第二节 电力线路的结构电力线路一.导线架空线：导线、避雷器、杆塔、绝缘子、金具电缆线：导线、绝缘层、保护层要求：导电好、机械强度大、抗腐蚀能力强铝L常用，机械强度不够，钢芯铝线材料钢G导电性差，做避雷线铜T最好，但贵铝合金HL电力系统分析基础2第二节 电力线路的结构结构多股线绞合J排列：1、6、12、18普通型：LGJ 铝/钢 比5.66.0加强型：LGJJ 铝/钢 比4.34.4轻 型：LGJQ 铝/钢 比8.08.1LGJ-400/50数字表示截面积扩径导线K扩大直径，不增加截面积LGJK- 300相当于LGJQ-400和普通钢芯相区别，支撑层6股分裂导线每相分成若干根，相互之间保持一 定距离400-500mm,防电晕，减小了电抗，电容增大电力系统分析基础2第二节 电力线路的结构结构木塔已不用二.杆塔钢筋混凝土塔单杆、型杆铁塔用于跨越，超高压输电、耐张、转角、 换位。独根钢管城市供电作用分直线杆塔线路走向直线处，只承受导线自重耐张杆塔承受对导线的拉紧力转向杆塔用于线路转弯处换位杆塔减少三相参数的不平衡跨越杆塔跨越宽度大时，塔高：100200米终端杆塔只承受一侧的耐张力，导线首末端电力系统分析基础2第二节 电力线路的结构电力系统分析基础2第二节 电力线路的结构电力系统分析基础2第二节 电力线路的结构电力系统分析基础2第二节 电力线路的结构电力系统分析基础2第二节 电力线路的结构电力系统分析基础2第二节 电力线路的结构ABC电力系统分析基础2第二节 电力线路的结构电力系统分析基础2第二节 电力线路的结构三.绝缘子和金具绝缘子要求：足够的电气与机械强度、抗腐蚀材料：瓷质与玻璃质元件类型：针式（35KV以下），悬式（ 35KV以上）片树：35KV，110KV，220KV，330KV，500KV 3 7 13 19 24金具作用：连接导线和绝缘子线夹：悬重、耐张导线接续：接续、联结保护金具：护线条、预绞线、防震锤、阻尼线绝缘保护：悬重锤电力系统分析基础2第三节 电力线路的参数与等值电路一.单位长度电力线路的参数1、电阻r1=/ sS 截面积 mm2单位：mm2/km一般是查表 rt=r20(1+(t-20)钢线电阻：导磁集肤、磁滞效应交流电阻直流电阻，和电流有关查手册电阻率铜：18.8 铝: 31.3与温度有关电力系统分析基础2第三节 电力线路的参数与等值电路2、电抗物理意义：导线通交流电，产生磁场自感、互感外电抗内电抗对数关系：导线截面和布置无显著影响，一般0.4 /km正三角布置Dm=D；水平布置Dm=1.26D分裂导线：改变磁场，增大了半径，减少了电抗电力系统分析基础2第三节 电力线路的参数与等值电路3、电纳物理意义：导线通交流电，产生电场容感对数关系：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req替代r计算Dm与r的意义与电抗表达式一致电力系统分析基础2第三节 电力线路的参数与等值电路4、电导物理意义绝缘子表面泄露很小，忽略实测损耗，计算电导，一般忽略110KV9.6mm空气电离电晕损耗，临界电压Ucr，好天不产生，坏天可有规定最小直径220KV21.28mm330KV32.2mm 分裂导线电缆参数计算复杂，查手册电力系统分析基础2第三节 电力线路的参数与等值电路二、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g）1、短线路（一字型等值电路）条件：L100km的架空线,忽略g，b 线路电压不高电力系统分析基础2第三节 电力线路的参数与等值电路2、中等长度线路（型和T型等值电路）条件：100-300km的架空线或100km的电缆线，近似等值，不能用星三角变换ZY/2Y/2Z/2Z/2Y3、长线路（分布参数双曲函数）书上例题 P68电力系统分析基础2第四节 电力变压器的参数与等值电路电力系统分析基础2第四节 电力变压器的参数与等值电路电力系统分析基础2第四节 电力变压器的参数与等值电路一、双绕组变压器u1I1n1:n2I2u21、理想变压器I1n1=I2n2 I2=k I1 u1/n1=u2/n2 u2= u1/kk=n1/n2特征：无铜损、铁损、漏抗、激磁电流2、实际变压器RTjXT-jBTGT通过短路和开路试验求RT、XT、BT、 GT电力系统分析基础2第四节 电力变压器的参数与等值电路3、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短路损耗：注意单位：UN（V）、SN（VA）、Pk（W）如 UN（KV）、SN（MVA）、Pk（KW）时电力系统分析基础2第四节 电力变压器的参数与等值电路短路电压百分比UN（KV）、SN（MVA）电力系统分析基础2第四节 电力变压器的参数与等值电路4、开路试验求GT、BT条件：一侧开路，另一侧加额定电压空载损耗：空载电流百分比 