电力系统各元件的等值电路和参数计算.ppt
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1、第2章电力系统元件模型和参数计算,主要讲述电力系统各元件等值电路及参数以及电力系统稳态等值电路模型.,2.1 系统等值模型的基本概念,电力系统元件:构成电力系统的各组成部件,包括各种一次设备元件、二次设备元件及各种控制元件等。电力系统分析和计算一般只需计及主要元件或对所分析问题起较大作用的元件参数及其数学模型。对电力系统稳态及暂态分析计算有关的元件,包括输电线路、电力变压器、同步发电机及负荷。,2.1 系统等值模型的基本概念,元件参数:表述元件电气特征的参量,元件特征不同,其表述特征的参数亦不同,如线路参数为电阻、电抗、电纳、电导,变压器除上述参数外还有变比,发电机有时间常数等。根据元件的运行
2、状态,又可分为静态参数和动态参数,定参数和变参数等。总之,元件特征不同,运行状态不同,其参数亦是多种多样的,因此,表示同一元件的模型也会不同。,2.1 系统等值模型的基本概念,数学模型:元件或系统物理模型(物理特性)的数学描述,根据元件特征、运行状态及求解问题不同,数学模型可分为:描述静态(或稳态)问题的代数方程和描述动态(或暂态)问题的微分方程、描述线性系统的线性方程和非线性系统的非线性方程、定常系数方程和时变系数方程、描述非确定性过程的模糊数学方程及利用人工智能和神经元技术的网络方程等。元件的数学模型描述了元件的特性,而由各种元件构成的系统的数学模型则是各元件数学模型的有机组合和相互作用。
3、,2.1 系统等值模型的基本概念,电力系统分析和计算的一般过程 首先将待求物理系统进行分析简化,抽象出等效电路(物理模型);然后确定其数学模型,也就是说把待求物理问题变成数学问题;最后用各种数学方法进行求解,并对结果进行分析。,2.1 系统等值模型的基本概念,直流稳态交流稳态暂态,图2-1 输电线路等值电路,例:输电线路模型,2.2.1 输电线路1.架空线导线避雷线杆塔绝缘子金具,(1)导线和避雷线:电性能,机械强度,抗腐蚀能力;主要材料:铝,铜,钢;例:LJ TJ LGJ,(2)杆塔木塔:较少采用铁塔:主要用于220kV及以上系统钢筋混凝土杆:应用广泛,(3)绝缘子针式:10kV及以下线路,
4、针式绝缘子,悬式绝缘子 主要用于35kV及以上系统,根据电压等级的高低组成数目不同的绝缘子链。,悬式绝缘子,棒式绝缘子 起到绝缘和横担的作用,应用于1035kV农网。,棒式绝缘子,2.电缆线路导体绝缘层保护层,架空输电线路参数有四个(图2-11)(1)电阻r0:反映线路通过电流时产生的有功功率 损耗效应。(2)电感L0:反映载流导体的磁场效应。,图2-11 单位长线路的一相等值电路,图2-11 单位长线路的一相等值电路,(3)电导g0: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。(4)电容C0:带电导体周围的电场效应。输电线路的以上四个参数沿线路均匀分布。,1.短
5、输电线路:电导和电纳忽略不计长度100km电压60kV以下短的电缆线线路阻抗,图2-12 短线路的等值电路,2.中等长度的输电线路110kV220kV架空线:100km300km电缆:100km线路电纳忽略不计参数:可作出型等值电路和T型等值电路(图2-13),图2-13 中等长度线路的等值电路(a)形等值电路;(b)T形等值电路,3.长距离输电线路架空线:300km电缆:100km需要考虑分布参数特性(见2.3节),1.电阻有色金属导线单位长度的直流电阻:考虑如下三个因素:(1)交流集肤效应和邻近效应。(2)绞线的实际长度比导线长度长23。(3)导线的实际截面比标称截面略小。因此交流电阻率比
6、直流电阻率略为增大:铜:18.8 铝:31.5精确计算时进行温度修正:为温度系数:铜:铝:,2.电抗三相导线排列对称(正三角形),则三相电抗相等。三相导线排列不对称,则进行整体循环换位后三相电抗相等。,2.电抗1)单导线每相单位长度电感和电抗:式中:Deq为三相导线间的互几何均距,Ds为导线的自几何均距实际多股绞线的自几何均距:非铁磁材料的单股线:Ds=0.779r非铁磁材料的多股线:Ds=(0.7240.771)r钢芯铝线:Ds=(0.770.9)r,r为导线的计算半径,3 具有分裂导线的输电线路的等值电感和电抗,增加一张分裂导线照片,四分裂导线,Dsb为分裂导线的自几何均距,随分裂根数不同
7、而变化。2分裂导线:3分裂导线:4分裂导线:通常,dDs,因此,分裂导线自几何均距Dsb比单导线自几何均距Ds大,分裂导线的等值电感小。,4.输电线路的电导:用来反映泄漏电流和空气游离所引起的有功功率损耗。(1)正常情况下,泄漏电流很小,可以忽略,主要考虑电晕现象引起的功率损耗。(2)电晕:局部场强较高,超过空气的击穿场强时,空气发生游离,从而产生局部放电现象。,(3)电晕临界电压:线路开始出现电晕的电压。等边三角形排列时,电晕临界电压的经验公式:m1:导线表面状况系数;m2:天气状况系数;r:导线计算半径;D:相间距离;:空气相对密度。=3.92p/(273+t)P-大气压力;t-大气温度,
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- 电力系统 元件 等值 电路 参数 计算
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