電網(wǎng)電氣類vivi教育電力系統(tǒng)分析

電力系統(tǒng)分析基礎(chǔ)

PowerSystemAnalysisBasis

vivi電力培訓(xùn)資料下載：聯(lián)系電話：1.傳統(tǒng)的課程劃分電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析—正常的、相對靜止的 運行狀態(tài)電力系統(tǒng)暫態(tài)分析—從一種運行狀態(tài)向另 一種運行狀態(tài)的過渡過程課程介紹電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析電力系統(tǒng)的基本知識和等值網(wǎng)絡(luò)電力系統(tǒng)正常運行狀況的分析和計算電力系統(tǒng)有功功率—頻率、無功功率 —電壓的控制與調(diào)整課程介紹電力系統(tǒng)暫態(tài)分析波過程—操作或雷擊時的過電壓（過程最短）電磁暫態(tài)過程—與短路及勵磁有關(guān)(過程較短)機電暫態(tài)過程—與動力系統(tǒng)有關(guān)(過程較長)涉及電壓、電流涉及功率、功角—導(dǎo)致系統(tǒng)振蕩、穩(wěn)定性破壞、異步運行短路計算對稱分量法及序網(wǎng)概念不對稱故障的分析與計算靜穩(wěn)暫穩(wěn)課程介紹高電壓技術(shù)電網(wǎng)公司考試要求電力系統(tǒng)基本概念、電力系統(tǒng)各元件特性，數(shù)學(xué)模型、電潮流手工計算方法，計算機潮流算法、有功功率平衡和頻率調(diào)整、無功功率平衡及電壓調(diào)整、電力系統(tǒng)短路基本概念及三相短路計算、同步電機突然三相短路分析與計算、對稱分量法及各元件序參數(shù)和等值電路、不對稱故障的分析和計算、運行穩(wěn)定性的基本概念、靜態(tài)穩(wěn)定、暫態(tài)穩(wěn)定、電網(wǎng)題庫專項訓(xùn)練第一章電力系統(tǒng)的基本概念1、電力系統(tǒng)的概念和組成2、對電力系統(tǒng)運行的基本要求3、電力系統(tǒng)的電壓等級4、電力系統(tǒng)的接線方式和中性點接地5、電力系統(tǒng)的負荷一、電力系統(tǒng)、電力網(wǎng)及動力系統(tǒng)的概念1、電力系統(tǒng)

由發(fā)電機、變壓器、線路、用電設(shè)備以及其測量、保護、控制裝置等按一定規(guī)律聯(lián)系在一起組成的用于電能生產(chǎn)、輸送、分配和消費的系統(tǒng)稱為電力系統(tǒng)。

發(fā)電用電輸電變電配電RTURTURTU數(shù)據(jù)采集和傳輸應(yīng)用服務(wù)器電網(wǎng)調(diào)度2、電力網(wǎng)

電網(wǎng)是由變壓器和各種電壓等級輸電線路組成的，用于電能輸送和分配的網(wǎng)路。其中電壓等級在110kV及以上的電力網(wǎng)主要用于電能的遠距離輸送，稱為輸電網(wǎng)；35kV及以下的電力網(wǎng)主要用于向用戶配送電能，稱為配電網(wǎng)（有時110kV電壓也用于配電網(wǎng)）。發(fā)電用電輸電變電配電RTURTURTU數(shù)據(jù)采集和傳輸應(yīng)用服務(wù)器電網(wǎng)調(diào)度3、動力系統(tǒng)

電力系統(tǒng)及其動力部分的總體稱為動力系統(tǒng)。動力部分包括火力發(fā)電廠的鍋爐、汽輪發(fā)電機；水電廠的水庫、水輪機；原子能電廠的反應(yīng)堆、汽輪機等。下圖為電力系統(tǒng)、電力網(wǎng)和動力系統(tǒng)的示意圖?！?.1電力系統(tǒng)的基本概念一、基本概念1.1什么是電力系統(tǒng)？電力網(wǎng)：按電壓等級的高低、供電范圍的大小的分類地方電力網(wǎng)：電壓等級在35kV及以下，供電半徑在20~50km以內(nèi)區(qū)域電力網(wǎng)：電壓等級在35kV以上（一般為110kV~220kV），供電半徑超過50km，聯(lián)系較多發(fā)電廠的網(wǎng)絡(luò)超高壓遠距離輸電網(wǎng)：電壓等級為330kV~500kV的網(wǎng)絡(luò)，其主要任務(wù)是把遠處發(fā)電廠生產(chǎn)的電能輸送到負荷中心，同時還聯(lián)系若干區(qū)域電力網(wǎng)形成跨省、跨地區(qū)的大型電力系統(tǒng)變電所：按其在電力系統(tǒng)中的地位分類樞紐變電所：中間變電所：地區(qū)變電所：終端電站所：超高壓遠距離輸電網(wǎng)地方電力網(wǎng)區(qū)域電力網(wǎng)110kV~35kV~35kV500kV220kV110kV10kV水力發(fā)電廠火力發(fā)電廠變電所A：樞紐變電所C：地方變電所D：終端變電所B：中間幾個基本參量

