1、第四章第四章 电力系统稳态分析基础电力系统稳态分析基础电气工程基础电气工程基础10/2/电力系统稳态分析基础第1页第四章第四章 电力系统稳态分析基础电力系统稳态分析基础本章要求1.熟悉电力线路基本结构；2.掌握输电线路等值电路及参数计算；3.掌握变压器等值电路及参数计算；4.掌握开式电力网时尚计算方法；5.了解闭式电力网时尚计算方法；6.掌握输电线路导线截面计算与选择方法；7.熟悉电力网电能损耗计算；8.掌握电力网降损办法。10/2/电力系统稳态分析基础第2页4.1 电力系统元件参数及等值电路4.2 简单电力网时尚计算 4.3 输电线路导线截面选择 4.4 电力网电能损耗 第四章 电力系统稳态
2、计算基础10/2/电力系统稳态分析基础第3页4.1 电力系统元件参数和等值电路电力系统元件参数和等值电路 一、电力线路结构一、电力线路结构 1架空线路架空线路 架空线路主要由架空线路主要由导线导线、避雷线避雷线（即架（即架空地线）、空地线）、杆塔杆塔、绝绝缘子缘子和和金具金具等部件组等部件组成，如图成，如图4.1所表示。所表示。图图4.1 架空线路结构架空线路结构10/2/电力系统稳态分析基础第4页4.1 4.1 电力系统元件参数和等值电路电力系统元件参数和等值电路 一、电力线路结构一、电力线路结构 1架空线路架空线路10/2/电力系统稳态分析基础第5页10/2/电力系统稳态分析基础第6页10
3、/2/电力系统稳态分析基础第7页4.1 4.1 电力系统元件参数和等值电路电力系统元件参数和等值电路 一、电力线路结构一、电力线路结构 1架空线路架空线路导线和避雷线：导线和避雷线：导线作用是导线作用是传导电流、输送电能传导电流、输送电能；避雷线作避雷线作用是将用是将雷电流引入大地，以保护电力线路免遭雷击雷电流引入大地，以保护电力线路免遭雷击。图图4.2 裸导线结构裸导线结构a）单股线）单股线 b）多股绞线）多股绞线 c）钢芯铝绞线）钢芯铝绞线 架空线路采取导线结构型式主要有架空线路采取导线结构型式主要有单股、多股绞线单股、多股绞线和和钢钢芯铝绞线芯铝绞线三种，如图三种，如图4.2所表示。所表
4、示。10/2/电力系统稳态分析基础第8页4.1 电力系统元件参数和等值电路电力系统元件参数和等值电路导线材料导线材料：要求电阻率小、机械强度大、质量轻、不易腐蚀、：要求电阻率小、机械强度大、质量轻、不易腐蚀、价格廉价、运行费用低等，惯用材料有价格廉价、运行费用低等，惯用材料有铜、铝和钢铜、铝和钢。导线结构型式导线结构型式：导线分为：导线分为裸导线裸导线和和绝缘导线绝缘导线两大类，高压线两大类，高压线路普通用裸导线，低压线路普通用绝缘导线。路普通用裸导线，低压线路普通用绝缘导线。架空导线型号架空导线型号 TJ铜绞线铜绞线，特殊应用，例：，特殊应用，例：TJ-16；TJ-25LJ铝绞线，用于铝绞线
5、，用于10kV及以下架空线路，及以下架空线路，例：例：TJ-16；TJ-25 LGJ钢芯铝绞线，用于钢芯铝绞线，用于35kV及以上架空线路及以上架空线路，例：，例：LGJ-400/50 GJ钢绞线，用作避雷线钢绞线，用作避雷线 10/2/电力系统稳态分析基础第9页4.1 电力系统元件参数和等值电路电力系统元件参数和等值电路分裂导线来预防电晕并减小线路感抗分裂导线来预防电晕并减小线路感抗 10/2/电力系统稳态分析基础第10页档距档距：同一线路上相邻两根杆塔之间水平距离称为架空线路：同一线路上相邻两根杆塔之间水平距离称为架空线路档距（或跨距）。档距（或跨距）。弧垂弧垂：导线悬挂在杆塔绝缘子上，自
6、悬挂点至导线最低点垂：导线悬挂在杆塔绝缘子上，自悬挂点至导线最低点垂直距离称为弧垂。直距离称为弧垂。线间距离线间距离：380V为为0.40.6m；610kV为为0.81m；35kV为为23.5m；110kV 为为34.5m。4.1 电力系统元件参数和等值电路电力系统元件参数和等值电路架空线路几个概念架空线路几个概念 10/2/电力系统稳态分析基础第11页4.1 电力系统元件参数和等值电路电力系统元件参数和等值电路F三相四线制低压线路导线，普通都采取水平排列；三相四线制低压线路导线，普通都采取水平排列；F三相三线制导线，可三角排列，也可水平排列；三相三线制导线，可三角排列，也可水平排列；F多回路
