第2章电力网各元件的参数和等值电路 本章提示2 1输电线路的参数2 2输电线路的等值电路2 3变压器的等值电路及参数2 4标么制小结 本章提示 输电线路参数的计算方法 输电线路的 型等值电路 变压器参数的计算方法 变压器的 型等值电路 第2章电力网各元件的参数和等值电路 2 1输电线路的参数 2 1 1电阻2 1 2电抗2 1 3电导2 1 4电纳2 1 5输电线路参数计算的几点说明 参数 电阻 电抗 电导 电纳 输电线路 架空线路 电缆线路 单位长度的参数 2 1输电线路的参数 反映线路通过电流时产生的有功功率损耗效应 电阻率 导线长度 导线载流部分的标称截面 铜 18 8铝 31 5 2 1 1电阻 导线的直流电阻可按下式计算 1 单相导线线路电抗 2 2 当三相导线间的距离分别为 时 式中 r 导线的半径 mm 导线材料的相对导磁系数 铜和铝的 1 钢的 1 Deq 三相导线间的几何均距 mm 2 1 2电抗 由相应的电感产生 反映载流导体的磁场效应 2 分裂导线线路电抗 式中 r 分裂导线中每一根导线的半径 一相分裂导线中第1根与第 根的距离 2 3 2 1 2电抗 2 1 3电导 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 正常情况下 线路绝缘良好 泄漏电流很小 可以忽略 架空线路的电导主要取决于电晕现象引起的有功功率损耗 危害 增加网损干扰附近的无线电通信使导线表面产生电腐蚀 电晕 架空线路带有高电压时 导线表面的电场强度超过空气的击穿强度 导线附近的空气发生游离而产生局部放电的现象 现象 咝咝声 臭氧气味 紫色晕光 2 1 3电导 电晕临界电压 线路开始出现电晕的电压 等边三角形排列时的经验公式 导线表面状况系数 天气状况系数 空气相对密 3 92p 273 t 大气压力大气温度 2 1 3电导 在一般的电力系统计算中可以忽略电晕损耗 认为 2 1 4电纳 每相导线单位长度电纳的计算式如下 2 分裂导线线路电纳 1 单相导线线路电纳 反映带电导体周围的电场效应 2 1 5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20 C时的值 近似计算时 单导线线路 当分裂根数为3根时 每公里的电抗为0 30左右 每公里的电纳分别为3 8 对于分裂导线线路 当分裂根数为2时 每公里的电抗为0 33 每公里的电纳为3 4 当分裂根数为4根时 每公里的电抗为0 28左右 每公里的电纳为4 1 2 1 5输电线路参数计算的几点说明 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 2 1 5输电线路参数计算的几点说明 电缆线路的电气参数计算比架空线路复杂得多 通常采取实测办法 并将其电气参数标明在设计手册中 对于特高压输电线路 电阻主要影响线路的功率损耗 电导代表绝缘子泄露损耗和电晕损失 也影响功率损失 但与电阻功率损耗相比可忽略 例题2 1有一回110kv架空电力线路 长度为60km 导线型号为LGJ 120 导线计算外径15 2mm 三相导线水平排列 两相邻导线之间距离为4m 试求该电力线路的参数 2 1 5输电线路参数计算的几点说明 例题2 2有一回220kv架空电力线路 长度为100km 采用每相双分裂导线 次导线采用LGJ 185 每一根导线的计算外径为19mm 三相导线以不等边三角形排列 线间距离 9m 8 5m 6 1m 分裂间距d 400mm 试计算该电力线路的参数 2 1 5输电线路参数计算的几点说明 2 2 1一般线路的等值电路2 2 2长线路的等值电路 2 2输电线路的等值电路 2 2 1一般线路的等值电路 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示 输电线路的等值电路是一均匀分布参数的电路 通常将分布参数电路转化成集中参数等值电路以简化计算 线路长度为l时 全线路每相的参数分别为 不考虑分布参数特性 用集中参数等值电路表示 总电阻 总电抗 总电导 总电纳 2 2 1一般线路的等值电路 短线路 所谓短线路 指长度不超过100km的架空线路 图2 3短线路的等值电路 2 2 1一般线路的等值电路 中等长度线路 长度在100 300km之间的架空线路和长度小于100km的电缆线路 图2 4中等长度线路的等值电路 2 2 1一般线路的等值电路 常用形等值电路 相互间不等值 不能相互转换 2 2 2长线路的等值电路 长线路 指长度超过300km的架空线路和长度超过100km的电缆线路 图2 5长线路的等值电路 2 3变压器的等值电路及参数 2 3 1双绕组变压器2 3 2三绕组变压器2 3 3自耦变压器 2 3 1双绕组变压器 等值电路 为型等值电路 图2 7双绕组变压器的等值电路 