(1)總裝機容量:指該系統(tǒng)中實際安裝的發(fā)電機組額定有功功率的總和，以千瓦（KW）、兆瓦（MW）、吉瓦（GW）為單位計。（2）年發(fā)電量——指該系統(tǒng)中所有發(fā)電機組全年實際發(fā)出電能的總和，以千瓦時（kWh）、兆瓦時（MWh）、吉瓦時（GWh）為單位計?！?.1電力系統(tǒng)的基本概念§1.1電力系統(tǒng)的基本概念最大負荷——指規(guī)定時間內(nèi)，電力系統(tǒng)總有功功率負荷的最大值，以千瓦（kW）、兆瓦（MW）、吉瓦（GW）為單位計。額定頻率——按國家標(biāo)準規(guī)定，我國所有交流電力系統(tǒng)的額定功率為50Hz。最高電壓等級——是指該系統(tǒng)中最高的電壓等級電力線路的額定電壓?！?.1電力系統(tǒng)的基本概念地理接線圖——主要顯示系統(tǒng)中發(fā)電廠、變電所的地理位置，電力線路的路徑，以及它們相互間的聯(lián)結(jié)。電氣接線圖——主要顯示系統(tǒng)中發(fā)電機、變壓器、母線、斷路器、電力線路等主要電機、電器、線路之間的電氣接線。電力二次系統(tǒng)安全防護管理體系國調(diào)華北東北華中華東西北南方北京天津河北內(nèi)蒙山西山東遼寧吉林黑龍江湖北湖南河南江西四川重慶上海江蘇浙江安徽福建陜西寧夏青海甘肅新疆西藏廣東廣西云南貴州海南網(wǎng)調(diào)6個省調(diào)31個地調(diào)300多個縣調(diào)2000多個地市電力調(diào)度中心縣電力調(diào)度中心直調(diào)廠站電力系統(tǒng)為什么要互聯(lián)并網(wǎng)運行呢？

1.采用高效率大容量機組—減少備用容量

最大單機容量

最大發(fā)電廠

2.合理利用動力資源—水、火電互補

3.提高供電可靠性—系統(tǒng)越大，抗干擾能力越強

4.提高運行的經(jīng)濟性—裝高效率大容量機組、合理利用動力資源、合理分配負荷、削峰填谷。

§1.1電力系統(tǒng)的基本概念我國最大單機容量最大火電機組：1000MW（浙江華能玉環(huán)電廠，上海外高橋第二發(fā)電廠900MW）最大水電機組：700MW（三峽電廠）（葛洲壩水電廠320MW）最大核電機組：1060MW（江蘇田灣核電廠)§1.1電力系統(tǒng)的基本概念我國最大發(fā)電廠最大火電廠：北侖港電廠，5×600MW最大水電廠：三峽電廠26×700MW（二灘水電廠6×550MW，溪洛渡水電站8×700MW）最大核電廠：秦山（300+2×600+2×700MW）,(大亞灣2×90萬KW,江蘇田灣2×1060MW,浙江三門、廣東陽江2×1000MW)最大抽水蓄能電廠：廣東抽水蓄能電廠8×300MW§1.1電力系統(tǒng)的基本概念§1.1電力系統(tǒng)的基本概念機構(gòu)改革初顯成效：2002年12月，中國電力工業(yè)新機構(gòu)為適應(yīng)市場發(fā)展應(yīng)運而生，成立了兩家電網(wǎng)公司、5家發(fā)電集團公司和4家輔業(yè)集團公司；2003年2月，國家電力監(jiān)管委員會宣告成立。

兩家電網(wǎng)公司是國家電網(wǎng)公司、中國南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司； ５家發(fā)電集團公司是中國華能集團公司、中國大唐集團公司、中國華電集團公司、中國國電集團公司和中國電力投資集團公司； ４家輔業(yè)集團公司是中國電力工程顧問集團公司、中國水電工程顧問集團公司、中國水利水電建設(shè)集團公司和中國葛洲壩集團公司。

§1.2電力系統(tǒng)運行特點及基本要求特點

電能不能大量儲存暫態(tài)過程非常短促（30萬KM/S）與國民經(jīng)濟及日常生活關(guān)系密切要求

安全優(yōu)質(zhì)經(jīng)濟

環(huán)保

電力系統(tǒng)的特點▲電能不能大量存儲：電能的生產(chǎn)、變換、輸送、分配和使用是同時進行的P發(fā)

P用＋P頻率Q發(fā)

Q用＋Q電壓V▲過渡過程十分短暫：控制操作自動化程度高。必須借助自動裝置對電力系統(tǒng)進行控制：繼電保護裝置、遠動裝置、減載裝置、同期裝置、勵磁裝置、▲電能生產(chǎn)與國民經(jīng)濟各部門和人民生活有著極為密切的關(guān)系：社會政治經(jīng)濟影響巨大。負荷分類：一類負荷、二類負荷、三類負荷安全：保證可靠的供電措施電源與電網(wǎng)的建設(shè)（西電東送全國聯(lián)網(wǎng)）

SCADA－數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)（Supervisory

Control

And

Data

Acquisition）設(shè)備檢修（計劃檢修→狀態(tài)檢修）人員素質(zhì)§1.2電力系統(tǒng)運行特點及基本要求負荷（一級

二級

三級）一級負荷：對這一級負荷中斷供電，將造成人身事故，經(jīng)濟嚴重損失，人民生活發(fā)生混亂。二級負荷：對這一級負荷中斷供電，將造成大量減產(chǎn)，人民生活受影響。三級負荷：所有不屬于一、二級的負荷。§1.2電力系統(tǒng)運行特點及基本要求優(yōu)質(zhì)指標(biāo)

電壓：≥35kV±5%

≤10kV±7%

(無功功率）頻率：±0.2（≥3000mw)~0.5Hz(≤3000MW）（有功功率）諧波：電力電子裝置，非線性負荷§1.2電力系統(tǒng)運行特點及基本要求經(jīng)濟EX:一臺600MW火電機組，年利用小時6000h，煤耗率320g/kW.h，煤價：300元/噸。Sol： 年發(fā)電量： 600000kW×6000h＝36億kW.h 需標(biāo)煤： 36億kW.h×320g/kW.h＝115.2萬噸標(biāo)煤 燃料費： 115.2萬噸×300元/噸＝34560萬元1%節(jié)約：燃料： 1.152萬噸標(biāo)煤 燃料費： 345.6萬元廠用電率

