ch02电力网的正序参数和等值电路
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电力网各元件的参数和等值电路
电力网各元件的参数和等值电路1. 电力网概述电力网，也称为电力系统，是指由发电厂、输电线路、变电站和配电网组成的能够将电能从发电厂输送到用户终端的系统。
电力网可以分为高压输电网、中压配电网和低压配电网三个局部。
在电力网中，各个元件扮演着不同的角色，起着连接与转换电能的作用。
本文将详细介绍电力网各元件的参数和等值电路。
2. 发电厂发电厂是电力网中的起点，主要负责将其他能源转化为电能。
发电厂的参数主要包括发电容量、电压等级、频率等。
发电厂通常由多台发电机组成，发电机的等值电路可以用以下形式表示：发电机等值电路发电机等值电路其中，R为发电机的电阻，X为发电机的电抗，Z为发电机的复阻抗。
3. 输电线路输电线路用于将发电厂产生的电能输送到变电站，它是电力网的骨干局部。
输电线路的参数主要包括电阻、电感和电容等。
输电线路可以用等值电路来近似表示，其中包括串联的电阻、电感和电容元件。
等值电路的参数可以通过测量和计算获得。
4. 变电站变电站位于输电线路的末端或中途，用于将高压输电线路转换为中压或低压配电网所需的适宜电压。
变电站的参数主要包括变压器的变比和容量等。
变电站包括变压器和其他辅助设备，变压器的等值电路可以用以下形式表示：变压器等值电路变压器等值电路其中，R为变压器的电阻，X为变压器的电抗，Z为变压器的复阻抗。
5. 配电网配电网是将电能从变电站分配到用户终端的局部，包括中压配电网和低压配电网。
配电网的参数主要包括线路电阻、电导和负载等。
配电网的等值电路可以由串联的电阻和电导元件表示。
6. 总结电力网是由发电厂、输电线路、变电站和配电网组成的系统，各个元件扮演着不同的角色，起着连接与转换电能的作用。
为了研究电力网的行为和性能，可以将各个元件的等值电路进行建模。
通过建立等值电路，可以对电力网进行分析和仿真，从而预测和优化电力系统的运行。
上述文档介绍了电力网各元件的参数和等值电路，这对于理解电力网的结构和特性非常重要，并且为电力系统的设计和运维提供了根底知识。
电力系统元件的各序参数和等值电路
正序等值电路的构建
根据元件的物理特性和工作原理，通 过测量或计算得到正序电阻、正序电 感和正序电容等参数。
根据得到的参数，构建出元件的正序 等值电路，该电路由电阻、电感和电 容等元件组成，能够反映元件的正序 电气特性。
正序等值电路的应用
01
在电力系统稳定分析中，利用正序等值电路可以分 析系统的暂态和稳态运行特性。
03
电力系统元件的正序等 值电路
正序参数的计算
01
02
03
正序电阻
正序电阻是电力系统元件 在正序电压和电流下的阻 抗，它反映了元件的电导 和电感的综合效应。
正序电感
正序电感是电力系统元件 在正序电压和电流下的感 抗，它反映了元件的电感 和电容的效应。
正序电容
正序电容是电力系统元件 在正序电压和电流下的容 抗，它反映了元件的电感 和电导的效应。
零序电感
对于变压器和电动机等设备，由于磁路的对称性，它们的零序电感 通常远大于正序电感。
零序电容
在电力系统中，由于输电线路的不对称或变压器绕组的偏移，会产 生零序电容。
零序等值电路的构建
零序等值电路的构建需要将系统中所有元件的零序参数进行汇总，并按照 实际电路的连接方式进行等效。
在构建零序等值电路时，需要注意元件之间的相互影响，以及元件对地电 容的影响。
03
计算。
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负序电感是电力系统元件在负序磁场下的感抗，与 元件的几何尺寸、材料性质和电流频率有关。
