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1、第二章电力系统各元件的特性和数学模型第1页，共98页，编辑于2022年，星期三第一节 发电机组的运行特性和数学模型第2页，共98页，编辑于2022年，星期三一、发电机稳态运行时的相量图和功角特性n发电机稳态运行时的相量图发电机稳态运行时的相量图和功角特性和功角特性n隐极式发电机的相量图和功隐极式发电机的相量图和功角特性角特性n假设发电机以滞后功率因数运假设发电机以滞后功率因数运行，其端电压相量为行，其端电压相量为 、定子、定子电流相量为电流相量为 、空载电势相量、空载电势相量 ，正、交轴同步电抗相等，在，正、交轴同步电抗相等，在不计发电机定子绕组电阻的条不计发电机定子绕组电阻的条件下，则：件下
2、，则：第3页，共98页，编辑于2022年，星期三一、发电机稳态运行时的相量图和功角特性n凸极式发电机的相量图和功角特性（自学）凸极式发电机的相量图和功角特性（自学）第4页，共98页，编辑于2022年，星期三二、隐极式发电机组运行限额和数学模型 n发电机组的运行限额发电机组的运行限额第5页，共98页，编辑于2022年，星期三二、隐极式发电机组运行限额和数学模型（续）第6页，共98页，编辑于2022年，星期三二、隐极式发电机组运行限额和数学模型（续）第7页，共98页，编辑于2022年，星期三二、隐极式发电机组运行限额和数学模型（续）第8页，共98页，编辑于2022年，星期三二、隐极式发电机组运行限
3、额和数学模型（续）第9页，共98页，编辑于2022年，星期三二、隐极式发电机组运行限额和数学模型（续）第10页，共98页，编辑于2022年，星期三二、隐极式发电机组运行限额和数学模型（续）n发电机组的数学模型：在稳态条件下，发电发电机组的数学模型：在稳态条件下，发电机组一般用一对变量表示，机组一般用一对变量表示，即发出的有功功即发出的有功功率和端电压或发出的有功功率和无功功率。率和端电压或发出的有功功率和无功功率。采用第一种表示时，应给出无功功率限额，采用第一种表示时，应给出无功功率限额，采用第二种表示时，应给出电压限额。采用第二种表示时，应给出电压限额。第11页，共98页，编辑于2022年，
4、星期三第二节 变压器的参数和数学模型 第12页，共98页，编辑于2022年，星期三一、升压变压器和降压变压器 n对于双绕组变压器，两者的结构并无区别。对于双绕组变压器，两者的结构并无区别。n对于三绕组变压器而言，功率由低压侧向中、对于三绕组变压器而言，功率由低压侧向中、高压侧输送，希望低压侧和中、高高压侧输送，希望低压侧和中、高压侧有紧压侧有紧密的联系，以减少电压降落，所以将低压侧密的联系，以减少电压降落，所以将低压侧绕组放在高、中压侧之间。降压变绕组放在高、中压侧之间。降压变压器功率压器功率由高压侧流向中、低压侧，一般中压侧功率由高压侧流向中、低压侧，一般中压侧功率大，所以中低压侧对调，使高
5、中压侧有较强大，所以中低压侧对调，使高中压侧有较强的磁耦合的磁耦合.第13页，共98页，编辑于2022年，星期三二、双绕组变压器的参数和数学模型 第14页，共98页，编辑于2022年，星期三二、双绕组变压器的参数和数学模型第15页，共98页，编辑于2022年，星期三二、双绕组变压器的参数和数学模型第16页，共98页，编辑于2022年，星期三二、双绕组变压器的参数和数学模型第17页，共98页，编辑于2022年，星期三二、双绕组变压器的参数和数学模型第18页，共98页，编辑于2022年，星期三三、三绕组变压器的参数和数学模型 第19页，共98页，编辑于2022年，星期三三、三绕组变压器的参数和数学