網(wǎng)損煤耗率（水耗率）§1.2電力系統(tǒng)運行特點及基本要求環(huán)?；痣姀S裝機＞70％

煤炭燃燒造成的污染限制污染物的排放量§1.2電力系統(tǒng)運行特點及基本要求1、無備用圖1-5無備用接線方式（a）放射式（b）干線式樣（c）鏈式§

1.3電力系統(tǒng)的接線方式一.電力系統(tǒng)的接線方式優(yōu)點：簡單、經(jīng)濟、運行方便缺點：供電可靠性差適用范圍：二級負荷2、有備用圖1-6有備用接線方式（a）放射式樣（b）干線式（c）鏈式（d）環(huán)式（e）兩端供電網(wǎng)絡(luò)§

1.3電力系統(tǒng)的接線方式優(yōu)點：供電可靠性和電壓質(zhì)量高缺點：不經(jīng)濟適用范圍：電壓等級較高或重要的負荷§

1.4

電氣設(shè)備的電壓等級1.電力系統(tǒng)的額定電壓等級

電力系統(tǒng)的標(biāo)準電壓標(biāo)稱電壓經(jīng)濟電壓：電壓高，損耗小絕緣水平高，投資大制定標(biāo)準電壓，以便實現(xiàn)互聯(lián)最高電壓：正常運行時，系統(tǒng)中出現(xiàn)的電壓最高值二、電力系統(tǒng)的額定電壓1、輸電線路的理想電壓

對應(yīng)一定的輸電距離和輸送容量，輸電電壓等級越高，電力網(wǎng)的電能損耗越小，電能損耗耗費越少；但隨著電壓的升高，線路的投資費用越高。如下圖所示，圖中C1為年電能損耗費（萬元/年），C2為歸算到運行年的年投資費用（萬元/年），C為輸電線路的年費用。

顯然對應(yīng)于一定的輸送距離和輸送容量存在一個電壓，在該電壓下運行，輸電線路的經(jīng)濟性最好，此電壓就是其理想電壓。2、電力系統(tǒng)額定電壓規(guī)定原則電壓等級越多，越有利于輸電線路選擇接近理想電壓的額定電壓；但額定電壓等級越多，越不利于電氣設(shè)備的規(guī)?；a(chǎn)。電力系統(tǒng)額定電壓就是綜合使用和制造兩方面的要求，經(jīng)經(jīng)濟技術(shù)比較確定，并由國家頒布實行的。3、電力系統(tǒng)額定電壓

國家規(guī)定的電力系統(tǒng)的額定電壓如下表所示。4、電力網(wǎng)中的電壓分布與線路、發(fā)電機、變壓器的額定電壓

（1）電力網(wǎng)的電壓分布

（2）輸電線路允許的電壓損耗用電設(shè)備允許的電壓偏移為，所以線路允許的電壓損耗為10%。（3）輸電線路的額定電壓輸電線路的額定電壓取線路各點電壓的平均值，即用電設(shè)備的額定電壓。（4）發(fā)電機的額定電壓在有直配線的情況下，發(fā)電機接于線路首端，運行時電壓比用電設(shè)備的額定電壓高5%，為使發(fā)電機在額定電壓下運行，所以發(fā)電機額定電壓就取線路首端的電壓，即用電設(shè)備額定電壓的1.05倍。在沒有直配線的情況下，發(fā)電機的額定電壓根據(jù)發(fā)電機運行的經(jīng)濟性確定。

（5）變壓器的額定電壓

原邊繞組：對于降壓型變壓器，其原邊繞組既可能接于線路首端，也可能接于線路末端，為保證不管哪種情況下，其實際電壓都在允許的范圍內(nèi)，所以其額定電壓取用電設(shè)備的額定電壓。對于發(fā)電廠的升壓變壓器，由于其與發(fā)電機直接連接，所以取發(fā)電機的額定電壓。

副邊繞組：

副邊繞組接于線路首端，運行時其電壓比用電設(shè)備的額定電壓高5%，但變壓器副邊繞組的額定電壓是指原邊繞組加額定電壓，副邊繞組開路時的端電壓，注意到變壓器正常運行時變壓器的內(nèi)部電壓損耗約為5%，所以變壓器副邊繞組的額定電壓應(yīng)取用電設(shè)備額定電壓的1.1倍。

只有當(dāng)與變壓器副邊繞組相連接的線路路很短（或直接與用電設(shè)備相連接），線路壓降很小時；或變壓器本身的短路電壓較小（小于7.5%）時，允許變壓器副邊額定電壓取用電設(shè)備額定電壓的1.05倍。

用線電壓表示的抽頭額定電壓220kV升壓變壓器降壓變壓器5、不同電壓等級的適用范圍

3KV：工企業(yè)內(nèi)部使用（如3KV電動機）；

1000、500、330、220kV：用于大電力系統(tǒng)的主干線；

110KV：小電力系統(tǒng)的主干線、大電力系統(tǒng)的二次網(wǎng)絡(luò)；

35KV：大城市或大工業(yè)企業(yè)內(nèi)部配電網(wǎng)絡(luò)；農(nóng)村電力網(wǎng)絡(luò)；

10kV：配電網(wǎng)絡(luò)。

各級電壓架空線路的輸送能力三、三相電力系統(tǒng)中性點運行方式

發(fā)電機定子繞組Y聯(lián)結(jié)的中性點：一種是不接地另一種是為了防護定子繞組過電壓而采用經(jīng)過避雷器接地。避雷器內(nèi)部有氣隙，所以正常運行和不接地一樣。變壓器Y接法線圈的中性點：不接地，10~35kV系統(tǒng)多屬這類情況。消弧線圈接地，即經(jīng)過一個線性電抗線圈接地，10~60kV系統(tǒng)有這種方式。直接接地，110kV及以上電壓系統(tǒng)和380／220V三相四線低壓系統(tǒng)都屬這類情況。電力系統(tǒng)中性點的運行方式vivi電力培訓(xùn)資料下載：聯(lián)系電話：第二章電力系統(tǒng)中性點的運行方式1、電力系統(tǒng)的中性點：發(fā)電機、變壓器的中性點且指變壓器Y形接線2、運行方式共三種：中性點不接地運行方式