7、导线同杆架设时，可三角、水平混合排列，也可全多回路导线同杆架设时，可三角、水平混合排列，也可全部垂直排列；部垂直排列；F电压不一样线路同杆架设时，电压较高线路应架设在上面，电压不一样线路同杆架设时，电压较高线路应架设在上面，电压较低线路应架设在下面；电压较低线路应架设在下面；F架空导线和其它线路交叉跨越时，电力线路应在上面，通架空导线和其它线路交叉跨越时，电力线路应在上面，通讯线路应在下面。讯线路应在下面。导线在杆塔上导线在杆塔上排列方式排列方式：架空线路几个概念架空线路几个概念 10/2/电力系统稳态分析基础第12页4.1 电力系统元件参数和等值电路电力系统元件参数和等值电路杆塔：杆塔：用来
8、支撑导线和避雷线，并使导线与导线、导线与大用来支撑导线和避雷线，并使导线与导线、导线与大地之间保持一定安全距离。地之间保持一定安全距离。F按材料分按材料分：有木杆、钢筋混凝土杆（水泥杆）和铁塔。：有木杆、钢筋混凝土杆（水泥杆）和铁塔。F按用途分按用途分：有直线杆塔（中间杆塔）、转角杆塔、耐张杆塔：有直线杆塔（中间杆塔）、转角杆塔、耐张杆塔（承力杆塔）、终端杆塔、换位杆塔和跨越杆塔等。（承力杆塔）、终端杆塔、换位杆塔和跨越杆塔等。横担长度取决于线路电压等级高低、档距大小、安装方式横担长度取决于线路电压等级高低、档距大小、安装方式和使用地点等。和使用地点等。杆塔分类杆塔分类横担：电杆上用来安装绝缘
9、子。惯用有木横担、铁横担和横担：电杆上用来安装绝缘子。惯用有木横担、铁横担和瓷瓷横担横担三种。三种。10/2/电力系统稳态分析基础第13页10/2/电力系统稳态分析基础第14页4.1 电力系统元件参数和等值电路电力系统元件参数和等值电路绝缘子和金具：绝缘子和金具：绝缘子用来使导线与杆塔之间保持足够绝缘绝缘子用来使导线与杆塔之间保持足够绝缘距离；距离；金具金具是用来连接导线和绝缘子金属部件总称。是用来连接导线和绝缘子金属部件总称。惯用绝缘子主要有惯用绝缘子主要有针式、悬式和棒式针式、悬式和棒式三种。三种。针式绝缘子针式绝缘子：用于：用于35kV及以下线路上，用在直线杆塔或小及以下线路上，用在直线
10、杆塔或小转角杆塔上。转角杆塔上。悬式绝缘子悬式绝缘子：用于：用于35kV以上高压线路上，通常组装成绝缘以上高压线路上，通常组装成绝缘子串使用（子串使用（35kV为为3片串接；片串接；60kV为为5片串接；片串接；110kV为为7片片串接）。串接）。棒式绝缘子：棒式绝缘子：棒式绝缘子多兼作瓷横担使用，在棒式绝缘子多兼作瓷横担使用，在110kV及以及以下线路应用比较广泛。下线路应用比较广泛。10/2/电力系统稳态分析基础第15页1.1.架空输电线避雷线导线（四分裂）杆塔绝缘子串 经典架空输电线路照片10/2/电力系统稳态分析基础第16页10/2/电力系统稳态分析基础第17页10/2/电力系统稳态分
11、析基础第18页双分裂导线10/2/电力系统稳态分析基础第19页500kV换位塔10/2/电力系统稳态分析基础第20页大型跨越塔10kV跨越塔10/2/电力系统稳态分析基础第21页同杆双回塔10kV同杆双回塔10/2/电力系统稳态分析基础第22页转角塔10/2/电力系统稳态分析基础第23页不一样材料绝缘子不一样材料绝缘子钢化玻璃绝缘子 瓷绝缘子 合成绝缘子 10/2/电力系统稳态分析基础第24页绝缘子形式绝缘子形式针式绝缘子瓷横担绝缘子悬式绝缘子10/2/电力系统稳态分析基础第25页电压等级与直线杆塔上悬垂绝缘子串中绝缘电压等级与直线杆塔上悬垂绝缘子串中绝缘 子数量关系子数量关系 系统标称电压（
12、kV）3563110220330500每串绝缘子片数357131719252810/2/电力系统稳态分析基础第26页金具金具 10/2/电力系统稳态分析基础第27页金具种类金具种类并沟线夹（接续金具）悬垂线夹耐张线夹联结金具（Z型挂板）10/2/电力系统稳态分析基础第28页4.1 电力系统元件参数和等值电路电力系统元件参数和等值电路2电缆线路电缆线路与架空线相比较与架空线相比较缺点：缺点：造价高；故障后检测故障点位置和修复困难；造价高；故障后检测故障点位置和修复困难；优点：优点：占用土地面积少；受外力及环境破坏概率低，因而占用土地面积少；受外力及环境破坏概率低，因而供电可靠；对人身较安全；可使
13、城市环境美观。供电可靠；对人身较安全；可使城市环境美观。应用：应用：在发电厂和变电所进出线处，在线路需穿过江河处，在发电厂和变电所进出线处，在线路需穿过江河处，在缺乏空中走廊大城市中，以及国防或特殊需要地域，往在缺乏空中走廊大城市中，以及国防或特殊需要地域，往往都要采取电力电缆线路。另外，采取直流输电电缆线路往都要采取电力电缆线路。另外，采取直流输电电缆线路完成跨海输电会更显示其优越性。完成跨海输电会更显示其优越性。10/2/电力系统稳态分析基础第29页4.1 电力系统元件参数和等值电路电力系统元件参数和等值电路2电缆线路电缆线路电缆结构：电缆结构：包含包含导体、绝缘层和保护包皮导体、绝缘层和
