电气工程基础_刘涤尘_电力系统主设备元件

空载电流相量图
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三绕组变压器的 Г型等值电路
ΔPS1− 2 ΔPS1−3 ΔPS 2−3
?
ΔPS 1 ΔPS 2 ΔPS 3
U S 1− 2 % U S 1−3 % U S 2 −3 %
?
U S1 % US2% US3%
8
国家标准规定的容量比有三种类型： 100（高）/100（中）/100（低） 100（高）/100（中）/ 50（低） 100（高）/ 50（中）/100（低） 三绕组变压器的额定容量：三个绕组中容量最 大的一个绕组的容量。
2 ΔPs iU N RT i = × 103 (Ω)(i = 1,2,3) 2 SN
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国标规定:短路电压百分数已经规算到额定电流时的值。
1 ⎫ US1 % = (US1−2 % + US1−3 % −US2−3 %)⎪ 2 ⎪ 1 ⎪ US2 % = (US1−2 % + US2−3 % −US1−3 %)⎬ 2 ⎪ 1 ⎪ US3 % = (US1−3 % + US2−3 % −US1−2 %)⎪ 2 ⎭
ΔPS1− 2 = ΔPS1 + ΔPS2 ⎫ ⎪ ΔPS1−3 = ΔPS1 + ΔPS3 ⎬ ΔPS2−3 = ΔPS2 + ΔPS3 ⎪ ⎭
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对于100/100/50和100/50/100型三绕组变压器 按变压器的额定容量进行折算
ΔPS′1−3 = ΔPS1−3 ( SN 2 100 2 ⎫ ) = ΔPS1−2 ( ) = 4ΔPS1−2 ⎪ S N3 50 ⎪ SN 2 100 2 ⎪ ′ ) = ΔPS2−3 ( ) = 4ΔPS2−3 ⎬ ΔPS′2−3 = ΔPS2−3 ( S N3 50 ⎪ ⎪ ′ ΔPS1−2 = ΔPS1−2 ⎪ ⎭
ΔPg
−3
（S/km）
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• Ucr：临界电压 能发生电晕的最低电压 • 影响因素： 材料表面光滑程度 天气 空气密度 材料半径 分裂情况 • 设计时已考虑晴天不发生电晕，g 可忽略。
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电纳的计算 • 研究b，需研究电容C，采用电场理论分析导线周 围电场情况 • 公式推导思路
高斯定理
电荷线密度q 电容C=q/Uab
DW8-35型多油断路器
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高压断路器的型号说明
设计序号
SN10-10
/3000 – 43.3
额定开断 电流 （kA）
产品名 称代号
安装场 所代号 其他标志 代号
额定电压 （kV)
额定电流 (A)
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绝缘子支持型 （1）断路器的基本结构 绝缘套管 金属箱 操动机构
高压断路器的结构
接地金属箱型
断口
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双绕组变压器Г型等值电路
关于参数的说明 变压器容量为三相的总容量。 变压器铭牌上的电气参数：损耗是三相总损耗， 百分数是相对于相电压（电流）的百分比。 计算所得变压器等值电路中的参数指的是每一 相的参数。
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短路试验的计算等值电路
RT XT
A U
双绕组变压器的简化等效电路
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空载试验的计算等值电路
三绕组变压器的绕组布置示意图 （a）升压布置 （b）降压布置
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3. 自耦变压器 自耦变压器的连接方式和容量关系
三绕组自耦变压器 U1-高压，U2-中压，U3低压
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自耦变压器的电磁关系 高压与低压的关系与普通变压器一样 高-中压关系： 变比： 磁势平衡方程：
kA ＝ N1/N2＝ U1/U2
I1 ( N1 − N 2 ) = IN 2 = ( I 2 − I1 ) N 2 1 I = (1 − ) I 2 kA
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线路的电磁现象和参数 线路通电流 发热，消耗有功功率 交流电流 交变磁场
R
感应电势(自感、互感)抵抗电流 电流效应 串联还是并联？
X
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线路加电压 绝缘漏电(较小)， 一定电压下发光、放电(电晕) 电场 线/线、线/大地电容 交变电压产生电容电流 电压效应 串联还是并联？
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G
B
长度为l的架空线路的参数
铝的电阻率增大为31.5Ω·mm2/km 铜的电阻率增大为18.8Ω·mm2/km
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温度系数修正
rt = r20[1+α(t − 20)]
铝的α取0.0036，1/℃ 铜的α取0.00382，1/℃
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电抗的计算
电抗（电感）反映载流线路周围产生的磁场 效应 导线的电感计算公式根据磁场效应推导