中性點經(jīng)消弧線圈接地運行方式

中性點直接接地運行方式前兩種接地系統(tǒng)統(tǒng)稱為：小接地電流系統(tǒng)，后一種接地系統(tǒng)又稱為：大接地電流系統(tǒng)。3、分析中性點運行方式的目的：運行方式的不同會影響運行的可靠性、設(shè)備的絕緣、通信的干擾、繼電保護等中性點不接地系統(tǒng)一、正常運行情況

⒈簡化等值電路正常運行時的中性點不接地的電力系（a）電路圖（b）相量圖假設(shè)條件為了方便討論，認為：1、三相系統(tǒng)對稱2、對地分散電容用集中電容表示,相間電容不予考慮3、當(dāng)導(dǎo)線經(jīng)過完全換位后，Cu=Cv=Cw=C2、分析：需要討論的幾個參數(shù)：1、中性點對地電壓2、相對地的電壓3、線電壓4、零序電壓5、各相電容電流6、零序電流中性點對地電壓線電壓相對地電壓零序電壓各相電容電流總電流零序電流3、結(jié)論正常運行時：地中沒有零序電容電流流過。中性點對地電位為零。二、單相（C相）接地--完全接地分析：（1）中性點對地電位；（2）相對地電位；（3）線電壓；（4）零序電壓；（5）對地電容電流；（6）接地電流；（7）零序電流單相（C相）接地分析：（1）中性點對地電位；單相（C相）接地分析：（2）相對地電位；單相（C相）接地分析：（3）線電壓；（4）零序電壓；單相（C相）接地分析：（5）對地電容電流；單相（C相）接地分析：（6）接地電流；（7）零序電流3、結(jié)論接地故障相對地電壓降低為零；非接地故障相電壓升高為線電壓（倍）且相位改變→絕緣水平按線電壓設(shè)計（35KV及以下

）中性點對地電壓升為相值（方向與故障相電壓相反，即-Ｕc）相對中性點電壓和線電壓仍不變→三相系統(tǒng)仍然對稱，可以繼續(xù)運行2h（供電可靠性提高）接地點流過的電容電流是正常每相對地電容電流的３倍，即Ｉc＝３Ｉco→故在接地點有電弧單相接地時接地電流危害

單相接地時的接地電流將在故障點形成電弧。當(dāng)出現(xiàn)穩(wěn)定電弧時可能燒壞電氣設(shè)備，或引起兩相或三相短路。尤其是電機或電器內(nèi)部因絕緣損壞而造成一相導(dǎo)體與設(shè)備外殼之間接觸產(chǎn)生穩(wěn)定電弧時，更容易燒壞電機、電器或造成相間短路。接地電容電流的經(jīng)驗算法：Ic—中性點不接地系統(tǒng)地單相接地電容電流（A）U—電網(wǎng)額定線電壓（Kv）L—同一電壓U具有電氣聯(lián)系的架空線路或電纜線路總長度（km）架空線路電纜線路

中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)vivi電力培訓(xùn)資料下載：聯(lián)系電話：問題的提出為什么要采用中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)？中性點不接地電力網(wǎng)發(fā)生接地時，仍可繼續(xù)運行2h，但若接地電流值過大，會產(chǎn)生持續(xù)性電弧，危脅設(shè)備，甚至產(chǎn)生三相或二相短路。

中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)

消弧線圈的工作原理圖2-3中性點經(jīng)消弧線圈接地的電力系統(tǒng)（a）電路圖（b）相量圖

消弧線圈的工作原理1、正常運行時：中性點對地電位為零：UN=0消弧線圈中無電流：IL=0流過地中的電容電流為零：IC=02、單相接地時：中性點電位升高為相電壓：消弧線圈中出現(xiàn)感性電流：與相差1800流過接地點電流：+（相互抵消）消弧線圈不起作用→實現(xiàn)補償補償方式及選用1、全補償:ＩL＝ＩC

即１／ωＬ＝３ωＣ接地點電流為零缺點：XL=Xc，網(wǎng)絡(luò)容易因不對稱形成串聯(lián)諧振過電壓危及絕緣2、欠補償:ＩL＜ＩC

即１／ωＬ＜３ωＣ接地點為容性電流缺點：易發(fā)展成為全補償方式,切除線路或頻率下降可能諧振。3、過補償:ＩL＞ＩC

即１／ωＬ＞３ωＣ接地點為為感性電流注意：電感電流數(shù)值不能過大≯10A不采用少采用采用消弧線圈1、消弧線圈結(jié)構(gòu)特點：①為了保持補償電流與電壓之間的線性關(guān)系，采用滯氣隙鐵芯②氣隙沿整個鐵芯均勻設(shè)置，以減少漏磁③為了絕緣及散熱，鐵芯和線圈都浸在油中④為適應(yīng)系統(tǒng)中電容電流變化特點，消弧線圈中設(shè)有分接頭（5～9個）2、補償容量的選擇：Ｑh.e≥1.35ＩcＵx3、消弧線圈的安裝地點發(fā)電廠的發(fā)電機或廠變的中性點；變電所主變的中性點。4、適用范圍：廣泛應(yīng)用在不適合采用中性點不接地的以架空線路為主體的3-60kV系統(tǒng)；個別雷害嚴重的地區(qū)110kV系統(tǒng)不得已采用。中性點直接接地系統(tǒng)vivi電力培訓(xùn)資料下載：聯(lián)系電話：簡化等值電路假定C相完全接地，如下圖。單相接地故障時的中性點直接接地的電力系統(tǒng)

單相接地時

1、電壓情況（C相）接地相電壓降低→為0非接地相電壓不變→為相電壓中性點對地電壓不變→為02、電流情況形成短路→危害大→裝設(shè)繼電保護→跳閘切除故障（供電可靠性降低），避免接地點的電弧持續(xù)。分析優(yōu)點：

