电力系统分析基础课件.ppt
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- 电力系统 分析 基础 课件
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1、电力系统分析基础电力系统分析基础Power System Analysis Basis(二)(二)第二章 电力网参数及等值电路本章主要内容:本章主要内容:2.2.线路的结构线路的结构 3.3.线路的参数线路的参数 4.4.变压器的参数变压器的参数架空线由什么组成架空线由什么组成为什么要用扩径导线和分裂导线为什么要用扩径导线和分裂导线杆塔的形式杆塔的形式绝缘子的作用绝缘子的作用-单位长度查手册单位长度查手册短路、空载实验求短路、空载实验求RT,XT,GT,BT如何求两绕组:如何求两绕组:RT,XT,GT,BT如何求三绕组:如何求三绕组:RT,XT,GT,BT 6.6.电力系统的等值电路电力系统的
2、等值电路有名值有名值标幺值标幺值变压器的等值归算问题变压器的等值归算问题1.1.输电方式输电方式交流、直流、特交流、直流、特高压、灵活交流高压、灵活交流 5.5.发电机、电抗器、负荷的参数发电机、电抗器、负荷的参数输电方式输电方式经济方便、电压可变化经济方便、电压可变化超过超过100km时会发生稳定问题时会发生稳定问题1、以交流为主、以交流为主国内最高国内最高750kv,加拿大,加拿大735kv-1200km塔高:塔高:500kv-80m;220kv-60m;110kv-45mAC System AC System 输电方式输电方式不会出现稳定问题,适合长距离输不会出现稳定问题,适合长距离输3
3、00400km2、直流输电、直流输电塔高:塔高:+250kv-35m需交需交-直流变换装置,成本高直流变换装置,成本高事故时电流小事故时电流小线路高度低,占地面积小线路高度低,占地面积小待研究待研究直流多端供电技术直流多端供电技术HVDCHVDC与与HVACHVAC的比较的比较当输送相同功率时,直流线路造价低,架空线当输送相同功率时,直流线路造价低,架空线路杆塔结构较简单,线路走廊窄,同绝缘水平的路杆塔结构较简单,线路走廊窄,同绝缘水平的电缆可以运行于较高的电压;电缆可以运行于较高的电压;直流输电的功率和能量损耗小;直流输电的功率和能量损耗小;对通信干扰小;对通信干扰小;线路稳态运行时没有电容
4、电流,没有电抗压降线路稳态运行时没有电容电流,没有电抗压降,沿线电压分布较平稳沿线电压分布较平稳,线路本身无需无功补偿;线路本身无需无功补偿;直流输电线联系的两端交流系统不需要同步运直流输电线联系的两端交流系统不需要同步运行,因此可用以实现不同频率或相同频率交流系行,因此可用以实现不同频率或相同频率交流系统之间的非同步联系;统之间的非同步联系;HVDCHVDC与与HVACHVAC的比较的比较(续)续)直流输电线本身不存在交流输电固有的稳定问直流输电线本身不存在交流输电固有的稳定问题,输送距离和功率也不受电力系统同步运行稳题,输送距离和功率也不受电力系统同步运行稳定性的限制;定性的限制;由直流输
5、电线互相联系的交流系统各自的短路由直流输电线互相联系的交流系统各自的短路容量不会因互联而显著增大;容量不会因互联而显著增大;直流输电线的功率和电流的调节控制比较容易直流输电线的功率和电流的调节控制比较容易并且迅速,可以实现各种调节、控制。如果交、并且迅速,可以实现各种调节、控制。如果交、直流并列运行,有助于提高交流系统的稳定性和直流并列运行,有助于提高交流系统的稳定性和改善整个系统的运行特性。改善整个系统的运行特性。HVDCHVDC与与HVACHVAC的比较的比较(续)续)交直流输电的等价距离交直流输电的等价距离HVDCHVDC与与HVACHVAC的比较的比较(续)续)由于由于HVDCHVDC