14、保护包皮三部分。三部分。分为单芯、三芯和四芯等分为单芯、三芯和四芯等种类。单芯电缆导体截面是圆种类。单芯电缆导体截面是圆形；三芯或四芯电缆导体截面形；三芯或四芯电缆导体截面除圆形外，更多是采取扇形。除圆形外，更多是采取扇形。扇形三芯电缆扇形三芯电缆1导体导体 2纸绝缘纸绝缘 3铅包皮铅包皮 4麻衬麻衬 5钢带铠甲钢带铠甲 6麻被麻被导体：导体：由多股铜绞线或铝绞线制成。由多股铜绞线或铝绞线制成。10/2/电力系统稳态分析基础第30页4.1 电力系统元件参数和等值电路电力系统元件参数和等值电路绝缘层绝缘层：用来使导体与导体之间、导体与：用来使导体与导体之间、导体与保护包皮之间保持绝缘。绝缘材料普
15、通有油保护包皮之间保持绝缘。绝缘材料普通有油浸纸、橡胶、聚乙烯、交联聚氯乙烯等。浸纸、橡胶、聚乙烯、交联聚氯乙烯等。保护包皮保护包皮：用来保护绝缘层，使其在运输、：用来保护绝缘层，使其在运输、敷设及运行过程中免不受机械损伤，并预防敷设及运行过程中免不受机械损伤，并预防水分浸入和绝缘油外渗。惯用包皮有铝包皮水分浸入和绝缘油外渗。惯用包皮有铝包皮和铅包皮。另外，在电缆最外层还包有钢带和铅包皮。另外，在电缆最外层还包有钢带铠甲，以预防电缆受外界机械损伤和化学腐铠甲，以预防电缆受外界机械损伤和化学腐蚀。蚀。2电缆线路电缆线路扇形三芯电缆扇形三芯电缆1导体导体 2纸绝缘纸绝缘 3铅包皮铅包皮 4麻衬麻衬
16、 5钢带铠甲钢带铠甲 6麻被麻被10/2/电力系统稳态分析基础第31页2.电缆线路电缆线路10/2/电力系统稳态分析基础第32页电缆敷设方式：电缆敷设方式：4.1 电力系统元件参数和等效电路电力系统元件参数和等效电路直接埋入土中直接埋入土中：埋设深度普通为：埋设深度普通为0.70.8m，应在冻土层以，应在冻土层以下。当多条电缆并列敷设时，应留有一定距离，以利于散热。下。当多条电缆并列敷设时，应留有一定距离，以利于散热。电缆沟敷设电缆沟敷设：当电缆条数较多时，宜采取电缆沟敷设，电：当电缆条数较多时，宜采取电缆沟敷设，电缆置于电缆沟支架上，沟面用水泥板覆盖。缆置于电缆沟支架上，沟面用水泥板覆盖。穿
17、管敷设穿管敷设：当电力电缆在室内明敷或暗敷时，为了防电缆：当电力电缆在室内明敷或暗敷时，为了防电缆受到机械损坏，普通多采取穿钢管敷设方式。受到机械损坏，普通多采取穿钢管敷设方式。2.电缆线路电缆线路10/2/电力系统稳态分析基础第33页 二、输电线路参数计算及等值电路二、输电线路参数计算及等值电路1输电线路参数计算输电线路参数计算电力系统三相对称运行时，电力线路等值电路是以导线电力系统三相对称运行时，电力线路等值电路是以导线电阻电阻、电抗电抗（电感）以及导线对地（电感）以及导线对地电导电导、电纳电纳（电容）为（电容）为参数组成参数组成单相电路单相电路。10/2/电力系统稳态分析基础第34页 二
18、、输电线路参数计算及等值电路二、输电线路参数计算及等值电路1输电线路参数计算输电线路参数计算电阻电阻反应线路导体经过电流时产生有功功率损失；反应线路导体经过电流时产生有功功率损失；电抗（电感）电抗（电感）反应载流线路周围产生磁场效应；反应载流线路周围产生磁场效应；电导电导反应反应电晕现象电晕现象及及绝缘子泄露电流绝缘子泄露电流产生有功功率损失；产生有功功率损失；电纳（电容）电纳（电容）反应载流线路周围产生电场效应。反应载流线路周围产生电场效应。注意：这些参数是沿线路均匀分布。注意：这些参数是沿线路均匀分布。10/2/电力系统稳态分析基础第35页 二、输电线路参数计算及等值电路二、输电线路参数计
19、算及等值电路1输电线路参数计算输电线路参数计算电阻：电阻：单根导线单位长度单根导线单位长度直流电阻直流电阻为：为：导线交流电阻比直流电阻增大导线交流电阻比直流电阻增大0.2%1%，主要是因为：，主要是因为：F应考虑集肤效应和邻近效应影响；应考虑集肤效应和邻近效应影响；F导线为多股绞线，使每股导线实际长度比线路长度长导线为多股绞线，使每股导线实际长度比线路长度长;F导线额定截面（即标称截面）普通略大于实际截面。导线额定截面（即标称截面）普通略大于实际截面。通常取通常取 ;10/2/电力系统稳态分析基础第36页工程计算中，可先查出导线单位长度电阻值工程计算中，可先查出导线单位长度电阻值 r1，则，