1、不外加設(shè)備即可消弧

2、降低電網(wǎng)對地絕緣，節(jié)省造價缺點：

1、供電可靠性降低改進：裝自動重合閘裝置、加備用電源

2、電流很大且單相磁場對弱電干擾改進：中性點經(jīng)電抗器接地、僅部分中性點接地

3、不產(chǎn)生過電壓，設(shè)備絕緣水平低20％，造價低。結(jié)論中性點經(jīng)小阻抗(小電阻或電抗器)接地

著眼點是為了增大零序電抗，以限制單相短路電流

1、供電可靠性經(jīng)消弧線圈接地>不接地>直接接地2、過電壓與絕緣水平大接地→相電壓小接地→線電壓3、繼電保護

大接地→靈敏、可靠小接地→不靈敏4、對通信的干擾

大接地→電流大、干擾大小接地→電流小，干擾小5、系統(tǒng)穩(wěn)定性中性點不同接地方式的比較

小接地系統(tǒng)優(yōu)先小接地系統(tǒng)優(yōu)先小接地系統(tǒng)優(yōu)先大接地系統(tǒng)優(yōu)先大接地系統(tǒng)優(yōu)先110kv及以上——直接接地20~60kvI<10A——中性點不接地

I>10A——中性點經(jīng)消弧線圈接地10kvI<20A——中性點不接地

I>20A——中性點經(jīng)消弧線圈接地3~6kvI<30A——中性點不接地

I>30A——中性點經(jīng)消弧線圈接地1kv及以下——直接接地中性點運行方式的應(yīng)用范圍系統(tǒng)中一相接地的特點比較

中性點不接地中性點直接接地電流中性點電壓非故障相電壓線電壓接地點的電容電流是正常運行時一相對地電容電流的3倍故障相電流和流入故障點的電流很大中性點電壓升高為相電壓故障相和中性點電壓為零非故障相對地電壓仍為相電壓非故障相對地電壓升高為線電壓與故障相相關(guān)的線電壓降低為相電壓三相之間的線電壓保持與正常時相同經(jīng)消弧線圈接地:適當(dāng)選擇線圈感抗,接地點電流可減小到很小,且熄滅接地電流產(chǎn)生的電弧。其他特點與不接地系統(tǒng)基本相同。各種中性點運行方式的應(yīng)用

110kV及以上電力系統(tǒng)采用中性點直接接地運行方式，以減低輸電線路和電氣設(shè)備的對地絕緣要求，降低造價。但110kV及以上輸電線路傳輸功率大，單相接地短路時跳閘，將造成大面積停電，所以必須采取其他措施提高供電可靠性，常用的措施有線路裝設(shè)重合閘，沿線路全線假設(shè)避雷線等。

35kV及以下電力系統(tǒng)，在單相接地電容電流未超過規(guī)定值時，采用中性點不接地運行方式；超過規(guī)定值時，采用經(jīng)消弧線圈接地的運行方式。這是因為電壓等級較低，即使按承受線電壓設(shè)計輸電線路和電氣設(shè)備的絕緣也不會過多增加造價，但卻可提高供電可靠性。§1.4電力系統(tǒng)的負荷和負荷曲線一．電力系統(tǒng)的負荷

1、負荷：系統(tǒng)中所有電力用戶的用電設(shè)備所消耗的電功率總和。也稱電力系統(tǒng)的綜合用電負荷。是所有用戶的負荷總加。2、負荷分類（按負荷性質(zhì)分類）：工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運輸業(yè)、商業(yè)、生活等。3、電力系統(tǒng)的供電負荷：綜合用電負荷加上電力網(wǎng)的功率損耗。4、電力系統(tǒng)的發(fā)電負荷：供電負荷加上發(fā)電廠廠用電消耗的功率。二．負荷曲線：用曲線描述某一時間段內(nèi)負荷隨時間變化的規(guī)律

1.日負荷曲線:制定發(fā)電計劃的依據(jù)一天的總耗電量日平均負荷

§1.4電力系統(tǒng)的負荷和負荷曲線負荷率km

最小負荷系數(shù)

(a）鋼鐵工業(yè)負荷；(b)食品工業(yè)負荷；(c)農(nóng)村加工負荷；(d)市政生活負荷2.年最大負荷曲線：描述一年內(nèi)每月（或每日）最大有功功率負荷變化的情況

3.年持續(xù)負荷曲線：按一年中系統(tǒng)負荷的數(shù)值大小及其持續(xù)小時數(shù)順序排列繪制而成t1PPmaxP1P2P3tt3t28760Tmax全年耗電量

最大負荷利用小時數(shù)

Tmax

年最大負荷曲線：為安裝新機組、安排檢修計劃提供依據(jù)A=PmaxTmax

各類用戶的年最大負荷利用小時數(shù)負荷類型Tmax/h戶內(nèi)照明及生活用電2000~3000一班制企業(yè)用電1500~2200二班制企業(yè)用電3000~4500三班制企業(yè)用電6000~7000農(nóng)灌用電1000~15001.5電力系統(tǒng)的電能質(zhì)量指標(biāo)五個相關(guān)指標(biāo)：1）電壓偏差指長時間的偏離額定電壓（不應(yīng)超過±5%UN

）

該問題屬于基波無功的范疇，主要與電能傳輸?shù)膶?dǎo)線直徑、供電距離、潮流分布、調(diào)壓方式、無功補償容量等因素有關(guān)。欠電壓可導(dǎo)致設(shè)備工作不正常，例如鼠籠型電動機過熱和接觸器吸引線圈釋放。過電壓可使多種電子和電氣設(shè)備永久性的(絕緣)損壞。2）頻率偏差電壓頻率偏離額定頻率（不應(yīng)超過50±0.2~0.5Hz）。屬于基波有功問題，它與電力系統(tǒng)有功儲備有關(guān)。頻率降低（升高）引起電機轉(zhuǎn)速下降（上升）

