电力工程课件-电力网及其稳态分析.ppt

1、Steady state analysis电力工程电力工程22023-1-252.1电力网电力线路的结构电力网电力线路的结构Transmission Line Structures2.2 输电线路的电气参数输电线路的电气参数 Transmission Line Parameters2.3 电力网参数计算中变压器参数的计算方法电力网参数计算中变压器参数的计算方法 Transformer parameters2.4 输电线的等值电路输电线的等值电路 Equivalent circuit of Transmission Line2.5 电力网电压计算电力网电压计算 Voltage calculati

2、on2.6 电力系统的无功平衡和电压调节电力系统的无功平衡和电压调节 Reactive Power Compensation and voltage regulation2.7 电力系统的有功平衡及频率调节电力系统的有功平衡及频率调节 Active power and frequency regulation2.8 电力网的功率损耗和电能损耗电力网的功率损耗和电能损耗 Power losses2.9 电力系统潮流分布计算电力系统潮流分布计算 Power Flow Analysis2.10 输电线路导线截面的选择输电线路导线截面的选择 Cross-section of conductor2.11

3、 电力系统的中性点接地方式电力系统的中性点接地方式 Grounding of neutral-point小结小结 Summary32023-1-252.1电力线路的结构电力线路的结构Transmission Line Structures 42023-1-25 一、电力线路的结构一、电力线路的结构 1架空线路架空线路 架空线路主要由导架空线路主要由导线、避雷线（即架空地线、避雷线（即架空地线）、杆塔、绝缘子和线）、杆塔、绝缘子和金具等部件组成，如图金具等部件组成，如图所示。所示。图图 架空线路的结构架空线路的结构导线和避雷线：导线和避雷线：导线的作用是传导电流、输送电能；避雷线导线的作用是传导

4、电流、输送电能；避雷线的作用是将雷电流引入大地，以保护电力线路免遭雷击。的作用是将雷电流引入大地，以保护电力线路免遭雷击。52023-1-25 Figure 4.2 shows the major components of an EHV,which are:1.Tower(pole):The figure shows a lattice,steel tower.2.Insulator:V strings hold four bundled conductors in each phase.3.Conductor:Each conductor is stranded,steel reinfor

5、ced aluminum cable.4.Foundation and grounding:Steel-reinforced concrete foundation and grounding electrodes placed in the ground.5.Shield conductors:Two grounded shield conductors protect the phase conductors from lightning.62023-1-25导线材料导线材料：要求电阻率小、机械强度大、质量轻、不易腐蚀、：要求电阻率小、机械强度大、质量轻、不易腐蚀、价格便宜、运行费用低等，

6、常用材料有铜、铝和钢。价格便宜、运行费用低等，常用材料有铜、铝和钢。铝绞线的优点是重量轻，价格低，缺点是导线性能比铜差，铝绞线的优点是重量轻，价格低，缺点是导线性能比铜差，机械强度低，运行中表面易形成氧化铝薄膜，使接头的接触电机械强度低，运行中表面易形成氧化铝薄膜，使接头的接触电阻增大。阻增大。在负荷较大、机械强度要求高和在负荷较大、机械强度要求高和35kV及以上的架空线路上，及以上的架空线路上，多采用多采用LGJ型钢芯铝绞线型钢芯铝绞线，用以增强导线的机械强度。铝为载，用以增强导线的机械强度。铝为载流体。流体。铜绞线的优点是导电性能最好，机械强度也高，抗腐蚀性能铜绞线的优点是导电性能最好，机

7、械强度也高，抗腐蚀性能好，但密度大，价格贵。好，但密度大，价格贵。TJ铜绞线铜绞线LJ铝绞线，用于铝绞线，用于10kV及以下线路及以下线路 LGJ钢芯铝绞线，用于钢芯铝绞线，用于35kV及以上线路及以上线路 GJ钢绞线，用作避雷线钢绞线，用作避雷线 72023-1-25 架空线路采用的导线结构型式主要有单股、多股绞线和架空线路采用的导线结构型式主要有单股、多股绞线和钢芯铝绞线三种，如图所示。钢芯铝绞线三种，如图所示。图图 裸导线的构造裸导线的构造a）单股线）单股线 b）多股绞线）多股绞线 c）钢芯铝绞线）钢芯铝绞线导线的结构型式：导线分为裸导线导线的结构型式：导线分为裸导线(bare cond

