2023/10/8電力系統元件模型及參數計算12015年10月電力系統元件模型及參數計算第二章2023/10/8電力系統元件模型及參數計算12015年102023/10/8電力系統元件模型及參數計算22.1系統等值模型的基本概念2.2輸電線路的等值電路和參數計算2.3長距離輸電線路的穩態方程和等值電路2.4

變壓器的等值電路和參數2.5發電機和負荷模型2.6電力系統的穩態等值電路（標幺值形式？）

目錄2023/10/8電力系統元件模型及參數計算22.1系統等2023/10/8電力系統元件模型及參數計算3電路相關知識回顧2.1系統等值模型的基本概念2023/10/8電力系統元件模型及參數計算3電路相關知識回2023/10/8電力系統元件模型及參數計算42.1系統等值模型的基本概念電氣接線示意圖

等值電路

穩態數學模型暫態數學模型2023/10/8電力系統元件模型及參數計算42.1系統等2023/10/8電力系統元件模型及參數計算5發電廠：發電機？變電站：升壓變壓器、降壓變壓器？輸電線路：電阻？用電設備（負荷）：阻抗？電力系統穩態（暫態）的等值電路？2.1系統等值模型的基本概念注：正常運行時，電力系統三相對稱，參數相同，可以用單相等值電路來代替。2023/10/8電力系統元件模型及參數計算5電力系統穩態（2023/10/8電力系統元件模型及參數計算6輸電線路的等值電路和參數變壓器的等值電路和參數發電機和負荷模型2.1系統等值模型的基本概念2023/10/8電力系統元件模型及參數計算6輸電線路的等值2023/10/8電力系統元件模型及參數計算7電阻r：反映線路的熱效應（有功損耗）電抗x=ωL：反映載流導線周圍的磁場效應電導g：反映泄露損耗和電暈損耗（g=0）電納b=ωC：反映帶電導線周圍的電場效應2.2輸電線路的等值電路和參數計算單位長度輸電線路(單位：km)注：1：小寫r、x、g、b表示單位長度線路的等值參數；2：電纜線路參數計算較為復雜，可從手冊查找，重點討論的是架空線路2023/10/8電力系統元件模型及參數計算72.2輸電線2023/10/8電力系統元件模型及參數計算8電阻反映線路的熱效應（有功損耗）2.2輸電線路的等值電路和參數計算當考慮導線溫度時2023/10/8電力系統元件模型及參數計算8電阻2.2輸2023/10/8電力系統元件模型及參數計算92.2輸電線路的等值電路和參數計算電抗反映載流導線周圍的磁場效應自感部分：彼此相等互感部分：？2023/10/8電力系統元件模型及參數計算92.2輸電線2023/10/8電力系統元件模型及參數計算102.2輸電線路的等值電路和參數計算導線換位：使互感電抗相等注：通過導線換位，三相導線的電抗近似相同。2023/10/8電力系統元件模型及參數計算102.2輸電2023/10/8電力系統元件模型及參數計算11電抗反映載流導線周圍的磁場效應2.2輸電線路的等值電路和參數計算2023/10/8電力系統元件模型及參數計算11電抗2.22023/10/8電力系統元件模型及參數計算12分裂導線電抗分裂目的？