第三章电力系统元件参数及等值电路课件.ppt
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- 第三 电力系统 元件 参数 等值 电路 课件
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1、1第三章 电力系统元件参数及等值电路第一节 输电线路的电气参数及等值电路第二节 变压器参数及等值电路第三节 发电机和负荷的参数及等值电路第四节 标幺制及其应用第五节 电力系统等值电路2复功率的符号说明:取 滞后功率因数 为正,感性无功负荷 运行时,所吸取的无功功率 超前功率因数 为负,容性无功 滞后功率因数 为正,感性无功发电机 运行时,所发出的无功功率 超前功率因数 为负,容性无功iuUIjQPIUS333第一节 输电线路的电气参数及等值电路电力线路结构简述电力线路按结构可分为架空线:导线、避雷线、杆塔、绝缘子和金具等电 缆:导线、绝缘层、保护层等架空线路的导线和避雷线导 线:主要由铝、钢、
2、铜等材料制成避雷线:一般用钢线4导线的直流电阻可按下式计算:导线的直流电阻可按下式计算:lRs(3-1)电阻率比导线材料的标准电阻率略大,这是因为:电阻率比导线材料的标准电阻率略大,这是因为:(1)交流电路中,受集肤效应和邻近效应的影)交流电路中,受集肤效应和邻近效应的影响,交流电阻比直流电阻略大;响,交流电阻比直流电阻略大;(2)所用电线大多是绞线,每股导线的实际长度要比)所用电线大多是绞线,每股导线的实际长度要比 导线长度长导线长度长23;(3)制造中,导线的标称截面积比实际截面积略大。)制造中,导线的标称截面积比实际截面积略大。电阻电阻5工程上已将各种型号导线单位长度的电阻、电工程上已将
3、各种型号导线单位长度的电阻、电抗、电纳值列在设计手册中,对于表中所列的抗、电纳值列在设计手册中,对于表中所列的电阻值,是指环境温度为电阻值,是指环境温度为2020C C时的值,时的值,)20(120trrt(2.9)当实际温度异于当实际温度异于2020C C时应按下式修正:时应按下式修正:6单相导线线路电抗:单相导线线路电抗:km 0157.01445.00 rDeqx(3-5)(3-5)3eqabbccaDD D D当三相导线间的距离分别为当三相导线间的距离分别为 、时,时,abDbcDcaD式中:式中:r r导线的半径,导线的半径,mmmm;导线材料的相对导磁系数,铜和铝的导线材料的相对导
4、磁系数,铜和铝的 =1=1,钢的钢的 11;DeqDeq三相导线间的几何均距三相导线间的几何均距,mm,mm。7 分裂导线线路电抗分裂导线线路电抗km nrDeqxeq0157.0lg1445.00 (3-7)式中:式中:每相分裂根数;每相分裂根数;分裂导线的等值半径,分裂导线的等值半径,mmmm。eqrnniieqdrr21式中式中:r:r 分裂导线中每一根导线的半径;分裂导线中每一根导线的半径;一相分裂导线中第一相分裂导线中第1 1根与第根的距离根与第根的距离,2 2,3 3,;id18电导电导 电晕现象电晕现象:就是架空线路带有高电压的情况下,当就是架空线路带有高电压的情况下,当导线表面
5、的电场强度超过空气的击穿强度时,导线附导线表面的电场强度超过空气的击穿强度时,导线附近的空气游离而产生局部放电的现象。近的空气游离而产生局部放电的现象。架空输电线路的电导是反映泄漏电流和电晕所引起的有功损耗的一种参数 在一般的电力系统计算中可以忽略电晕损耗,认为在一般的电力系统计算中可以忽略电晕损耗,认为0g 线路实际电压高于临界电压时,电导课实测求得,线路实际电压高于临界电压时,电导课实测求得,与电晕相对的电导为:与电晕相对的电导为:32110UPgg9电纳电纳 三相电路经整循环换位后,每相导线单位长三相电路经整循环换位后,每相导线单位长度电纳的计算式如下。度电纳的计算式如下。kmSrDeq
6、beq/10lg58.760 2.2.分裂导线线路电纳分裂导线线路电纳kmSrDeqb/10lg58.760 1.1.单导线线路电纳单导线线路电纳10输电线路参数计算的几点说明输电线路参数计算的几点说明工程上已将各种型号导线单位长度的电阻、电工程上已将各种型号导线单位长度的电阻、电抗、电纳值列在设计手册中,对于表中所列的抗、电纳值列在设计手册中,对于表中所列的电阻值,是指环境温度为电阻值,是指环境温度为2020C C时的值,时的值,)20(120trrt(2.9)当实际温度异于当实际温度异于2020C C时应按下式修正:时应按下式修正:11 近似计算时:单导线线路:kmx/4.00kmsb/1