8、uctor)和绝缘和绝缘导线导线(insulated conductor)两大类，高压线路一般用裸导线，两大类，高压线路一般用裸导线，低压线路一般用绝缘导线。低压线路一般用绝缘导线。82023-1-25档距档距(span)：同一线路上相邻两根电杆之间的水平距离称为架空线路的档：同一线路上相邻两根电杆之间的水平距离称为架空线路的档距（或跨距）。距（或跨距）。弧垂弧垂(sag)：导线悬挂在杆塔的绝缘子上，自悬挂点至导线最低点的垂直距：导线悬挂在杆塔的绝缘子上，自悬挂点至导线最低点的垂直距离称为弧垂。离称为弧垂。线间距离：线间距离：380V为为0.40.6m；610kV为为0.81m；35kV为为2

9、3.5m；110kV 为为34.5m。92023-1-25杆塔：杆塔：用来支撑导线和避雷线，并使导线与导线、导线与大用来支撑导线和避雷线，并使导线与导线、导线与大地之间保持一定的安全距离。地之间保持一定的安全距离。F按材料分：有木杆、钢筋混凝土杆（水泥杆）和铁塔。按材料分：有木杆、钢筋混凝土杆（水泥杆）和铁塔。杆塔的分类杆塔的分类电杆电杆木杆木杆水泥杆水泥杆金属杆金属杆钢管杆钢管杆型钢杆型钢杆铁塔铁塔机械强度大，维修工作量小，机械强度大，维修工作量小，使用年限长，但价格较贵且使用年限长，但价格较贵且材料来源比较紧张，材料来源比较紧张，主要应主要应用于高压架空线路。用于高压架空线路。使用年限长，

10、维修工作量小，使用年限长，维修工作量小，能节省大量的钢材和木材，质能节省大量的钢材和木材，质量大，运输与施工不方便。量大，运输与施工不方便。被淘汰被淘汰 102023-1-25按用途分按用途分：有直线杆塔（中间杆塔）、转角杆塔、耐张杆塔：有直线杆塔（中间杆塔）、转角杆塔、耐张杆塔（承力杆塔）、终端杆塔、换位杆塔和跨越杆塔等。（承力杆塔）、终端杆塔、换位杆塔和跨越杆塔等。（1）直线杆直线杆：又称中间杆，是架空线路使用最多的电杆，大约：又称中间杆，是架空线路使用最多的电杆，大约占全部电杆的占全部电杆的80%。直线杆只承受导线本身的重量和拉力，顶。直线杆只承受导线本身的重量和拉力，顶部比较简单，一般

11、不装拉线。线路走向为直线，价格较低。部比较简单，一般不装拉线。线路走向为直线，价格较低。（2）耐张杆耐张杆：又称承力杆或锚杆，是为了防止线路某处断线，：又称承力杆或锚杆，是为了防止线路某处断线，使整个线路拉力不平衡以致倾倒而设的。使整个线路拉力不平衡以致倾倒而设的。通常在耐张杆的前后通常在耐张杆的前后方各装一根拉线方各装一根拉线guyed wire，用来平衡这种拉力。，用来平衡这种拉力。（3）终端杆终端杆：终端杆是安装在线路起点和终点的耐张杆。终端：终端杆是安装在线路起点和终点的耐张杆。终端杆只有一侧有导线，为了平衡单方向导线的拉力，需要在导线杆只有一侧有导线，为了平衡单方向导线的拉力，需要在

12、导线的对面装拉线。的对面装拉线。112023-1-252023年年1月月25日日（4）转角杆转角杆：转角杆用在线路改变方向的地方，通过转：转角杆用在线路改变方向的地方，通过转角可以实现线路转弯。角可以实现线路转弯。（5）分支杆分支杆：分支杆用于线路的分支处，它是一种特殊：分支杆用于线路的分支处，它是一种特殊的耐张杆，受外力作用较多，承受顺线路方向的拉力、导的耐张杆，受外力作用较多，承受顺线路方向的拉力、导线的重力、水平方向的风力及分支线路方向的导线拉力、线的重力、水平方向的风力及分支线路方向的导线拉力、重力等。重力等。（6）特种杆特种杆：用于跨越铁路、公路、河流、山谷的：用于跨越铁路、公路、河

13、流、山谷的跨越跨越杆塔杆塔（高度可达（高度可达200m以上），线路中导线需要换位处的以上），线路中导线需要换位处的换位杆塔换位杆塔及其他电力线路所采用的特殊形式的杆塔，统称及其他电力线路所采用的特殊形式的杆塔，统称为特种杆。为特种杆。122023-1-25 横担的长度取决于线路电压等级的高低、档距的横担的长度取决于线路电压等级的高低、档距的大小、安装方式和使用地点等。大小、安装方式和使用地点等。横担横担cross arm：电杆上用来安装绝缘子。常用的：电杆上用来安装绝缘子。常用的有木横担、铁横担和低压有木横担、铁横担和低压瓷横担瓷横担三种。三种。电杆与横担组装在一起，其作用是支持绝缘子架电杆与

