电力网络等值电路PPT课件

1、电力网络电力网络等值电路等值电路一一. .双绕组变压器的参数和数学模型双绕组变压器的参数和数学模型阻抗（阻抗（短路实验：在原边加短路实验：在原边加I1N）铭牌参数：铭牌参数：SN、 UINUN、 Pk、Uk、 P0、I0TkRP短路实验短路实验TkXU%TGP0空载实验空载实验TBI%0RTjXTIo.U1N.Ig.Ib.BTGT1.电阻电阻 变压器的电阻是通过变压器的短路损耗变压器的电阻是通过变压器的短路损耗P Pk k，其近似等于额定总铜耗其近似等于额定总铜耗P PCuCu。 我们通过如下公式来求解变压器电阻：我们通过如下公式来求解变压器电阻： )3(332222TNNTNNTNCuRUS

2、RUSRIP 22TNNkRUSP 22NNkTSUPR 221000NNkTSUPR 经过单位换算：经过单位换算： Pk: KW单位：UN: KV SN: MW2.电抗电抗在电力系统计算中认为，大容量变压器的在电力系统计算中认为，大容量变压器的电抗和阻抗在数值上接近相等，可近似如电抗和阻抗在数值上接近相等，可近似如下求解：下求解： 1003% NTNkUXIUNNkkNNTSUUUIUX100%100%32 折算时注意问题：折算时注意问题： 基本侧基本侧 功率不变性功率不变性导纳（导纳（空载实验：在原边加空载实验：在原边加UN）RTjXTUrUxIoU1N.RTjXTIo.U1N.Ig.Ib

3、.BTGT变压器电导对应的是变压器的铁耗，近似等变压器电导对应的是变压器的铁耗，近似等于变压器的空载损耗，因此变压器的电导可于变压器的空载损耗，因此变压器的电导可如下求解：如下求解：电导电导201000NTUPG 电纳电纳 在变压器中，流经电纳的电流和空载在变压器中，流经电纳的电流和空载电流在数值上接近相等，其求解如下：电流在数值上接近相等，其求解如下：20100%NNTUSIB 二二. .三绕组变压器的参数和数学模型三绕组变压器的参数和数学模型三绕组变压器的等值电路三绕组变压器的等值电路132ZT3ZT2ZT1YT三绕组变压器电气结三绕组变压器电气结线图线图高高中中低低铭牌参数：铭牌参数：S

4、N；UINUNUN；Pk（12）、）、 Pk（13）、）、 Pk（32）；）； Uk（12）、 Uk （13） 、 Uk （32） ；P0、I01.1.电阻电阻n按三个绕组容量比的不同有三种不同的类型：按三个绕组容量比的不同有三种不同的类型： 100/100/100、100/50/100、100/100/50n按三个绕组排列方式的不同有两种不同的结构：按三个绕组排列方式的不同有两种不同的结构： 升压结构：中压内，低压中，高压外升压结构：中压内，低压中，高压外 降压结构：低压内，中压中，高压外降压结构：低压内，中压中，高压外 注意：如何做短路实验注意：如何做短路实验? 比如：比如：Pk(12)、

5、Uk(12)：第：第3绕组开路，在第绕组开路，在第1绕绕组中通以额定电流组中通以额定电流; 其它与此类推。其它与此类推。电阻电阻1312321)-k(33232223)-k(22122122)-k(133P33P33PkkNNkkNNkkNNPPRIRIPPRIRIPPRIRI由于容量的不同，对所提供的短路损耗要做些处理由于容量的不同，对所提供的短路损耗要做些处理n对于100/100/100)(21)32()31()21(1 kkkkPPPP)(21)31()32()21(2 kkkkPPPP)(21)21()32()31(3 kkkkPPPP各绕组等值损耗各绕组等值损耗然后按双绕组变压器相似