电阻 式中 的单位为kW SN的单位为kV A UN的单位为kV 近似地认为短路损耗等于绕组损耗 铜耗 短路试验 将一侧绕组短接 在另一侧绕组施加电压 使短路绕组的电流达到额定值 2 3 1双绕组变压器 电抗 2 3 1双绕组变压器 变压器绕组的电阻比电抗小得多 短路试验时 变压器阻抗上的电压降近似为电抗上的电压降 即 电导 近似地认为变压器的空载损耗等于铁耗 即 空载试验 将一侧绕组开路 在另一侧绕组加额定电压 此时变压器有功损耗即为空载损耗 原边电流即为空载电流 2 3 1双绕组变压器 电纳 变压器空载电流I0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Ib 于是 2 3 1双绕组变压器 2 3 2三绕组变压器 等值电路 图2 9三绕组变压器的等值电路 参数的获得短路试验 一侧加低电压 使电流达额定 另两侧中 一侧短路 一侧开路 开路试验 空载试验 一侧加Un 另两侧开路 GT BT 求法与双绕组相同 2 3 2三绕组变压器 求R1 R2 R3三绕组变压器三个绕组容量不一定相等 绕组额定容量比有100 100 100 100 100 50 100 50 100 1 容量比为时 设各绕组对应的短路损耗为 2 3变压器的等值电路及参数 则 整理得 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 2 3变压器的等值电路及参数 2 3变压器的等值电路及参数 求X1 X2 X3设各绕组对应的短路电压US1 US2 US3 则 2 3变压器的等值电路及参数 2 3变压器的等值电路及参数 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 如图2 10所示 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 2 3 2三绕组变压器 图2 10三绕组变压器的排列方式 例2 5三相三绕组降压变压器的型号为SFPSL 120000 220 额定容量为120000 120000 60000kVA 额定电压为220 121 11kV 求该变压器的参数 并作出其等值电路 2 3变压器的等值电路及参数 2 3 3自耦变压器 一般制造厂提供的短路试验数据 不仅短路损耗未经归算 短路电压百分数也是未经归算的值 归算公式如下 2 31 2 4标么制 2 4 1有名制和标么制2 4 2基准值的选择2 4 3不同基准值的标么值间的换算2 4 4多电压级网络标么值的归算 对于如下网络 这么多电压等级如何进行计算 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 2 4标么制 2 4 1有名制和标么制 有名制 用有单位的值表示物理量的方法称为有名制 标么制 用没有单位的相对值表示物理量的方法称为标么制 有名值 任意单位 标么值 基准值 与有名值同单位 任何物理量均可用标么值表示 标么值无单位 无量纲 2 4标么制 当选定电压 电流 阻抗和功率的基准值分别为UB IB ZB和SB时 相应的标幺值如下 2 4 1有名制和标么制 2 4 2基准值的选取 基准值的选取有一定的随意性 单相 三相 一般选定电压和功率的基准值 则可推导出 2 4标么制 标么值表示 单相 三相 2 4标么制 标么制的优点 线电压和相电压的标么值相等 三相功率和单相功率的标么值相等 一定程度上简化计算工作 计算结果清晰 易于比较电力系统各元件的特性和参数等 标么制的缺点 物理概念不清楚 2 4标么制 2 4 3不同基准值的标么值间的换算 在电力系统的计算中 各元件的参数必须按统一的基准值进行归算 2 4 4多电压级网络标么值的归算 方法二 在基本级选定基准电压和基准功率将基准电压归算到各电压级 然后在各电压级将有有名值换算成标么值 此法用的较多 各级平均额定电压 3 15 6 3 10 5 15 75 37 115 230 345 525 kV 例题2 6有一个三级电压的简单电力系统 其接线和元件参数如图2 12所示 不计元件电阻和导纳时 试求下列三种情况的各元件电抗标幺值 1 精确计算 将各电压级参数的有名值归算到基本级 2 精确计算 将基本级选定的基准功率和基准电压归算到其它级 3 近似计算 2 4 4多电压级网络标么值的归算 图2 12例2 6的等值电路 小结 输电线路按长度 电压等级可分为短线路 中等长度线路 长线路 远距离输电线路 工程计算中 通常只计算长线路参数的修正值 对于短线路 中等长度线路参数的计算与长线路参数近似值的算法一样 变压器按是否带电更换分接头可分为普通变压器和有载调压变压器 按结构可分为双绕组变压器 三绕组变压器 自耦变压器 变压器参数计算时要注意容量比不同时的归算问题