负序电容
负序电容是电力系统元件在负序电压下的容 抗，与元件的几何尺寸、电极间距离和材料 性质有关。
负序等值电路的构建
1
根据元件的负序参数，使用电路理论构建负序等 值电路。
ch02 电力网的正序参数和等值电路.ppt
2020/4/11
22
行波的性质由传播系数确定
j
• 行波的衰减常数α：表示行波振幅衰减的特性，
• 行波每前进单位长度，其振幅都要衰减到原振幅 的1/eα。行波振幅衰减主要是由于线路上的功率 损失引起的。
• 行波的相位常数：表示行波相位变化的特性。
• 代表沿行波的传播方向相距单位长度的前方处行 波在相位上滞后的弧度数。行波沿线路的相位变 动主要是由于线路上存在电感和电容的缘故。
•
1、电阻
IN
PK
3I
2 N
R
T
RT
PK
3I
2 N
PKU
2 N
1000S
2 N
()
GT
RT jXT -jBT
UN—变压器额定电压(kV) PK—变压器的短路损耗(kW) SN—变压器三相额定容量(MVA) RT—变压器高、低压绕组的总电阻(Ω)
2020/4/11
34
二、双绕组变压器的参数计算
•
2、电抗
IN
RT jXT
RT X T
GT
7
三相输电线的互几何均距 Dm 3 D12D23D31
D12
1
2 D23
D31
3
位置1 位置2 位置3
2020/4/11
a
c
b
a
c
b
l/3
l/3
一次整循环换位
b c a
l/3
8
三相输电线的自几何均距的计算
对于非铁磁材料的单股 线：
1
r re 4 0.779 r
对于非铁磁材料的多股 线： r （0.724 0.771）r 对钢芯铝线： r （0.77 0.9）r
电力系统分析第二版课件第二章
物理现象：
➢ 电流流过导线时会因电阻损耗产生热量； 电阻R
➢ 交流电流通过电力线路时，导线内部和周围都产生交变磁场，
交变磁通将在导线中产生感应电动势；
电抗X
➢ 交流电压加在电力线路上，在导线周围产生交变电场，在它
的作用下，不同相的导线之间和导线与大地之间产生位移电
流，形成容性电流和容性功率； 电纳B
－1
第二章 电力网的正序参数和等值电路
本书中无特殊说明，所有功率指三相总功率，电压均指线电压， 电流为线电流。
取
S ~ 3U I* 3U Iθuθi
3U IScosjsi nPjQ
负荷
滞后功率因数 超前功率因数
运行时，所吸取的无功功率
为正，感性无功 为负，容性无功
发电机
滞后功率因数
运行时，所发出的无功功率
d1d 213 d1n：某根导n线 1根与 导其 线余 间的
分裂导线线路由于每相导线等值半径的增大，使每相电抗减小，一 般比单根导线线路的电抗约减小20%以上。一般分裂根数为2、3、4时， 每公里的电抗分别在0.33、0.30、0.28欧姆左右。当分裂根数更多时， 费用增加很多，电抗下降不明显，因此一般很少超过4根。
－11
§2-1 电力线路的数学模型
－12
§2-1 电力线路的数学模型
第二章 电力网的正序参数和等值电路
分析电力系统
掌握各元件的电气特性，建立数学模型
电力系统正常运行时，系统的三相结构和三相负荷完全对称， 系统各处电流和电压都对称，并只含正序分量的正弦量。
系统不对称运行或发生不对称故障时，电压和电流除包含正序 分量外，还可能出现负序和零序分量。
CB
A
A
B
电力网各元件参数和等值电路
第二章
电力网各元件的参数 和等值电路
内容提要
1. 电力线路的参数及等值电路 2. 变压器的等值电路和参数 3. 电力网络的等值电路
2.1电力线路的参数及等值电路
问题的提出 1、有几个参数可以反映单位长度输电线的
电磁现象? 2、各个参数受哪些因素影响? 3、如何表示输电线路?