6、的公式计算各绕组电阻然后按双绕组变压器相似的公式计算各绕组电阻2233222222111000 ,1000 ,1000NNkTNNkTNNkTSUPRSUPRSUPR 电阻电阻n对于对于100/50/100或或100/100/50 由于短路损耗是指容量小的一侧达到额定电流时的由于短路损耗是指容量小的一侧达到额定电流时的数值，因此应将含有不同容量绕组的短路损耗数据归算数值，因此应将含有不同容量绕组的短路损耗数据归算为额为额 定电流下的值。定电流下的值。例如：对于例如：对于100/50/100)21(2)21()21(4)2/( kNNkkPIIPP)32(2)32()32(4)2/( kNNkk

7、PIIPP然后，按照然后，按照100/100/100计算电阻的公式计算各绕组电阻。计算电阻的公式计算各绕组电阻。n按最大短路损耗求解（与变压器容量比无关）按最大短路损耗求解（与变压器容量比无关） 指两个指两个100%容量绕组中流过额定电流，容量绕组中流过额定电流，另一个另一个100%或或50%容量绕组空载时的损耗。容量绕组空载时的损耗。 根据根据“按同一电流密度选择各绕组导线截面按同一电流密度选择各绕组导线截面积积”的变压器的设计原则：的变压器的设计原则：%)100(%)50(22max.%)100(22000TTNNkTRRSUPR 2.2.电抗电抗与短路电阻算法相同，根据两两绕组短路实验数

8、据与短路电阻算法相同，根据两两绕组短路实验数据求出各绕组等值电压损耗求出各绕组等值电压损耗%)%(21%)32()31()21(1 kkkkUUUU%)%(21%)31()32()21(2 kkkkUUUU%)%(21%)21()32()31(3 kkkkUUUU2.2.电抗电抗然后按双绕组变压器相似的公式计算各绕组电抗然后按双绕组变压器相似的公式计算各绕组电抗 ,100%211NNkTSUUX ,100%222NNkTSUUX NNkTSUUX100%233 一般来说，制造厂所提供的短路电压百分比都是经过归算的，一般来说，制造厂所提供的短路电压百分比都是经过归算的，因此短路电压不需要再归算。

9、因此短路电压不需要再归算。3.3.导纳导纳求取三绕组变压器导纳的方法和求求取三绕组变压器导纳的方法和求取双绕组变压器导纳的方法相同。取双绕组变压器导纳的方法相同。三三. .自耦变压器的参数和数学模型自耦变压器的参数和数学模型 就端点条件而言，自耦变压器可完全等值于普通就端点条件而言，自耦变压器可完全等值于普通变压器，但由于三绕组自耦变压器第三绕组的容量总变压器，但由于三绕组自耦变压器第三绕组的容量总小于变压器的额定容量，因此需要进行归算。小于变压器的额定容量，因此需要进行归算。对于旧标准：对于旧标准：,23)31()31( SSPPNkk,%3)31()31( SSUUNkk23)32()32

10、( SSPPNkk 3)32()32(%SSUUNkkv 对于新标准，也是按最大短路损耗和经过归算的短对于新标准，也是按最大短路损耗和经过归算的短路电压百分比值进行计算。路电压百分比值进行计算。负荷、发电机和电抗器数学模型负荷、发电机和电抗器数学模型1.负荷的表示法：负荷的表示法： )sin(cos jSUIUIjQPIUSiu 333 恒功率表示法恒功率表示法： 恒阻抗表示法恒阻抗表示法： QSUXPSURjXRZ2222 其中：其中：感性感性 UIjQPIUS33容性容性2.发电机模型（稳态时）发电机模型（稳态时）2.5.1 2.5.1 发电机电抗和电势发电机电抗和电势 发电机的等值电路发