2.2輸電線路的等值電路和參數計算2023/10/8電力系統元件模型及參數計算12分裂導線電抗2023/10/8電力系統元件模型及參數計算13電納相與相之間及相與地之間的電容效應2.2輸電線路的等值電路和參數計算2023/10/8電力系統元件模型及參數計算13電納2.22023/10/8電力系統元件模型及參數計算14分裂導線電納相與相之間及相與地之間的電容效應2.2輸電線路的等值電路和參數計算2023/10/8電力系統元件模型及參數計算14分裂導線電納2023/10/8電力系統元件模型及參數計算152.2輸電線路的等值電路和參數計算電導絕緣子泄露電流損耗電暈損耗2023/10/8電力系統元件模型及參數計算152.2輸電2023/10/8電力系統元件模型及參數計算162.2輸電線路的等值電路和參數計算單位長度輸電線路(單位：km)任意長度等值電路2023/10/8電力系統元件模型及參數計算162.2輸電2023/10/8電力系統元件模型及參數計算17輸電線路的等值電路單位長度等值電路：任意長度等值電路：2.2輸電線路的等值電路和參數計算2023/10/8電力系統元件模型及參數計算17輸電線路的等2023/10/8電力系統元件模型及參數計算18輸電線路的等值電路短距離輸電線路：輸送距離<100km、額定電壓<60kV中等距離輸電線路：輸送距離100~300km、額定電壓110~220kV長距離輸電線路：輸送距離>300km、額定電壓>220kV2.2輸電線路的等值電路和參數計算2023/10/8電力系統元件模型及參數計算18輸電線路的等2023/10/8電力系統元件模型及參數計算192.2輸電線路的等值電路和參數計算短距離輸電線路(<100km)短距離等值電路任意長度等值電路2023/10/8電力系統元件模型及參數計算192.2輸電2023/10/8電力系統元件模型及參數計算202.2輸電線路的等值電路和參數計算中等距離輸電線路(100km~300km)Ⅱ型等值電路任意長度等值電路2023/10/8電力系統元件模型及參數計算202.2輸電2023/10/8電力系統元件模型及參數計算212.2輸電線路的等值電路和參數計算中等距離輸電線路(100km~300km)T型等值電路任意長度等值電路2023/10/8電力系統元件模型及參數計算212.2輸電2023/10/8電力系統元件模型及參數計算222.3長距離輸電線路的等值電路和參數長距離輸電線路(>300km)Ⅱ型等值電路任意長度等值電路T型等值電路2023/10/8電力系統元件模型及參數計算222.3長距2023/10/8電力系統元件模型及參數計算23長距離輸電線路(>300km)按集中參數計算精確計算修正后的近似計算Ⅱ型等值電路2.3長距離輸電線路的等值電路和參數2023/10/8電力系統元件模型及參數計算23長距離輸電線2023/10/8電力系統元件模型及參數計算24長距離輸電線路(>300km)按集中參數計算缺點：誤差較大Ⅱ型等值電路2.3長距離輸電線路的等值電路和參數2023/10/8電力系統元件模型及參數計算24長距離輸電線2023/10/8電力系統元件模型及參數計算25長距離輸電線路(>300km)精確計算其中Ⅱ型等值電路2.3長距離輸電線路的等值電路和參數2023/10/8電力系統元件模型及參數計算25長距離輸電線2023/10/8電力系統元件模型及參數計算26長距離輸電線路(>300km)修正后的近似計算其中Ⅱ型等值電路2.3長距離輸電線路的等值電路和參數2023/10/8電力系統元件模型及參數計算26長距離輸電線2023/10/8電力系統元件模型及參數計算27一長度為600km的500kV架空線路,使用4×LGJQ-400四分裂導線,r1=0.0187Ω/km,x1=0.275Ω/km,b1=4.05×10-6S/km,g1=0。