I0%有功分量Ig无功分量Ib 电力系统分析基础2第四节 电力变压器的参数与等值电路二、三绕组变压器-jBTRT1jXT1GTRT2jXT2RT3jXT3参数的求法与双绕组相同注意三绕组容量比不同各绕组排列不同导纳的求法与双绕组相同短路试验求RT、XT条件：令一个绕组开路，一个绕组短路，而在余下的一个绕组施加电压，依此得的数据（两两短路试验）电力系统分析基础2第四节 电力变压器的参数与等值电路1、由短路损耗求RT1)对于第类（100/100/100）电力系统分析基础2第四节 电力变压器的参数与等值电路对于第类（100/50/100）第类（100/100/50）试验时小绕组不过负荷，存在归算问题，归算到SN2)对于（100/50/100）3)对于（100/100/50）代入可计算电力系统分析基础2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Pkmax时（两个100%绕组间短路）2、由短路电压百分比求XT（制造商已归算，直接用）排列不同，阻抗不同，中间绕组最小，甚至为负，一般取0电力系统分析基础2第四节 电力变压器的参数与等值电路三、自耦变压器特点：电阻小、损耗小、运行经济、结构紧凑、电抗小、输送容量大、重量轻、便于运输接线：Y0/Y0/，第三绕组容量比额定容量小参 数旧标准损耗未归算电压%未归算新标准最大短路损耗归算的电压%例题：P39 例2-2电力系统分析基础2补充：电力变压器的运行1、正常过负荷能力不缩短寿命为前提自然循环30%，强迫循环20%2、事故过负荷能力以牺牲变压器寿命为代价计算过负荷时牺牲的天数3、三绕组变压器容量：100/100/100，100/100/50，100/50/100接线：Y/Y/ ，稳定绕组，改善波形自耦：体积小、损耗小，110KV以上用结构：升压：铁芯中压低压高压降压：铁芯低压中压高压4、并列运行原副边额定电压相等，变比相等接线组别对应一致额定短路电压相等电力系统分析基础2第五节 发电机、电抗器、负荷的参数与等值电路一、发电机电阻：小，忽略电抗：等值电路jXGEG机端P+jQ机端PU机端电力系统分析基础2补充：同步发电机的运行唯一的注入功率元件调负荷原动机转速（汽门、导水翼）调电压励磁1、同步发电机的允许运行范围EqnXdINUNINUNEqnjINXd电力系统分析基础2补充：同步发电机的运行受限条件定子绕组： IN为限S园弧转子绕组： 励磁电流为限F园弧原动机出力：额定有功功率BC直线其它约束： 静稳、进相导致漏磁引起温升T弧定子绕组不超过额定电流励磁绕组不超过额定电流受原动机出力限制进相运行时受定子端部发热限制留稳定储备电力系统分析基础2补充：同步发电机的运行2、同步发电机的进相与调相运行进相发有功，吸收无功输电线路长、电容大、轻载时电压升高，需吸收无功 时，发电机从迟相转为进相，If越小， 越大静稳态储备下降、端部严重发热、影响出力调相只发或吸收无功调压需要水轮机低水位汽轮机处于检修汽轮机的经济技术指标很低电力系统分析基础2补充：同步发电机的运行3、同步发电机的非正常运行a、过负荷运行允许短时运行和时间有关和冷却方式有关b、异步运行c、不对称运行失磁后，进入异步状态，发异步有功，吸收无功汽轮机滑差率小，允许运行1530分钟水轮机滑差率大，不允许运行定子中产生负序电流转子感应2倍频电流引起发热和振动电力系统分析基础2第五节 发电机、电抗器、负荷的参数与等值电路二、电抗器电阻：小，忽略电抗：jXR等值电路：高电压等级可用于低电压等级，不用SN电力系统分析基础2第五节 发电机、电抗器、负荷的参数与等值电路三、负荷以功率表示：SL=PL+jQL以阻抗和导纳表示：RTjXTIL。UL。-jBLGLUL。IL。*电力系统分析基础2第六节 电力系统的等值电路一、多电压等级网络中参数和变量的归算（有名值）电力线、变压器等值电路级联成电力网等值电路注意：多级电压网存在一个不同电压级之间的归算问题1)变压器的参数与UN有关，归算到哪一侧，值不同2)变压器的负载阻抗归算到某一侧时，和变比平方有关3)要级联等值电路，须将不同电压级下的阻抗、导纳、电压、电流归算到同一级基本级（取电网最高电压）4)归算电力系统分析基础2第六节 电力系统的等值电路5)K的取值分子是向着基本级一侧的电压6)K的计算分母是向着待归算一侧的电压手算实际变比计算机先取线路额定电压比值，然而再修正T3500/121T4242/500T2110/38.5220KV500KV110KV35KV10KVT135/11电力系统分析基础2第六节 电力系统的等值电路例题：电力网接线如图所示，图中各元件的技术数据见表1、表2，试作出归算到110KV侧和6KV侧的电网等值电路T1T2 