11、电机的等值电路(a) (a) 以电压源表示；以电压源表示；(b)(b)以电流源表示以电流源表示由发电机铭牌提供电抗百分值求出发电机电抗由发电机铭牌提供电抗百分值求出发电机电抗XG。1003 NGNGUXIX %1003%GNNGXIUX NNNGNNGGPUXSUXX cos%22100100 发电机铭牌值：发电机铭牌值：NGGNNNGNNXPUS*X%cos或或 发电机电势发电机电势GGGGXI jVE由电抗器提供的电抗百分值求电抗器电抗由电抗器提供的电抗百分值求电抗器电抗XR。1003 RNRRNRUXIX %1003%RRNRNRXIUX 电抗器铭牌值：电抗器铭牌值：%RRNRNXIU3

12、.电抗器模型电抗器模型电力网络的等值电路电力网络的等值电路建立了电力系统各元件的数学模型，就可以根建立了电力系统各元件的数学模型，就可以根据它们的连接方式，建立电路网的等值电路但在此据它们的连接方式，建立电路网的等值电路但在此之前还需解决两个问题：之前还需解决两个问题：1.电压级的归算问题电压级的归算问题2.标么值的折算标么值的折算描述电力系统的数学模型描述电力系统的数学模型:以有名值表示以有名值表示用标么值表示用标么值表示一一标幺值标幺值基本概念基本概念1)有名制有名制：在电力系统计算时，采用有单位的阻抗、在电力系统计算时，采用有单位的阻抗、导纳、电压、电流和功率等进行计算。导纳、电压、电流

13、和功率等进行计算。2)标幺制标幺制：在电力系统计算时，采用没有单位的阻在电力系统计算时，采用没有单位的阻抗、导纳、电压、电流和功率等进行计算。它是抗、导纳、电压、电流和功率等进行计算。它是相对值。相对值。3)基准值基准值：对于相对值的相对基准。对于相对值的相对基准。 三者之间的关系：三者之间的关系：单位相同）单位相同）基准值（与相应有名值基准值（与相应有名值等等、有名值有名值标么值标么值)MVAkAk(V n标幺制的优点标幺制的优点：计算结果清晰、简化计算、便计算结果清晰、简化计算、便于迅速判断计算结果的正确性。于迅速判断计算结果的正确性。特别有：线电压和相电压的标幺值数值相等；三特别有：线电

14、压和相电压的标幺值数值相等；三相功率和单相功率的标幺值数值相等。相功率和单相功率的标幺值数值相等。n选择基准值的条件选择基准值的条件： 基准值的单位应与有名值的单位相同基准值的单位应与有名值的单位相同 阻抗、导纳、电压、电流、功率的基准值之阻抗、导纳、电压、电流、功率的基准值之间也应符合电路的基本关系间也应符合电路的基本关系注意注意： （1 1）标幺值没有量纲。）标幺值没有量纲。 （2 2）所选基准值不同，标幺值不同。）所选基准值不同，标幺值不同。五个基准值中只有两个可任意选择，其余派生。五个基准值中只有两个可任意选择，其余派生。一般选一般选功率和电压功率和电压。 功率的基准值：选取某一整数，

15、如：功率的基准值：选取某一整数，如：100MVA 电压的基准值：取参数和变量都将向其归算的该级额定电压的基准值：取参数和变量都将向其归算的该级额定电压。如拟将参数归算到电压。如拟将参数归算到220kV侧，则侧，则基准电压取基准电压取220kvBBBBBBBBYZZIUIUS/133 BBBBBBBBBUSIUSYSUZ3/22 当选定各变量的基准值时，可表示出相应的标么值。当选定各变量的基准值时，可表示出相应的标么值。如如：* SIUIUUISSSIZUUUUUUBBBBB 3333结论：结论：线电压和相电压的标幺值数值相等；线电压和相电压的标幺值数值相等； 三相功率和单相功率的标幺值数值相等