20、则需要指出：需要指出：手册中给出手册中给出 r1值，则是指温度为值，则是指温度为20时导线电阻，时导线电阻，当实际运行温度不等于当实际运行温度不等于20时，应按下式进行修正：时，应按下式进行修正：式中，式中，为电阻温度系数为电阻温度系数(1/)，铜取，铜取0.00382（1/），铝取），铝取0.0036（1/）。）。二、输电线路参数计算及等值电路二、输电线路参数计算及等值电路10/2/电力系统稳态分析基础第37页电抗：电抗：每相导线单位长度等值电抗为：每相导线单位长度等值电抗为：二、输电线路参数计算及等值电路二、输电线路参数计算及等值电路式中，式中，r为相对磁导率，铜和铝为相对磁导率，铜和铝
21、;r为导线半径（为导线半径（m）；）；为三相导线线间几何均距（为三相导线线间几何均距（m）。）。geD10/2/电力系统稳态分析基础第38页 二、输电线路参数计算及等值电路二、输电线路参数计算及等值电路若为分裂导线，式中若为分裂导线，式中r r用用r reqeq替换，考虑分裂根数替换，考虑分裂根数m m即可。即可。m m为每相导线分裂根数；为每相导线分裂根数；r r为分裂导线每一根子导线半径；为分裂导线每一根子导线半径；d d1 1k k为分裂导线一相中第为分裂导线一相中第1 1根与第根与第k k根子导线之间距离，根子导线之间距离，k k=2,3,=2,3,m m；为有示连乘运算符号。为有示连
22、乘运算符号。10/2/电力系统稳态分析基础第39页注意：注意：为了使三相导线电为了使三相导线电气参数对称，应将输电线气参数对称，应将输电线路各相导线进行换位。路各相导线进行换位。一次整循环换位一次整循环换位若三相导线等边三角形若三相导线等边三角形排列，则排列，则 若三相导线水平等距离若三相导线水平等距离排列，则排列，则通常架空线路电抗值在通常架空线路电抗值在0.4/km左右，则左右，则 二、输电线路参数计算及等值电路二、输电线路参数计算及等值电路三相导线布置方式三相导线布置方式a）等边三角形布置）等边三角形布置 b）水平等距布置）水平等距布置10/2/电力系统稳态分析基础第40页电纳：电纳：每
23、相导线单位长度等值电容（每相导线单位长度等值电容（F/km）为：）为：则单位长度电纳（则单位长度电纳（S/km）为：）为：普通架空线路普通架空线路b1值为值为 S/km左右，则左右，则 电导：电导：电导参数是反应沿线路绝缘子泄露电流和导线周围电导参数是反应沿线路绝缘子泄露电流和导线周围空气电离产生电晕现象而产生有功功率损耗空气电离产生电晕现象而产生有功功率损耗 。说明：说明：通常架空线路绝缘良好，泄露电流很小，能够忽略不计。通常架空线路绝缘良好，泄露电流很小，能够忽略不计。二、输电线路参数计算及等值电路二、输电线路参数计算及等值电路10/2/电力系统稳态分析基础第41页电晕现象：电晕现象：在架
24、空线路带有高电压情况下，当导线表面电在架空线路带有高电压情况下，当导线表面电场强度超出空气击穿强度时，导线周围空气被电离而产生局场强度超出空气击穿强度时，导线周围空气被电离而产生局部放电现象。部放电现象。当线路电压高于当线路电压高于电晕临界电压电晕临界电压时，将出现电晕损耗，与时，将出现电晕损耗，与电晕相对应导线单位长度等值电导（电晕相对应导线单位长度等值电导（S/km）为：）为：所以，所以，式中，式中，为实测线路单位长度电晕损耗功率（为实测线路单位长度电晕损耗功率（kW/km）。）。注意：注意：通常因为线路泄漏电流很小，而电晕损耗在设计线路通常因为线路泄漏电流很小，而电晕损耗在设计线路时已经
25、采取办法加以限制，故在电力网电气计算中，近似认时已经采取办法加以限制，故在电力网电气计算中，近似认为为 。二、输电线路参数计算及等值电路二、输电线路参数计算及等值电路10/2/电力系统稳态分析基础第42页表表4.2 4.2 不需计算电晕导线最小直径（海拔不超出不需计算电晕导线最小直径（海拔不超出1000m1000m）额定电压(kV)60以下110154220330500750导线外径(mm)不限制9.613.721.333.2221.3对应导线型号LGJ-50LGJ-95LGJ-600LGJ-600LGJ-240LGJQ-4002LGJQ-5004 二、输电线路参数计算及等值电路二、输电线路参