6、模型第20页，共98页，编辑于2022年，星期三三、三绕组变压器的参数和数学模型第21页，共98页，编辑于2022年，星期三三、三绕组变压器的参数和数学模型第22页，共98页，编辑于2022年，星期三三、三绕组变压器的参数和数学模型第23页，共98页，编辑于2022年，星期三三、三绕组变压器的参数和数学模型第24页，共98页，编辑于2022年，星期三三、三绕组变压器的参数和数学模型第25页，共98页，编辑于2022年，星期三三、三绕组变压器的参数和数学模型第26页，共98页，编辑于2022年，星期三三、三绕组变压器的参数和数学模型第27页，共98页，编辑于2022年，星期三三、三绕组变压器的参
7、数和数学模型第28页，共98页，编辑于2022年，星期三三、三绕组变压器的参数和数学模型第29页，共98页，编辑于2022年，星期三四、自耦变压器的参数和数学模型n自耦变压器与普通变压器的主要差别在于：后者只有磁自耦变压器与普通变压器的主要差别在于：后者只有磁的耦合，没有电的直接联系，而前者既有磁的耦合，又的耦合，没有电的直接联系，而前者既有磁的耦合，又有电的耦合。自耦变只能使用有电的耦合。自耦变只能使用 接法接法第30页，共98页，编辑于2022年，星期三四、自耦变压器的参数和数学模型第31页，共98页，编辑于2022年，星期三四、自耦变压器的参数和数学模型第32页，共98页，编辑于2022
8、年，星期三四、自耦变压器的参数和数学模型n自耦变压器的等值电路和参数计算公式与普通变压器自耦变压器的等值电路和参数计算公式与普通变压器相同，只是由于自耦变压器均采用星形自耦的接线方相同，只是由于自耦变压器均采用星形自耦的接线方式，为了消除铁芯饱和引起的三次谐波，常加一个三式，为了消除铁芯饱和引起的三次谐波，常加一个三角形联结的第三绕组作为低压绕组，给附近的负荷供角形联结的第三绕组作为低压绕组，给附近的负荷供电，或接调相机和电容器以调节系统的无功功率和电电，或接调相机和电容器以调节系统的无功功率和电压。第三绕组在电气上独立，容量小，例如容量比为压。第三绕组在电气上独立，容量小，例如容量比为100
9、/100/50或或100/100/33.3。所以计算时需要对。所以计算时需要对短路试验数据进行折算。如果短路电压百分值也未折短路试验数据进行折算。如果短路电压百分值也未折算，亦需按下式先折算：算，亦需按下式先折算：第33页，共98页，编辑于2022年，星期三四、自耦变压器的参数和数学模型n之所以只乘容量比而不是其平方是因为短路之所以只乘容量比而不是其平方是因为短路电压只与电流成正比。电压只与电流成正比。第34页，共98页，编辑于2022年，星期三四、自耦变压器的参数和数学模型第35页，共98页，编辑于2022年，星期三例题第36页，共98页，编辑于2022年，星期三例题第37页，共98页，编辑
10、于2022年，星期三例题第38页，共98页，编辑于2022年，星期三例题第39页，共98页，编辑于2022年，星期三例题第40页，共98页，编辑于2022年，星期三第三节 电力线路的参数和数学模型 第41页，共98页，编辑于2022年，星期三一、电力线路结构简述 n电力线路分类电力线路分类 n架空线架空线 n导线导线n避雷线避雷线n杆塔杆塔n绝缘子绝缘子n金具金具n电缆电缆 n导线导线 n绝缘层绝缘层 n包护层包护层 第42页，共98页，编辑于2022年，星期三一、电力线路结构简述第43页，共98页，编辑于2022年，星期三一、电力线路结构简述n架空线的导线和避雷线架空线的导线和避雷线 n性能
11、要求性能要求 n机械强度高机械强度高 n抗腐蚀能力强抗腐蚀能力强 n导电性好导电性好 n构成材料（铝、钢、铜）构成材料（铝、钢、铜）n导线和避雷线均采用裸线。导线和避雷线均采用裸线。导线的作用是传输电能，导线的作用是传输电能，避雷线的作用是将雷电流引入大地保护电力线路免受避雷线的作用是将雷电流引入大地保护电力线路免受雷击，因此它们都应有较好的导电性能。导线和避雷雷击，因此它们都应有较好的导电性能。导线和避雷线架设在户外，除了要承受导线自身重量、风压、冰线架设在户外，除了要承受导线自身重量、风压、冰雪及温度变化等产生的机械力作用外，还要受空气中雪及温度变化等产生的机械力作用外，还要受空气中有害气