16、。三相功率和单相功率的标幺值数值相等。电流与阻抗的标幺值计算：电流与阻抗的标幺值计算： BBBBBBBSUjXRZSSSUSIIIIUUU23)( 223BBBBBBBBUSjXUSRjXRZjXRZSIUIII标幺值结果换算成有名值：标幺值结果换算成有名值：二二电压级的归算电压级的归算 对于多电压级网络，无论是采用标么制还是对于多电压级网络，无论是采用标么制还是有名制，都需将参数或变量归算至同一电压级。有名制，都需将参数或变量归算至同一电压级。才能得到网络的等值电路才能得到网络的等值电路。以下介绍以下介绍： 采用有名值时的电压级归算采用有名值时的电压级归算（有名值等值电路）（有名值等值电路）

17、采用标么值时的电压级归算采用标么值时的电压级归算（标么值等值电路）（标么值等值电路）1.采用有名值时的电压级归算采用有名值时的电压级归算 选取基本级（一般选最高电压等级）选取基本级（一般选最高电压等级） 确定变比确定变比待待归归算算级级的的额额定定电电压压基基本本级级侧侧的的额额定定电电压压 K变压器变比变压器变比K K值的选取值的选取变压器实际的变比变压器实际的变比平均额定变比平均额定变比 参数的归算参数的归算准确归算准确归算：采用变压器实际额定变比：采用变压器实际额定变比近似归算近似归算：采用平均额定变比：采用平均额定变比实际额定电压变比实际额定电压变比 k k=UI/UII UI、UII

18、 :分别为与变压器高、低压绕组相对应的额定分别为与变压器高、低压绕组相对应的额定电压。电压。平均额定变比：平均额定变比：网络的平均额定电压之比网络的平均额定电压之比平均额定电压：某电压等级线路最高额定电压与最低额平均额定电压：某电压等级线路最高额定电压与最低额定电压的平均值定电压的平均值NNNPUUUU051211. 所以平均额定电压比线路额定电压高所以平均额定电压比线路额定电压高5 5ppPUUK21 平均额定电压变比：平均额定电压变比：UN(kv)361035110220330Up (kv)3.156.310.537115230345额定电压和平均额定电压额定电压和平均额定电压)()()(

19、21221221kkUUkkXXkkRR )1()1()1(21221221kkIIkkGGkkBB 1）准确归算）准确归算：采用变压器实际额定变比：采用变压器实际额定变比把待归算侧的参数归算到基本级把待归算侧的参数归算到基本级)()()(ppppppkkUUkkXXkkRR21221221 )()()(ppppppkkIIkkGGkkBB21221221111 2）近似归算）近似归算：采用变压器平均额定变比：采用变压器平均额定变比把待归算侧的参数归算到基本级把待归算侧的参数归算到基本级举例：举例：220KV10KV35KV110KV500KV500KV242:52535:11110:38.5

20、500:121T-4T-3T-2T-1 如需将如需将10KV侧的参数和变量归算至侧的参数和变量归算至500KV侧，则变压器侧，则变压器 T-1、T-2、T-3、实际变比：实际变比：k1、k2、k3应分别取应分别取35/11、110/38.5、500/121平均变比：平均变比：k1p、k2p、k3p应分别取应分别取37/10.5、115/37、525/115取取10kV10kV为基本级，则为基本级，则110kV110kV级线路级线路l-2l-2阻抗归算如下阻抗归算如下：222212221121220242510121220242510)*.()(/.lllZkkZZkk 例例2222221115

21、510115230230510115230230510).()*.(/.lllpZZZkk 准确准确近似近似2.采用标幺值时的电压级归算采用标幺值时的电压级归算根据计算精度要求的不同，求取标么值的方根据计算精度要求的不同，求取标么值的方法有两种：法有两种：准确算法和近似算法。准确算法和近似算法。 准确算法：准确算法：参数按变压器的实际变比归算参数按变压器的实际变比归算 近似算法：近似算法：参数按平均额定变比归算。参数按平均额定变比归算。归算的方法有两种：归算的方法有两种： 方法方法1 1：先有名值归算，后求标么值：先有名值归算，后求标么值 方法方法2 2：先基准值归算，后求标么值：先基准值归算

