电气工程基础-系统篇4

1、电气工程基础系统篇2013-2014-2,任课教师：褚晓东 Email： Tel.: 81696127 (office)某台三相电力变压器的主要额定数据为: 额定容量SN=100kVA, 一、二次额定电压U1NU2N=6.0/0.4kV, 联结为Y,yn0 。空载、短路实验数据为: （1）设R1R2Rk/2, X1=X2 =Xk/2, 折算到高压侧的参数； （2）画出折算到高压侧的T形等效电路,第2章 电力系统各元件的数学模型,同步发电机 变压器 输电线路 负荷,2.3.1 电力线路正负序参数与等值电路,一、电力线路的正（负）序参数 三相电力线路的原始参数以单位长度的

2、电路参数来表示 单位长度线路的串联电阻r1 单位长度线路的串联电抗x1 单位长度线路的并联电导g1 单位长度线路的并联电纳b1 各参数可以通过计算或测量来确定,2.3.1 电力线路正负序参数与等值电路,串联电阻 反映线路通过电流时产生的有功功率损耗效应，直流电阻通常小于交流电阻 集肤效应：导线交流电阻与直流电阻的比值随着频率的升高而增大，随导线截面积的增大而上升 对铜、铝绞线，当截面积不是特别大时，频率50-60Hz的交流电阻与直流电阻相差甚微 钢芯铝绞线的交流电阻与铝线部分的直流电阻差别很小 一般电力系统计算中均可用直流电阻代替有效电阻 电阻值与温度有关 产品手册提供温度为20oC时单位长度

3、的直流电阻，应根据实际温度进行修正,2.3.1 电力线路正负序参数与等值电路,每相单位长度线路的交流电阻,200C时的电阻率（ mm2/km） 铝：31.5 mm2/km 铜： 18.8 mm2/km,导线的额定截面积（mm2）,温度修正：,电阻温度系数 铝：0.00382（1/0C） 铜：0.0036（1/0C）,2.3.1 电力线路正负序参数与等值电路,并联电导 线路带电时绝缘介质中产生的泄漏电流及导体附近空气游离而产生有功功率损耗 110kV以下的架空线路，与电压有关的有功功率损耗多由绝缘子表面泄漏电流引起的 110kV及以上电压架空线路，与电压有关的有功功率损耗多由电晕放电现象引起的

4、一相对地等值电导 电晕损耗和泄露电流通常很小，可以认为g1=0,三相线路每千米的电晕有功功率损耗（kW）,线路的线电压（kV）,2.3.1 电力线路正负序参数与等值电路,安培定律：电流周围存在磁场，磁场H方向与电流的方向有关，其关系可以由右手螺旋定则来判断 (1) 通电直导线中的安培定则：用右手握住通电直导线，让大拇指指向电流的方向，那么四指的指向就是磁感线的环绕方向,2.3.1 电力线路正负序参数与等值电路,安培定律：电流周围存在磁场，磁场H方向与电流的方向有关，其关系可以由右手螺旋定则来判断 (2) 通电螺线管中的安培定则：用右手握住通电螺线管，使四指弯曲与电流方向一致，那么大拇指所指的那

5、一端是通电螺线管的N极,2.3.1 电力线路正负序参数与等值电路,串联电抗（电感） 反映载流导体的磁场效应 单根长导线的自感：磁力线是一簇同心圆,两根平行长导线的互感,2.3.1 电力线路正负序参数与等值电路,2.3.1 电力线路正负序参数与等值电路,三相线路的电感 D12 (Dab )D23 (Dbc ) D31 (Dca ),2.3.1 电力线路正负序参数与等值电路,三相线路均匀换位 每相单位长度线路的电抗 其中 为三相导线的几何均距 为导线材料的相对导磁系数 为导线的平均几何半径,2.3.1 电力线路正负序参数与等值电路,220 kV及以上的超高压架空线路，为了减小电晕放电和单位长度电抗