14、横担组装在一起，其作用是支持绝缘子架设导线，保证导线对地及导线与导线之间有足够的设导线，保证导线对地及导线与导线之间有足够的距离。距离。铁横担的机械强度高，应用广泛。铁横担的机械强度高，应用广泛。瓷横担兼瓷横担兼有横担和绝缘子的作用有横担和绝缘子的作用，但机械强度低，一般仅用，但机械强度低，一般仅用于较小截面导线的架空线路。于较小截面导线的架空线路。132023-1-25 v瓷横担的特点：瓷横担的特点：有良好有良好的电气绝缘性能，兼有的电气绝缘性能，兼有绝缘子和横担的双重功绝缘子和横担的双重功能，能节约大量的木材能，能节约大量的木材和钢材，有效地降低杆和钢材，有效地降低杆塔的高度，可节省线路塔

15、的高度，可节省线路投资投资30%40%。142023-1-252023年年1月月25日日拉线用于平衡电杆所受到的不平拉线用于平衡电杆所受到的不平衡作用力，并可抵抗风压防止电杆衡作用力，并可抵抗风压防止电杆倾倒，如图所示。在倾倒，如图所示。在受力不平衡的受力不平衡的转角杆、分段杆、终端杆转角杆、分段杆、终端杆上需装设上需装设拉线。拉线必须具有足够的机械强拉线。拉线必须具有足够的机械强度并要保证拉紧。为了保证其绝缘度并要保证拉紧。为了保证其绝缘性能，其上把、腰把和底把用钢绞性能，其上把、腰把和底把用钢绞线制作，且均须安装线制作，且均须安装拉线绝缘子拉线绝缘子进进行电气绝缘。行电气绝缘。152023

16、-1-25绝缘子和金具：绝缘子和金具：绝缘子用来支承架空导线，使导线与大地保绝缘子用来支承架空导线，使导线与大地保持足够的绝缘，同时还承受着导线的质量与其他作用力。持足够的绝缘，同时还承受着导线的质量与其他作用力。常用的绝缘子主要有常用的绝缘子主要有针式针式(pin type)、悬式、悬式(suspension)和棒和棒式式(rod-type)三种。三种。针式绝缘子：用于针式绝缘子：用于35kV及以下线路上，用在直线杆塔或小及以下线路上，用在直线杆塔或小转角杆塔上。简易、价廉，耐雷水平不高，雷击下易闪烙。转角杆塔上。简易、价廉，耐雷水平不高，雷击下易闪烙。悬式绝缘子：用于悬式绝缘子：用于35k

17、V以上的高压线路上，通常组装成绝以上的高压线路上，通常组装成绝缘子串使用（缘子串使用（35kV为为3片串接；片串接；60kV为为5片串接；片串接；110kV为为7片串接）。片串接）。棒式绝缘子：棒式绝缘子多兼作瓷横担使用，在棒式绝缘子：棒式绝缘子多兼作瓷横担使用，在110kV及以及以下线路应用比较广泛。下线路应用比较广泛。拉线绝缘子：拉线绝缘子：162023-1-252023年年1月月25日日额定电额定电压（压（kv）3563110220330500绝缘子绝缘子的最少的最少个数个数2357131419222426悬式绝缘子悬式绝缘子172023-1-25高压针式绝缘子高压针式绝缘子低压针式绝缘

18、子低压针式绝缘子高压线路拉棒绝缘子高压线路拉棒绝缘子高压线路瓷横担绝缘子高压线路瓷横担绝缘子线路盘形悬式绝缘子线路盘形悬式绝缘子复合针式绝缘子复合针式绝缘子复合棒式绝缘子复合棒式绝缘子182023-1-252023年年1月月25日日 拉线合成绝缘子系列是专拉线合成绝缘子系列是专门为门为10kV、6kV及低压架及低压架空配电线路研制空配电线路研制横担绝缘子横担绝缘子用于三相电力系统标称电压用于三相电力系统标称电压35KV以下，频率不超过以下，频率不超过100HZ，海拔，海拔不超过不超过1000m的高压架空电力线的高压架空电力线路中绝缘和支持导线。路中绝缘和支持导线。192023-1-252023

19、年年1月月25日日带电更换带电更换V V型串绝缘子型串绝缘子带电更换耐张闪络绝缘子带电更换耐张闪络绝缘子202023-1-252023年年1月月25日日500500千伏江苏江都变电所，千伏江苏江都变电所，更换母线绝缘子作业更换母线绝缘子作业钢化玻璃绝缘子是高压和超高压钢化玻璃绝缘子是高压和超高压输电线路使用的换代产品，它与输电线路使用的换代产品，它与瓷绝缘子比较，具有耐污、耐弧瓷绝缘子比较，具有耐污、耐弧等性能好，寿命长，重量轻，零等性能好，寿命长，重量轻，零值自破、便于维护，生产周期短值自破、便于维护，生产周期短等优点，国外已大量推广使用。等优点，国外已大量推广使用。212023-1-25线