試計算該線路的Ⅱ型等值電路參數。按集中參數計算：2.3長距離輸電線路的等值電路和參數2023/10/8電力系統元件模型及參數計算27一長度為602023/10/8電力系統元件模型及參數計算28精確計算：2.3長距離輸電線路的等值電路和參數2023/10/8電力系統元件模型及參數計算28精確計算：22023/10/8電力系統元件模型及參數計算29修正后的近似計算：Ⅱ型等值電路2.3長距離輸電線路的等值電路和參數2023/10/8電力系統元件模型及參數計算29修正后的近似2023/10/8電力系統元件模型及參數計算30三種計算方法Z'(Ω)Y'(S)按集中參數計算11.22+j1652.43×10-3精確計算9.76+j154.22.516×10-3修正后的近似計算9.72+j153.92.51×10-3三種計算方法對比2.3長距離輸電線路的等值電路和參數2023/10/8電力系統元件模型及參數計算30三種計算方法2023/10/8電力系統元件模型及參數計算312.4變壓器的等值電路和參數雙繞組變壓器三繞組變壓器自耦變壓器2023/10/8電力系統元件模型及參數計算312.4變壓2023/10/8電力系統元件模型及參數計算322.3變壓器的等值電路和參數問題的提出在電力系統分析中，變壓器的等值電路如何表示?變壓器各等值參數如何求取?2023/10/8電力系統元件模型及參數計算322.3變壓2023/10/8電力系統元件模型及參數計算332.4變壓器的等值電路和參數2023/10/8電力系統元件模型及參數計算332.4變壓2023/10/8電力系統元件模型及參數計算342.4變壓器的等值電路和參數2023/10/8電力系統元件模型及參數計算342.4變壓2023/10/8電力系統元件模型及參數計算35三繞組(自耦)變壓器繞組排列方式升壓結構和降壓結構2.4變壓器的等值電路和參數2023/10/8電力系統元件模型及參數計算35三繞組(自耦2023/10/8電力系統元件模型及參數計算362.4變壓器的等值電路和參數2023/10/8電力系統元件模型及參數計算362.4變壓2023/10/8電力系統元件模型及參數計算372.4變壓器的等值電路和參數2023/10/8電力系統元件模型及參數計算372.4變壓2023/10/8電力系統元件模型及參數計算382.4變壓器的等值電路和參數2023/10/8電力系統元件模型及參數計算382.4變壓2023/10/8電力系統元件模型及參數計算39雙繞組變壓器的等值電路電阻RT、電抗XT、電導GT、電納BTT型等值電路Г型等值電路2.4變壓器的等值電路和參數2023/10/8電力系統元件模型及參數計算39雙繞組變壓器2023/10/8電力系統元件模型及參數計算40電路相關知識回顧電氣量基本單位工程單位電壓VVkV電流IAkA視在功率SVAMVA有功功率PWkW無功功率Qvarkvar阻抗ZΩΩ導納YSS2.4變壓器的等值電路和參數2023/10/8電力系統元件模型及參數計算40電路相關知識2023/10/8電力系統元件模型及參數計算412.3變壓器的等值電路和參數雙繞組變壓器的參數計算短路損耗△PS

