第二章 电力系统各元件的等值电路和参数计算.ppt

第2章电力系统元件模型和参数计算 主要讲述电力系统各元件等值电路及参数以及电力系统稳态等值电路模型. 2.1 系统等值模型的基本概念 电力系统元件:构成电力系统的各组成部件，包括各种一次设备元件、二次设备元件及各种控制元件等。 电力系统分析和计算一般只需计及主要元件或对所分析问题起较大作用的元件参数及其数学模型。 对电力系统稳态及暂态分析计算有关的元件，包括输电线路、电力变压器、同步发电机及负荷。 2.1 系统等值模型的基本概念 元件参数:表述元件电气特征的参量，元件特征不同，其表述特征的参数亦不同，如线路参数为电阻、电抗、电纳、电导，变压器除上述参数外还有变比，发电机有时间常数等。 根据元件的运行状态，又可分为静态参数和动态参数，定参数和变参数等。总之，元件特征不同，运行状态不同，其参数亦是多种多样的，因此，表示同一元件的模型也会不同。 2.1 系统等值模型的基本概念 数学模型：元件或系统物理模型(物理特性)的数学描述，根据元件特征、运行状态及求解问题不同，数学模型可分为：描述静态(或稳态)问题的代数方程和描述动态(或暂态)问题的微分方程、描述线性系统的线性方程和非线性系统的非线性方程、定常系数方程和时变系数方程、描述非确定性过程的模糊数学方程及利用人工智能和神经元技术的网络方程等。 元件的数学模型描述了元件的特性，而由各种元件构成的系统的数学模型则是各元件数学模型的有机组合和相互作用。 2.1 系统等值模型的基本概念 电力系统分析和计算的一般过程 首先将待求物理系统进行分析简化，抽象出等效电路(物理模型)； 然后确定其数学模型，也就是说把待求物理问题变成数学问题； 最后用各种数学方法进行求解，并对结果进行分析。 2.1 系统等值模型的基本概念 直流稳态 交流稳态 暂态 2.2.1 输电线路 1.架空线 导线 避雷线 杆塔 绝缘子 金具 （1）导线和避雷线：电性能，机械强度，抗腐蚀能力； 主要材料：铝，铜，钢；例：LJ TJ LGJ （2）杆塔 木塔：较少采用 铁塔：主要用于220kV及以上系统 钢筋混凝土杆：应用广泛 （3）绝缘子 针式：10kV及以下线路 针式绝缘子 悬式绝缘子 主要用于35kV及以上系统，根据电压等级的高低组成数目不同的绝缘子链。 悬式绝缘子 棒式绝缘子 起到绝缘和横担的作用，应用于10～35kV农网。 棒式绝缘子 2.电缆线路 导体 绝缘层 保护层 架空输电线路参数有四个(图2-11） （1）电阻r0：反映线路通过电流时产生的有功功率 损耗效应。 （2）电感L0：反映载流导体的磁场效应。 1.短输电线路：电导和电纳忽略不计 长度100km 电压60kV以下 短的电缆线 线路阻抗 2.中等长度的输电线路 110kV～220kV 架空线：100km～300km 电缆：100km 线路电纳忽略不计 参数： 可作出π型等值电路和T型等值电路（图2-13） 3.长距离输电线路 架空线：300km 电缆： 100km 需要考虑分布参数特性（见2.3节） 1.电阻 有色金属导线单位长度的直流电阻： 考虑如下三个因素： （1）交流集肤效应和邻近效应。 （2）绞线的实际长度比导线长度长2～3 ％。 （3）导线的实际截面比标称截面略小。 因此交流电阻率比直流电阻率略为增大：铜：18.8 铝：31.5 精确计算时进行温度修正： 为温度系数：铜： 铝: 2.电抗 三相导线排列对称(正三角形)，则三相电抗相等。 三相导线排列不对称，则进行整体循环换位后三相电抗相等。 2.电抗 1)单导线每相单位长度电感和电抗： 式中：Deq为三相导线间的互几何均距， Ds为导线的自几何均距 实际多股绞线的自几何均距： 非铁磁材料的单股线：Ds=0.779r 非铁磁材料的多股线：Ds=（0.724～0.771)r 钢芯铝线： Ds=（0.77～0.9)r 3 具有分裂导线的输电线路的等值电感和电抗 增加一张分裂导线照片 Dsb为分裂导线的自几何均距，随分裂根数不同而变化。 2分裂导线： 3分裂导线： 4分裂导线： 通常，dDs，因此，分裂导线自几何均距Dsb比单导线自几何均距Ds大，分裂导线的等值电感小。 4.输电线路的电导：用来反映泄漏电流和空气游离所引起的有功功率损耗。 （1）正常情况下，泄漏电流很小，可以忽略，主要考虑电晕现象