20、路金具、线路金具、U型抱箍、挂板型抱箍、挂板 杆顶帽、拉线抱箍杆顶帽、拉线抱箍金具金具是用来连接导线和绝缘子的金属部件的总称。是用来连接导线和绝缘子的金属部件的总称。222023-1-25事故预防事故预防架空线路经常出现故障的设备有电杆、导线、绝缘子等。架空线路经常出现故障的设备有电杆、导线、绝缘子等。应根据事故特点，掌握季节和环境变化，采取以下的预防措施：应根据事故特点，掌握季节和环境变化，采取以下的预防措施：（1）防污）防污（2）防雷）防雷（3）防暑监视）防暑监视（4）防寒防冻）防寒防冻（5）防风）防风（6）防汛）防汛232023-1-252023年年1月月25日日220KV双回路直线杆双

21、回路直线杆220KV双回路耐张杆双回路耐张杆242023-1-252023年年1月月25日日10kV丁字型分支杆丁字型分支杆110KV双回路终端杆双回路终端杆252023-1-252023年年1月月25日日220KV双回路转角杆双回路转角杆10kV单回路单回路90转角杆转角杆262023-1-252电缆线路电缆线路电缆的种类电缆的种类（1）按电压可分为高压电缆和低）按电压可分为高压电缆和低压电缆。压电缆。（2）按线芯数可分为单芯、双芯、）按线芯数可分为单芯、双芯、三芯和四芯等。三芯和四芯等。（3）按绝缘材料可分为油浸纸绝）按绝缘材料可分为油浸纸绝缘电缆、塑料绝缘电缆和橡胶绝缘电缆、塑料绝缘电缆

22、和橡胶绝缘电缆及交联聚乙烯绝缘电缆等，缘电缆及交联聚乙烯绝缘电缆等，还有正在发展的低温电缆和超导还有正在发展的低温电缆和超导电缆。电缆。272023-1-25电缆的结构：电缆的结构：包括导体、绝缘层和保护包皮三部分。包括导体、绝缘层和保护包皮三部分。分为单芯、三芯和四芯等分为单芯、三芯和四芯等种类。单芯电缆的导体截面是种类。单芯电缆的导体截面是圆形的；三芯或四芯电缆的导圆形的；三芯或四芯电缆的导体截面除圆形外，更多是采用体截面除圆形外，更多是采用扇形，如图所示。扇形，如图所示。图图 扇形三芯电缆扇形三芯电缆1导体导体 2纸绝缘纸绝缘 3铅包皮铅包皮 4麻衬麻衬 5钢带铠甲钢带铠甲 6麻被麻被导

23、体：由多股铜绞线或铝绞线制成。导体：由多股铜绞线或铝绞线制成。282023-1-25绝缘层：用来使导体与导体之间、导体与保护包皮之间保绝缘层：用来使导体与导体之间、导体与保护包皮之间保持绝缘。绝缘材料一般有油浸纸、橡胶、聚乙烯、交联聚持绝缘。绝缘材料一般有油浸纸、橡胶、聚乙烯、交联聚氯乙烯等。氯乙烯等。保护包皮：用来保护绝缘层，使其在运输、敷设及运行过保护包皮：用来保护绝缘层，使其在运输、敷设及运行过程中免不受机械损伤，并防止水分浸入和绝缘油外渗。常程中免不受机械损伤，并防止水分浸入和绝缘油外渗。常用的包皮有铝包皮和铅包皮。此外，在电缆的最外层还包用的包皮有铝包皮和铅包皮。此外，在电缆的最外层

24、还包有钢带铠甲，以防止电缆受外界的机械损伤和化学腐蚀。有钢带铠甲，以防止电缆受外界的机械损伤和化学腐蚀。292023-1-25电缆的敷设方式：电缆的敷设方式：直接埋入土中：埋设深度一般为直接埋入土中：埋设深度一般为0.70.8m，应在冻土层，应在冻土层以下。当多条电缆并列敷设时，应留有一定距离，以利于以下。当多条电缆并列敷设时，应留有一定距离，以利于散热。散热。电缆沟敷设：当电缆条数较多时，宜采用电缆沟敷设，电电缆沟敷设：当电缆条数较多时，宜采用电缆沟敷设，电缆置于电缆沟的支架上，沟面用水泥板覆盖。缆置于电缆沟的支架上，沟面用水泥板覆盖。穿管敷设：当电力电缆在室内明敷或暗敷时，为了防电缆穿管敷