6、，采用分裂导线 分裂数n，导线半径r时的等值半径,2.3.1 电力线路正负序参数与等值电路,高斯定律：表明在闭合曲面内的电荷分布与产生的电场E之间的关系，穿过一封闭曲面的电力线总数与封闭曲面所包围的电荷量成正比，即电场强度在一封闭曲面上的面积分与封闭曲面所包围的电荷量成正比,2.3.1 电力线路正负序参数与等值电路,并联电纳（电容） 反映带电导体周围的电场效应,2.3.1 电力线路正负序参数与等值电路,一相对地等值电纳 对分裂导线,2.3.1 电力线路正负序参数与等值电路,二、电力线路正（负）序单相等值电路 对不是很长的线路（300 km），不考虑分布特性，而采用集中参数及其等值电路；对较长、

7、电压等级较高的线路（300 km），应考虑其参数的分布特性 集中参数模型,2.3.1 电力线路正负序参数与等值电路,输电线路单相集中参数等值电路,2.3.1 电力线路正负序参数与等值电路,长度较短（100 km）、较低电压等级（60 kV）的输电线路，对并联电导和电纳忽略不计,2.3.1 电力线路正负序参数与等值电路,分布参数模型,2.3.1 电力线路正负序参数与等值电路,由 可得,2.3.1 电力线路正负序参数与等值电路,对x求导 解微分方程组,2.3.1 电力线路正负序参数与等值电路,线路特性阻抗 线路传播系数 则,2.3.1 电力线路正负序参数与等值电路,由双曲函数的定义 得,2.3.1

8、 电力线路正负序参数与等值电路,对形等值电路 对T形等值电路,2.3.1 电力线路正负序参数与等值电路,？,2.3.2 电力线路的零序阻抗,三相输电线路的零序阻抗，是当三相线路流过零序电流，即完全相同的三相交流电流时每相的等值阻抗 在三相架空输电线路零序电流以大地作为回路的情况下，三相架空输电线可看作由三个“导线-大地”回路所组成 每根导线-大地回路单位长度的自阻抗,2.3.2 电力线路的零序阻抗,三相导线之间的互阻抗可近似用下式表示 当三相零序电流流过三相输电线，从大地流回时，每相的等值零序阻抗为 即零序电抗较之正序电抗几乎大三倍,电力线路的电晕放电,第2章 电力系统各元件的数学模型,同步发

9、电机 变压器 输电线路 负荷,负荷的数学模型,负荷是电力系统的重要组成部分，电力系统的分析和计算必须要建立负荷模型 对某一具体的用电设备建立其负荷模型并不困难，但对电力系统分析中成千上万的负荷模型不可能逐一进行描述 负荷模型的特点：多样性、随机性和时变性 经验证明，负荷模型的精度对系统分析的结论具有很大的影响,负荷的种类,按用户的性质分：工业负荷、农业负荷、商业负荷、城镇居民负荷等 按用电设备类型分：感应电动机、同步电机、整流设备、照明、电热及空调等,建立负荷模型的主要方法,综合统计法：将节点负荷看成个别用户的集合，先将这些用户的用电器分类，并确定各种类型的用电器的平均特性，然后统计出各类用电

10、器所占的比重，从而综合得出总的负荷模型 总体辨测法：先从现场采集测量数据，然后确定一个合适的负荷数学模型结构，再根据现场的测试数据辨识出模型中所含的参数值,负荷模型的分类,静态模型 vs. 动态模型 线性模型 vs. 非线性模型 电压相关模型 vs. 频率相关模型 机理模型 vs. 输入输出模型,静态负荷模型多项式形式,静态电压模型 其中，,静态负荷模型多项式形式,静态频率模型 其中，,静态负荷模型指数形式,静态负荷模型指数形式,动态负荷模型,当电压大范围变化时，静态负荷模型将对分析结果带来较大误差，需要采用动态负荷模型 负荷的动态特性主要取决于感应电动机的暂态行为，动态负荷模型主要是感应电动机的数学模型 动态负荷模型分为计及机电暂态过程和计及机械暂态过程两种类型，后者的容量较小,复习与预习,理解架空输电线路的4个基本参数分别对应何种物理现象，掌握3种等值电路及其适用场合 练习题（03.26 第3组讲解）：一条三相架空输电线路全长40公里，其总的串联阻抗为Z =