电力系统教案2.doc

教学内容：了解发电机和负荷的数学模型。掌握输电线路参数的计算方法和等值电路、变压器参数的计算方法和等值电路、多电压等级电力网络等值电路的形成和计算。掌握标幺值计算方法。 教学重点：发电机、变压器，电力线路的等值电路及其参数计算；标幺值概念及计算方法。 教学难点：不同基准值下标幺值的换算；电压等级归算中准确计算法和近似计算法。 教学方法：课堂教学为主，充分利用网络课程中的多媒体素材来表示抽象概念。 教学要求：掌握各元件的等值计算及等值电路的标幺值计算 电力系统中与电能的生产、变换、输送、消耗各部分相关的元件分别是发电机、变压器、电力线路、负荷。 复功率的符号说明： 我们规定： 负荷以滞后功率因数运行时，所吸取的无功功率为正，为感性无功； 负荷以超前功率因数运行时，所吸取的无功功率为负，为容性无功； 发电机以滞后功率因数运行时，所发出的无功功率为正，为感性无功； 发电机以超前功率因数运行时，所发出的无功功率为负，为容性无功。 2.1发电机组的运行特性和数学模型 2.1.1隐极发电机稳态运行时的相量图和功角特性 设发电机以滞后功率因数运行，端电压,定子电流，由于隐极式同步电机正、交轴同步电抗相等，即。 2.1.2隐极发电机组的运行限额和数学模型 发电机组的运行限额 决定隐极式发电机组运行极限的因素： a.定子绕组温升约束。取决于发电机的视在功率。以O点为圆心，以OB为半径的圆弧S。 b.励磁绕组温升约束。取决于发电机的空载电势。以O’点为圆心，以O’B为半径的圆弧F。 c.原动机功率约束。即发电机的额定功率。直线BC。 d.其他约束。当发电机以超前功率因数运行的场合。综合为圆弧T。 发电机组的数学模型 通常以两个变量表示，即发出的有功功率P和端电压U的大小 或发出的有功功率P和无功功率Q的大小。 2.2变压器的数学模型和参数 2.2.1 双绕组变压器的参数和等值电路 1阻抗： ， 其中 －高低压绕组的总电阻（欧）； －短路损耗（千瓦）； －额定容量（兆伏安）； －额定电压（千伏）； －高低压绕组的总电抗（欧）； －短路电压百分值。 2 导纳： ， －电导（西）； －空载损耗（千瓦）； －电纳（西）； －空载电流百分值。 3 等值电路： 2.2.2三绕组变压器的参数和等值电路 1 阻抗： 2 导纳： , 3 等值电路： 2.2.3自耦变压器的参数和等值电路 a 双绕组自耦变压器与普通双绕组变压器的等同 b 三绕组自耦变压器的参数有容量归算的问题（见书），等价电路相同。 2.3 电力线路的参数和数学模型 2.3.1 电力线路结构简述 电力线路按结构分为架空线路和电缆线路； 架空线路由导线、避雷线、杆塔、绝缘子和金属等构成； 电缆线路由导线、绝缘层、保护层等构成。 2.3.2电力线路的参数 1、电阻 : , ρ- 导线材料的电阻率（欧.毫米2/公里）； S－ 导线的额定截面积（毫米2）；- 导线单位长度的电阻（欧/公里） 2、电抗 : ， －几何均距（三相之间） －导线的几何平均半径；－导线单位长度的电抗（欧/公里） * 架空线路的电抗一般都在0.4欧/公里左右。 3、电纳 ： 电抗的倒数，线路一般呈容性，取决于导线周围的电场分布与导线是否导磁无关 。 ， －几何均距（三相之间） r －导线的半径；－导线单位长度的电纳（西/公里） * 架空线路的电纳一般在西/公里左右。 4、电导：（电阻的倒数，取决于沿绝缘子串的泄漏和电晕，与导线的材料无关。电晕：强电场作用下导线周围空气的电离现象） ， －三相线路泄漏和电晕损耗功率（千瓦/公里）； －线路线电压（千伏）； －导线单位长度的电导（西/公里） * 一般 5、电容： 法/公里 2.3.3电力线路的数学模型 定义：（欧）， （欧）， （西）， （西）。 1、短线路：不超过100公里，g＝0，b＝0（因为线路电压不高），即只有一个串联的总阻抗。 与电路理论课程中的两端口网络或四端网络方程式 （1） 相比较可得： 2、中等长度线路：100～300公里，（线路电压较高） ⑴ ∏型等值电路（常用） （注：因为只关心端点的电压、电流、功率等量） 与⑴式相比较可得： ⑵ T型等值电路（不常用） * ⑴ 都是近似的等值电路；⑵ 相互间并不等值，即不能用△－Y变换公式变换！ 3、长线路：300公里以上，应考虑线路的分布参数特性。 电力线路的单相等值电路： 处理思路（运用数学中的微元法）： ：单位长度阻抗；：单位长度导纳； 分别表示距线路末端处的电压、电流；分别表示距线路末端处的电压、电流；为长度的微元（微分学中的）； 即： 其解为： 设 （特性阻抗）；（传播常数）。 即 当时，；则可得 即 考虑到双曲函数： 当时，则 其中 进一步处理思路：