25、设：当电力电缆在室内明敷或暗敷时，为了防电缆受到机械损坏，一般多采用穿钢管的敷设方式。受到机械损坏，一般多采用穿钢管的敷设方式。302023-1-252.2 输电线路的电气参数输电线路的电气参数 Transmission Line Parameters312023-1-251 电阻：电阻：单根导线的直流电阻为：单根导线的直流电阻为：AlR导线的交流电阻比直流电阻增大导线的交流电阻比直流电阻增大0.2%1%，主要是因为：，主要是因为：F应考虑集肤效应和邻近效应的影响；应考虑集肤效应和邻近效应的影响；F导线为多股绞线，使每股导线的实际长度比线路长度大导线为多股绞线，使每股导线的实际长度比线路长度大

26、;F导线的额定截面（即标称截面）一般略大于实际截面。导线的额定截面（即标称截面）一般略大于实际截面。通常取通常取 ;2Cu18.8mm/km2Al31.5mm/km322023-1-25工程计算中，可先查出导线单位长度电阻值工程计算中，可先查出导线单位长度电阻值 r1，则，则1Rrl需要指出：需要指出：手册中给出的手册中给出的 r1值，则是指温度为值，则是指温度为20时的导线电时的导线电阻，当实际运行的温度不等于阻，当实际运行的温度不等于20时，应按下式进行修正：时，应按下式进行修正：)20(120rr式中，式中，为电阻的温度系数为电阻的温度系数(1/)，铜取，铜取0.00382（1/），铝取

27、），铝取0.0036（1/）。）。332023-1-252 电抗：电抗：每相导线单位长度的等值电抗为：每相导线单位长度的等值电抗为：14avav2(4.6lg0.5)100.1445lg0.0157rrxLfLssrr式中，式中，r为相对磁导率，铜和铝的为相对磁导率，铜和铝的 ;r为导线半径（为导线半径（m）；）；Sav为三相导线的线间几何均距（为三相导线的线间几何均距（m）,电抗单位电抗单位/km。1r3cabcabavssss图图3-14 三相导线的布置方式三相导线的布置方式a）等边三角形布置）等边三角形布置 b）水平等距布置）水平等距布置ssav若三相导线等边三角形若三相导线等边三角形排

28、列，则排列，则 sss26.1233av若三相导线水平等距离若三相导线水平等距离排列，则排列，则342023-1-25注意：注意：为了使三相导线的为了使三相导线的电气参数对称，应将输电电气参数对称，应将输电线路的各相导线进行换位，线路的各相导线进行换位，如图如图3-15所示。所示。图图 一次整循环换位一次整循环换位电缆线路的阻抗电缆线路的阻抗 电缆线路的结构和尺寸都已经系列化，这些参数可事先电缆线路的结构和尺寸都已经系列化，这些参数可事先测得并由制造厂家提供。一般，电缆线路的电阻略大于相测得并由制造厂家提供。一般，电缆线路的电阻略大于相同截面积的架空线路，而电抗则小得多。同截面积的架空线路，而

29、电抗则小得多。通常架空线路的电抗值在通常架空线路的电抗值在0.4/km左右，则左右，则 1Xx l352023-1-25 分裂导线三相架空线路的电抗分裂导线三相架空线路的电抗 分裂导线采用了改变导线周围的磁场分布，分裂导线采用了改变导线周围的磁场分布，等效地增等效地增加了导线半径，从而减少了导线电抗。加了导线半径，从而减少了导线电抗。可以证明：可以证明：根导线间的距离：某根导线与其余1)(0157.0lg1445.011312)1(113121ndddrddddrrnrDxnnnmnneqeqm362023-1-25电纳：电纳：每相导线单位长度的等值电容（每相导线单位长度的等值电容（F/km）

30、为：）为：6110lg0241.0rsCav则单位长度的电纳（则单位长度的电纳（S/km）为：）为：611av7.5810lgbCsr一般架空线路一般架空线路b1的值为的值为 S/km左右，则左右，则 62.85 101Bb l372023-1-25分裂导线线路的电容、电纳分裂导线线路的电容、电纳(S/km)10lg58.761eqmrDb 10lg0241.061rDCm和三相架空线路的差别是：导线半径不同和三相架空线路的差别是：导线半径不同382023-1-25电导：电导：电导参数是反映沿线路绝缘子表面的泄露电流和导线周电导参数是反映沿线路绝缘子表面的泄露电流和导线周围空气电离产生的电晕现

31、象而产生的有功功率损耗围空气电离产生的电晕现象而产生的有功功率损耗 。电晕电晕：强电场作用下导线周围空气的电离现象。：强电场作用下导线周围空气的电离现象。电晕现象：电晕现象：在架空线路带有高电压的情况下，当导线表面的在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度时，导线周围的空气被电离而电场强度超过空气的击穿强度时，导线周围的空气被电离而产生局部放电的现象。产生局部放电的现象。392023-1-25 当线路电压高于当线路电压高于电晕临界电压电晕临界电压时，将出现电晕损耗，与时，将出现电晕损耗，与电晕相对应的导线单位长度的等值电导（电晕相对应的导线单位长度的等值电导（S/k