7、08.260分裂导线线路:分裂根数为2kmx/33.00kmsb/104.360分裂根数为3kmx/3.00kmsb/108.360分裂根数为4kmx/28.00kmsb/101.46012钢导线,由于集肤效应及导线内部的导磁系数钢导线,由于集肤效应及导线内部的导磁系数随导线通过的电流大小而变化,因此,它的电随导线通过的电流大小而变化,因此,它的电阻和电抗均不恒定,无法用解析法确定,只能阻和电抗均不恒定,无法用解析法确定,只能用实验测定其特性,根据电流值确定其阻抗。用实验测定其特性,根据电流值确定其阻抗。电缆线路的电气参数计算比架空线路复杂得多,电缆线路的电气参数计算比架空线路复杂得多,通常采
8、取实测办法,并将其电气参数标明在设计通常采取实测办法,并将其电气参数标明在设计手册中。手册中。13 例题例题2.1 2.1 有一回有一回110kv110kv架空电力线路,长度为架空电力线路,长度为60km60km,导线型号为,导线型号为LGJLGJ120120,导线计算外径,导线计算外径15.2mm15.2mm,三相导线水平排列,两相邻导线之间距,三相导线水平排列,两相邻导线之间距离为离为4m4m。试求该电力线路的参数。试求该电力线路的参数。14 例题例题2.2 2.2 有一回有一回220kv220kv架空电力线路,长度为架空电力线路,长度为100km100km,采用每相双分裂导线,次导线采用
9、,采用每相双分裂导线,次导线采用LGJLGJ185185,每一根导线的计算外径为,每一根导线的计算外径为19 mm19 mm,三相,三相导线以不等边三角形排列,线间距离导线以不等边三角形排列,线间距离 9m9m,8.5m8.5m,6.1m6.1m,分裂间距,分裂间距d d400mm400mm。试计算该电力线路的参数。试计算该电力线路的参数。caDbcDabD15电力系统正常运行状态基本上是三相对称的,电力系统正常运行状态基本上是三相对称的,因此输电线路的等值电路可用一相的单线图表因此输电线路的等值电路可用一相的单线图表示。示。输电线路的等值电路是一均匀分布参数的电路,输电线路的等值电路是一均匀
10、分布参数的电路,通常将分布参数电路转化成集中参数等值电路通常将分布参数电路转化成集中参数等值电路以简化计算。以简化计算。16短线路短线路:所谓短线路所谓短线路,指长度不超过,指长度不超过100km的架空线的架空线路。路。图图3-7 短线路的等值电路短线路的等值电路17 中等长度线路中等长度线路:长度在长度在100100300km300km之间的架空线路之间的架空线路 长度小于长度小于100km100km的电缆线路。的电缆线路。图图 3-8 3-8 中等长度线路的等值电路中等长度线路的等值电路18长线路:长线路:长度超过长度超过300km300km的架空线路的架空线路 长度超过长度超过100km
11、100km的电缆线路。的电缆线路。长线路的等值电路长线路的等值电路19两个基本概念 在超高压线路中,略去电阻和电导,即相当于线路上没有有功功率损耗时1.波阻抗:特性阻抗 。2.自然功率:当负荷阻抗为波阻抗时,该负荷所消耗的功率。11/CLZc20第二节 变压器参数及等值电路三绕组变压器三绕组变压器自耦变压器自耦变压器21 双绕组变压器双绕组变压器等值电路等值电路为为 型等值电路,型等值电路,图图2.7 双绕组变压器的等值电路双绕组变压器的等值电路22 电阻电阻短路试验:将一侧绕组短路试验:将一侧绕组短接,在另一侧绕组施短接,在另一侧绕组施加电压,使短路绕组的加电压,使短路绕组的电流达到额定值。
12、电流达到额定值。式中:RT变压器高低压绕组总电阻,;PK变压器额定短路损耗,kW;SN变压器的额定容量,MVA;UN变压器的额定电压,kV。近似认为短路损耗等近似认为短路损耗等于绕组损耗(铜耗)于绕组损耗(铜耗)23IPR221000SUP23 电抗电抗 式中:XT变压器高低压绕组总电抗,;UK%变压器短路电压的百分数;UP%UK%中的电抗压降百分数,大型变压器UP%UK%;SN变压器的额定容量,MVA;UN变压器的额定电压,kV。1003%UXIUUPSUUIUUIUUXP100%3100%3100%224 电导电导 空载试验:将一侧绕组开空载试验:将一侧绕组开路,在另一侧绕组加额定路,在另