12、体的化学腐蚀作用。所以，导线和避雷线还应有害气体的化学腐蚀作用。所以，导线和避雷线还应有较高的机械强度和抗化学腐蚀能力。有较高的机械强度和抗化学腐蚀能力。导线常用的材导线常用的材料有铜、铅、铝合金和钢等。料有铜、铅、铝合金和钢等。第44页，共98页，编辑于2022年，星期三一、电力线路结构简述n铜是电的良导体之一铜是电的良导体之一 抗拉强度较高能抵抗空气中大抗拉强度较高能抵抗空气中大部分有害气体的腐蚀作用，易于焊接，是一种很理想部分有害气体的腐蚀作用，易于焊接，是一种很理想的导线材料。但铜的用途很广、产量有限，因此，为的导线材料。但铜的用途很广、产量有限，因此，为了节约铜的消耗量，除特殊情况外
13、了节约铜的消耗量，除特殊情况外架空线路一般不架空线路一般不用铜导线。用铜导线。n铝的导电性能虽比铜差，但亦属良好，是常用的导线铝的导电性能虽比铜差，但亦属良好，是常用的导线材料。材料。铝的机械强度低、允许应力小，因此，常采用铝的机械强度低、允许应力小，因此，常采用铝合金来改善其机械强度。铝虽极易受碱性物质和盐铝合金来改善其机械强度。铝虽极易受碱性物质和盐酸的侵蚀，但能很好地抵抗空气中一般化学物质的腐酸的侵蚀，但能很好地抵抗空气中一般化学物质的腐蚀作用。蚀作用。n钢的导电性能又比铝差，且在空气中易生锈，但其机钢的导电性能又比铝差，且在空气中易生锈，但其机械强度高。械强度高。为节约有色金属，钢导线
14、经常用于负荷密为节约有色金属，钢导线经常用于负荷密度较小的地方，如用在农村或小城镇的电力线路中。度较小的地方，如用在农村或小城镇的电力线路中。避雷线一般采用钢导线避雷线一般采用钢导线第45页，共98页，编辑于2022年，星期三一、电力线路结构简述第46页，共98页，编辑于2022年，星期三一、电力线路结构简述n架空线的杆塔架空线的杆塔n用于支持导线和避雷线。用于支持导线和避雷线。n分类分类n直线杆塔直线杆塔:它又称为中间杆塔，主要用来悬挂导线，是线路上用得最多的一它又称为中间杆塔，主要用来悬挂导线，是线路上用得最多的一种杆塔。种杆塔。n耐张杆塔耐张杆塔:它又称为承力杆塔，主要用来承担线路正常及
15、故障（如断线）情况它又称为承力杆塔，主要用来承担线路正常及故障（如断线）情况下导线的拉力，同时使线路分段，便于施工和检修，限制故障范围。在耐张用下导线的拉力，同时使线路分段，便于施工和检修，限制故障范围。在耐张用上，绝缘子不象直线搭上那样与地面垂直，而象是导线的延续。杆塔两边同一上，绝缘子不象直线搭上那样与地面垂直，而象是导线的延续。杆塔两边同一根导线是通过跳线来接通的。根导线是通过跳线来接通的。n终端杆塔终端杆塔:它是最靠近变电所的一座杆塔，用来承受最后一个耐张档区导线它是最靠近变电所的一座杆塔，用来承受最后一个耐张档区导线的单向拉力。如果没有终端杆塔，则拉力将由变电所建筑物承担，这将增的单
16、向拉力。如果没有终端杆塔，则拉力将由变电所建筑物承担，这将增加变电所的造价。加变电所的造价。n转角杆塔转角杆塔:它用于线路拐弯处，承受侧向拉力。拐角较大时做成耐它用于线路拐弯处，承受侧向拉力。拐角较大时做成耐张塔的型式，拐角较小时也可做成直线塔的型式。张塔的型式，拐角较小时也可做成直线塔的型式。n特种杆塔特种杆塔:它是在特殊情况下使用的一种杆塔，如导线换位用的换位塔，它是在特殊情况下使用的一种杆塔，如导线换位用的换位塔，跨越河流、山谷等跨距很大的跨越杆塔等。跨越河流、山谷等跨距很大的跨越杆塔等。第47页，共98页，编辑于2022年，星期三一、电力线路结构简述500kV 转角塔500kV 直线塔