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自耦变压器的运行特点 当自耦变压器电压变比不大时（<3:1），其经济 性才较显著。 为了防止高压侧单相接地故障引起低压侧过电 压，中性点必须牢靠接地。 短路电流较大，需考虑限流措施。
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1 ZAT= ZT(1 － ) kA
短路试验示意图
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4. 变压器的π型等值电路
I1
I0
RT
jX T
k:1
′ I2 ′ U2
I2 U2
U1
GT
− jBT
带理想变压器的等值电路
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I1
kYT
ZT k
I2
U1
(1 − k)YT
ZT 1− k
k (k − 1)YT ZT k (k − 1)
U2
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二、输电线路
普通导线 架空线路 从结构来分 电缆线路 分裂导线 扩径导线等
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1. 架空输电线
避雷线
导线（四分裂） 杆塔 绝缘子串
负载时的电流关系： I = I 2 − I 1
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额定容量（又称通过容量）
Se =U1I1=U2I2
传导功率
Se=U2I2= U2I1+ U2I=S传+S电
标准容量 电磁功率
1 1 Sb= S电＝U2I= U2I2(1－ )=Se(1－ ) kA kA
效益系数
Sb 1 kb = = 1− Se kA
推导思路 • 分析导线的磁场 导线自身电流+邻近导线电流(安培环路定 律:I→H磁场强度) • 分析导线所交链的磁链 自磁链+互磁链 • 磁链与电感系数的关系 L=Ψ/I • 电抗与电感系数的关系 x=ωL
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推导结果 三相对称运行时，每相导线单位长度的电感
Ψa μ 0 Deq ln L0 = = I a 2π Ds Deq 1 μ0 ＝ (ln + ) 2π r 4 ( H / m)
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对100/100/100型三绕组变压器
1 ⎫ ΔPS1 = (ΔPS1− 2 + ΔPS1−3 − ΔPS2−3 ) ⎪ 2 ⎪ 1 ⎪ ΔPS2 = (ΔPS1− 2 + ΔPS2−3 − ΔPS1−3 )⎬ 2 ⎪ 1 ⎪ ΔPS3 = (ΔPS1−3 + ΔPS2−3 − ΔPS1− 2 ) ⎪ 2 ⎭
子导线数
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影响电抗的因素 • 线间距离（Dge） • 导线截面积（req） • 分裂导线数 一般单根导线：约0.4Ω/km 2根分裂导线： 约0.33Ω/km 3根分裂导线： 约0.3Ω/km 4根分裂导线： 约0.28Ω/km
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电导的计算 • 电晕现象 声响 蓝色晕光
电晕损耗
o3气味
• 计算公式 g1 = 2 × 10 U （实测）
电场强度E 电位差Uab
积 分
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推导结果 • 单导线
7.58 b1 = ωC = × 10 −6 Dge lg r (S/km)
7.58 • 分裂导线 b1 = ωC = ×10 −6 Dge lg req
(S/km)
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三相循环换位
作用：三相不对称排列时，使三相参数平衡 采用三相循环换位后，线路参数的计算公式。
• R = r1l (Ω) • X = x1l (Ω) • G = g1l (S) • B = b1l (S)
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电阻的计算 单位长度的直流电阻
r1 =
ρ
s
(Ω/km)
ρ-导线材料的电阻率, Ω·mm2/km S -为导线的截面积，mm2
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说
明
略微增大材料电阻率的取值 绞线，实际长度长(２%～３％) 集肤效应和邻近效应 ，Ra >Rd 导线的实际面积常比标称面积小
第3章
电力系统主设备元件
1
变 压 器：等值电路及参数计算 输电线路：结构及参数 开关电器：种类和工作原理 互 感 器：误差及接线方式
2
一、电力变压器的等值电路及参数计算
1. 双绕组变压器参数计算
双绕组变压器的T型等值电路
双绕组变压器Г型等值电路
3
等值电路计算所用参数 • 变压器额定容量 SN • 变压器额定电压 UN • 短 路 损 耗 ΔPs • 阻抗电压百分数 Us% • 空 载 损 耗 ∆P0 • 空载电流百分数 I0%
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参数计算及等值电路 与普通三绕组变压器相同 注意：短路试验数据是未经折算的数值，参数 计算时需要进行折算。 容量比为100/100/50的自耦变压器，短路电压百 分数的折算公式为：
SN U S 1 − 3 % = U 'S 1 − 3 % SN3 SN U S 2 − 3 % = U 'S 2 − 3 % SN3
系统标 称电压 （kV） 每串绝缘 子片数
35
63
110
220
330 17~ 19
500 25~ 28
3
5
7
13
36
金具
37
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）
38
金具种类（保护）
防振锤
间隔棒
39
2. 电缆线路