电力工程基础潮流计算.pptx
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1、电力工程基础电力工程基础 第五章第五章 电压、功率及电能损耗的计算电压、功率及电能损耗的计算第一节 输电线路的参数计算与等值电路n 架空输电线路的等值电路n 电阻n 电抗n 电导n 电纳第1页/共153页电力工程基础电力工程基础 第五章第五章 电压、功率及电能损耗的计算电压、功率及电能损耗的计算一、架空输电线路的等值电路一、架空输电线路的等值电路n n 串联参数串联参数电阻电阻:反映线路流过:反映线路流过电流电流时的时的有功损耗有功损耗电抗电抗:反映线路流过:反映线路流过电流电流时的时的磁场效应磁场效应n n 并联参数并联参数电电导导:反反映映载载流流线线路路绝绝缘缘介介质质泄泄露露(有有功功
2、)损损耗和导线电晕(有功)损耗耗和导线电晕(有功)损耗电电纳纳:反反映映载载流流线线路路的的电电场场效效应应(相相间间及及相相对对地之间的电容)地之间的电容)第2页/共153页电力工程基础电力工程基础 第五章第五章 电压、功率及电能损耗的计算电压、功率及电能损耗的计算架架空空输输电电线线路路在在正正常常运运行行时时三三相相参参数数相相等等,所所以以可可以以用用单相单相等值电路图表示。等值电路图表示。1.1.1.1.分布参数模型分布参数模型 其其中中,r r r r0 0 0 0、x x x x0 0 0 0、g g g g0 0 0 0、b b b b0 0 0 0为为单单位位长长度度线线路路
3、的的电电阻阻、电抗、电导和电纳。电抗、电导和电纳。r0+jX0g0+jb0第3页/共153页电力工程基础电力工程基础 第五章第五章 电压、功率及电能损耗的计算电压、功率及电能损耗的计算2.2.2.2.集中参数模型集中参数模型p当架空线路长度小于300km300km时,用集中参数表示IIII型等效电路型等效电路T T型等效电路(较少用)型等效电路(较少用)R+jXjB/2jB/2不计电导不计电导G的原因的原因第4页/共153页电力工程基础电力工程基础 第五章第五章 电压、功率及电能损耗的计算电压、功率及电能损耗的计算p当当架架空空线线路路长长度度不不超超过过100km100km100km100k
4、m、电电压压等等级级在在35kV35kV35kV35kV及及以以下下时时,由由于于电电压压低低、线线路路短短线线路路的的电电纳纳也也可可忽忽略不计略不计,此时可简化为,此时可简化为“一字型一字型”等值电路。等值电路。p当当架架空空线线路路长长度度超超过过300km300km300km300km时时,可可将将线线路路分分段段,使使每每段段线线路路的的长长度度不不超超过过300km300km300km300km,从从而而用用若若干干个个IIIIIIII型型等效电路等效电路来表示。来表示。R+jX第5页/共153页电力工程基础电力工程基础 第五章第五章 电压、功率及电能损耗的计算电压、功率及电能损耗
5、的计算二、电阻二、电阻1.1.1.1.计算法计算法 直流直流电阻电阻注意:实际使用的电阻率注意:实际使用的电阻率略大于略大于这些材料的这些材料的直流直流电阻率,因为:电阻率,因为:pp通通过过交交流流电电流流时时,由由于于集集肤肤效效应应和和邻邻近近效效应应,电电流流在在导导体体中中分分布布不均匀,导体的交流电阻比直流电阻大不均匀,导体的交流电阻比直流电阻大0.2%1.0%0.2%1.0%;pp输输电电线线路路大大多多此此案案用用多多股股绞绞线线,绞绞线线每每一一股股的的实实际际长长度度比比导导线线长长度约增加度约增加2%3%2%3%;pp线线路路参参数数是是按按导导线线的的额额定定截截面面积
