C4 电力系统各元件的特性和数学模型.ppt

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1、第二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.符号说明：1.功率所有功率都是三相总功率，电压均指线电压，电流为线电流取滞后功率因数为正，感性无功负荷运行时，所吸取的无功功率超前功率因数为负，容性无功滞后功率因数为正，感性无功发电机运行时，所发出的无功功率超前功率因数为负，容性无功2.阻抗和导纳无论容性、感性，阻抗都表示为R+jX导纳都表示为G+jB具体是容性还是感性，取决于X和B本身取值的正负XB感性取正值取负值容性取负值取正值2.1系统等值模型

2、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。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

3、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。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&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。电

4、力系统分析和计算的一般过程：观察和分析电气元件的物理现象和特性元件建模：抽象出等值电路(发电机/变压器/线路/负荷)系统建模：系统等值电路，网络方程各种数学方法进行求解，并对结果进行分析问题如何用等值电路表示输电线路？物理线路基本结构如何？有几个参数可以反映输电线的电磁现象？各个参数受哪些因素影响？2.2电力线路的数学模型？一、电力线路结构简述电力线路按结构可分为：1.构成：导线、避雷线、杆塔、绝缘子和金具等I、架空线路架空线路电缆线路普通导线扩径导线、分裂导线等避雷线导线（四分裂）杆塔绝缘子串典

5、型架空输电线路的照片将雷电流引入大地以保护电力线路免受雷击。传输电能支持导线和避雷线使导线和杆塔间保持绝缘电性能，机械强度，抗腐蚀能力；主要材料：铝，铜，钢；例：LJTJLGJ（1）导线和避雷线木塔：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）杆塔同杆双回塔10kV同杆双回塔杆塔绝缘子种类（材料）钢化玻璃绝缘子瓷绝缘子合成绝缘子（3）绝缘子绝缘子形式针式绝缘子：10kV及以下线路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起到绝缘和横担的

6、作用，应用于10～35kV农网。瓷横担绝缘子（棒式绝缘子）通常可根据绝缘子串上绝缘子的片数来判断线路电压等级，一般一个绝缘子承担1万伏左右的电压。金具种类并沟线夹（接续金具）悬垂线夹耐张线夹联结金具（Z型挂板）（4）金具支持、接续、保护导线和避雷线，连接和保护绝缘子。金具种类（保护）防振锤间隔棒2.导线的构造和型号单股线---单根实心金属线（铜T或者铝L）少用多股绞线(同材料)---多根单股线纽绞，标号：TJ-铜绞，LJ-铝绞，GJ-钢绞多股绞线(两种材料)---主要是钢芯铝绞，好的导电性能

7、和高的机械强度，普遍采用，标号：LGJ(普通型)、LGJQ(轻型)、LGJJ(加强型)型号：标号+数字(主要载流截面积/钢芯截面积mm2)例如：LGJ-150表示额定截面积150mm2的铝线；LGJ-400/50表示载流额定截面积为400mm2、钢线额定截面积为50mm2的普通钢芯铝线。目的：减少电晕损耗或线路电抗。扩径导线人为扩大导线直径，但不增加载流部分截面积。与一般导线不同之处在于支撑层仅有6股，起支撑作用。分裂导线每相用几根型号相同的导线并联而构成复导线，各个导线的轴心对称地布置在半径为R

8、的圆周上(R远小于相间距离)，导线之间用支架支撑。3.为改善架空线路的性能而采取的措施扩径导线采用四分裂导线的三相水平排列线路示意图分裂导线三相导线排列方式：三角排列水平排列分裂导线bundledconductor超高压输电线路为抑制电晕放电和减少线路电抗所采取的一种导线架设方式。即每相导线由几根直径较小的分导线组成，各分导线间隔一定距离并按对称多角形排列。超高压输电线路的分裂导线数一般取3～4根。分裂导线一般是将每相导线用2-4根截面较小的导线组成，分导线间相距0.3-0.5米，