电力系统分析基础第二章电力系统各元件的数学模型.ppt

电力系统分析基础Power System Analysis Basis（二） 主讲人：栗然 第二章电力系统各元件的数学模型 1、发电机的数学模型 2、变压器的参数和数学模型 3、电力线路的参数和数学模型 4、电抗器和负荷的数学模型 5、电力网的数学模型 §2.1 发电机的数学模型 1．电缆的构造 电缆的构造一般包括导体、绝缘层和保护包皮三部分。电缆的导体通常用多股铜绞线或铝绞线制成。 根据电缆中导体数目的不同，可分为单芯、三芯和四芯电缆。 电缆的绝缘层用来使各导体之间及导体与包皮之间相互绝缘的。制造电缆所用的绝缘可分为均匀质和纤维质两类，前者包括橡胶、沥青、聚乙烯、聚丁烯等；后者包括棉、麻、丝、绸、纸等。 电力电缆，特别是高压电缆，大多数采用油浸绝缘，它是用质量较好的木浆纸除去水分后用油和松香混合制成的绝缘剂加以浸渍而成。 常用电缆构造 电晕危害： （1）消耗有功功率； （2）空气放电时产生的脉冲电磁波对无线电和高频通信产生干扰； （3）电晕还会使导线表面发生腐蚀，从而降低导线的使用寿命。 输电线路应考虑避免发生电晕现象。 措施： （1）采用分裂导线（人为增大导线半径）。 （2）采用扩经导线。 （3）设计阶段对电晕进行校验。 校核线路是否会发生电晕，其电晕临界电压的经验公式为 若选电压、电流、功率和阻抗的基准值为UB，IB，SB，ZB，相应的标幺值如下： 3 不同基准值的标幺值间的换算 把标幺阻抗还原成有名值： 新基准值下的标幺值： 电抗器的换算公式： 4、标幺值的近似计算法 准确计算法(实际变比)?近似计算法(平均变比) 即假定变压器的变比为平均额定电压之比,计算思路仍同准确计算法. 平均额定电压-----各电压等级的额定电压的平均值 平均额定电压=额定电压乘以1.05 总结： 1.在采用近似计算法时,只需将统一选定的SB作为各段的的基准容量,将各段的平均额定电压作为该段的基准电压UB=Uav 2.每一段内所有元件的额定电压都等于平均额定电压,而不管其实际额定电压的数值是多少(电抗器出外); 3.发电机和变压器的参数只进行容量折算，其余元件参数就地归算。 二、单位长度电力线路的参数 1、电阻 r1=ρ/ s S 截面积 mm2 单位：Ω?mm2/km 一般是查表 rt=r20(1+α(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 ρ电阻率 铜：18.8 铝: 31.3 与温度有关 §2.3 电力线路的参数和数学模型 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 Ω/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 §2.3 电力线路的参数和数学模型 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 2.85Х10-6 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 §2.3 电力线路的参数和数学模型 4、电导 电导主要由沿绝缘子的泄漏电流和电晕损耗决定 §2.3 电力线路的参数和数学模型 当导线表面的电场强度达到或超过空气分子的游离强度时，空气的分子就被游离成离子。这时能听到“滋滋”的放电声，或看到导线周围发生的蓝紫色荧光，还可以闻到氧分子被游离后又结合成臭氧的气味，最后形成空气的部分电导。这种在强电磁场作用下，导线周围空气的电离现象称为电晕现象。 §2.3 电力线路的参数和数学模型 §2.3 电力线路的参数和数学模型 m1—导线表面的光滑系数； m2—反映天气状况的气象系数，对于干燥晴朗的天气，取=l； —空气的相对密度， r—导线的半径，cm； Dm—三相导线的几何均距，cm。 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 110KV—9.6mm 空气电离——电晕损耗，临界电压Ucr， 好天不产生，坏天可有 规程规定最小直径 220KV—21.28mm 330KV—32.2mm 分裂导线 电缆参数计算复杂，查手册 §2.3 电力线路的参数和数学模型 电导计算： 三、电力线路的等值电路 r1 jx1 g1 jb1 r1 jx1 g1 jb1 r1 jx1 g1 jb1 r1 jx1 g1 jb1 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 §2.3 电力线路的参数和数学模型 §2.3 电力线路的参数和数学模型 2、中等长度线路（π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—