3）諧波電壓波形畸變。屬于負荷特性問題，是非線性負荷造成的，與非線性負荷所固有的特性有關(guān)。與供電質(zhì)量關(guān)系不大，網(wǎng)絡(luò)的運行方式、結(jié)構(gòu)參數(shù)、儲能設(shè)備的配置對諧波問題有重要影響。只要有非線性負荷(電氣化鐵路、地鐵、電弧爐、整流設(shè)備）接入電網(wǎng)，就會產(chǎn)生諧波。其結(jié)果造成變壓器中由于渦流及磁滯損耗的加大而過熱、電動機過熱和轉(zhuǎn)矩下降，以及中性線和補償電容器過熱。諧波電流增加了電網(wǎng)的能量損耗，降低旋轉(zhuǎn)電機、變壓器、電纜等電氣元件的壽命，還將影響電子設(shè)備的正常工作，使自動化、遠動、通迅都受到干擾。4）三相不平衡度三相電源各相的電壓不對稱的程度。是各相電源所加的負荷不均衡所致，屬于基波負荷配置問題。會使變壓器內(nèi)產(chǎn)生環(huán)流(及過熱),并可使電動機的效率降低。發(fā)生三相不平衡即與用戶負荷特性有關(guān)，同時與電力系統(tǒng)的規(guī)劃、負荷分配也有關(guān)。5）電壓允許波動和閃變電壓短時間超出規(guī)定范圍的擺動或擾動，電網(wǎng)電壓幅值（或半周波方均根值）的連續(xù)快速變化稱為電壓波動。由電壓波動引起的燈光閃爍對人眼腦產(chǎn)生的刺激效應(yīng)稱為電壓閃變。屬于無功沖擊問題，與負荷的啟動特性有關(guān)，但網(wǎng)絡(luò)的運行方式、參數(shù)及無功補償類型對該問題也有相當(dāng)影響。產(chǎn)生的原因有，如大電機重負荷啟動及切斷過程，在極端情況下可使設(shè)備斷電或設(shè)備損壞，例如照明系統(tǒng)有感的閃爍現(xiàn)象。電壓質(zhì)量標(biāo)準：電力系統(tǒng)元件的數(shù)學(xué)模型vivi電力培訓(xùn)資料下載聯(lián)系電話：系統(tǒng)等值模型的基本概念電力系統(tǒng)元件:構(gòu)成電力系統(tǒng)的各組成部件，包括各種一次設(shè)備元件、二次設(shè)備元件及各種控制元件等。電力系統(tǒng)分析和計算一般只需計及主要元件或?qū)λ治鰡栴}起較大作用的元件參數(shù)及其數(shù)學(xué)模型。對電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)及暫態(tài)分析計算有關(guān)的元件，包括輸電線路、電力變壓器、同步發(fā)電機及負荷。系統(tǒng)等值模型的基本概念元件參數(shù):表述元件電氣特征的參量，元件特征不同，其表述特征的參數(shù)亦不同，如線路參數(shù)為電阻、電抗、電納、電導(dǎo)，變壓器除上述參數(shù)外還有變比，發(fā)電機有時間常數(shù)等。根據(jù)元件的運行狀態(tài)，又可分為靜態(tài)參數(shù)和動態(tài)參數(shù)，定參數(shù)和變參數(shù)等?？傊?，元件特征不同，運行狀態(tài)不同，其參數(shù)亦是多種多樣的，因此，表示同一元件的模型也會不同。系統(tǒng)等值模型的基本概念數(shù)學(xué)模型：元件或系統(tǒng)物理模型(物理特性)的數(shù)學(xué)描述，根據(jù)元件特征、運行狀態(tài)及求解問題不同，數(shù)學(xué)模型可分為：描述靜態(tài)(或穩(wěn)態(tài))問題的代數(shù)方程和描述動態(tài)(或暫態(tài))問題的微分方程、描述線性系統(tǒng)的線性方程和非線性系統(tǒng)的非線性方程、定常系數(shù)方程和時變系數(shù)方程、描述非確定性過程的模糊數(shù)學(xué)方程及利用人工智能和神經(jīng)元技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)方程等。元件的數(shù)學(xué)模型描述了元件的特性，而由各種元件構(gòu)成的系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型則是各元件數(shù)學(xué)模型的有機組合和相互作用。系統(tǒng)等值模型的基本概念電力系統(tǒng)分析和計算的一般過程

首先將待求物理系統(tǒng)進行分析簡化，抽象出等效電路(物理模型)；

然后確定其數(shù)學(xué)模型，也就是說把待求物理問題變成數(shù)學(xué)問題；

最后用各種數(shù)學(xué)方法進行求解，并對結(jié)果進行分析。

系統(tǒng)等值模型的基本概念直流穩(wěn)態(tài)交流穩(wěn)態(tài)暫態(tài)

輸電線路等值電路例:輸電線路模型電力系統(tǒng)各元件的數(shù)學(xué)模型1、電力線路的數(shù)學(xué)模型2、變壓器的參數(shù)和數(shù)學(xué)模型3、發(fā)電機的參數(shù)和數(shù)學(xué)模型4、電抗器和負荷的數(shù)學(xué)模型5、電力網(wǎng)的數(shù)學(xué)模型電力線路vivi電力培訓(xùn)資料下載聯(lián)系電話：電力線路按結(jié)構(gòu)可分為