32、m）为：）为：32110UPgglgG1因此，因此，式中，式中，为实测线路单位长度的电晕损耗功率（为实测线路单位长度的电晕损耗功率（kW/km）。）。gP注意：注意：通常由于线路绝缘良好，泄漏电流很小，而电晕损耗通常由于线路绝缘良好，泄漏电流很小，而电晕损耗在设计线路时已经采取措施加以限制，故在电力网的电气计在设计线路时已经采取措施加以限制，故在电力网的电气计算中，近似认为算中，近似认为G=0。在设计架空线路时依据电晕临界电压规定了不需要在设计架空线路时依据电晕临界电压规定了不需要验算电晕的验算电晕的导线最小外径：导线最小外径：110kV导线外径不应小导线外径不应小于于9.6mm；220kV导

33、线外径不应小于导线外径不应小于21.3mm；60kV及以下的导线不必验算电晕临界电压；及以下的导线不必验算电晕临界电压；220kV以上的超高压输电线，采用分裂导线或扩径导线以以上的超高压输电线，采用分裂导线或扩径导线以增大每相导线的等值半径，提高电晕临界电压。增大每相导线的等值半径，提高电晕临界电压。402023-1-252.3 变压器参数的计算方法变压器参数的计算方法 Transformer parameters 412023-1-251双绕组变压器双绕组变压器 双绕组变压器采用双绕组变压器采用型等效电路，如图型等效电路，如图3-18所示。所示。35kV及及以下的变压器，励磁支路可忽略不计，

34、可用简化等效电路。以下的变压器，励磁支路可忽略不计，可用简化等效电路。注意：注意：变压器等值电路中的电纳的符号与线路等值电路中电纳的符号相变压器等值电路中的电纳的符号与线路等值电路中电纳的符号相反，前者为负，后者为正；因为前者为感性，后者为容性。反，前者为负，后者为正；因为前者为感性，后者为容性。？图图3-18 双绕组变压器的等效电路双绕组变压器的等效电路a）型等效电路型等效电路 b）励磁支路用功率表示的等效电路）励磁支路用功率表示的等效电路 c）简化等效电路）简化等效电路422023-1-25电阻电阻RT：在变压器短路试验中所测得的短路损耗在变压器短路试验中所测得的短路损耗PK近似等于额定电

35、流近似等于额定电流流过变压器时绕组中的总铜耗，即流过变压器时绕组中的总铜耗，即23Cu22332310310103kNTNNTTNNPPIRSSRRUU 32210NNkTSUPR所以所以 （）PK用用KW，SN用用kVA，UN用千伏。用千伏。432023-1-25电抗电抗XT：在短路试验中，短路电压等于变压器阻抗在额定在短路试验中，短路电压等于变压器阻抗在额定电流下产生的压降，即电流下产生的压降，即由于由于 2310100103%NTNNTNkUXSUZIUNkNTSUUX%102对小容量变压器，对小容量变压器，则则NkNTSUUZ%10222TTTRZX所以所以 （）SN用用kVA，UN用

36、千伏。用千伏。442023-1-25励磁电导励磁电导GT：变压器空载试验所得变压器空载损耗变压器空载试验所得变压器空载损耗P0近似等于铁耗，近似等于铁耗，因此，电导可由空载损耗求得因此，电导可由空载损耗求得320321010NNFeTUPUPG452023-1-25励磁电纳励磁电纳BT：32010NTUQB10010033100%0000NNNNNSQIUIUIIINSIQ100%0052010%NNTUSIB变压器的电纳是用来表征变压器的励磁特性的。由于变压器的空载电变压器的电纳是用来表征变压器的励磁特性的。由于变压器的空载电流包含有功分量和无功分量，与励磁功率对应的是无功分量。由于有流包含

37、有功分量和无功分量，与励磁功率对应的是无功分量。由于有功分量很小，无功分量和空载电流在数值上几乎相等。功分量很小，无功分量和空载电流在数值上几乎相等。IBI0，而，而所以所以 （S）由由 得：得：因此因此 （S）说明：说明：以上各式中，以上各式中，U、S、P、Q、的单位分别为、的单位分别为kV、kVA、kW和和kvar。03,(3)3NbbTTbNNUIIBBQI UU462023-1-25【例【例5-2】有一台】有一台110/10千伏、容量千伏、容量SN为为20000千伏安的三相双千伏安的三相双绕组变压器，其短路损耗绕组变压器，其短路损耗Pk为为135千瓦，空载损耗千瓦，空载损耗P0为为22