22、，后求标么值方法方法1：先有名值归算，后求标么值：先有名值归算，后求标么值 先选定基本级及其基准值（先选定基本级及其基准值（SB、UB），然后将网），然后将网络中需要归算的各元件阻抗、导纳以及网络中各点电络中需要归算的各元件阻抗、导纳以及网络中各点电压、电流的有名值都归算到基本级，然后除以与基本压、电流的有名值都归算到基本级，然后除以与基本级相对应的阻抗、导纳、电压和电流的基准值。级相对应的阻抗、导纳、电压和电流的基准值。BBBBBBSUYYYYUSZZZZ22 BBBBSUIIIIUUU3 方法方法2：先基准值归算，后求标么值：先基准值归算，后求标么值先选定基本级及其基准值（先选定基本级及其

23、基准值（SB、UB），把它们归算到各），把它们归算到各电压等级，作为各电压等级的基准值（电压等级，作为各电压等级的基准值（ SB 、 ），然），然后以（后以（ SB 、 ）为各电压等级的基准值，求标么值。）为各电压等级的基准值，求标么值。BBBBBBSUYYYYUSZZZZ22 BBBBSUIIIIUUU 3 BU BU注意：基准功率不存在归算注意：基准功率不存在归算1）以上两种归算方法得到的标么值是相等的以上两种归算方法得到的标么值是相等的BBBBBBBBBBBBBZZUSZkUSZkZZkZkUUkUUUSZkZZkZ 2222222）（）（而而讨论：讨论：2）采用近似计算时，（即变压器变

24、比取平均额定变采用近似计算时，（即变压器变比取平均额定变比）。标么值的计算会大为简化。比）。标么值的计算会大为简化。讨论：讨论：原因原因：采用近似计算时，认为处于同一电压等级的各采用近似计算时，认为处于同一电压等级的各元件，它们的额定电压都近似等于平均额定电压。当元件，它们的额定电压都近似等于平均额定电压。当基本级选取平均额定电压为基准值时，其它电压等级基本级选取平均额定电压为基准值时，其它电压等级的基准电压就是它的平均额定电压。的基准电压就是它的平均额定电压。3）把归算后的各元件的标么值连接起来，即可得到多把归算后的各元件的标么值连接起来，即可得到多电压等级网络的标么值等值电路电压等级网络的

25、标么值等值电路 。3.基准值改变后标么值的换算基准值改变后标么值的换算 基准值不同时同一物理量标么值是不同的，基准值不同时同一物理量标么值是不同的，若给的各元件标么值参数是以不同基准值得出的，若给的各元件标么值参数是以不同基准值得出的，那么应把这些元件的标么值参数归算到统一的基那么应把这些元件的标么值参数归算到统一的基准值。如：准值。如：原来的基准值及其标么值原来的基准值及其标么值NNNZUS*现在的基准值及其标么值现在的基准值及其标么值?*B BBZUSNNNNNSUZSUZZ22N*N*ZZZ 原来：原来：NBNNBNNBSSUUZUSSUZZZ222)(*ZN*BN*B* 现在：现在：N

26、BSSZZN*B* ：当只有基准功率不同时当只有基准功率不同时2)(N*B*BNUUZZ ：当只有基准电压不同时当只有基准电压不同时各元件统一基准值下标么值的计算各元件统一基准值下标么值的计算发电机发电机G NXBBNGNSXXS原：原： (SGN,UN), 换算至系统统一基准值下：换算至系统统一基准值下：(SB,UB)2()NBBNBGNUSXXUS 准确计算：准确计算：近似计算：近似计算：*2*33%100100100*100%100NTTNTTkT NNNNkT NI XSXXUXUUXUX 变压器变压器换算至系统统一基准值下：换算至系统统一基准值下：(SB,UB)基准值为：基准值为：(