17、220kV 直线塔220kV 海湾大跨越铁塔220kV 单回路组合兀型电杆110kV转角塔110kV 直线塔3.5kV输电电杆第48页，共98页，编辑于2022年，星期三一、电力线路结构简述n架空线的绝缘子架空线的绝缘子 n分类分类 n针式针式 n悬式悬式 n适用适用 n针式绝缘子用于针式绝缘子用于35kv及以下电压等级及以下电压等级 n悬式绝缘子用于悬式绝缘子用于35kv及以上电压等级及以上电压等级n磁横担：既用于绝缘，又用于支撑。磁横担：既用于绝缘，又用于支撑。第49页，共98页，编辑于2022年，星期三一、电力线路结构简述高压线路针式低中压针式盘形悬式高压线路耐污盘形悬式高压线路瓷横担有
18、机复合横担第50页，共98页，编辑于2022年，星期三一、电力线路结构简述n架空线路换位问题架空线路换位问题 n消除三相参数的不平衡消除三相参数的不平衡 n整换位循环整换位循环 n按规定，中性点直接接地系统（可以流过零序电按规定，中性点直接接地系统（可以流过零序电流），长度超过流），长度超过100km的架空线都应该换位，的架空线都应该换位，但电压等级越高，换位的困难越多，但电压等级越高，换位的困难越多，500kv线路线路可能不换位。但必须解决参数不平衡带来的负面可能不换位。但必须解决参数不平衡带来的负面影响。影响。第51页，共98页，编辑于2022年，星期三一、电力线路结构简述n电缆线路电缆线
19、路n优点优点 n占地少占地少n供电可靠供电可靠n比较安全比较安全n 缺点缺点n造价高造价高n检修困难检修困难第52页，共98页，编辑于2022年，星期三一、电力线路结构简述第53页，共98页，编辑于2022年，星期三二、电力线路的电磁效应与参数n线路通电流：线路通电流：n发热，消耗有功功率发热，消耗有功功率R R n交流电流交流电流交变磁场交变磁场感应电势感应电势(自感、互感自感、互感)抵抵抗电流抗电流X X n电流效应电流效应串联串联n线路加电压：线路加电压：n绝缘漏电绝缘漏电(较小较小)，一定电压下发光、放电，一定电压下发光、放电(电晕电晕)R(G)R(G)n电场电场线线/线、线线、线/大
20、地电容大地电容交变电压产生电容交变电压产生电容电流电流X(B)X(B)n电压效应电压效应并联并联 第54页，共98页，编辑于2022年，星期三二、电力线路的电磁效应与参数n分别用单位长分别用单位长(每公里每公里)参数参数r r、x x、g g、b b表示表示n架空线受气候、地理、架设的影响，架空线受气候、地理、架设的影响，r r、x x、g g、b b要变。要变。n电缆线路参数不可解析计算，但尺寸标准化，电缆线路参数不可解析计算，但尺寸标准化，受外界影响小，由厂家提供参数，一般不变受外界影响小，由厂家提供参数，一般不变（不予研究）。（不予研究）。第55页，共98页，编辑于2022年，星期三三、
21、电力线路的阻抗 n有色金属导线架空线路的电阻有色金属导线架空线路的电阻 n n计算用电阻率大于直流电阻率的原因计算用电阻率大于直流电阻率的原因 n计及集肤效应计及集肤效应 n绞线每股长度略长于导线长度绞线每股长度略长于导线长度 n计算额定截面积略大于实际截面积计算额定截面积略大于实际截面积 n钢芯铝线的电阻只考虑铝线部分钢芯铝线的电阻只考虑铝线部分 n电阻的温度修正电阻的温度修正 n有色金属导线单相架空线路的电抗有色金属导线单相架空线路的电抗 n考察单根导线所产生的磁场，计算电感考察单根导线所产生的磁场，计算电感 n运用迭加原理考察单相线路产生的磁场，计算电运用迭加原理考察单相线路产生的磁场，
22、计算电感感 第56页，共98页，编辑于2022年，星期三三、电力线路的阻抗n有色金属导线三相架空线路的电抗有色金属导线三相架空线路的电抗n运用迭加原理考察三相线路产生的磁场运用迭加原理考察三相线路产生的磁场 n运用三相换位和三相电流平衡，简化磁场表达式，计算电感运用三相换位和三相电流平衡，简化磁场表达式，计算电感 n互几何均距：互几何均距：n几何平均半径：几何平均半径：n结论结论 n线路电抗与导线半径成减函数关系线路电抗与导线半径成减函数关系 n线路电抗与相间距成增函数关系线路电抗与相间距成增函数关系 n总的来说，由于对数的关系，使得线路电抗与导线半径、线路布置关总的来说，由于对数的关系，使得