38、千瓦，短路电压百分数为千瓦，短路电压百分数为Uk%=10.5，空载电流百分数，空载电流百分数I0%=2.8，试计算变压器等值阻抗与导纳。，试计算变压器等值阻抗与导纳。解：计算变压器阻抗解：计算变压器阻抗1）串联电阻（归算到）串联电阻（归算到110千伏电压侧）千伏电压侧）23232210135 110104.0820000kNTNPURS2）串联电抗）串联电抗2210 10.511010%63.52520000NkTNU UXS高472023-1-253）励磁回路（并联）导纳）励磁回路（并联）导纳33602222 10101.82 10110TNPGSU高 555022%2.8 20000 10

39、104.63 10110NTNISBSU高4)电纳有名值电纳有名值 482023-1-25三绕组变压器三绕组变压器三绕组变压器的等效电路如图三绕组变压器的等效电路如图3-19所示。所示。图图3-19 三绕组变压器的等效电路三绕组变压器的等效电路a）励磁回路用导纳表示）励磁回路用导纳表示 b）励磁回路用功率表示）励磁回路用功率表示492023-1-252.4 输电线的等值电路输电线的等值电路 Equivalent circuit of Transmission Line 502023-1-252输电线路的等效电路输电线路的等效电路一字型等效电路一字型等效电路：用 于 长 度 不 超 过用 于 长

40、 度 不 超 过100km的架空线路（的架空线路（35kV及以下）和线及以下）和线路不长的电缆线路（路不长的电缆线路（10kV及以下）。及以下）。不考虑线路的分布参数特性，只用将线不考虑线路的分布参数特性，只用将线路参数简单地集中起来的电路表示。路参数简单地集中起来的电路表示。图图3-16 一字型等效电路一字型等效电路1111 RrlXxlGg lBbl 向量图向量图BiVDijjI XAjVijI RijI512023-1-25型或型或T型等效电路：型等效电路：（110220kV）和）和长度不超过长度不超过100km的电缆线路（的电缆线路（10kV以上）。以上）。用于长度为用于长度为1003

41、00km的架空线路的架空线路图图3-17 型或型或T型等效电路型等效电路a）型型 b）T型型例例2-8522023-1-252.5 电力网电压计算电力网电压计算 Voltage calculation 532023-1-25 电压是电能质量的指标之一，电力网络在电压是电能质量的指标之一，电力网络在运行过程中必须把某些母线上的电压保持在运行过程中必须把某些母线上的电压保持在一定范围内，以满足用户电气设备的电压处一定范围内，以满足用户电气设备的电压处于额定电压附近的允许带段内。但是当电流于额定电压附近的允许带段内。但是当电流（功率）在电力网络中的各个元件上流过时，（功率）在电力网络中的各个元件上流

42、过时，将产生电压降落将产生电压降落，直接影响用户端的电压质，直接影响用户端的电压质量。因此，电压降落的计算为分析电力网运量。因此，电压降落的计算为分析电力网运行状态所必需。行状态所必需。542023-1-25 一、电压降落（相位差）与电压损失（绝对值差）一、电压降落（相位差）与电压损失（绝对值差）1电压降落电压降落:是指线路首末端电压的相量差，即是指线路首末端电压的相量差，即 )j(21XRIUUU 图图3-20a中，阻抗中流过的电流为中，阻抗中流过的电流为 ，相量图如图，相量图如图3-20b所示。所示。22IIIC图图3-20 输电线路的输电线路的型等效电路及相量图型等效电路及相量图a）等效

43、电路）等效电路 b）相量图）相量图552023-1-25当负荷为感性时，当负荷为感性时，2222()SU IPjQ复功率222*22UjQPUSI22222222222)(UjUURQXPjUXQRPjXRUjQPU因此因此 2222UXQRPU其中：其中：电压降落的纵分量电压降落的纵分量 2222URQXPU电压降落的横分量电压降落的横分量 线路首端电压线路首端电压有效值有效值为：为：222221)(UUUU末端电压的末端电压的相位差相位差为：为：2221tanUUU则则 说明：说明：上述公式是按感性负荷下推出的，若为容性负荷，公式不变，无功上述公式是按感性负荷下推出的，若为容性负荷，公式不

44、变，无功功率功率Q前面的符号应改变。前面的符号应改变。562023-1-252电压损失电压损失:是指线路首末端电压的代数差，即是指线路首末端电压的代数差，即 21UUU222221)(UUUU将将 按二项式定理展开并取前两项得：按二项式定理展开并取前两项得：2222222222212)(2UUUUUUUUUU2222212UUUUUU因此因此 几点说明几点说明:F对于对于110kV及以下电压等级的电力网，可忽略电压降落的横及以下电压等级的电力网，可忽略电压降落的横分量分量 ，此时，电压损失就等于电压降落的纵分量此时，电压损失就等于电压降落的纵分量 ，即，即 2U2U222221UXQRPUUU