13、一侧绕组加额定电压,此时变压器有功损电压,此时变压器有功损耗即为空载损耗,原边电耗即为空载损耗,原边电流即为空载电流。流即为空载电流。式中:GT变压器的电导,S;P0变压器额定空载损耗,kW;UN变压器的额定电压,kV。近似地认为变压器的空载损耗等于铁耗 GUP20201000UPG25 电纳电纳 变压器空载电流变压器空载电流 I0 包含有功分量和无功分量,近似认包含有功分量和无功分量,近似认为空载电流等于无功分量为空载电流等于无功分量Ib,于是,于是式中:BT变压器的电纳,S;I0%变压器额定空载电流百分值;SN变压器的额定容量,MVA;UN变压器的额定电压,kV。1003100100%00
14、IBUIIIIIb200100%3100%USIUIIB26 三绕组变压器三绕组变压器 等值电路等值电路 图图2.9 三绕组变压器的等值电路三绕组变压器的等值电路27 电阻电阻 三绕组变压器的短路试验,三绕组变压器的短路试验,是在两两绕组间进行的,是在两两绕组间进行的,所测得的短路损耗分别所测得的短路损耗分别为为:2112PPP3223PPP1331PPP28 电阻电阻 )(212331121PPPP)(213123122PPPP)(211231233PPPP每个绕组相应的损耗每个绕组相应的损耗:各绕组电阻各绕组电阻:22111000SUPR22221000SUPR22331000SUPR29
15、电阻电阻 实际中三个绕组的额定容量可以制造得不等,有实际中三个绕组的额定容量可以制造得不等,有100/100/50100/100/50和和100/50/100100/50/100二种。二种。变压器铭牌上的额定容量是指容量最大的一个绕变压器铭牌上的额定容量是指容量最大的一个绕组的容量,制造厂提供的短路损耗数据通常是一对组的容量,制造厂提供的短路损耗数据通常是一对绕组中容量较小的一方达到其额定电流(即绕组中容量较小的一方达到其额定电流(即I IN N/2/2)时的值,因此必须先将短路损耗归算为额定电流时的值,因此必须先将短路损耗归算为额定电流I IN N下的值,然后再计算下的值,然后再计算:232
16、232312212124)5.0(4)5.0(PIIPPPIIPP2331312322323221212)(),min()(SSPPSSSPPSSPP或:30电抗电抗 手册中查到的是两两绕组的短路电压手册中查到的是两两绕组的短路电压 ,先求,先求出每个绕组的短路电压百分数,再计算每个绕组出每个绕组的短路电压百分数,再计算每个绕组的电抗,即的电抗,即:需要指出,手册和制造厂提需要指出,手册和制造厂提供的短路电压值,不论三绕组变供的短路电压值,不论三绕组变压器容量比如何,压器容量比如何,通常都已折算通常都已折算为与变压器额定容量相对应的值,为与变压器额定容量相对应的值,因此,可以直接用式此计算。因
17、此,可以直接用式此计算。SUUXSUUXSUUX100%100%100%233222211%)%(21%)%(21%)%(21%123123331231222331121UUUUUUUUUUUU31 三绕组变压器按其三个绕组排列方式的不同有三绕组变压器按其三个绕组排列方式的不同有两种结构:升压结构和降压结构,如下图所示。两种结构:升压结构和降压结构,如下图所示。由于绕组的排列方式不同,绕组间的漏抗不同,由于绕组的排列方式不同,绕组间的漏抗不同,因而短路电压也不同。因而短路电压也不同。图图3-133-13三绕组变压器的排列方式三绕组变压器的排列方式 32导纳导纳三绕组变压器导纳的计算方法与双绕组
18、变压器相三绕组变压器导纳的计算方法与双绕组变压器相同。同。33 例例2.52.5 三相三绕组降压变压器的型号为三相三绕组降压变压器的型号为SFPSLSFPSL12000/22012000/220,额定容量为额定容量为120000/120000/60000KVA,120000/120000/60000KVA,额定电压为额定电压为220/121/11KV220/121/11KV。求该变压器的参数,并作出其等值电路。求该变压器的参数,并作出其等值电路。KWPs5.132)32(,85.14%)21(sU,25.28%)13(sU,601)21(KWPs kwPs5.182)13(,96.7%)32(
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