《第二章電力系統(tǒng)元件及其參數(shù)》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《第二章電力系統(tǒng)元件及其參數(shù)（41頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。
1、Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,第二章 電力系統(tǒng)元件及其參數(shù),信電學院電氣系,2005-3-19,2.1概述,電力系統(tǒng)元件,一次設備,二次設備及控制元件,元件參數(shù),電阻、電容、電感、電導、電納、變比、時間常數(shù)等,靜態(tài)參數(shù)、動態(tài)參數(shù),元件的建模,由物理模型到數(shù)學模型,代數(shù)方程、微分方程、線性方程、非線性方
2、程,工程問題的抽象與化簡,系統(tǒng)模型及其求解,電路理論建立方程,數(shù)學方法求解,舉例說明,:,同一電路的幾種模型。,2.1概述,重點在于理解電力元件各種參數(shù)的含義。,區(qū)別穩(wěn)態(tài)參數(shù)和暫態(tài)參數(shù)。,區(qū)別正序參數(shù)、負序參數(shù)和零序參數(shù)。,什么是序參數(shù)？,序參數(shù)的含義、意義？,重點掌握發(fā)電機的模型和參數(shù)。,理解標幺值的含義。,2.2輸電線路,輸電線路有,4,個參數(shù)：,電阻：,反映線路通過電流時產生有功功率損失效應。串聯(lián)參數(shù)。,電感：,反映載流導線周圍產生磁場效應。串聯(lián)參數(shù)。,電導：,反映線路帶電時絕緣介質中產生泄漏電流及導線附近空氣游離而產生有功功率損耗。并聯(lián)參數(shù)。,電容（電納）：,反映帶電導線周圍的電場效應
3、。并聯(lián)參數(shù)。,2.2.1單位長度電阻,一般從產品目錄或手冊中查得。必要的時候做溫度修正。,實測的依據(jù)：,理解直流電阻和交流電阻。,理解實際使用的電阻率。,2.2.2單位長度電抗,單位長度電抗,X=,L=2,f L,；,設與導線交鏈的磁鏈,，則電感,L=,/i,；,磁鏈,可能包括自感磁鏈和互感磁鏈。,三相電路經過整循環(huán)換位后得到各相單位長度的等效電抗如式（,2-21,）（,2-22,）。,理解式（,2-21,）（,2-22,）的各個參數(shù)。,導線半徑、導線間幾何均距、磁導率,2.2.2單位長度電抗,理解式（,2-22,）的含義：,導線材料的影響，相對磁導率；,電抗值與幾何均距、導線半徑為對數(shù)關系，
4、故單導線架空線的布置和截面積對其電抗值影響不大，一般為,0.4,/km,左右。,分裂導線由于增大了導線的等效半徑，所以能有效減小導線電抗。,電纜線路的電抗值要遠小于架空線路。通常查手冊獲得參數(shù)。,雙回或多回線路的各回路間存在互感，在三相電流值和為零時，電抗計算仍可用式（,2-22,、,2-23,）。,2.2.3輸電線路的并聯(lián)電導,電導：,是用來反映,泄漏電流,和,空氣游離所引起的有功功率,損耗的一種參數(shù)。,一般線路絕緣良好，泄漏電流很小，可以將它忽略，主要是考慮電暈現(xiàn)象引起的功率損耗。,電暈現(xiàn)象,：,就是架空線路帶有高壓的情況下，當導線表面的電場強度超過空氣的擊穿強度時，導體附近的空氣游離而產
5、生局部放電的現(xiàn)象。這時會發(fā)出咝咝聲，并產生臭氧，夜間還可看到紫色的暈光。,出現(xiàn)電暈的條件,：,當線路的運行電壓超過（每相）導線的臨界電暈電壓，超過越多電暈損耗越大。,2.2.3輸電線路的并聯(lián)電導,如何減少電暈？,電暈臨界電壓,Vcr,：,m1,：導線表面系數(shù),(,多股絞,),m1=0.830.87,r,：計算半徑,D,：相間距離,：空氣相對密度，當,t=25C,，一個大氣壓時,=1,電暈一般不會發(fā)生，所以常取電導,g=0.,2.2.4輸電線路的并聯(lián)電容-電納,輸電線路的電容是用來反映導線帶電時在其周圍介質中產生的電場效應。,每相導線的單位長度,正序電容為,：（,2-30,）,電納：（,2-31