45、U输电线路不长，首末两输电线路不长，首末两端的相角差不大时端的相角差不大时572023-1-25FP2、Q2、U2的单位分别为的单位分别为kW、kvar 和和kV，且所有参数必须且所有参数必须是线路上同一点的参数。是线路上同一点的参数。F电压损失通常以线路额定电压的百分数表示，即电压损失通常以线路额定电压的百分数表示，即100%21NUUUUF如果已知线路首端的参数如果已知线路首端的参数 P1、Q1、U1，则则111PRQ XUU582023-1-25电压偏移：电压偏移：指线路始端或末端实际电压与线路额指线路始端或末端实际电压与线路额定电压的数值差。为数值，标量以百分值表示：定电压的数值差。为

46、数值，标量以百分值表示：电压调整：电压调整：指线路末端空载与负载时电压的数值指线路末端空载与负载时电压的数值差。为数值，标量以百分值表示：差。为数值，标量以百分值表示：100%100%21NNNNUUUUUU末端电压偏移始端电压偏移100%20220UUU电压调整592023-1-25负荷以超前功率因数运行，则有关公式中的无功功负荷以超前功率因数运行，则有关公式中的无功功率负荷应改变符号，这时电压降落的纵分量可能为负率负荷应改变符号，这时电压降落的纵分量可能为负值，即线路末端电压可能高于始端。如在高压输电线值，即线路末端电压可能高于始端。如在高压输电线路空载或轻载时投入并联电抗器，以抑制容性无

47、功功路空载或轻载时投入并联电抗器，以抑制容性无功功率流动，防止末端电压升高。率流动，防止末端电压升高。三相和单相计算：以上公式均适用，单相计算时取三相和单相计算：以上公式均适用，单相计算时取相电压、单相功率、三相计算时取线电压和三相功率、相电压、单相功率、三相计算时取线电压和三相功率、标幺值时普遍适用。标幺值时普遍适用。PRQXQXVVV一般情况下，一般情况下，因此有：，因此有：()PRQX RX602023-1-25功率损耗功率损耗2222()()lossjPQSIRjXRjXV222222,losslossjjPQPQPRQXVV所以所以以上公式为已知同一端功率、电压求另一端电压和电压损耗

48、、以上公式为已知同一端功率、电压求另一端电压和电压损耗、功率损耗。功率损耗。考虑对地电纳和并联支路时，牢记以上公式计算过程中，考虑对地电纳和并联支路时，牢记以上公式计算过程中，所用电流和功率均为流经所用电流和功率均为流经RjX中电流和功率。中电流和功率。612023-1-252.6 无功平衡和电压调节无功平衡和电压调节 Reactive Power Compensation and voltage regulation622023-1-25n无功功率负荷电压机制无功功率负荷电压机制 n电力系统中无功功率的平衡与补偿电力系统中无功功率的平衡与补偿n电力系统中的电压管理与调压方法电力系统中的电压管

49、理与调压方法v电压偏移的影响电压偏移的影响 当运行电压偏离额定值较大时，技术经济指标就会恶化。当运行电压偏离额定值较大时，技术经济指标就会恶化。发电厂厂用电中由电动机驱动的辅机，其机械转矩与转速的发电厂厂用电中由电动机驱动的辅机，其机械转矩与转速的高次方成正比，电压降低滑差增大，转速降低，输出功率迅高次方成正比，电压降低滑差增大，转速降低，输出功率迅速减少，将影响汽轮、锅炉的工作，严重情况下将造成安全速减少，将影响汽轮、锅炉的工作，严重情况下将造成安全问题。变压器的运行电压偏低，若负载功率不变，致使输出问题。变压器的运行电压偏低，若负载功率不变，致使输出电流增加，使绕组过热。电压偏高，励磁电流

50、增大，铁芯损电流增加，使绕组过热。电压偏高，励磁电流增大，铁芯损失增加，温升增高，严重情况下引起高次谐波共振。失增加，温升增高，严重情况下引起高次谐波共振。由于局部地区无功不足，运行电压严重低下，一些变电所在由于局部地区无功不足，运行电压严重低下，一些变电所在负荷的微小扰动下会出现电压大幅度下滑，以至失压，即所负荷的微小扰动下会出现电压大幅度下滑，以至失压，即所谓电压崩溃谓电压崩溃 .632023-1-2535KV及以上：510KV及以下：7低压照明：+5，-10农村电网：+7.5，-10 (+10，-15)l允许电压偏移指标l允许电压偏移指标642023-1-25无功功率对电压有决定性的影响