架空線：導(dǎo)線、避雷線、桿塔、絕緣子和金具等電纜：導(dǎo)線、絕緣層、保護層等架空線路利用空氣絕緣、設(shè)備簡單、建設(shè)費用較低，檢修與維護方便。但容易遭受雷擊和風(fēng)雨冰雪等自然災(zāi)害的侵襲；占地面積大；對交通、建筑、市容和人身安全有影響。電纜線路一般直埋設(shè)在土壤、敷設(shè)在電纜溝或電纜隧道、穿管敷設(shè)等，占地少，受氣候和環(huán)境的影響小，故障少，供電可靠性高，維護工作量少。但造價高，線路不易變動，但一旦故障尋測故障點難、檢修費用大等。架空線路的結(jié)構(gòu)導(dǎo)線（鋁絞線、鋼芯鋁絞線、絕緣導(dǎo)線、分裂導(dǎo)線）傳導(dǎo)電流、輸送電能避雷線（將雷電流引入大地以保護線路免受雷擊。)(一般用鋼線)）桿塔（木桿、鋼筋混泥土桿和鐵塔）支持導(dǎo)線和避雷線，并使導(dǎo)線之間、導(dǎo)線和桿塔以及大地間保持一定的距離。絕緣子（即瓷瓶：用來支承或懸掛導(dǎo)線，又能絕緣）線路金具（用來連接導(dǎo)線和絕緣子）絕緣子線路金具分裂導(dǎo)線鐵塔四分裂導(dǎo)線絕緣子金具鋼筋混泥土桿電纜

電性能，機械強度，抗腐蝕能力；主要材料：鋁，銅，鋼；例：LJTJLGJ（1）導(dǎo)線和避雷線木塔：較少采用鐵塔：主要用于220kV及以上系統(tǒng)鋼筋混凝土桿：應(yīng)用廣泛（2）桿塔針式：10kV及以下線路（3）絕緣子針式絕緣子主要用于35kV及以上系統(tǒng)，根據(jù)電壓等級的高低組成數(shù)目不同的絕緣子鏈。懸式絕緣子懸式絕緣子

起到絕緣和橫擔(dān)的作用，應(yīng)用于10～35kV農(nóng)網(wǎng)。棒式絕緣子棒式絕緣子導(dǎo)體絕緣層保護層2.電纜線路結(jié)構(gòu)木塔——已不用2.桿塔鋼筋混凝土塔—單桿、型桿鐵塔—用于跨越，超高壓輸電、耐張、轉(zhuǎn)角、 換位。獨根鋼管—城市供電作用分直線桿塔—線路走向直線處，只承受導(dǎo)線自重耐張桿塔—承受對導(dǎo)線的拉緊力轉(zhuǎn)向桿塔—用于線路轉(zhuǎn)彎處換位桿塔—減少三相參數(shù)的不平衡跨越桿塔—跨越寬度大時，塔高：100—200米終端桿塔—只承受一側(cè)的耐張力，導(dǎo)線首末端§2.1電力線路的參數(shù)和數(shù)學(xué)模型3.絕緣子和金具絕緣子要求：足夠的電氣與機械強度、抗腐蝕材料：瓷質(zhì)與玻璃質(zhì)元件類型：針式（35KV以下），懸式（35KV以上）片樹：35KV，110KV，220KV，330KV，500KV 37131924金具作用：連接導(dǎo)線和絕緣子線夾：懸重、耐張導(dǎo)線接續(xù)：接續(xù)、聯(lián)結(jié)保護金具：護線條、預(yù)絞線、防震錘、阻尼線絕緣保護：懸重錘§2.1電力線路的參數(shù)和數(shù)學(xué)模型當(dāng)架空線路傳輸電能時，將伴隨著一系列的物理現(xiàn)象：首先，當(dāng)電流流過導(dǎo)線時會因電阻損耗而產(chǎn)生熱量，電流愈大損耗愈大，發(fā)熱也愈大。其次，當(dāng)交流電流通過電力線路時在三相導(dǎo)線的內(nèi)部和周圍都要產(chǎn)生交變的磁場，而交變磁通匝鏈導(dǎo)線后，將在導(dǎo)線中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。第三，當(dāng)交流電壓加在電力線路上時，在三相導(dǎo)線的周圍會產(chǎn)生交變的電場，在它的作用下，不同相的導(dǎo)線之間和導(dǎo)線與大地這間將產(chǎn)生位移電流，從而形成容性電流和容性功率。第四，在高電壓的作用下，當(dāng)導(dǎo)線表面的電場強度過高時，將導(dǎo)致輸電線周圍的空氣游離放電（電暈現(xiàn)象）；而且由于絕緣的不完善，可能引起少量的泄漏等。（一）電力線路的參數(shù)電力線路是均勻分布參數(shù)的電路，也就是說，它的電阻、電抗、電導(dǎo)和電納都是沿線路長度均勻分布的。在電力系統(tǒng)分析中，將用一些電氣參數(shù)來反映這些基本和物理現(xiàn)象：用電阻R來反映電力系統(tǒng)的發(fā)熱效應(yīng)，用電抗X來反映線路的磁場效應(yīng)，用電納B來反映線路的電場效應(yīng)，用電導(dǎo)G來反映線路的電暈現(xiàn)象和泄漏現(xiàn)象，這些參數(shù)統(tǒng)稱為線路的電氣參數(shù)。架空輸電線路參數(shù)有四個（1）電阻r0：反映線路通過電流時產(chǎn)生的有功功率損耗效應(yīng)。（2）電感L0：反映載流導(dǎo)體的磁場效應(yīng)。

輸電線路的等值電路

單位長線路的一相等值電路

單位長線路的一相等值電路

（3）電導(dǎo)g0

：線路帶電時絕緣介質(zhì)中產(chǎn)生的泄漏電流及導(dǎo)體附近空氣游離而產(chǎn)生有功功率損耗。（4）電容C0

：帶電導(dǎo)體周圍的電場效應(yīng)。輸電線路的以上四個參數(shù)沿線路均勻分布。

輸電線路的等值電路1.短輸電線路：電導(dǎo)和電納忽略不計長度<100km電壓60kV以下短的電纜線線路阻抗

短線路的等值電路輸電線路的等值電路2.中等長度的輸電線路110kV～220kV架空線：100km～300km電纜：<100km線路電納忽略不計參數(shù)：可作出π型等值電路和T型等值電路輸電線路的等值電路中等長度線路的等值電路(a)π形等值電路；(b)T形等值電路