6、的线路造价较低,而变电站设备较的线路造价较低,而变电站设备较HVACHVAC昂贵,在某一输电距离下,交、直流两种输昂贵,在某一输电距离下,交、直流两种输电方式的造价费用相等,这一距离成为等价距离。电方式的造价费用相等,这一距离成为等价距离。概括的说,从经济性考虑,当输电距离超过概括的说,从经济性考虑,当输电距离超过等价距离时,采用直流有利;输电距离小于等价等价距离时,采用直流有利;输电距离小于等价距离时,采用交流有利。距离时,采用交流有利。根据国外经验,架空线路的等价距离大约为根据国外经验,架空线路的等价距离大约为500800km500800km。电缆线路的等价距离大约为。电缆线路的等价距离大
7、约为3050km3050km。输电方式输电方式3、灵活交流输电、灵活交流输电FACTS-FACTS-Flexible AC Transmission SystemsFlexible AC Transmission SystemsFACTS:FACTS:指装有电力电子型或其他静止型控制器以指装有电力电子型或其他静止型控制器以实实现对电力系统电压、参数现对电力系统电压、参数(如线路阻抗如线路阻抗)、相位角、相位角、功率潮流的连续调节控制,从而大幅度提高输电线功率潮流的连续调节控制,从而大幅度提高输电线路输送能力和提高电力系统稳定水平,降低输电损路输送能力和提高电力系统稳定水平,降低输电损耗。耗。F
8、ACTSFACTS装置:指装置:指FACTSFACTS家族中具体的成员,指用于提家族中具体的成员,指用于提供一个或多个控制交流输电系统参数的电力电子系供一个或多个控制交流输电系统参数的电力电子系统或其他静止设备统或其他静止设备提高交流输电传输功率的方法(提高交流输电传输功率的方法(FACTSFACTS)输电方式输电方式不易发生与雷击和雪害等自然灾害有关故障不易发生与雷击和雪害等自然灾害有关故障成本高成本高5、地下输电、地下输电出故障难找出故障难找散热差、允许电流受限制散热差、允许电流受限制10001500kv(交流交流);+600kv以上以上(直流直流)1000万万KW4、UHV交流输电交流输
9、电须解决:电晕噪音、线间绝缘强度、输须解决:电晕噪音、线间绝缘强度、输 电线用避雷器、绝缘子耐污电线用避雷器、绝缘子耐污塔高:塔高:80m-144m用用500kv需双回线需双回线7回回用用1000kv需双回线需双回线1回回Ultra High Voltage电力线路的结构电力线路电力线路一一.导线导线架空线:导线、避雷器、杆塔、绝缘子、金具架空线:导线、避雷器、杆塔、绝缘子、金具电缆线:导线、绝缘层、保护层电缆线:导线、绝缘层、保护层要求:导电好、机械强度大、抗腐蚀能力强要求:导电好、机械强度大、抗腐蚀能力强铝铝L常用,机械强度不够,钢芯铝线常用,机械强度不够,钢芯铝线材料材料钢钢G导电性差,
10、做避雷线导电性差,做避雷线铜铜T最好,但贵最好,但贵铝合金铝合金HL电力线路的结构结构结构多股线绞合多股线绞合J排列:排列:1、6、12、18普通型:普通型:LGJ 铝铝/钢钢 比比5.66.0加强型:加强型:LGJJ 铝铝/钢钢 比比4.34.4轻轻 型:型:LGJQ 铝铝/钢钢 比比8.08.1LGJ-400/50数字表示截面积数字表示截面积扩径导线扩径导线K扩大直径,不增加截面积扩大直径,不增加截面积LGJK-300相当于相当于LGJQ-400和普通钢芯相区别,支撑层和普通钢芯相区别,支撑层6股股分裂导线分裂导线每相分成若干根,相互之间保持一每相分成若干根,相互之间保持一 定距离定距离4
11、00-500mm,防电晕,减小了电抗,电容增大防电晕,减小了电抗,电容增大电力线路的结构结构结构木塔木塔已不用已不用二二.杆塔杆塔钢筋混凝土塔钢筋混凝土塔单杆、单杆、型杆型杆铁塔铁塔用于跨越,超高压输电、耐张、转角、用于跨越,超高压输电、耐张、转角、换位。独根钢管换位。独根钢管城市供电城市供电作用分作用分直线杆塔直线杆塔线路走向直线处,只承受导线自重线路走向直线处,只承受导线自重耐张杆塔耐张杆塔承受对导线的拉紧力承受对导线的拉紧力转向杆塔转向杆塔用于线路转弯处用于线路转弯处换位杆塔换位杆塔减少三相参数的不平衡减少三相参数的不平衡跨越杆塔跨越杆塔跨越宽度大时,塔高:跨越宽度大时,塔高:10020
