电力系统分析 教学课件 作者 孙淑琴 第2次课-第2章 电力系统各元件参数及模型.ppt

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1、第二章电力系统各元件稳态参数及模型(第1部分)本章主要教学安排主讲内容同步发电机和调相机输电线路的参数及模型电力变压器参数及模型无功补偿设备电力系统负荷电力网络的数学模型、标幺制教学要求掌握电力系统主要电气元件的参数及数学模型重点、难点电力变压器参数及模型、电力网络的数学模型、电力系统标幺制基本内容一.同步发电机和调相机二.输电线路的参数及模型三.电力变压器参数及模型四.无功补偿设备五.电力系统负荷六.电力网络的数学模型一.同步发电机和调相机1.同步发电机的基本方程同步发电机是电力系统中的电源，它的稳态特性与暂态行为在电力系统中具有支配地位。1.同步发电机的基本方程同步电动

2、机是一种交流电机，主要做发电机用，也可做电动机用，一般用于功率较大，转速不要求调节的生产机械，例如大型水泵，空压机和矿井通风机等。同步电动机的特点之一是稳定运行时的转速n与定子电流的频率f1之间有严格不变的关系，即；同步电动机的转速n与旋转磁场的转速n0相同。“同步”之名由此而来。一.同步发电机和调相机p-磁极对数三相同步电动机的基本结构定子：作用是吸收电能，产生旋转磁通势，所以和三相异步电动机的定子相同，也由机座，定子铁心和定子绕组三部分组成。一.同步发电机和调相机凸极式隐极式转子：同步电动机的转子结构与异步电动机不同，分两种结构形式，即凸极式和隐极式，凸极式有明显的磁极

3、。如图所示，适用于极数比较多的情况。隐极式无明显磁极。如图所示，适用于两极情况，同步电动机很少采用3000r/min的转速，所以一般采用凸极式。三相同步电动机的基本结构一.同步发电机和调相机一.同步发电机和调相机1.同步发电机的数学模型三相同步发电机正常运行时，定子某一相空载电势Eq，输出电压或称端电压U和输出电流I间的相位关系如图所示。δ是Eq领先U的角度，称为功角，是功率因数角，即U与I的相位差，Eq与q轴（横轴或交轴）重合，d为纵轴或直轴。电机学中有：δd轴q轴设发电机以滞后功率因数运行，其端电压相量U，定子电流为I，隐极式发电机因气隙均匀，直轴和交轴同步电抗相等，（

4、xd=xq）其等值电路为：r+jxdIEqU2.同步发电机的等值电路一.同步发电机和调相机δd轴q轴隐极式同步发电机输出的电磁功率为：δ是Eq领先U的角度，称为功角。2.同步发电机的等值电路一.同步发电机和调相机凸极式发电机(水轮机)因气隙不均匀，直轴和交轴同步电抗不相等，其等值电路为：一.同步发电机和调相机r+jxqEqUjId(xd-xq)I2.同步发电机的等值电路δd轴q轴凸极式同步发电机输出的电磁功率为：一.同步发电机和调相机2.同步发电机的等值电路3.同步电动机的额定值额定功率PN(kw)，额定运行时轴上输出的机械功率；额定电压UN，(V),额定运行时定子绕组应加

5、的线电压；额定电流IN，(A),额定运行时定子绕组的线电流；额定转速nN，（r/min）额定运行时的转速；额定功率因数，额定效率η，此外，还应给出额定励磁电压UfN和额定励磁电流IfN等。一.同步发电机和调相机一.同步发电机和调相机同步电机电阻和电抗的计算：一.同步发电机和调相机发电机既是唯一的有功功率电源，同时也是最基本的无功功率电源。发电机只有运行在额定状态（即额定电压、电流和功率因数）下的B点，其容量可得到充分的利用。发电机的运行极限图当系统中有功功率备用充足时，可使靠近负荷中心的发电机降低有功功率，多发无功功率，以提高系统运行的电压水平。额定视在功率限制空载电动势限

6、制额定有功功率限制静态稳定约束4.同步发电机运行一.同步发电机和调相机5.同步调相机同步调相机是系统中的无功功率电源，实质上，它是专用的空载运行的大容量同步电机，同步电机调相运行时，由电网供给的有功功率约为其额定容量的1.5-3%，功率因数约为0.015-0.03。同步调相机正常运行时数学模型与同步发电机相同，简化条件为，因此输出电流只有纵轴分量。一.同步发电机和调相机同步调相机输出的无功功率为：d轴q轴d轴q轴过励磁（相位滞后），欠励磁（进相）无功功率为负，同步调相机相当于电抗器。无功功率为正，同步调相机相当于电容器欠励磁的极限为励磁电流为零，此时：二.输电线路的参数及模

7、型电力线路及结构电力线路参数及计算三相输电线模型二.输电线路的参数及模型电力线路及结构：电力线路包括输电线路和配电线路，用来传送电能。按结构分架空线路和电缆线路。架空线路由导线、避雷线（或称架空地线）、杆塔、绝缘子和金具等主要元件组成。导线用来传送电能，避雷线把雷电流引入大地，绝缘子使导线和杆塔之间绝缘，金具用以支持、连接导线，杆塔用来支撑导线和避雷线。绝缘子69kV以上输电线路一般采用悬式绝缘子，一般为瓷性材料导线一般采用钢芯铝绞线、铝合金导线二.输电线路的参数及模型支架输电线路采用几种形式的支持结构：架空铁搭钢