输电线路实际图
架空输电线路
同，当三相相间距离为Dab、 Dbc、 Dca时， Dm= 3 DabDbcDca （mm）
工程近似取：x1=0.4(Ω/km)
分裂导线单位长度电抗：
x1
0.1445lg
Dm req
0.0157 n
（2-4）
其中：n—每相分裂根数 ,mm
r
eq--分裂导线的等值半径，其值为：req
n
n
r d1i
式中 r --分裂导线中每根导线的半径 ,mm i2
d1i—一相分裂导线中第1根与第i根的距离， 连乘
i=2，3···，n。
计算公式看→ 分裂的根数∝电抗下降，但分裂根数>3、4根时, 电抗 下降减缓实际应用中分裂根数≯4根。 分裂导线的几何均距、等值半径与电抗成对数关系，
其电抗主要与分裂根数有关，当分裂根数→2、3、4 根时，电抗/公里分别→0.33、0.30、0.28Ω/km左右。
r1 r0[1 (t 20)]( / km)
（2-2）
α-电阻温度系数，铜0.00382/ ℃ 铝0.0036/℃
电力系统计算→
导线材料的电阻率：铜→18.8Ω·mm2/km
有效电阻
铝→31.5Ω·mm2/km
交流电阻，一般>直流电阻。
原因：集肤效应和临近效应
电力网各元件的参数 和等值电路
内容提要
1. 电力线路的参数及等值电路 2. 变压器的等值电路和参数 3. 电力网络的等值电路
2.1电力线路的参数及等值电路
问题的提出 1、有几个参数可以反映单位长度输电线的
电磁现象? 2、各个参数受哪些因素影响? 3、如何表示输电线路?
输电线路实际图
架空输电线路
同，当三相相间距离为Dab、 Dbc、 Dca时， Dm= 3 DabDbcDca （mm）
工程近似取：x1=0.4(Ω/km)
分裂导线单位长度电抗：
x1
0.1445lg
Dm req
0.0157 n
（2-4）
其中：n—每相分裂根数 ,mm
r
eq--分裂导线的等值半径，其值为：req
n
n
r d1i
式中 r --分裂导线中每根导线的半径 ,mm i2
d1i—一相分裂导线中第1根与第i根的距离， 连乘
i=2，3···，n。
计算公式看→ 分裂的根数∝电抗下降，但分裂根数>3、4根时, 电抗 下降减缓实际应用中分裂根数≯4根。 分裂导线的几何均距、等值半径与电抗成对数关系，
其电抗主要与分裂根数有关，当分裂根数→2、3、4 根时，电抗/公里分别→0.33、0.30、0.28Ω/km左右。
r1 r0[1 (t 20)]( / km)
（2-2）
α-电阻温度系数，铜0.00382/ ℃ 铝0.0036/℃
电力系统计算→
导线材料的电阻率：铜→18.8Ω·mm2/km
有效电阻
铝→31.5Ω·mm2/km
交流电阻，一般>直流电阻。
原因：集肤效应和临近效应
等值电路
U I
2
dx
2
= = y
z
d
1
I dx
.