12、0米米终端杆塔终端杆塔只承受一侧的耐张力,导线首末端只承受一侧的耐张力,导线首末端电力线路的结构电力线路的结构电力线路的结构电力线路的结构电力线路的结构电力线路的结构ABC电力线路的结构电力线路的结构三三.绝缘子和金具绝缘子和金具绝缘子绝缘子要求:足够的电气与机械强度、抗腐蚀要求:足够的电气与机械强度、抗腐蚀材料:瓷质与玻璃质元件材料:瓷质与玻璃质元件类型:针式(类型:针式(35KV以下),悬式(以下),悬式(35KV以上)以上)片树:片树:35KV,110KV,220KV,330KV,500KV 3 7 13 19 24金具金具作用:连接导线和绝缘子作用:连接导线和绝缘子线夹:悬重、耐张线夹
13、:悬重、耐张导线接续:接续、联结导线接续:接续、联结保护金具:护线条、预绞线、防震锤、阻尼线保护金具:护线条、预绞线、防震锤、阻尼线绝缘保护:悬重锤绝缘保护:悬重锤电力线路的参数与等值电路一一.单位长度电力线路的参数单位长度电力线路的参数1 1、电阻、电阻r1=/sS 截面积截面积 mm2单位:单位:mm2/km一般是查表一般是查表 rt=r20(1+(t-20)钢线电阻:导磁钢线电阻:导磁集肤、磁滞效应集肤、磁滞效应交流电阻交流电阻直流电阻,和电流有关直流电阻,和电流有关查手册查手册电阻率电阻率铜:铜:18.8 铝铝:31.3与温度有关与温度有关 电力线路的参数与等值电路2 2、电抗、电抗物
14、理意义:导线通交流电,产生磁场物理意义:导线通交流电,产生磁场自感、互感自感、互感rlg1445.00157.0rlg1445.0)5.0rlg6.4(f2DD10Dxmm4rm1 外电抗外电抗内电抗内电抗r779.0rDDDD3cabcabm 等等效效半半径径几几何何均均距距对数关系:导线截面和布置无显著影响,一般对数关系:导线截面和布置无显著影响,一般0.4/km正三角布置正三角布置Dm=D;水平布置;水平布置Dm=1.26D分裂导线:改变磁场,增大了半径,减少了电抗分裂导线:改变磁场,增大了半径,减少了电抗nn2ii1eqeqm1drrDxrn0157.0lg1445.0 电力线路的参数
15、与等值电路3 3、电纳、电纳物理意义:导线通交流电,产生电场物理意义:导线通交流电,产生电场容感容感km/Srlg58.7fC2bkm/Frlg0241.0C10D10D6m116m1 对数关系:变化不大,一般对数关系:变化不大,一般 2.8510-6 S/km分裂导线:增大了等效半径,电纳增大,用分裂导线:增大了等效半径,电纳增大,用req替代替代r计算计算DmDm与与r r的意义与电抗表达式一致的意义与电抗表达式一致 电力线路的参数与等值电路4 4、电导、电导物理意义物理意义绝缘子表面泄露绝缘子表面泄露很小,忽略很小,忽略实测损耗,计算电导,一般忽略实测损耗,计算电导,一般忽略110KV1
16、10KV9.6mm9.6mm空气电离空气电离电晕损耗,临界电压电晕损耗,临界电压Ucr,好天不产生,坏天可有好天不产生,坏天可有规定最小直径规定最小直径220KV220KV21.28mm21.28mm330KV330KV32.2mm 32.2mm 分裂导线分裂导线km/S10UPg32g1 电缆参数计算复杂,查手册电缆参数计算复杂,查手册电力线路的参数与等值电路二、电力线路的等值电路二、电力线路的等值电路r1jx1g1jb1r1jx1g1jb1r1jx1g1jb1r1jx1g1jb1一般线路的等值电路(正常运行时忽略一般线路的等值电路(正常运行时忽略g)1、短线路(一字型等值电路)、短线路(一
17、字型等值电路)条件:条件:L100km的架空线的架空线,忽略忽略g,b线路电压不高线路电压不高电力线路的参数与等值电路2、中等长度线路(、中等长度线路(型和型和T型等值电路)型等值电路)条件:条件:100-300km的架空线或的架空线或100km的电缆线,近似等值,的电缆线,近似等值,不能用星不能用星三角变换三角变换ZY/2Y/2Z/2Z/2Y3、长线路(分布参数、长线路(分布参数双曲函数)双曲函数)电力变压器的参数与等值电路电力变压器的参数与等值电路电力变压器的参数与等值电路一、双绕组变压器一、双绕组变压器u1I1n1:n2I2u21、理想变压器、理想变压器I1n1=I2n2 I2=k I1