6、,）,對電納的幾點理解。,分裂導線、避雷線、多回線的影響,電纜線路電容大,一般取,b=2.8*10,-6,s/km,2.2.5,輸電線路的等效電路及數(shù)學模型,精確模型為分布參數(shù)；,300km以內可用集中參數(shù)近似。,jb,jb,g,g,g,2.2.5輸電線路的集中參數(shù),小于,100,公里，線路電壓不高時，忽略,b,、,g,二端口網絡方程,r,0,jx,0,2.2.5輸電線路的集中參數(shù),中等長度線路：,100300km,常忽略電導,g=0,，采用,型電路：,Z,j,j,2.2.5輸電線路的集中參數(shù),2.2.5輸電線路的分布參數(shù),長線路（超過,300km,）的等值電路,:,要考慮分布參數(shù)的特性,任一
7、處無限長小長度,dx,都有,Z,1,dx,和,Y,1,dx,見圖,2-7,兩個概念：線路傳播系數(shù),和波阻抗,Z,c,精確分布參數(shù)計算公式：,式（,2-48,）,相當于給集中參數(shù)乘上系數(shù)后變成分布參數(shù)。,系數(shù)算式包含雙曲函數(shù)，計算較復雜。,2.2.5輸電線路的分布參數(shù),近似分布參數(shù)計算公式,考慮雙曲函數(shù)計算復雜，展開化簡,得到近似計算公式（,2-50,）,K,r,R+jK,x,X,B,B,U,1,I,2,U,2,2.2.5輸電線路的分布參數(shù),近似分布參數(shù)計算公式,化簡后的三個系數(shù)（,2-50,）：,2.2.5輸電線路的參數(shù),例,2-2,計算步驟；,結果分析,page62,2.2.6輸電線路的不對
8、稱運行參數(shù),正序和負序參數(shù)相同,零序參數(shù)的特點：,相間助磁作用使零序感抗大于正負序感抗；,導線,-,地 回路的大地電阻增大了零序電阻；,單導線,大地回路的零序阻抗（,2-53,）,單回路三相電路的零序阻抗（,2-55,）,分析原因,(,列出計算式,),正負序阻抗（互感去磁：,Z,1,=Z,2,=Z,L,-Z,m,）,零序阻抗（互感助磁：,Z,0,=Z,L,+2Z,m,）,2.2.6輸電線路的不對稱運行參數(shù),平行雙回線架空線路的零序阻抗,（,2-56,）圖,2-13,（,2-57,）圖,2-13,，雙回參數(shù)相同時,互感消去法,有架空地線的架空線路的零序阻抗,架空地線使零序阻抗減小,去磁作用；,與
9、大地電阻并聯(lián)減小了回路電阻,2.2.6輸電線路的不對稱運行參數(shù),架空線的零序電納,零序無相間電容，只有對地電容,對地電容計算式（,2-59,、,60,）,電纜線路的零序參數(shù),零序參數(shù)受接地電阻的影響大，甚至受敷設方式的影響；,一般通過測試獲得。,2.3電力變壓器,正序與負序參數(shù)相同,等值電路,參數(shù)獲?。ǘ搪穼嶒灪涂蛰d實驗）,雙繞組,三繞組,自耦變壓器,零序參數(shù)取決于鐵芯的結構（參閱其它參考書）,等值電路,參數(shù)理解,雙繞組,三繞組,自耦變壓器,2.3.1雙繞組變壓器的正負序參數(shù),負序等值電路與正序完全相同,原因：,變壓器的等值線路表明了原、副方繞組間的電磁關系。電磁關系有結構決定，所以正、零序等
10、值電路具有相同形狀。,各序等效電阻相同。,漏抗反映了原副邊繞組間的磁耦合程度，漏磁路徑與電流序別無關，故各序漏抗也相同。,正負序的主磁通路徑相同，故勵磁電抗也相同。,2.3.1雙繞組變壓器的正負序參數(shù),雙繞組變壓器的,T,型等值電路,N,1,：,N,2,I,1,I,2,R,1,x,1,R,m,X,m,E,1,E,2,x,2,R,2,I,1,R,1,R,m,x,m,E,1,x,1,R,2,x,2,V,2,u,2,2.3.1雙繞組變壓器的正負序參數(shù),雙繞組變壓器的,型等值電路,R,T,R,m,jx,m,jx,T,u,2,u,1,jx,T,R,T,u,2,u,1,注意：變壓器電納的符號有負號，而線路
11、為正，因為前者為感性，而后者為容性。,G,T,-jB,T,對一臺變壓器，一次繞組的漏阻抗壓降僅占額定電壓的百分之幾，激磁電流亦僅為額定電流的百分之幾。因此把,T,型電路的激磁分支移到漏抗的前面，這樣做對變壓器的運行計算不會帶來很大的誤差。,2.3.1雙繞組變壓器的正負序參數(shù),變壓器的阻抗變換作用,將二次繞組歸算至一次側：,R,2,=k,2,R,2,變換的原則是保證變壓器功率分布不變,可得到移除了理想變壓器的變壓器等值電路,如圖,2-15,。,無理想變壓器模型 的意義。,2.3.1雙繞組變壓器的正負序參數(shù),變壓器參數(shù)獲取,短路試驗,試驗方法及內涵,測量結果：短路損耗,P,s,和短路電壓百分比,u