6、积计计算算的的,导导线线的的实实际际截截面面积积通通常常比比额定截面积略小额定截面积略小。修正后的电阻率修正后的电阻率第6页/共153页电力工程基础电力工程基础 第五章第五章 电压、功率及电能损耗的计算电压、功率及电能损耗的计算2.2.2.2.查手册法查手册法 直接从手册中查出各导线的电阻值直接从手册中查出各导线的电阻值3.3.3.3.温度修正温度修正 以以上上两两种种方方法法得得到到的的电电阻阻值值,都都是是指指温温度度为为20202020 C C时时的的值,在要求较高精度时,值,在要求较高精度时,t t C C时的电阻值时的电阻值r rt t按下式修正:按下式修正:第7页/共153页电力工
7、程基础电力工程基础 第五章第五章 电压、功率及电能损耗的计算电压、功率及电能损耗的计算三、电抗三、电抗uu三相导线呈三相导线呈等边三角形对称等边三角形对称排列时,各相电抗相等排列时,各相电抗相等uu三三相相导导线线不不对对称称排排列列时时(如如水水平平排排列列),利利用用导导线线换换位位来使三相电抗参数对称来使三相电抗参数对称 整换位循环:指一定长度内有两次换位而三相导线都分别处于三个不同位置,完成一次完整的循环。ABCAAABBBCCC第8页/共153页电力工程基础电力工程基础 第五章第五章 电压、功率及电能损耗的计算电压、功率及电能损耗的计算1.1.1.1.计算法计算法 三相导线三相导线对
8、称对称时,时,每相每相导线导线单位长度单位长度的电抗的电抗第9页/共153页电力工程基础电力工程基础 第五章第五章 电压、功率及电能损耗的计算电压、功率及电能损耗的计算2.2.2.2.查手册法查手册法根根据据导导线线型型号号(包包括括截截面面积积)和和线线间间几几何何均均距距查查手手册册。工程上一般取架空线路的电抗值为工程上一般取架空线路的电抗值为0.40.40.40.4 /km/km/km/km。3.3.3.3.分裂导线的电抗分裂导线的电抗其其将将每每相相导导线线分分成成若若干干根根,相相互互间间保保持持一一定定的的距距离离。其其改改变变了了导导线线周周围围的的磁磁场场分分布布,等等效效地地
9、增增加加了了导导线线半半径径,从而从而l l减少了线路电抗减少了线路电抗l l降降低低线线路路表表面面电电场场强强度度(达达到到减减低低电电晕晕损损耗耗和和抑抑制电晕干扰的目的)制电晕干扰的目的)l l增大线路的电纳值增大线路的电纳值第10页/共153页电力工程基础电力工程基础 第五章第五章 电压、功率及电能损耗的计算电压、功率及电能损耗的计算分裂导线的单位电抗分裂导线的单位电抗一一般般单单股股导导线线每每公公里里的的电电抗抗约约为为0.40.40.40.4,而而分分裂裂导导线线数数分分别别为为2 2 2 2、3 3 3 3、4 4 4 4根根时时,相相应应的的每每公公里里电电抗抗分分别别降降
10、到到0.330.330.330.33 、0.300.300.300.30 、0.280.280.280.28 。第11页/共153页电力工程基础电力工程基础 第五章第五章 电压、功率及电能损耗的计算电压、功率及电能损耗的计算四、电导四、电导架架空空线线路路的的电电导导是是用用来来反反映映泄泄露露电电流流和和电电晕晕所所引引起起的的有有功功率损耗功功率损耗的参数。的参数。(一)泄露电流(一)泄露电流一一般般线线路路绝绝缘缘良良好好,泄泄露露电电流流(沿沿绝绝缘缘子子的的泄泄露露)很很小小,可忽略不计。可忽略不计。(二)电晕(空气游离引起的局部气体放电)(二)电晕(空气游离引起的局部气体放电)架架