x
= =
z z
1
y 1U& y I&
x
( 2 − 37 ( 2 − 38 )
)
x
dx
1
d U dx
x
1
1
x
第二章 电力网的正序参数和等值电路
式(2-37)为二阶常系数线性微分方程，其通解为：
& U x = C1e
& Ix =
z1 y1 x
+ C2 e
z1 y1 x
− z1 y1 x
(2 − 39)
z1 y1 x
再对其微分后带入式（2-38），得：
C1 e z1 y1
C2 − − e z1 y1
令Z c = z1 / y1 ; γ = z1 y1，上两式可简化为：
& = C1 eγx − C2 e −γx Ix Z c γx Z c −γx & U x = C1e + C2 e
(2 − 45)
第二章 电力网的正序参数和等值电路
& & & U x = U 2 (cos β x + j sin β x) = U 2 e jβx & = I (cos β x + j sin β x) = I e jβx & I x &2 2
上式说明，前提： （1）在无损线路中； （2）当输送功率为自然功率时。 结论：
（二）电抗 电抗是用来反映导线通过交变电流时产生磁场效应的参数。包 括自感和互感 1）单导线每相单位长度的电抗x1：
电力网正序参数和等值电路
五、电力线路的等值电路
一般线路的等值电路（正常运行时忽略g）
r1 jx1 r1 jx1 r1 jx1
r1 jx1
jb1 g1 jb1 g1 jb1 g1
jb1 g1
1、短线路（一字型等值电路）
条件：L<100km的架空线,忽略g，b 线路电压不高
➢波阻抗：
r jx
Zc 1
1
g jb
1
1
➢传播常数：
第二章 电力网参数及等值电路 基础知识
➢正序分量、负序分量、零序分量
C
AB
A
A BC
B (a)正序图
C (b)负序图
(c)零序图
例如：对正序图： A相电压为：UA=220sin(100t)；B相电压为： UB=220sin(100t -120°)；C相电压 为： UC=220sin(100t +120°)；
2、分裂导线的电抗计算
d
d
d
d
d
d
d
d
为什么采用分裂导线？：改变磁场，增大了半径，减少 了电抗！
当分裂数为2、3、4时：导线的电抗一般分别为0.33、0.3、 0.28Ω/km
3、电纳 物理意义：导线通交流电，产生电场容感
对数关系：变化不大，一般 2.85Х10-6 S /km Dm与r的意义与电抗表达式一致 分裂导线：增大了等效半径，电纳增大，用req替代r计算
轻 型：LGJQ 铝/钢 比8.0—8.1
LGJ-400/50—数字表示截面积
结构
扩径导线—K
扩大直径，不增加截面积LGJK300相当于LGJQ-400
和普通钢芯相区别，支撑层6股
分裂导线——每相分成若干根，相互之间保持一 定距离400-500mm,防电晕，减小了电抗，电容增大
电力系统分析课件_ch02
a
c
b
a
c
b
l/3
l/3
一次整循环换位
b c a
l/3
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三相输电线的自几何均距的计算
对于非铁磁材料的单股 线：
1
r re 4 0.81r
对于非铁磁材料的多股 线： r （0.724 0.771）r 对钢芯铝线： r （0.77 0.9）r
2021/1/2
14
分裂导线的电抗
x1
0.1445
排列绘制而成的曲线。 8760 全年耗电量： W P(t)dt 0
年最大负荷利用小时数：Tmax Wy / Pmax
2、年最大负荷曲线：1年12个月中最大有功 负荷的变化情况
2021/1/2
4
三、负荷特性
负荷消耗的功率随负荷端电压和系统频率的变化数 学表达式。
四、负荷的静态数学模型
静态电压模型
架空线路：导线-钢芯铝绞线 LGJ/LGJJ/LGJQ 避雷线-钢绞线 GJ-70 杆塔-木杆/钢筋混凝土杆/铁塔
（受力情况区分）耐张/直线/转角/终端/换位杆塔 绝缘子-针式/悬式(3/7/13/19-35/110/220/330 金具-悬垂/耐张线夹、压接管、防震锤
2021/1/2
6
§2-2 电力线路
导线单位长度的电导：
g1
Δpg U2
10 3 (S
/ km)
0
△Pg---三相线路单位长度的电晕损耗功率,kW ；
第二章 电力元件各元件的特性和等值电路
重点： 1）推导电力网线路的数学模型，理解各参数
的含义。 2）推导变压器的数学模型，掌握变压器的各
参数计算。 3）标幺值与多级电力网络的等值电路。 难点： 1）等值电路中参数归算与标幺值计算。