12、,s,%;,計算可知：,R(=r,1,+r,2,),、,X(=x,1,+x,2,),空載試驗,試驗方法及內涵,測量結果：空載損耗,P,0,和空載電流百分比,I,0,%;,計算可知：,G,m,(r,m,),、,B,m,(x,m,),例,2-3,2.3.2三繞組變壓器的正負序參數(shù),三繞組變壓器的繞組結構,升壓變：功率由低,高,用第一種方式,降壓變：高,中為主,用第二種方式,高,低為主,用第一種方式,考慮中壓繞組,:,阻抗最小,當互感大于自感時，低壓電抗顯現(xiàn)負值。,高,鐵,芯,鐵芯,中,低,低,高,中,2.3.1雙繞組變壓器的正負序參數(shù),容量比,我國目前生產的變壓器有三種容量：,100/100/10
13、0,；,100/100/50,；,100/50/100,。,早期生產有,100/100/66.7,；,100/66.7/66.7,；,100/66.7/100,。,試驗應按最小容量進行。,2.3.2三繞組變壓器的正負序參數(shù),三繞組變壓器的等值電路,x,1,R,1,R,2,x,2,x,3,R,3,G,T,-jB,T,u,1,u,2,u,3,w,1,w,2,w,3,2.3.2三繞組變壓器的正負序參數(shù),三繞組變壓器的參數(shù)獲取,三繞組變壓器的空載試驗,與雙繞組變壓器的試驗完全相同，為什么？,只在一側加額定電壓，另兩側開路，得到空載損耗,P,0,和空載電流百分比,I,0,%;,套用公式（,2-65,，,
14、2-66,）,三繞組變壓器的短路試驗,為求得三側參數(shù)要做三次試驗，試驗以最小繞組容量來限定試驗電流，所以大容量繞組沒有達到額定。,比如三次側開路，一二兩側短路試驗，得到,P,s1-2,，,u,s1-2,%,。,套用公式（,2-71,，,2-72,），（,2-73,，,2-74,）,2.3.2三繞組變壓器的正負序參數(shù),理解三繞組變壓器的銘牌參數(shù),銘牌提供空載試驗和短路試驗數(shù)據(jù),要注意短路試驗數(shù)據(jù)可能沒有容量折算（,2-73,）,有可能只給出最大短路損耗（,2-75,）,仔細學習例,2-4,注意思路。,為什么出現(xiàn)負阻抗？,2.3.3自耦變壓器的正負序參數(shù),自耦變壓器是一種特殊的變壓器，它與普通變壓
15、器的最大區(qū)別是不僅有磁的耦合，還有電的直接聯(lián)系。,自耦變壓器原理圖,*,2.3.3自耦變壓器的正負序參數(shù),自耦變壓器的額定功率為,繞組功率,和,直接傳導功率,之和，更具經濟性。理解！,因為自耦變壓器既有磁的聯(lián)系又有電的聯(lián)系，從一次側向二次側傳遞的功率，一部分是直接傳導功率，另一部分方為繞組間的電磁感應功率。,2.3.3自耦變壓器的正負序參數(shù),自耦變壓器的參數(shù)由空載和短路試驗獲得。,自耦變壓器與普通變壓器的等值電路和參數(shù)計算的原理相同。,計算仍使用三繞組的計算公式，使用額定容量而不是繞組容量。,要注意繞組容量的折算，往往,短路電壓也要折算,。請參閱其它參考書。,2.3.4變壓器的零序參數(shù),零序等
16、值電路與正負序相同。,零序勵磁電抗與變壓器結構有關。,三個單相的組式變壓器,X,m0,=X,m1=,X,m2,，磁阻很小可以認為,X,m0,=,;,三相四柱式,X,m0,X,m1,但，但也很大,;,三相三柱式,X,m0,=0.31.0,，應視為有限,.,2.3.4變壓器的零序參數(shù),變壓器零序等值電路與外電路的聯(lián)接,原邊：只有,Y,0,接法才能提供原邊零序通路,;,副邊：,副邊,Y,0,：只有中性點接地的,Y,0,接法才能與外電路接通，至于能否在外電路產生零序電流，取決于外電路是否提供零序通路。,副邊,：,繞組中的零序電勢不能流道外電路，但能在三相繞組中形成零序環(huán)流。零序電勢降為零，相當于零序被短接到地。,2.3.4變壓器的零序參數(shù),中性點有接地阻抗時變壓器的零序等值電路,在單相零序等值電路中，應將中性點的阻抗增大為三倍，并同它所接入的該側繞組的漏抗相串聯(lián)。,等效電路圖。,2.3.4變壓器的零序參數(shù),中性點直接接地的自耦變壓器,零序參數(shù)及等值電路，等值電路與外電路的聯(lián)接情況，短路計算中勵磁電抗的處理，均與普通變壓器相同。,中性點經電抗接地時：,其中,K,12,=V,1N,/V,2N,X,
第二章電力系統(tǒng)元件及其參數(shù)
