第二章 电力系统各元件的参数和数学模型1

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1、第二章电力系统元件的运行特性和数学模型2－1隐极式发电机的运行限额和数学模型1.发电机的运行额限发电机的运行总受一定条件，如绕组温升、励磁绕组温升、原动机功率等的约束。这些约束条件决定了发电机组发出的有功、无功功率有一定的限额。FPO’CQBSAO图2－5运行极限图（1）定子绕组温升约束。定子绕组温升取决于定子绕组电流，也就是取决于发电机的视在功率。当发电机在额定电压下运行时，这一约束条件就体现为其运行点不得越出以O为圆心，以BO为半径所作的圆弧S。（2）励磁绕组温升约束。励磁绕组温升取决于励磁绕组电流，也就是取决于发电机的空载电势。这一约束条件体现为发电机的空载电势不得大于其额定

2、值EQn,也就是其运行点不得越出以O’为圆心、O’B为半径所作的圆弧F。（3）原动机功率约束。原动机的额定功率往往就等于它所配套的发电机的额定有功功率。因此，这一约束条件就体现为经B点所作与横轴平行的直线的直线BC。（4）其它约束。其它约束出现在发电机以超前功率因数运行的场合。它们有定子端部温升、并列运行稳定性等的约束。其中，定子端部温升的约束往往最为苛刻，从而这一约束条件通常都需要通过试验确定，并在发电机的运行规范中给出，图2－5中虚线T只是一种示意，它通常在发电机运行规范书中规定。归纳以上分析可见，隐极式发电机的运行极限就体现为图2－5中曲线OA、AB、BC和虚线T所包围的面积

3、。2.发电机的电抗和等值电路发电机是供电的电源，其等值电路有两种，如图所示。在电力系统计算中，一般不计发电机的电阻，因此发电机参数只有一个电抗XG。一般发电机出厂时厂家提供的参数有发电机额定容量SN,额定有功功率PN、额定功率因数COSΦN、额定电压UN及电抗百分值XG％，据此可求得发电机电抗XG。30按电抗百分值定义：而不计电阻则：式中XG——发电机电抗；XG％——发电机电抗百分值；UN—发电机的额定电压，kV；SN—发电机的额定功率，MVA。2－2变压器的参数和数学模型一、双绕组变压器的参数和数学模型变压器做短路实验和空载实验测得短路损耗、短路电压、空载损耗、空载电流可以用来求

4、变压器参数。1．电阻由于短路试验时，一次侧外加的电压是很低的，只是在变压器漏t阻抗上的压降，所以铁芯中的主磁通也十分小，完全可以忽略励磁电流，铁芯中的损耗也可以忽略，由于变压器短路损耗近似等于额定电流流过变压器时高低压绕组中的总铜耗，即而铜耗与电阻之间有如下关系30可得式中，UN、SN以、为单位，Pk以为单位。如UN改以为单位，SN改为以为单位，则可得式中RT－变压器高低压绕组的总电阻（Ω）；Pk－变压器的短路损耗（）SN－变压器的额定容量（）；UN－变压器的额定电压（）。2．电抗由于大容量变压器的阻抗以电抗为主，亦即变压器的电抗和阻抗数值上接近相等，可以近似认为，变压器的短路电压

5、百分数Uk％与变压器的电抗有如下关系从而式中XT－变压器高低绕组的总电抗（Ω）Uk％－变压器的短路电压百分值3．电导变电器电导反映与变压器励磁支路有功损耗相应的等值电导，通过空载试验数据求得。变压器空载试验接线图如图2—11所示。进行空载试验时，二次开路，一次加上额定电压，在一次测得空载损耗和空载电流。变压器励磁支路以导纳表示时，其中电导对应的是铁芯损耗，而空载损耗包括铁芯损耗和空载电流引起的绕组中的铜损耗。由于空载试验的电流很小，变压器二次处于开路，所以此时的绕组铜损耗很小，可认为空载损耗主要损耗在上了，因此，铁芯损耗30近似等于空载损耗。P0=GTUN2GT=P0/UN2变换单

6、位后为式中GT－变压器的电导（）P0－变压器的空载损耗（）UN－变压器的额定电压（）4．电纳变压器电纳反映与变压器主磁通的等值参数(励磁电抗)相应的电纳，也是通过空载试验数据求得。变压器空载试验时，流经励磁支路的空载电流分解为有功电流(流过)和无功电流(流过)，且有功分量较无功分量小得多(如图2-12所示)，所以在数值上，即空载电流近似等于无功电流。①又由得②让式①、②相等，解得BT－变压器的电纳（）I0%－变压器的空载电流百分值一、三绕组变压器的参数和数学模型计算三绕组变压器各绕组的阻抗及励磁支路的导纳的方法与计算双绕组变压器时没有本质的区别，也是根据厂家提供的一些短路实验数据和

7、空载实验数据求取。但由于三绕组变压器三绕组的容量比有不同的组合，且各绕组在铁芯上的排列又有不同方式，所以存在一些归算问题。三绕组变压器的容量比有三种（标准）：100/100/100；100/50/100；100/100/50例：90000/90000/45000MVA非标准：100/66.7/100；100/100/66.7(一)容量比100/100/100三绕组变压器出厂时，厂家提供三个绕组两两间做短路试验时测得的短路损耗Pk(1—2)、Pk(2—3)、Pk(1—3