11、空空线线路路在在带带有有高高电电压压的的情情况况下下,当当导导线线表表面面的的电电场场强强度度超超过过空空气气的的击击穿穿强强度度时时,导导体体附附近近的的空空气气游游离离而而产产生生的局部气体放电现象。的局部气体放电现象。第12页/共153页电力工程基础电力工程基础 第五章第五章 电压、功率及电能损耗的计算电压、功率及电能损耗的计算1.1.1.1.电晕的临界电压电晕的临界电压电电晕晕的的产产生生主主要要取取决决于于线线路路电电压压,开开始始出出现现电电晕晕的的电电压压称称为为临界电压临界电压U U U Ucrcrcrcr。计算的经验公式:。计算的经验公式:架架空空线线路路水水平平排排列列时时
12、,两两根根边边线线的的电电晕晕临临界界电电压压比比上上式式算算得的值高得的值高6%6%6%6%;而;而中间导线中间导线的临界电压则比上式低的临界电压则比上式低4%4%4%4%。第13页/共153页电力工程基础电力工程基础 第五章第五章 电压、功率及电能损耗的计算电压、功率及电能损耗的计算2.2.2.2.电晕损耗与电导电晕损耗与电导当当运运行行电电压压超超过过临临界界电电压压而而产产生生电电晕晕现现象象时时,与与电电晕损耗相对应的每晕损耗相对应的每相等值电导相等值电导为为第14页/共153页电力工程基础电力工程基础 第五章第五章 电压、功率及电能损耗的计算电压、功率及电能损耗的计算3.3.3.3
13、.电晕的危害及预防措施电晕的危害及预防措施 (1 1 1 1)电晕的危害)电晕的危害n n消耗电能消耗电能n n电电晕晕干干扰扰:其其产产生生的的脉脉冲冲电电磁磁波波对对无无线线电电和和高高频频通通信产生干扰信产生干扰(2 2 2 2)电晕的预防措施)电晕的预防措施 线路设计时应尽量线路设计时应尽量避免在正常气象条件下发生电晕避免在正常气象条件下发生电晕。n n实实际际工工程程中中对对不不同同电电压压等等级级的的架架空空线线路路,采采用用限限制制其其导导线外径线外径不小于某个临界值的方法来避免电晕;不小于某个临界值的方法来避免电晕;n n对对220kV220kV220kV220kV以以上上的的
14、超超高高压压输输电电线线路路,单单靠靠增增加加导导线线截截面面的的办办法法来来限限制制电电晕晕是是不不经经济济的的。通通常常采采用用分分裂裂导导线线或或扩扩径径导线导线来扩大每相导线的等值半径,提高电晕临界电压。来扩大每相导线的等值半径,提高电晕临界电压。第15页/共153页电力工程基础电力工程基础 第五章第五章 电压、功率及电能损耗的计算电压、功率及电能损耗的计算五、电纳五、电纳1.1.1.1.计算法计算法n n 一般三相导线(对称排列或不对称排列但完全换位)一般三相导线(对称排列或不对称排列但完全换位)n n 分裂导线分裂导线分裂导线分裂导线第16页/共153页电力工程基础电力工程基础 第
15、五章第五章 电压、功率及电能损耗的计算电压、功率及电能损耗的计算架架空空线线路路单单位位长长度度的的一一相相电电纳纳值值一一般般在在2.82.8 1010-6-6S/kmS/km;当当分分裂裂根根数数分分别别为为2 2、3 3、4 4时时,单单位位长长度度的的电电纳纳值值约约为为3.43.4 1010-6-6S/kmS/km、3.8 3.8 1010-6-6S/kmS/km和和4.84.8 1010-6-6S/kmS/km。2.2.2.2.查手册法查手册法根据导线的型号(截面)及线间的几何均距直接查出。根据导线的型号(截面)及线间的几何均距直接查出。对对于于电电缆缆的的参参数数,“一一般般事事