23、线路电抗与导线半径、线路布置关系不大，架空线的电抗一般为系不大，架空线的电抗一般为第57页，共98页，编辑于2022年，星期三三、电力线路的阻抗n分裂导线三相架空线路的电抗分裂导线三相架空线路的电抗 n计算公式计算公式 n等值半径：等值半径：n当二分裂时，当二分裂时，n当三分裂时，当三分裂时，n当四分裂时，当四分裂时，n分裂间距：分裂间距：n结论结论 n分裂导线电抗与分裂根数成减函数关系分裂导线电抗与分裂根数成减函数关系 n分裂导线电抗与分裂导线间的几何均距成减函数关系分裂导线电抗与分裂导线间的几何均距成减函数关系 第58页，共98页，编辑于2022年，星期三三、电力线路的阻抗n钢导线三相架空
24、线路阻抗：由于钢导线导磁，钢导线三相架空线路阻抗：由于钢导线导磁，使得参数与导线所流过的电流有关，难于分使得参数与导线所流过的电流有关，难于分析，只能实测。析，只能实测。n几点说明几点说明 n同杆线路的阻抗：两回线路相互影响，存在互感，同杆线路的阻抗：两回线路相互影响，存在互感，但如果三相电流对称，则可以忽略。但如果三相电流对称，则可以忽略。n不换位线路的阻抗：相与相之间存在互感，但如不换位线路的阻抗：相与相之间存在互感，但如果三相电流对称，则可以忽略。果三相电流对称，则可以忽略。n电缆线路的电阻略大于相同截面积的架空线路，电缆线路的电阻略大于相同截面积的架空线路，电抗则小得多，这是因为三相导
25、体间的距离远小电抗则小得多，这是因为三相导体间的距离远小于同样电压等级的架空线。于同样电压等级的架空线。第59页，共98页，编辑于2022年，星期三四、电力线路的导纳n三相架空线路的电纳三相架空线路的电纳 n电纳与导体周围电场有关，与导线是否导磁无关，电纳与导体周围电场有关，与导线是否导磁无关，因此，各类导线线路电纳计算方法相同。因此，各类导线线路电纳计算方法相同。n计算公式计算公式 n结论结论 n线路电纳与导线半径成增函数关系线路电纳与导线半径成增函数关系 n线路电纳与相间距成减函数关系线路电纳与相间距成减函数关系n总的来说，由于对数的关系，使得线路电纳与导线半总的来说，由于对数的关系，使得
26、线路电纳与导线半径、线路布置关系不大，架空线的电纳一般为径、线路布置关系不大，架空线的电纳一般为 第60页，共98页，编辑于2022年，星期三四、电力线路的导纳n分裂导线三相架空线路的电纳分裂导线三相架空线路的电纳 n计算公式计算公式 n结论结论 n分裂导线电纳与分裂根数成增函数关系分裂导线电纳与分裂根数成增函数关系 n分裂导线电纳与分裂导线间的几何均距成增函数关系分裂导线电纳与分裂导线间的几何均距成增函数关系 第61页，共98页，编辑于2022年，星期三四、电力线路的导纳n架空线路的电导：架空线路的电导：n线路电导取决于沿绝缘子串的泄漏和电晕，不能线路电导取决于沿绝缘子串的泄漏和电晕，不能严
27、格分析严格分析n在计算时，一般选择电导为在计算时，一般选择电导为0n架空线路的电晕临界电压：架空线路的电晕临界电压：n电晕临界电压就是能发生电晕的最低电压，与以电晕临界电压就是能发生电晕的最低电压，与以下因素有关：材料表面光滑程度，天气，空气密下因素有关：材料表面光滑程度，天气，空气密度，材料半径，三相排列位置，分裂情况等。度，材料半径，三相排列位置，分裂情况等。n计算公式计算公式 第62页，共98页，编辑于2022年，星期三四、电力线路的导纳n导线三相水平排列时，边相导线的电晕临界电压导线三相水平排列时，边相导线的电晕临界电压比中间相高比中间相高 n线路结构方面，能够影响线路结构方面，能够影
28、响电晕临界电压的只有相电晕临界电压的只有相间距和导线半径。间距和导线半径。n增大增大相间距会大大增加线路投资相间距会大大增加线路投资n因此可以采用分裂导线或扩径导线来提高因此可以采用分裂导线或扩径导线来提高电晕临电晕临界电压界电压。第63页，共98页，编辑于2022年，星期三例题第64页，共98页，编辑于2022年，星期三例题第65页，共98页，编辑于2022年，星期三五、电力线路数学模型n一般线路的等值电路（中、短距离线路，架一般线路的等值电路（中、短距离线路，架空线空线300km，电缆，电缆100km）n短线路可以只考虑阻抗短线路可以只考虑阻抗 n中等长度线路要考虑导纳，形成中等长度线路要