18、 u1/n1=u2/n2 u2=u1/kk=n1/n2特征:无铜损、铁损、漏抗、激磁电流特征:无铜损、铁损、漏抗、激磁电流2、实际变压器、实际变压器RTjXT-jBTGT通过短路和开路试通过短路和开路试验求验求RT、XT、BT、GT电力变压器的参数与等值电路3、短路试验求、短路试验求RT、XT条件:一侧短路,另一侧加电压使短路绕组电流达到额定值条件:一侧短路,另一侧加电压使短路绕组电流达到额定值短路损耗:短路损耗:RUSRU3SRIPT2N2NT2T2NkNN33 注意单位:注意单位:UN(V)、)、SN(VA)、)、Pk(W))(SUPR2N2NkT )(S1000UPR2N2NkT 如如
19、UN(KV)、)、SN(MVA)、)、Pk(KW)时)时电力变压器的参数与等值电路短路电压百分比短路电压百分比%1003%UZIuNTNk SU%uIU%uZN2NkNkNT1003100 2100100 3%kkNNTTTNNuUuUXRXSIUN(KV)、)、SN(MVA)电力变压器的参数与等值电路4、开路试验求、开路试验求GT、BT条件:一侧开路,另一侧加额定电压条件:一侧开路,另一侧加额定电压空载损耗:空载损耗:)S(U1000PG2NT0 空载电流百分比空载电流百分比 I0%有功分量有功分量Ig无功分量无功分量Ib BUIITNb03 IIIIIIbN0N00100%I100%USI
20、B2NN0T100%电力变压器的参数与等值电路二、三绕组变压器二、三绕组变压器-jBTRT1jXT1GTRT2jXT2RT3jXT3参数的求法与双绕组相同参数的求法与双绕组相同注注意意三绕组容量比不同三绕组容量比不同各绕组排列不同各绕组排列不同导纳的求法与双绕组相同导纳的求法与双绕组相同短路试验求短路试验求RT、XT条件:令一个绕组开路,一个绕组短路,而在余下的一个条件:令一个绕组开路,一个绕组短路,而在余下的一个绕组施加电压,依此得的数据(两两短路试验)绕组施加电压,依此得的数据(两两短路试验)电力变压器的参数与等值电路1、由短路损耗求、由短路损耗求RT1)对于第对于第类(类(100/100
21、/100)PPRIRIPPPRIRIPPPRIRIP3k2k3T2N2T2N)32(k3k1k3T2N1T2N)31(k2k1k2T2N1T2N)21(k333333 PPPPPPPPPPPP)21(k)32(k)31(k3k)31(k)32(k)21(k2k)32(k)31(k)21(k1k212121 S1000UPRS1000UPRS1000UPR2N2N3T2N2N2T2N2N1T3k2k1k 电力变压器的参数与等值电路对于第对于第类(类(100/50/100)第)第类(类(100/100/50)PI5.0IPPPI5.0IPP)32(k2)32(k)32(k)21(k2)21(k)2
22、1(k44NNNN 试验时小绕组不过负荷,存在归算问题,归算到试验时小绕组不过负荷,存在归算问题,归算到SN2)对于(对于(100/50/100)3)对于(对于(100/100/50)PI5.0IPPPI5.0IPP)32(k2)32(k)32(k)31(k2)31(k)31(k44NNNN 代入可计算代入可计算第四节 电力变压器的参数与等值电路4)只给出一个最大短路损耗只给出一个最大短路损耗Pkmax时(两个时(两个100%绕组间短路)绕组间短路)%)100(2%)50(2000%)100(RRSUPRTT2N2NmaxkT 2、由短路电压百分比求、由短路电压百分比求XT(制造商已归算,直接
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