16、先先测测定定,然然后后列列表表备备查查”,可以查可以查电工手册电工手册。第17页/共153页电力工程基础电力工程基础 第五章第五章 电压、功率及电能损耗的计算电压、功率及电能损耗的计算认识架空线路的标号 /钢线部分额定截面积 主要载流部分额定截面积 J 表示加强型,Q表示轻型 J 表示多股线 表示材料,其中:L表示铝、G表示钢、T表示铜、HL表示铝合金 例如:LGJ400/50表示载流额定截面积为400mm2、钢线额定截面积为50 mm2的普通钢芯铝绞线。第18页/共153页电力工程基础电力工程基础 第五章第五章 电压、功率及电能损耗的计算电压、功率及电能损耗的计算为增加架空线路的性能而采取的
17、措施为增加架空线路的性能而采取的措施 目的:减少电晕损耗或线路电抗。目的:减少电晕损耗或线路电抗。多股线多股线 其其安安排排的的规规律律为为:中中心心一一股股芯芯线线,由由内内到到外外,第第一层为一层为6股,第二层为股,第二层为12股,第三层为股,第三层为18股,以此类推股,以此类推扩径导线扩径导线 人人为为扩扩大大导导线线直直径径,但但不不增增加加载载流流部部分分截截面面积积。不同之处在于支撑层仅有不同之处在于支撑层仅有6股,起支撑作用股,起支撑作用。分裂导线分裂导线 又又称称复复导导线线,其其将将每每相相导导线线分分成成若若干干根根,相相互互间间保持一定的距离。但会增加线路电纳。保持一定的
18、距离。但会增加线路电纳。第19页/共153页电力工程基础电力工程基础 第五章第五章 电压、功率及电能损耗的计算电压、功率及电能损耗的计算四分裂导线四分裂导线第20页/共153页电力工程基础电力工程基础 第五章第五章 电压、功率及电能损耗的计算电压、功率及电能损耗的计算架空线架空线第21页/共153页电力工程基础电力工程基础 第五章第五章 电压、功率及电能损耗的计算电压、功率及电能损耗的计算第二节 变压器的参数计算与等值电路n 双绕组变压器n 三绕组变压器n 自耦变压器n 分裂绕组变压器n 变压器的型等值电路第22页/共153页电力工程基础电力工程基础 第五章第五章 电压、功率及电能损耗的计算电
19、压、功率及电能损耗的计算一、双绕组变压器一、双绕组变压器(一)双绕组变压器的等值电路(一)双绕组变压器的等值电路n nT T T T型等值电路型等值电路 节点数比节点数比型电路多一个,计算较麻烦,故一般不用型电路多一个,计算较麻烦,故一般不用n n型等值电路型等值电路 变压器励磁电流相对很小,此种处理方法引起的误差很小变压器励磁电流相对很小,此种处理方法引起的误差很小n n励磁支路用功率表示的等值电路励磁支路用功率表示的等值电路当当变变压压器器实实际际运运行行电电压压与与变变压压器器的的额额定定电电压压接接近近时时,励励磁支路可用其功率损耗表示磁支路可用其功率损耗表示电电压压等等级级不不大大于
20、于35kV35kV35kV35kV的的变变压压器器,激激磁磁支支路路的的损损耗耗小小,在在近似计算中,激磁支路忽略不计近似计算中,激磁支路忽略不计第23页/共153页电力工程基础电力工程基础 第五章第五章 电压、功率及电能损耗的计算电压、功率及电能损耗的计算第24页/共153页电力工程基础电力工程基础 第五章第五章 电压、功率及电能损耗的计算电压、功率及电能损耗的计算(d)励磁支路用功率表示)励磁支路用功率表示(e)忽略励磁支路)忽略励磁支路第25页/共153页电力工程基础电力工程基础 第五章第五章 电压、功率及电能损耗的计算电压、功率及电能损耗的计算(二)(二)型等值电路中各参数的计算型等值