k210KV110KV6KVk1L1L2符号符号额定容量额定容量（MVA）额定电压额定电压（KV）Uk%Pk(KW)I0%P0(KW)T131.510.5/12110.5190332T220110/6.610.51352.822符号符号导线型号导线型号长度长度（KmKm）电压电压(KV)(KV)电阻电阻(/km)(/km)电抗电抗(/km)(/km)电纳电纳(S/km)(S/km)L1LGJ-1851001100.170.383.1510-6L2LGJ-300560.1050.383表1:表2:电力系统分析基础2第六节 电力系统的等值电路解: 变压器的电阻、导纳，线路的电导都略去不计1)归算到110KV侧变压器T1的电抗：变压器T2的电抗：线路L1的电阻、电抗和电纳为：电力系统分析基础2第六节 电力系统的等值电路线路L2的电阻、电抗为：j48.8 jxT1RL1jXL117j38j48.8 jxT1RL2jXL217j38jBL1/2j1.57510-4jBL1/2j1.57510-4电力系统分析基础2第六节 电力系统的等值电路j0.1757jxT1RL1jXL10.0612j0.1368j0.228jxT1RL2jXL20.525j1.915jBL1/2jJ4.37610-2jBL1/2j4.37610-22)归算到6KV侧电力系统分析基础2第六节 电力系统的等值电路二、标幺值（标么值）1、定义：标幺值=有名值（欧、西、千伏、千安、兆伏安）基准值（与对应有名值的量刚相同）标幺值没有单位的相对值参数三相与单相公式一致结果清晰易于判断结果对否简化计算无量刚，概念不清电力系统分析基础2第六节 电力系统的等值电路2、基准值的选取1)基准值的单位与对应有名值的单位相同2)各种量的基准值之间应符合电路的基本关系3)五个量中任选两个，其余三个派生，一般取SB，UB， SB总功率或某发、变额定功率， UB基本级电压4) 电力系统分析基础2第六节 电力系统的等值电路3、电力系统的标幺值等值电路的制定多电压等级系统仍存在归算问题，有两种求法1)归算有名值指定基本级，将其它级有名值归算到基本级指定一套基本级下的基准值用标幺值定义求2)归算基准值（就地归算）将基准值归算到各电压级，形成相应基值在基本级下指定一套基准值各电压级参数除以本级下的基值给出元件的额定标幺值，须换算为统一基准值下的标幺值电力系统分析基础2第六节 电力系统的等值电路三、端部条件完全等值的变压器模型目标：端部条件与实际电路中的值相等（不需归算）的等值电路1、双绕组理想变压器1:kRTjXT-jBTGT1:k1212推导目的：等值电路中端部条件（ ， ） （ ， ）不变变压器参数受变比影响电力系统分析基础2推导过程：从1-1，2-2之间等值，将导纳支路拿出去y12y10y20如果双端口网络用型表示（且YT=1/ZT）ZT1:k12121:kZT电力系统分析基础2物理意义：端口条件相同时，等值参数与K有关两并联支路的导纳符号总是相反三支路的阻抗之和恒等于零谐振三角形内产生环流构成谐振三角形在串联阻抗上产生压降变压谐振电流变流ZTk:11212试推导：第六节 电力系统的等值电路电力系统分析基础22、三绕组变压器的等值模型三绕组可用二绕组方法推出第六节 电力系统的等值电路电力系统分析基础2第六节 电力系统的等值电路3、应用：可调变压器用计算机计算时，先用额定变比制作等值电路，分接头变化时，只调型参数即可计算电力系统分析基础2第六节 电力系统的等值电路四、电力系统的等值电路制订1、决定是用有名值，还是用标幺值2、变压器的归算问题容量不相同时电压等级归算采用型和T型采用型不归算3、适当简化处理变压器导纳支路以具有定值的功率损耗代替线路电导忽略100km以内架空线电纳忽略100300km以定值的无功损耗代替电力系统分析基础2作业：1、三绕组变压器的参数计算与二绕组变压器的参数计算有什么不同？2、三绕组变压器的型号为SFPSL-120000/220，容量比为100/100/50，额定电压 220/121/11 kv，P0=135kw； I0%=0.663； Ps(1-2)=600kw； Ps(1-3)=182.5kw; Ps(2-3)=132.5kw；US(1-2)%=14.85 ；US(1-3)%=28.25； US(2-3)%=7.96，试求归算到220 kv侧的参数及等值电路3、如下图所示的输电系统，线路L1：x1=10；线路L2：x2=1；变压器T1：SN=10MVA，US%=10.5，k=110/11kv，忽略电阻和接地导纳，试求以110kv电压为基本级时的有名值等值电路；以Sj=100MVA，Uj= 110kv为基准值的标幺值等值电路T1 k1L1L2电力系统分析基础2电力工程系Department of Electrical EngineeringNorth China Electric Power UniversityThanks Http ee电力系统分析基础2