现代电力系统分析作业

现代电力系统分析作业

姓名：

班级：

学号：

现代电力系统分析作业

--------对电网的正序参数和等值电路的认识电力系统是由各种电气元件组成的有机整体。要对电力系统进行分析和计算，首先必须掌握各元件的电气特性，建立他们的数学模型。而对电力线路和变压器的电气参数和等值电路，以及他们的物理意义和计算方法，都是极其重要的。

在电力系统正常运行的情况下，可以近似的认为系统的三相结构和三相负荷完全对称。在此情况下，系统各处的电流和电压都是三项对称且只含正序分量的正弦量。在系统不对称运行或发生不对称故障时，电压和电流的周期性分量中，除了正序分量以外，还可能出现负序分量和零序分量。（对于这种不对称的电路，比较简单的分析方法就是采用对称分量法。)

电力线路包括输电线路和配电线路。按线路结构的不同，可以分为架空电路和电缆线路两种。由于架空线路的建设费用比电缆线路低得多，而且架空线路便于施工、维护和检修，因此，在电力系统中，绝大多数的线路都采用架空线路，只有在一些特殊场所才采用电缆线路。

1、电力线路的物理现象及电气参数

当架空线路传输电能时，将伴随着一系列的物理现象。首先，电流流过导线时会因电阻损耗而产生热量，电流越大，损耗越大，发热也越厉害。其次，当交流电流通过电力线路时，在三相导线内部和三相导线周围都要产生交变的磁场，而交变磁通匝链导电后，将在导线中产生感应电动势。第三，当交流电压加在电力线路上时，在三相导线的周围会产生交变的电场，在它的作用下，不同相的导线之间和导线与大地之间将产生位移电流，从而形成容性电流和容性功率。第四，在高压电的作用下，当导线表面的电场强度过高时，将导致输电线周围的空气游离放电（电晕现象），而且由于绝缘的不完善，可能引起少量的电流泄漏等。因此，在电力系统分析中，用一些电气参数来反应这些基本的物理现象：电阻R——电力线路的发热效应

电抗X——线路的磁场效应

电纳B——线路的电场效应

电导G——线路的电晕现象和泄漏现象。

这些参数统称为线路的电气参数。

在输电线路的分析和计算方面，可以根据线路的结构以及导线材料来确定线路的四个电气参数。在书中可以找到详细的方法，不一一赘述。

2、线路方程及等值电路

因为线路每相的等值1r 、1x 、1g 、1b 参赛是沿线均匀分布的，即在线路任一微小长度内都存在电阻、电抗、电导、电纳。由于1r 、1x 是与线路电流相联系的物理量，因此用阻抗111z =r jx +表示并将它作为串联元件，而1g 、1b 是线路电压相联系的物理量，用导纳111y =g jb +表示并将它作为并联元件。

① 线路方程

111211e z y x e z y x

X U C C -=+

x x

12=

e e X C C

C C I Z Z γγ--

式中 11

=z y C Z ——特征阻抗或波阻抗（Ω）

11

=j =z y γαβ+——线路的传播系数

传播系数实部反应电压和电流行波振幅的衰减特性； 传播系数虚部反应电压和电流行波相位的变化特性。

已知末端电压、电流，线路任一点的电压和电流表达式为

电路两端电压和电流表达式：

② 电路的自然功率

若

则

波阻抗

。纯电阻

无损耗线路中，若线路末端负荷等于波阻抗，则末端功率为：

可以导出

③ 线路的等值电路

按图中的电路及参数，可以导出两端的电压、电流关系为

'''

12

2'''''

122

=121142Z Y U U Z I Z Y Z Y I Y U I ⎛⎫++ ⎪⎝

⎭⎛⎫⎛⎫

=+++ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭

经简化后，得到Ⅱ型等值电路的参数为

()'c '

c sinh l =sinh l=l

l tanh

2cosh l 112=l sinh l

2

Z Z Z

Y Y Z γγγγγγγ-=

其中

()()1111Z r jx l

Y g jb l

=+=+

线路长度小于300km ，电压低于200kv 线路，可近似将Z ’和Y ’取为Z 和Y 。线路更短，可完全忽略分布电容的影响，线路直接用串联阻抗Z 表示。

2、变压器的数学模型

电力变压器是电力系统的重要元件，他的结构类型很多。 ① 双绕组变压器等值电路：

图中，是将2次侧绕组的参数折算到1次侧时的等值电路。 其中

短路试验是将变压器的一侧三相短接，在另一侧施加可调的三相对称电压，得到

变压器空载试验时，在一侧施加对称的三相额定电压，另一侧三相开路，从

而测出总的有功功率损耗Po 和空载电流Io 。得出

变压器等值电路中的电气参数均为折算到同一侧时的数值。当折算到1侧时，额定电压UN 应取1侧绕组的额定电压U1N

② 三绕组变压器等值电路

与双绕组变压器相同，三绕组变压器等值电路中的参数也必须折算到同一侧。例如，当折算到1侧时，1T R 和1T X 为一侧绕组的电阻和漏抗；22T T R X 、和

33T T R X 、分别为2,侧和3侧绕组折算到1侧的电阻和漏抗，所得出的等值电路是折算到1侧的，其余以此类推。

电阻：（对于第一类三绕组变压器）

对于100/100/50变压器，给出的三个短路损耗只有1-2侧对应于变压器的额定电流，而1-3侧和2-3侧短路损耗对应于3侧绕组流过其本身的额定电流，而1侧和2侧绕组只流过其额定电流的一半。

电流损耗与电流的平方成正比。 电抗：（对于第一类三绕组变压器）

一般来说，所提供的短路电压百分比都是经过归算的，因此对于变压器，其电路电压不在需要进行折算。

没折算的短路电压，需按容量进行折算。短路电压与电流成正比。

以上，是我对电网的正序参数和等值电路的一个初步了解。