26、数计算及等值电路10/2/电力系统稳态分析基础第43页2输电线路等效电路输电线路等效电路 二、输电线路参数计算及等值电路二、输电线路参数计算及等值电路分布参数等值电路分布参数等值电路10/2/电力系统稳态分析基础第44页2输电线路等效电路输电线路等效电路一字型等效电路一字型等效电路：用于长度不超出用于长度不超出100km架空线路（架空线路（35kV及以下）和线路及以下）和线路不长电缆线路（不长电缆线路（10kV及以下）。及以下）。型或型或T型等效电路：型等效电路：（110220kV）和）和长度不超出长度不超出100km电缆线路（电缆线路（10kV以以上）。上）。用于长度为用于长度为100300
27、km架空线路架空线路图图4.21 一字型等效电路一字型等效电路图图4.22 型或型或T型等效电路型等效电路a）型型 b）T型型 二、输电线路参数计算及等值电路二、输电线路参数计算及等值电路例例4.1 例例4.210/2/电力系统稳态分析基础第45页4.1 电力系统元件参数和等效电路电力系统元件参数和等效电路 三、变压器参数计算及等效电路三、变压器参数计算及等效电路1双绕组变压器双绕组变压器 双绕组变压器采取双绕组变压器采取型等效电路。型等效电路。35kV及以下变压器，励及以下变压器，励磁支路可忽略不计，可用简化等效电路。磁支路可忽略不计，可用简化等效电路。注意：注意：变压器等值电路中电纳符号与
28、线路等值电路中电纳符号相反，前变压器等值电路中电纳符号与线路等值电路中电纳符号相反，前者为负，后者为正；因为前者为感性，后者为容性。者为负，后者为正；因为前者为感性，后者为容性。双绕组变压器等效电路双绕组变压器等效电路a）型等效电路型等效电路 b）励磁支路用功率表示等效电路）励磁支路用功率表示等效电路 c）简化等效电路）简化等效电路10/2/电力系统稳态分析基础第46页电阻电阻RT：因为因为 所以所以 （）电抗电抗XT：因为因为 对小容量变压器，对小容量变压器，则则所以所以 （）三、变压器参数计算及等效电路三、变压器参数计算及等效电路10/2/电力系统稳态分析基础第47页电导电导GT：变压器电
29、导是用来表示铁心损耗。变压器电导是用来表示铁心损耗。电纳电纳BT：变压器电纳是用来表征变压器励磁特征。变压器电纳是用来表征变压器励磁特征。所以所以 （S）所以所以 （S）说明：说明：以上各式中，以上各式中，U、S、P、Q、单位分别为、单位分别为kV、MVA、kW和和kvar。三、变压器参数计算及等效电路三、变压器参数计算及等效电路10/2/电力系统稳态分析基础第48页三绕组变压器三绕组变压器三绕组变压器等效电路如图三绕组变压器等效电路如图3-19所表示。所表示。图图4.26 三绕组变压器等效电路三绕组变压器等效电路a）励磁回路用导纳表示）励磁回路用导纳表示 b）励磁回路用功率表示）励磁回路用功
30、率表示 三、变压器参数计算及等效电路三、变压器参数计算及等效电路10/2/电力系统稳态分析基础第49页电阻电阻RT1、RT2、RT3三绕组变压器容量比有三种不一样类型：三绕组变压器容量比有三种不一样类型：F100/100/100：三个绕组容量均等于变压器额定容量；三个绕组容量均等于变压器额定容量；F100/100/50：第三个绕组容量为变压器额定容量：第三个绕组容量为变压器额定容量50%；F100/50/100：第二个绕组容量为变压器额定容量：第二个绕组容量为变压器额定容量50%。三、变压器参数计算及等效电路三、变压器参数计算及等效电路10/2/电力系统稳态分析基础第50页由由 得：得：所以所
31、以 经过短路试验可得到任两个绕组短路损耗经过短路试验可得到任两个绕组短路损耗 、，则每一个绕组短路损耗为则每一个绕组短路损耗为 对对100/100/100变压器：变压器：三、变压器参数计算及等效电路三、变压器参数计算及等效电路10/2/电力系统稳态分析基础第51页 短路试验有两组数据是按短路试验有两组数据是按50%容量绕组到达额定容量时容量绕组到达额定容量时测量值。所以，应先将各绕组短路损耗按变压器额定容量进测量值。所以，应先将各绕组短路损耗按变压器额定容量进行折算，然后再计算电阻。如对容量比为行折算，然后再计算电阻。如对容量比为100/100/50变压器，变压器，其折算公式为其折算公式为式中