21、电路中各参数的计算铭牌参数:短路实验短路实验空载实验空载实验第26页/共153页电力工程基础电力工程基础 第五章第五章 电压、功率及电能损耗的计算电压、功率及电能损耗的计算短路实验(在原边加 I1N)第27页/共153页电力工程基础电力工程基础 第五章第五章 电压、功率及电能损耗的计算电压、功率及电能损耗的计算空载实验(在原边加 U1N)第28页/共153页电力工程基础电力工程基础 第五章第五章 电压、功率及电能损耗的计算电压、功率及电能损耗的计算1.1.电阻R RT T第29页/共153页电力工程基础电力工程基础 第五章第五章 电压、功率及电能损耗的计算电压、功率及电能损耗的计算2.2.电抗
22、X XT T第30页/共153页电力工程基础电力工程基础 第五章第五章 电压、功率及电能损耗的计算电压、功率及电能损耗的计算3.3.电导G GT T第31页/共153页电力工程基础电力工程基础 第五章第五章 电压、功率及电能损耗的计算电压、功率及电能损耗的计算4.4.电纳B BT T第32页/共153页电力工程基础电力工程基础 第五章第五章 电压、功率及电能损耗的计算电压、功率及电能损耗的计算5.5.变比K KT T(1 1)定义电网计算中:定义为空载变压器原、副方绕组的线电压之比电机学中:定义为变压器原、副方绕组的匝数之比n 对Y/YY/Y或/接线的变压器n 对Y/Y/接线的变压器第33页/
23、共153页电力工程基础电力工程基础 第五章第五章 电压、功率及电能损耗的计算电压、功率及电能损耗的计算(2 2)分接头根据电力系统的调压要求,变压器在其高压侧通常设有若干个分接头供选择。如n变压器的额定变比是变压器的抽头位于主抽头时两侧绕组的空载额定(线)电压之比;n变压器运行的实际变比是抽头在实际位置情况下,两侧绕组的空载额定(线)电压之比;第34页/共153页电力工程基础电力工程基础 第五章第五章 电压、功率及电能损耗的计算电压、功率及电能损耗的计算二、三绕组变压器二、三绕组变压器(一)三绕组变压器的等值电路(一)三绕组变压器的等值电路 将将同同相相的的三三个个绕绕组组的的阻阻抗抗归归算算
24、到到一一个个基基准准电电压压下下接接成成星形星形,激磁导纳激磁导纳仍接在电源侧。仍接在电源侧。三绕组变压器电气结线图三绕组变压器电气结线图高高中中低低三绕组变压器的等值电路三绕组变压器的等值电路第35页/共153页电力工程基础电力工程基础 第五章第五章 电压、功率及电能损耗的计算电压、功率及电能损耗的计算(二)三绕组变压器等值电路中各参数的计算(二)三绕组变压器等值电路中各参数的计算铭牌参数:注意:如何做短路实验注意:如何做短路实验?比如:比如:Pk(12)、Uk(12):第第3绕组开路,在第绕组开路,在第1绕组中绕组中通以额定电流通以额定电流;其它与此类推。其它与此类推。第36页/共153页
25、电力工程基础电力工程基础 第五章第五章 电压、功率及电能损耗的计算电压、功率及电能损耗的计算n 三个绕组容量比 100/100/100 100/100/100、100/50/100100/50/100、100/100/50100/100/50n 按三个绕组排列方式 升压结构:中压内,低压中,高压外 降压结构:低压内,中压中,高压外三绕组变压器三绕组变压器(a a)升压变压器)升压变压器 (b b)降压变压器)降压变压器第37页/共153页电力工程基础电力工程基础 第五章第五章 电压、功率及电能损耗的计算电压、功率及电能损耗的计算三相三绕组变压器的铁芯三相三绕组变压器的铁芯第38页/共153页电
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