29、考虑导纳，形成型或型或T型等值型等值电路电路 n型或型或T型等值电路相互不等值，不能用型等值电路相互不等值，不能用Y变换变换 n长线路的等值电路长线路的等值电路 n要考虑线路的分布特性要考虑线路的分布特性 n分布特性的近似计算和精确计算。分布特性的近似计算和精确计算。第66页，共98页，编辑于2022年，星期三五、电力线路数学模型n型等值电路与等值参数型等值电路与等值参数 n令令：(z：单位长度串联阻抗、：单位长度串联阻抗、y：单位长度并联导纳、：单位长度并联导纳、L：线路总长：线路总长)第67页，共98页，编辑于2022年，星期三五、电力线路数学模型nL 750km：n750L300km：第
30、68页，共98页，编辑于2022年，星期三五、电力线路数学模型nL300km：nL100km，电压等级，电压等级35kv 第69页，共98页，编辑于2022年，星期三第四节 负荷的运行特性和数学模型第70页，共98页，编辑于2022年，星期三一、负荷和负荷曲线 n电力系统负荷电力系统负荷 n负荷构成负荷构成 n负荷运行特性分类负荷运行特性分类 n负荷曲线负荷曲线 n负荷静态特性负荷静态特性 n负荷曲线负荷曲线n分类分类 n用途用途 n峰谷差峰谷差 n最大负荷最大负荷 n年最大负荷曲线年最大负荷曲线 典型民用负荷曲线 典型三班负荷曲线 第71页，共98页，编辑于2022年，星期三一、负荷和负荷曲
31、线最大负荷最小负荷峰谷差第72页，共98页，编辑于2022年，星期三二、负荷特性 n负荷静态特性：电压或频率变化后进入稳态负荷静态特性：电压或频率变化后进入稳态时负荷功率与电压或频率的关系。时负荷功率与电压或频率的关系。n与电压的关系与电压的关系 n在电压额定值附近，有功随电压的升高而增大在电压额定值附近，有功随电压的升高而增大 n在电压额定值附近，无功随电压的升高而增大在电压额定值附近，无功随电压的升高而增大n与频率的关系与频率的关系 n在频率额定值附近，有功随频率的升高而增大在频率额定值附近，有功随频率的升高而增大 n在频率额定值附近，无功随频率的升高而减小在频率额定值附近，无功随频率的升
32、高而减小 n负荷动态特性：电压或频率急剧变化过程中负荷动态特性：电压或频率急剧变化过程中负荷功率与电压或频率的关系。负荷功率与电压或频率的关系。第73页，共98页，编辑于2022年，星期三三、负荷模型n恒定功率：恒定功率：n恒定阻抗：恒定阻抗：RDjX DGDjBD第74页，共98页，编辑于2022年，星期三三、负荷模型n函数关系表示：函数关系表示：n线性表示：线性表示：n二次表示：二次表示：第75页，共98页，编辑于2022年，星期三第四节 电力网络的数学模型第76页，共98页，编辑于2022年，星期三一、标幺值及其应用n有名制和标么制有名制和标么制 n标么制的优点：标么制的优点：n便于比较
33、、分析元件特性与参数；便于比较、分析元件特性与参数；n各级电压标么值都接近于各级电压标么值都接近于1 1；n对称三相电路的计算与单相计算一致；对称三相电路的计算与单相计算一致；n多电压级网络，基准电压选择恰当可消除变压器。多电压级网络，基准电压选择恰当可消除变压器。n标么制的缺点：标么制的缺点：n无量纲、物理概念不如有名值清楚。无量纲、物理概念不如有名值清楚。n标么值、有名值和基准值之间的关系标么值、有名值和基准值之间的关系n标么值标么值=有名值有名值/基准值基准值n注意：在三相系统中，线电压为相电压的注意：在三相系统中，线电压为相电压的 倍，三相功率为单相功率的倍，三相功率为单相功率的3 3