32、，式中，、为未折算绕组间短路损耗（铭牌数据）；为未折算绕组间短路损耗（铭牌数据）；、为折算到变压器额定容量下绕组间短路损耗。为折算到变压器额定容量下绕组间短路损耗。对对100/100/50和和100/50/100变压器：变压器：三、变压器参数计算及等效电路三、变压器参数计算及等效电路10/2/电力系统稳态分析基础第52页电抗电抗XT1、XT2、XT3所以所以 由由 得：得：电导电导GT与电纳与电纳BT：同双绕组变压器。同双绕组变压器。说明：说明：1）厂家给出短路电压百分数已归）厂家给出短路电压百分数已归算到变压器额定容量，所以在计算电抗时，算到变压器额定容量，所以在计算电抗时，不论变压器各绕组
33、容量比怎样，其短路电不论变压器各绕组容量比怎样，其短路电压百分数无须再进行折算。压百分数无须再进行折算。2）参数计算时，要求将参数归算到哪一）参数计算时，要求将参数归算到哪一电压等级，则计算公式中电压等级，则计算公式中 UN为对应等级为对应等级额定电压。额定电压。三、变压器参数计算及等效电路三、变压器参数计算及等效电路10/2/电力系统稳态分析基础第53页3自耦变压器自耦变压器参数和等值电路参数和等值电路 三、变压器参数计算及等效电路三、变压器参数计算及等效电路电力系统中使用普通是三绕组自耦变压器，其电气接线如图电力系统中使用普通是三绕组自耦变压器，其电气接线如图4.284.28（a a）所表
34、示。就端子等效而言，它和普通三绕组变压器）所表示。就端子等效而言，它和普通三绕组变压器一样，见图一样，见图4.284.28（b b）。所以，自耦变压器参数和等值电路确）。所以，自耦变压器参数和等值电路确实定也和普通变压器相同。实定也和普通变压器相同。10/2/电力系统稳态分析基础第54页3自耦变压器自耦变压器参数和等值电路参数和等值电路因自耦变压器第三绕组容量小于变压器额定容量因自耦变压器第三绕组容量小于变压器额定容量S SN N，而短路试验数据中而短路试验数据中 普通是未经普通是未经归算。归算。、所以，用此数据进行参数计算时有一个容量归算问题，所以，用此数据进行参数计算时有一个容量归算问题，
35、即需将短路损耗乘以即需将短路损耗乘以 ，将短路电压百分值乘以，将短路电压百分值乘以例例4.3 例例4.410/2/电力系统稳态分析基础第55页4变压器变压器型等值电路型等值电路 三、变压器参数计算及等效电路三、变压器参数计算及等效电路通常在变压器等值电路中，通常在变压器等值电路中，变压器阻抗是折算到高压侧，变压器阻抗是折算到高压侧，所以计算得到低压侧电压、电所以计算得到低压侧电压、电流也均为折算到高压侧数值。流也均为折算到高压侧数值。为直接求出低压侧实际电压为直接求出低压侧实际电压与实际电流，可在变压器等值与实际电流，可在变压器等值电路中，增加一个只反应变比电路中，增加一个只反应变比理想变压器
36、。理想变压器。所谓所谓理想变压器理想变压器是一个无损是一个无损耗、无漏磁，也不需要励磁电耗、无漏磁，也不需要励磁电流变压器。流变压器。10/2/电力系统稳态分析基础第56页假如不计励磁支路或将假如不计励磁支路或将励磁支路另外处理励磁支路另外处理 4变压器变压器型等值电路型等值电路例例4.510/2/电力系统稳态分析基础第57页 四、发电机和负荷参数及等值电路四、发电机和负荷参数及等值电路 1.1.发电机参数及等值电路发电机参数及等值电路 （1 1）发电机电抗）发电机电抗 制造厂普通给出以电机额定阻抗为基准发电机电抗制造厂普通给出以电机额定阻抗为基准发电机电抗百分比百分比X XG G(%)(%)
37、，即，即 10/2/电力系统稳态分析基础第58页（2 2）发电机等值电路）发电机等值电路 四、发电机和负荷参数及等值电路四、发电机和负荷参数及等值电路 1.1.发电机参数及等值电路发电机参数及等值电路 图图4.34 4.34 发电机等值电路发电机等值电路(a)(a)以电压源表示；以电压源表示；(b)(b)以发出功率表示；以发出功率表示；(c)(c)以发出有功功率及机端电压表示以发出有功功率及机端电压表示10/2/电力系统稳态分析基础第59页 四、发电机和负荷参数及等值电路四、发电机和负荷参数及等值电路 2.2.负载参数及等值电路负载参数及等值电路 图图4.35 4.35 负荷等值电路负荷等值电
38、路(a)(a)以功率表示；以功率表示；(b)(b)以阻抗表示；以阻抗表示；(c)(c)以导纳表示以导纳表示 10/2/电力系统稳态分析基础第60页4.2 简单电力网时尚计算简单电力网时尚计算 电力网时尚计算计算任务：电力网时尚计算计算任务：针对详细电力系统（已知电力针对详细电力系统（已知电力系统结构及联接关系），依据给定系统结构及联接关系），依据给定有功、无功负荷有功、无功负荷，发电机发电机发出有功功率以及发电机母线电压有效值发出有功功率以及发电机母线电压有效值，求解电力网中其，求解电力网中其它各母线电压、各条线路中功率以及功率损耗等。它各母线电压、各条线路中功率以及功率损耗等。时尚计算不但经