、短路電壓VS%、空載損耗△P0

、空載電壓I0%、額定容量SN、額定線電壓VN→RT

、XT

、GT、BT一相等值空載試驗一相等值短路試驗2023/10/8電力系統元件模型及參數計算412.3變壓2023/10/8電力系統元件模型及參數計算42電阻RT一相等值短路試驗2.4變壓器的等值電路和參數2023/10/8電力系統元件模型及參數計算42電阻RT一相2023/10/8電力系統元件模型及參數計算43電抗XT短路試驗2.4變壓器的等值電路和參數2023/10/8電力系統元件模型及參數計算43電抗XT短路2023/10/8電力系統元件模型及參數計算44電導GT空載試驗2.4變壓器的等值電路和參數2023/10/8電力系統元件模型及參數計算44電導GT空載2023/10/8電力系統元件模型及參數計算45電納BT空載試驗2.4變壓器的等值電路和參數2023/10/8電力系統元件模型及參數計算45電納BT空載2023/10/8電力系統元件模型及參數計算46雙繞組變壓器的參數計算Г型等值電路2.4變壓器的等值電路和參數2023/10/8電力系統元件模型及參數計算46雙繞組變壓器2023/10/8電力系統元件模型及參數計算47一臺SFL1-31500/35型雙繞組變壓器，額定變比為35/11，查得△P0=30kW,I0%=1.2,△PS=177.2kW,VS%=8,求變壓器歸算到低壓側的參數，并作出Г等值電路。Г型等值電路2.4變壓器的等值電路和參數2023/10/8電力系統元件模型及參數計算47一臺SFL12023/10/8電力系統元件模型及參數計算48三繞組(自耦)變壓器的等值電路一次繞組R1、X1，折算后的繞組R2、X2，折算后的繞組R3、X3Г等值電路2.4變壓器的等值電路和參數2023/10/8電力系統元件模型及參數計算48三繞組(自耦2023/10/8電力系統元件模型及參數計算49電導GT和電納BT空載試驗△P0和I0%,額定容量SN和額定電壓VN→GT、BT空載試驗2.4變壓器的等值電路和參數2023/10/8電力系統元件模型及參數計算49電導GT和電2023/10/8電力系統元件模型及參數計算50電阻R1、R2、R3和電抗X1、X2、X3短路試驗△PS(1-2)、△PS(2-3)、△PS(3-1)和VS(1-2)%、VS(2-3)%、VS(3-1)%,額定容量SN和額定電壓VN→R、X短路試驗2.4變壓器的等值電路和參數2023/10/8電力系統元件模型及參數計算50電阻R1、R2023/10/8電力系統元件模型及參數計算51電阻R1、R2、R3繞組容量相等：100/100/100短路試驗2.4變壓器的等值電路和參數2023/10/8電力系統元件模型及參數計算51電阻R1、R2023/10/8電力系統元件模型及參數計算52電阻R1、R2、R3繞組容量不等：100/100/50，100/50/100短路試驗2.4變壓器的等值電路和參數2023/10/8電力系統元件模型及參數計算52電阻R1、R2023/10/8電力系統元件模型及參數計算53電阻R1、R2、R3短路試驗、額定容量SN、額定電壓VN→RT2.4變壓器的等值電路和參數2023/10/8電力系統元件模型及參數計算53電阻R1、R2023/10/8電力系統元件模型及參數計算54電抗X1、X2、X3繞組容量相等：100/100/100短路試驗2.4變壓器的等值電路和參數2023/10/8電力系統元件模型及參數計算54電抗X1、X2023/10/8電力系統元件模型及參數計算55電抗X1、X2、X3繞組容量不等：100/100/50，100/50/100短路試驗2.4變壓器的等值電路和參數2023/10/8電力系統元件模型及參數計算55電抗X1、X2023/10/8電力系統元件模型及參數計算56電抗X1、X2、X3短路試驗、額定容量SN、額定電壓VN→XT2.4變壓器的等值電路和參數2023/10/8電力系統元件模型及參數計算56電抗X1、X2023/10/8電力系統元件模型及參數計算57三相三繞組變壓器型號為SFPSL-12000/220,額定容量為120MVA/120MVA/60MVA,額定電壓220kV/121kV/11kV,△P?S(1-2)=601kW,△P?S(1-3)=182.5kW,△P?S(2-3)=132.5kW,短路電壓為VS(1-2)%=14.85,VS(1-3)%=28.25,VS(2-3)%=7.96,空載損耗和空載電流為△P0=135kW,I0%=0.633,求變壓器歸算到220kV側的參數及等值電路。2.4變壓器的等值電路和參數2023/10/8電力系統元件模型及參數計算57三相三繞組變2023/10/8電力系統元件模型及參數計算58電阻R1、R2、R32.4變壓器的等值電路和參數2023/10/8電力系統元件模型及參數計算58電阻R1、R2023/10/8電力系統元件模型及參數計算59電抗X1、X2、X32.4變壓器的等值電路和參數2023/10/8電力系統元件模型及參數計算59電抗X1、X2023/10/8電力系統元件模型及參數計算60所求變壓器的參數及等值電路2.4變壓器的等值電路和參數2023/10/8電力系統元件模型及參數計算60所求變壓器的2023/10/8電力系統元件模型及參數計算61小結：變壓器的等值電路如何表示？2.4變壓器的等值電路和參數三繞組變壓器Г型雙繞組變壓器Г型如果考慮變壓器的實際變比k，該如何處理？2023/10/8電力系統元件模型及參數計算61小結：變壓器2023/10/8電力系統元件模型及參數計算62帶有變比的變壓器等值電路2.4變壓器的等值電路和參數雙繞組變壓器2023/10/8電力系統元件模型及參數計算62帶有變比的變2023/10/8電力系統元件模型及參數計算63變壓器Ⅱ等值電路阻抗形式帶有變比的等值電路導納形式2.4變壓器的等值電路和參數2023/10/8電力系統元件模型及參數計算63變壓器Ⅱ等值2023/10/8電力系統元件模型及參數計算64帶有變比的變壓器等值電路2.4變壓器的等值電路和參數三繞組變壓器？？？？省略圖2-14(a)