27、STN,UN)准确计算：准确计算：2()100NKBT BBTNUUSXUS100kBT BTNUSXS近似计算：近似计算： 电抗器电抗器换算至系统统一基准值下：换算至系统统一基准值下：(SB,UB)准确计算：准确计算：2%1003RNRBR BBRNUXSXUI近似计算：近似计算：*3%1001003%(,)100RNRRRNRRRNRNRR NRNRNIXXUXXUIXXUI以以标标么么值值原因：电抗器可以不按额定电压使用，所以原因：电抗器可以不按额定电压使用，所以U UN N U UB B不约掉。不约掉。 二、双绕组和三绕组变压器参数和等效电二、双绕组和三绕组变压器参数和等效电路路1、空

28、载和短路实验及变压器参数计算公式推导、空载和短路实验及变压器参数计算公式推导 根据空载及短路试验，参数根据空载及短路试验，参数RT、XT、GT、BT的计的计算公式：算公式：221000NNkTSUPR NNkTSUUX21100% 210210100%11000NNTNTUSIBUPG 2、变压器、变压器形等值电路图求解形等值电路图求解三、电力网络的等值电路三、电力网络的等值电路1 1、标幺值、标幺值 1）标幺值有名值（实际值）标幺值有名值（实际值）/基准值；基准值； 2）在标幺制下，线量（如线电流、线电压等）在标幺制下，线量（如线电流、线电压等）与相量（如相电流、相电压等）相等，三相与单与相

29、量（如相电流、相电压等）相等，三相与单相的计算公式相同相的计算公式相同 3）对于不同系统采用标幺值计算时，首先要）对于不同系统采用标幺值计算时，首先要折算到同一基准下。折算到同一基准下。描述电力网的等值电路描述电力网的等值电路:以有名值表示以有名值表示用标么值表示用标么值表示l 对于对于有名值有名值表示的等值电路，主要存在电压归表示的等值电路，主要存在电压归算的问题算的问题2.2.通过电压级的归算求电网等值电路通过电压级的归算求电网等值电路l 对于求取对于求取标么值标么值表示的等值电路，有两种归算表示的等值电路，有两种归算方法方法l 由于所选变比不同，可分为由于所选变比不同，可分为准确计算法准

30、确计算法和和近似近似计算法计算法l 基准值改变后标么值的换算基准值改变后标么值的换算求多电压级网络标么值等值电路的两种方法求多电压级网络标么值等值电路的两种方法1）参数归算法（）参数归算法（先有名值归算，后求标么值先有名值归算，后求标么值）取基本级（取基本级（SBSN，UBUN）；）；参数折算（将各级电压折算到基本级侧）；参数折算（将各级电压折算到基本级侧）；求标幺值。求标幺值。2）基准值归算法（）基准值归算法（先基准值归算，后求标么值先基准值归算，后求标么值）取基本级（取基本级（SBSN，UB1UN1）；）；基本级折算（将基本级基本级折算（将基本级SB、UB1折算到各电压级，折算到各电压级，

31、分别求出分别求出UB2、UB3、UBn）；）；求标幺值。求标幺值。50三相输电线路的电纳 额定频率下，线路每单位长度的一相等值电纳：kmSrDCfCbeqeqN/10lg58.726u单导线线路：单导线线路：b2.8b2.81010-6-6 S/km S/kmu分裂根数分裂根数2 2： b3.4b3.41010-6-6 S/km S/km u分裂根数分裂根数3 3： bb 3.83.81010-6 -6 S/kmS/kmu分裂根数分裂根数4 4： bb 4.14.11010-6 -6 S/kmS/kmbn146分裂数分裂数n n相关相关分裂导线分裂数分裂导线分裂数n n与其与其电纳值电纳值b b