39、常进行，而且还是其它计算基础。时尚计算不但经常进行，而且还是其它计算基础。10/2/电力系统稳态分析基础第61页3.3 简单电力网时尚计算简单电力网时尚计算 一、电压降落、电压损失和电压偏移一、电压降落、电压损失和电压偏移 1.电压降落电压降落:指线路首末端电压相量差，即指线路首末端电压相量差，即 10/2/电力系统稳态分析基础第62页当负荷为感性时，当负荷为感性时，所以所以 其中：其中：电压降落纵分量电压降落纵分量 电压降落横分量电压降落横分量 则则 上式两侧乘以上式两侧乘以 可把相电压相量改为线电压相量，单相功可把相电压相量改为线电压相量，单相功率也能够改用三相功率表示，即率也能够改用三相
40、功率表示，即 10/2/电力系统稳态分析基础第63页线路首端电压有效值为：线路首端电压有效值为：首末端电压相位差为：首末端电压相位差为：说明：说明：上述公式是按感性负荷下推出，若为容性负荷，公式不变，无功功上述公式是按感性负荷下推出，若为容性负荷，公式不变，无功功率率Q前面符号应改变。前面符号应改变。10/2/电力系统稳态分析基础第64页2电压损失电压损失:线路首末端电压代数差，即线路首末端电压代数差，即 所以所以 将将 按二项式定理展开并取前两项得：按二项式定理展开并取前两项得：10/2/电力系统稳态分析基础第65页FP2、Q2、U2单位分别为单位分别为kW、kvar 和和kV，且全部参数必
41、须是且全部参数必须是线路上同一点参数。线路上同一点参数。几点说明几点说明:F对于对于110kV及以下电压等级电力网，可忽略电压降落横分量及以下电压等级电力网，可忽略电压降落横分量 ，此时，电压损失就等于电压降落纵分量此时，电压损失就等于电压降落纵分量 ，即，即 10/2/电力系统稳态分析基础第66页F电压损失通常以线路额定电压百分数表示，即电压损失通常以线路额定电压百分数表示，即F假如已知线路首端参数假如已知线路首端参数 P1、Q1、U1，则则规程要求：电力网正常运行时最大电压损规程要求：电力网正常运行时最大电压损 耗普通不应超出耗普通不应超出10%；故障运行；故障运行 普通不超出普通不超出1
42、5%20%。教材有详细推导教材有详细推导10/2/电力系统稳态分析基础第67页3.3.电压偏移：电压偏移：电力网中任意点实际电压电力网中任意点实际电压U U同该处网同该处网络额定电压络额定电压U UN N数值差，它反应是电压质量。数值差，它反应是电压质量。10/2/电力系统稳态分析基础第68页 4.4.配电网电压损失计算配电网电压损失计算 （1）放射形线路电压损失计算放射形线路电压损失计算 放射形线路如放射形线路如图图4.39a所表示。设线路首末端相电压分别为所表示。设线路首末端相电压分别为 和和 ，负荷电流为，负荷电流为I，负荷功率因数为，负荷功率因数为 ，则，则 10/2/电力系统稳态分析
43、基础第69页一相电压损失为：一相电压损失为：为便于计算，用为便于计算，用 代替代替 ，则，则 （1）放射形线路电压损失计算放射形线路电压损失计算10/2/电力系统稳态分析基础第70页换算成线电压损失为：换算成线电压损失为：式中，式中，P、Q、UN、单位分别为单位分别为kW、kvar、kV和和V。（1）放射形线路电压损失计算放射形线路电压损失计算10/2/电力系统稳态分析基础第71页（2）树干式线路电压损失计算树干式线路电压损失计算各支线负荷功率各支线负荷功率用用p、q表示；表示；各段干线功率各段干线功率 用用P、Q表示；表示；各段线路长度、电阻和电抗各段线路长度、电阻和电抗分别用分别用l、r和
44、和x表示；表示；各负荷到电源之间干线长度、电阻和电抗各负荷到电源之间干线长度、电阻和电抗分别用分别用L、R和和X表示。表示。10/2/电力系统稳态分析基础第72页 若忽略各段线路功率损耗，则每段干线功率可用各支线负若忽略各段线路功率损耗，则每段干线功率可用各支线负荷功率表示，即荷功率表示，即l1段：段：l2段：段：l3段：段：各线干段电压损失为各线干段电压损失为:l1段：段：l2段：段：l3段：段：图图3-22 树干式线路电压损失计算图树干式线路电压损失计算图（2）树干式线路电压损失计算树干式线路电压损失计算10/2/电力系统稳态分析基础第73页n段干线总电压损失为各段干线电压损失之和，即段干