阻抗形式？？？？省略圖2-14(b)

2023/10/8電力系統元件模型及參數計算64帶有變比的變2023/10/8電力系統元件模型及參數計算65發電機的穩態等值電路及其參數2.5發電機和負荷模型2023/10/8電力系統元件模型及參數計算65發電機的穩態2023/10/8電力系統元件模型及參數計算66電抗XG2.5發電機和負荷模型穩態等值電路2023/10/8電力系統元件模型及參數計算66電抗XG2.2023/10/8電力系統元件模型及參數計算67綜合負荷（供電負荷、發電負荷）恒功率負荷模型（第3、4、5章）

潮流等穩態計算中：PL+jQL恒定阻抗負荷模型（第7、8章）

短路等暫態計算中：RLD+jXLD2.5發電機和負荷模型2023/10/8電力系統元件模型及參數計算67綜合負荷（供2023/10/8電力系統元件模型及參數計算68分類按結構及冷卻介質：分為空心式、鐵心式、干式、油浸式等，例如：干式空心電抗器、干式鐵心電抗器、油浸鐵心電抗器、油浸空心電抗器。按接法：分為并聯電抗器和串聯電抗器。按功能：分為限流和補償。按用途：限流電抗器、濾波電抗器、平波電抗器、功率因數補償電抗器、串聯電抗器、消弧線圈等等。