34、倍，如果取线电压的基准值为相电压基准值的倍，如果取线电压的基准值为相电压基准值的 倍，三相功率的基准值为倍，三相功率的基准值为单相功率基准值的单相功率基准值的3 3倍，则线电压和相电压的标么值相等，三相功率和单倍，则线电压和相电压的标么值相等，三相功率和单相功率的标么值相等。相功率的标么值相等。第77页，共98页，编辑于2022年，星期三一、标幺值及其应用n基准值的选取基准值的选取 n基准值的单位和有名值相同基准值的单位和有名值相同 n阻抗、导纳、电压、电流、功率的基准值之间符阻抗、导纳、电压、电流、功率的基准值之间符合电路的基本关系，如阻抗、导纳基准值为每相合电路的基本关系，如阻抗、导纳基准
35、值为每相阻抗、导纳；电压、电流的基准值为线电压、线阻抗、导纳；电压、电流的基准值为线电压、线电流；功率的基准值为三相功率电流；功率的基准值为三相功率 第78页，共98页，编辑于2022年，星期三一、标幺值及其应用n因此，五个基准值中只有两个可以任选，其余三因此，五个基准值中只有两个可以任选，其余三个派生而得。通常，先选定，再求出其他基准值。个派生而得。通常，先选定，再求出其他基准值。n功率的基准值全网一个，一般为功率的基准值全网一个，一般为100MVA或或1000MVA，如果进行电压级归算，则电压的基，如果进行电压级归算，则电压的基准值取基本级的额定电压。准值取基本级的额定电压。n有名值的电压
36、级归算有名值的电压级归算 n基本级的选取：通常取网络中的最高电压级为基基本级的选取：通常取网络中的最高电压级为基本级本级 n归算公式：归算公式：注：归算中各变压器的变比为靠近基本级注：归算中各变压器的变比为靠近基本级一侧的空载电压与靠近需要归算一侧的空一侧的空载电压与靠近需要归算一侧的空载电压之比。载电压之比。第79页，共98页，编辑于2022年，星期三一、标幺值及其应用n因为因为 ，所以功率归算后不变。，所以功率归算后不变。n归算中各变压器的变比为靠近基本级一侧的空载归算中各变压器的变比为靠近基本级一侧的空载电压与靠近需要归算一侧的空载电压之比。电压与靠近需要归算一侧的空载电压之比。以下以下
37、图为例，设选择图为例，设选择220kV级为基本级，则变压器级为基本级，则变压器T-1的变比为的变比为220121，T-2的变比为的变比为11037。第80页，共98页，编辑于2022年，星期三一、标幺值及其应用n标么值的电压级归算标么值的电压级归算n归算途径一，先用有名值向基本级归算，然后在归算途径一，先用有名值向基本级归算，然后在基本级换算成标么值基本级换算成标么值 n归算途径二，选定基本级的基准值，通过实际变归算途径二，选定基本级的基准值，通过实际变比，将基本级的基准值归算到各自电压级的基准比，将基本级的基准值归算到各自电压级的基准值，再在各自的电压级换算成标么值值，再在各自的电压级换算成
38、标么值 第81页，共98页，编辑于2022年，星期三一、标幺值及其应用n例例2-6 电力网络结线如图电力网络结线如图2-51所示，图所示，图中各元件的技术数据见表中各元件的技术数据见表2-4。试分别作以。试分别作以有名制和标么制表示的归算至有名制和标么制表示的归算至220kV侧的该侧的该网络等值电路或数学模型。作等值电路时，网络等值电路或数学模型。作等值电路时，变压器的电阻、导纳，线路变压器的电阻、导纳，线路l1、l2的电的电导，线路导，线路l3、l4的导纳都可略去。的导纳都可略去。第82页，共98页，编辑于2022年，星期三一、标幺值及其应用第83页，共98页，编辑于2022年，星期三一、标
39、幺值及其应用第84页，共98页，编辑于2022年，星期三一、标幺值及其应用第85页，共98页，编辑于2022年，星期三一、标幺值及其应用第86页，共98页，编辑于2022年，星期三一、标幺值及其应用第87页，共98页，编辑于2022年，星期三一、标幺值及其应用第88页，共98页，编辑于2022年，星期三一、标幺值及其应用第89页，共98页，编辑于2022年，星期三一、标幺值及其应用第90页，共98页，编辑于2022年，星期三一、标幺值及其应用第91页，共98页，编辑于2022年，星期三一、标幺值及其应用第92页，共98页，编辑于2022年，星期三一、标幺值及其应用第93页，共98页，编辑于20