45、线总电压损失为各段干线电压损失之和，即 若将各线干段负荷用各支线负荷表示，则上式可写成：若将各线干段负荷用各支线负荷表示，则上式可写成：（2）树干式线路电压损失计算树干式线路电压损失计算10/2/电力系统稳态分析基础第74页电压损失百分数为电压损失百分数为或或n段干线总电压损失为各段干线电压损失之和，即段干线总电压损失为各段干线电压损失之和，即 若将各线干段负荷用各支线负荷表示，则上式可写成：若将各线干段负荷用各支线负荷表示，则上式可写成：（2）树干式线路电压损失计算树干式线路电压损失计算10/2/电力系统稳态分析基础第75页当各段线路导线截面、功率因数相同时，有当各段线路导线截面、功率因数相
46、同时，有（2）树干式线路电压损失计算树干式线路电压损失计算10/2/电力系统稳态分析基础第76页（3）均匀无感线路电压损失计算）均匀无感线路电压损失计算 对于全线导线型号一致且可不计线路感抗或负荷对于全线导线型号一致且可不计线路感抗或负荷 线路线路,其电压损失百分数可表示为其电压损失百分数可表示为 式中式中,为导线电导率；为导线电导率；A为导线截面；为导线截面；为线为线路全部功率矩（或叫负荷矩）之和；路全部功率矩（或叫负荷矩）之和；10/2/电力系统稳态分析基础第77页 二、功率损耗计算二、功率损耗计算 在电力系统中，因为电力线路、变压器等设备含有阻抗在电力系统中，因为电力线路、变压器等设备含
47、有阻抗和导纳，造成了有功功率及无功功率损耗。和导纳，造成了有功功率及无功功率损耗。功率损耗存在对功率损耗存在对电力系统运行电力系统运行是不利：是不利：(1)(1)迫使投入运行发电设备容量要大于用户实际负荷，从而迫使投入运行发电设备容量要大于用户实际负荷，从而需要多装设发电机组，多消耗大量一次能源；需要多装设发电机组，多消耗大量一次能源；(2)(2)产生热量会加速电气绝缘老化，缩短电气设备寿命。这产生热量会加速电气绝缘老化，缩短电气设备寿命。这一损耗过大时，还可能因过热烧毁绝缘和熔化导体，致使一损耗过大时，还可能因过热烧毁绝缘和熔化导体，致使设备损坏，影响系统安全运行。设备损坏，影响系统安全运行
48、。所以运行中要设法降低电力系统中功率损耗。所以运行中要设法降低电力系统中功率损耗。10/2/电力系统稳态分析基础第78页1.1.电力线路功率损耗计算电力线路功率损耗计算 线路阻抗支路损耗 变动损耗10/2/电力系统稳态分析基础第79页线路阻抗支路损耗 变动损耗1.1.电力线路功率损耗计算电力线路功率损耗计算u尤其注意：电压与功率对应关系。尤其注意：电压与功率对应关系。10/2/电力系统稳态分析基础第80页线路导纳支路损耗线路导纳支路损耗 固定损耗固定损耗 1.1.电力线路功率损耗计算电力线路功率损耗计算10/2/电力系统稳态分析基础第81页阻抗支路阻抗支路中功率损耗：中功率损耗：导纳支路导纳支
49、路中功率损耗中功率损耗:RT+jXT2.2.变压器功率损耗计算变压器功率损耗计算10/2/电力系统稳态分析基础第82页双绕组变压器功率损耗双绕组变压器功率损耗 用变压器铭牌数据计算功率损耗用变压器铭牌数据计算功率损耗 10/2/电力系统稳态分析基础第83页三绕组变压器功率损耗计算三绕组变压器功率损耗计算用铭牌数据计算用铭牌数据计算 10/2/电力系统稳态分析基础第84页三、开式电力网时尚计算三、开式电力网时尚计算 电力网首、末端功率和电压平衡关系电力网首、末端功率和电压平衡关系10/2/电力系统稳态分析基础第85页 已知负荷功率已知负荷功率 和线路末端电压和线路末端电压1)功率平衡关系 2)电
50、压平衡关系 选 为参考相量依据已知条件，可分为三种情况：依据已知条件，可分为三种情况：10/2/电力系统稳态分析基础第86页 已知线路首端功率和线路首端电压已知线路首端功率和线路首端电压 已知线路末端负荷功率已知线路末端负荷功率和线路首端电压和线路首端电压 功率平衡计算 电压平衡计算10/2/电力系统稳态分析基础第87页降压变降压变处理处理（1 1）用）用U UN N求得各点运算负荷求得各点运算负荷（2 2）从末段线路开始，用）从末段线路开始，用U UN N依次计算各段线路功依次计算各段线路功率损耗及各段首端功率率损耗及各段首端功率（3 3）用）用U UA A和已求得功率分布，从和已求得功率分