電抗器（補充）2023/10/8電力系統元件模型及參數計算68分類電抗器（2023/10/8電力系統元件模型及參數計算692023/10/8電力系統元件模型及參數計算692023/10/8電力系統元件模型及參數計算70串聯限流電抗器2023/10/8電力系統元件模型及參數計算70串聯限流電抗2023/10/8電力系統元件模型及參數計算71高溫超導限流電抗器2023/10/8電力系統元件模型及參數計算71高溫超導限流2023/10/8電力系統元件模型及參數計算72大容量并聯電抗器2023/10/8電力系統元件模型及參數計算72大容量并聯電2023/10/8電力系統元件模型及參數計算73電抗XR穩態等值電路電抗器（補充）2023/10/8電力系統元件模型及參數計算73電抗XR穩態2023/10/8電力系統元件模型及參數計算74電抗器、發電機和變壓器電抗公式區別電抗器（補充）2023/10/8電力系統元件模型及參數計算74電抗器、發電2023/10/8電力系統元件模型及參數計算75多電壓等級網絡的參數歸算電力系統的標幺值多電壓等級網絡的標幺值等值電路習題2.6電力系統的穩態等值電路2023/10/8電力系統元件模型及參數計算75多電壓等級網2023/10/8電力系統元件模型及參數計算76如何歸算2.6.1多電壓等級網絡的參數歸算發電機雙繞組變壓器多電壓級網絡接線圖輸電線路2023/10/8電力系統元件模型及參數計算76如何歸算2.2023/10/8電力系統元件模型及參數計算77如何歸算網絡等值電路多電壓級網絡接線圖2.6.1多電壓等級網絡的參數歸算2023/10/8電力系統元件模型及參數計算77如何歸算網絡2023/10/8電力系統元件模型及參數計算78如何歸算有名值歸算2.6.1多電壓等級網絡的參數歸算2023/10/8電力系統元件模型及參數計算78如何歸算有名2023/10/8電力系統元件模型及參數計算79標幺值的概念例如發電機額定端電壓有名值為VG=10.5kV，如果基準值選定為VB=10.5kV，則其標幺值為如果端電壓標幺值VG*=1.1，說明此時標幺值無量綱2.6.2電力系統的標幺值2023/10/8電力系統元件模型及參數計算79標幺值的概念2023/10/8電力系統元件模型及參數計算80基準值的選擇全系統只能有一套基準值，且個數不宜太多一般取額定值為基準值，使標幺值維持在1附近必須滿足電路的基本關系2.6.2電力系統的標幺值單相三相2023/10/8電力系統元件模型及參數計算80基準值的選擇2023/10/8電力系統元件模型及參數計算81基準值的選擇如果選擇基準值為VB、IB、SB、ZB時2.6.2電力系統的標幺值單相三相2023/10/8電力系統元件模型及參數計算81基準值的選擇2023/10/8電力系統元件模型及參數計算82基準值的選擇選取VB、SB為基準值，IB、ZB間接獲取2.6.2電力系統的標幺值2023/10/8電力系統元件模型及參數計算82基準值的選擇2023/10/8電力系統元件模型及參數計算83標幺值的求取發電機參數：SG(N)=30MVA,VG(N)=10.5kV,XG(N)%=26,如果基準值VB=10kV、SB=100MVA，求發電機電抗在VB、SB下的標幺值。2.6.2電力系統的標幺值2023/10/8電力系統元件模型及參數計算83標幺值的求取2023/10/8電力系統元件模型及參數計算84標幺值的特點線電壓和相電壓的標么值相等；三相功率和單相功率的標么值相等；必須滿足電路的基本關系一定程度上簡化計算工作；計算結果清晰，易于比較電力系統各元件的特性和參數等；缺點：物理概念不清楚。

2.6.2電力系統的標幺值2023/10/8電力系統元件模型及參數計算84標幺值的特點2023/10/8電力系統元件模型及參數計算85兩種計算方法精確計算法近似計算法前提：忽略電阻和勵磁支路(旨在便于理論分析）2.6.3多電壓等級網絡的標幺值等值電路多電壓級網絡接線圖2023/10/8電力系統元件模型及參數計算85兩種計算方法2023/10/8電力系統元件模型及參數計算86精確計算法2.6.3多電壓等級網絡的標幺值等值電路多電壓級網絡接線圖有名值等值電路2023/10/8電力系統元件模型及參數計算86精確計算法22023/10/8電力系統元件模型及參數計算87精確計算法2.6.3多電壓等級網絡的標幺值等值電路含理想變壓器有名值等值電路標幺值等值電路2023/10/8電力系統元件模型及參數計算87精確計算法22023/10/8電力系統元件模型及參數計算88精確計算法2.6.3多電壓等級網絡的標幺值等值電路含理想變壓器標幺值等值電路2023/10/8電力系統元件模型及參數計算88精確計算法22023/10/8電力系統元件模型及參數計算89精確計算法2.6.3多電壓等級網絡的標幺值等值電路不含理想變壓器標幺值等值電路2023/10/8電力系統元件模型及參數計算89精確計算法22023/10/8電力系統元件模型及參數計算90試計算圖中輸電系統各元件電抗的標幺值。發電機G：SG(N)=30MVA,VG(N)=10.5kV,XG(N)%=26；變壓器T-1：ST1(N)=31.5MVA,VS%=10.5,kT1=10.5/121；變壓器T-2：ST2(N)=15MVA,VS%=10.5,kT2=110/6.6；電抗器R：VR(N)=6kV,IR(N)=0.3kA,XR%=5；架空線路L：L=80km,xL=0.4Ω/km；電纜線路C：L=2.5km,xC=0.08Ω/km；網絡接線圖2.6.3多電壓等級網絡的標幺值等值電路2023/10/8電