40、22年，星期三一、标幺值及其应用n平均额定（标称）电压平均额定（标称）电压n不同电压等级的电网通过变压器的高（中）低压绕组之间的不同电压等级的电网通过变压器的高（中）低压绕组之间的磁耦合（自耦变压器还有部分电耦合）进行电功率的交换，磁耦合（自耦变压器还有部分电耦合）进行电功率的交换，在用手工进行电力系统潮流计算时，一般根据变压器实际分在用手工进行电力系统潮流计算时，一般根据变压器实际分接头所在位置得到变压器实际变比，再根据实际变比将所有接头所在位置得到变压器实际变比，再根据实际变比将所有阻抗参数，归算到同一电压等级进行计算。但当存在下图所阻抗参数，归算到同一电压等级进行计算。但当存在下图所示的
41、电网时，由于变压器的变比不同，无法将阻抗归算到同示的电网时，由于变压器的变比不同，无法将阻抗归算到同一电压等级。例如要求将线路的阻抗换算到同一电压等级，一电压等级。例如要求将线路的阻抗换算到同一电压等级，则按变压器的实际变比还是按变压器的额定变比进行归算呢则按变压器的实际变比还是按变压器的额定变比进行归算呢？一个实用的方法是，不论变压器分接头的实际位置如何，？一个实用的方法是，不论变压器分接头的实际位置如何，统一认为其电压等于网络的平均额定电压，但是这样带来的统一认为其电压等于网络的平均额定电压，但是这样带来的计算误差也是不可避免的。在网络复杂度增加，变压器数量计算误差也是不可避免的。在网络复
42、杂度增加，变压器数量众多时，累积误差尤其不可忽略。众多时，累积误差尤其不可忽略。第94页，共98页，编辑于2022年，星期三一、标幺值及其应用第95页，共98页，编辑于2022年，星期三一、标幺值及其应用电网电压电网电压(kv)平均额定电压平均额定电压(kv)110(121+110)/2=115220(242+220)/2=230330(363+330)/2=345500(550+500)/2=52535(38.5+35)/2=3710(11+10)/2=10.56(6.6+6)/2=6.33(3.3+3)/2=3.15平均额定电压：某级电网两侧变压器额定电压平均值平均额定电压：某级电网两侧变
43、压器额定电压平均值UavUav 第96页，共98页，编辑于2022年，星期三一、标幺值及其应用n规定：规定：采用平均标称电压后，认为该级网络的所采用平均标称电压后，认为该级网络的所有元件的额定电压有元件的额定电压=平均标称电压，而不管其实平均标称电压，而不管其实际原有的额定电压值。际原有的额定电压值。因此是一近似方法，此时，因此是一近似方法，此时，变压器变比标么值都为变压器变比标么值都为1 1。n几种常用元件的标么值几种常用元件的标么值(近似计算时近似计算时)n发电机、变压器：发电机、变压器：n线路：线路：n 是以额定值为基准，是以额定值为基准，X X为有名值为有名值n电抗器：电抗器：n按平均
44、额定电压计算的标么值返算有名值时，仍按各按平均额定电压计算的标么值返算有名值时，仍按各级相应的平均额定电压返算。级相应的平均额定电压返算。第97页，共98页，编辑于2022年，星期三小结n发电机的功角特性发电机的功角特性n发电机的运行极限图发电机的运行极限图n变压器参数的计算及其等值电路变压器参数的计算及其等值电路 n线路参数的计算及其等值电路线路参数的计算及其等值电路 n负荷特性及其数学模型负荷特性及其数学模型 n有名制和标么制有名制和标么制n电力网络的数学模型电力网络的数学模型n对于变压器的参数计算，要分清楚以元件自对于变压器的参数计算，要分清楚以元件自身额定参数作为基准的标幺值和以电网计算身额定参数作为基准的标幺值和以电网计算所取基准值为基准的标幺值所取基准值为基准的标幺值第98页，共98页，编辑于2022年，星期三