,、,U,N,=,Uav,则有：,U,B,=,Uav,4/9/2026,通过近似计算法可以简单快速的求出各个元件参数的标么值,4/9/2026,其中,X,d,、,X,T,，,分别为以发电机和变压器自身的额定值（,S,NB,、,S,TB,）为基准值的标么值（,一般在发电机和变压器的铭牌上给出,）,X,L,为线路电抗的有名值,4/9/2026,标么制的优缺点,优点：,1.,便于比较、分析元件特性与参数；,2.,各级电压标么值都接近于,1,；,3.,对称三相电路的计算与单相计算一致4.,多电压级网络，基准电压选择恰当可消除变压器。,缺点：,无量纲、物理概念不如有名值清楚。,4/9/2026,2.4,负荷的运行特性和数学模型,电力系统的负荷,1.,发电负荷：,发电机发出的电功率,P,G,厂用电：维持发电厂运行自身所需的功率,P,厂,火电厂,58%,水电厂,0.11%,核电厂,45%,2.,供电负荷：,发电厂供出的功率,P,供,=P,G,P,厂,网络损耗：电能传输、分配中消耗的功率,P,损,4/9/2026,3.,综合用电负荷：,各用户功率之和,(,电力系统负荷,)P,L,P,L,=P,供,P,损,三种负荷的关系如图所示：,4/9/2026,负荷曲线：,描述一段时间内负荷随时间变化的曲线,1.,分类,按负荷类型分：,有功负荷曲线,无功负荷曲线,按时间分：,日负荷曲线,(,周、旬,),月负荷曲线,年最大负荷曲线,时序负荷曲线,年持续负荷曲线,累计负荷曲线,4/9/2026,按对象分：,发电厂负荷曲线,变电所负荷曲线,线路负荷曲线,用户负荷曲线,4/9/2026,负荷曲线的用途,日负荷曲线：,制定日调度计划,计算日耗电量,年最大负荷曲线：,安排检修、扩建、新建,年持续负荷曲线：,编制发电计划、计算可靠性、系统规划,4/9/2026,