电力系统各元件的等值电路和参数计算

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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

2、述参数外还有变比，发电机有时间常数等。根据元件的运行状态，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

3、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。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2.2输电线路的等值电路和参数计算（1）导线和避雷线：电性能，机械强

4、度，抗腐蚀能力；主要材料：铝，铜，钢；例：LJTJLGJ2.2输电线路的等值电路和参数计算（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2.2输电线路的等值电路和参数计算（3）绝缘子针式：10kV及以下线路2.2输电线路的等值电路和参数计算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。2.2输电线路的等值电路和参数计算悬式绝缘子棒式绝缘子起到绝缘和横担的作用，应用于10～35kV农网。2.2输电线路的等值电路和参数计算棒式绝缘子2.电缆线路导体绝缘层保护

5、层2.2输电线路的等值电路和参数计算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。2.2.2输电线路的等值电路图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2.2.2输电线路的等值电路（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

6、线路阻抗2.2.2输电线路的等值电路图2-12短线路的等值电路2.中等长度的输电线路110kV～220kV架空线：100km～300km电缆：<100km线路电纳忽略不计参数：可作出π型等值电路和T型等值电路（图2-13）2.2.2输电线路的等值电路2.2.2输电线路的等值电路图2-13中等长度线路的等值电路(a)π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）2.2.2输电线路的等值电路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

7、肤效应和邻近效应。（2）绞线的实际长度比导线长度长2～3％。（3）导线的实际截面比标称截面略小。因此交流电阻率比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:2.2.3输电线路的参数计算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。2.2.3输电线路的参数计算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

8、材料的多股线：Ds=（0.724～0.771)r钢芯铝线：Ds=（0.77～0.9)r2.2.3输电线路的参数计算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2.2.3输电线路的参数计算增加一张分裂导线照片2.2.3输电线路的参数计算