輸電線路的等值電路3.長距離輸電線路架空線：>300km電纜：>100km需要考慮分布參數(shù)特性

輸電線路的等值電路

輸電線路的參數(shù)計算1.電阻有色金屬導(dǎo)線單位長度的直流電阻：式中在交流電路中考慮如下三個因素：（1）交流集膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)。（2）絞線的實際長度比導(dǎo)線長度長2～3％。（3）導(dǎo)線的實際截面比標(biāo)稱截面略小。

因此交流電阻率比直流電阻率略為增大：銅：18.8鋁：31.5精確計算時進行溫度修正：為溫度系數(shù)：銅：鋁:2.電抗：變化電流-變化磁通-感應(yīng)電動勢；自感電勢和互感電勢均是反電勢，這個反電勢阻止電流流動，用電抗表示三相導(dǎo)線排列對稱(正三角形)，則三相電抗相等。三相導(dǎo)線排列不對稱，則進行整體循環(huán)換位后三相電抗相等。

輸電線路的參數(shù)計算架空線路的換位問題目的在于減少三相參數(shù)不平衡整換位循環(huán)：指一定長度內(nèi)有兩次換位而三相導(dǎo)線都分別處于三個不同位置，完成一次完整的循環(huán)。滾式換位換位方式換位桿塔換位ABCAAABBBCCC

三相電力線路對稱排列，若不對稱，進行完整換位。

具有分裂導(dǎo)線的輸電線路的等值電感和電抗

輸電線路的參數(shù)計算式中，r—導(dǎo)線的計算半徑；mm

μr—導(dǎo)線的相對導(dǎo)磁系數(shù)，對銅和鋁，μr=1；f—交流電的頻率(Hz)；Dm—三相導(dǎo)線的幾何平均距離，mmDab、Dbc、Dca分別為導(dǎo)線AB、BC、CA相之間的距離。將f=50Hz，μr=1代入上式中可得單導(dǎo)線每相單位長度的電抗x1：經(jīng)過對數(shù)運算后，式中，r’=0.799r，稱為幾何平均半徑。由此可見，電抗x1與幾何平均距離Dm、導(dǎo)線半徑r為對數(shù)關(guān)系，因而Dm、r對x1的影響不大，在工程計算中對于高壓架空電力線路一般近似取x1=0.4Ω/km。對于分裂導(dǎo)線線路的電抗，應(yīng)按如下考慮：分裂導(dǎo)線的采用，改變了導(dǎo)線周圍的磁場分布，等效地增大了導(dǎo)線半徑，從而減小了每相導(dǎo)線的電抗。若將每相導(dǎo)線分裂成n根，則決定每相導(dǎo)線電抗的將不是每根導(dǎo)線的半徑r，而是等效半徑req。如圖所示：2）分裂導(dǎo)線單位長度的電抗x1:

分裂導(dǎo)線改變了導(dǎo)線周圍的磁場分布，等效地增大了導(dǎo)線的半徑，從而減少了每相導(dǎo)線單位長度的電抗。其等值半徑為式中，r—每根導(dǎo)線的實際半徑，mm；

dm—每一根分裂導(dǎo)線中各導(dǎo)線的幾何距離，mmn---每一相分裂導(dǎo)線的根數(shù)。由此可見，分裂的根數(shù)越多，電抗下降也越多，但當(dāng)分裂根數(shù)超過三、四根時，電抗下降已逐漸減緩，實際運用中，導(dǎo)線的分裂根數(shù)n一般取2~4為宜。

3、電導(dǎo)電導(dǎo)反映的是泄漏電流和空氣游離（電暈）產(chǎn)生的有功損耗電暈：強電場作用下，導(dǎo)線周圍空氣的電離現(xiàn)象

電暈臨界電壓與有關(guān)

導(dǎo)線表面狀況m1天氣因素m2，空氣相對密度δ導(dǎo)線半徑r導(dǎo)線間距Dm220kV以下按避免電暈選導(dǎo)線220kV及以上線路分裂導(dǎo)線以增加導(dǎo)線半徑r132

4、電納三相導(dǎo)線的相與相之間及相與地之間的分布電容形成了導(dǎo)線的電納（容納）對稱排列的三相導(dǎo)線或經(jīng)整循環(huán)換位的三相導(dǎo)線，其三相導(dǎo)線的電容或電納分別相等r導(dǎo)線半徑，對于分裂導(dǎo)線，用req代替二分裂三分裂電容電納B與電壓有關(guān)，空載也有電容電流I=UB133例題：架空線參數(shù)計算-1330KV線路的導(dǎo)線結(jié)構(gòu)有以下兩個方案：①使用LGJ—630/45型導(dǎo)線，直徑33.6mm；②使用2×LGJK—300型分裂導(dǎo)線，直徑27.44mm，分裂間距為400mm。兩個方案中，導(dǎo)線均水平排列，相間距離8m，試求兩種方案導(dǎo)線單位長度的電阻、電抗和電納。ACB①②電阻LGJ—630/45型：

2×LGJK—300型：

134電抗①②LGJ—630/45型：

2×LGJK—300型：

135電納①②LGJ—630/45型：

2×LGJK—300型：

136電力線路的等值電路線路通電流：發(fā)熱，消耗有功功率→R交流電流→交變磁場→感應(yīng)電勢(自感、互感)→X電流效應(yīng)→串聯(lián)線路加電壓：絕緣漏電(較小)，一定電壓下發(fā)光、放電(電暈)→G電場→導(dǎo)線/導(dǎo)線、導(dǎo)線/大地電容→B電壓效應(yīng)→并聯(lián)由于正常運行時三相參數(shù)對稱，可以只作單相等值電路1371.一字型等值電路對于不超過100km長的短線，線路電壓不高時可不計電導(dǎo)和電納，g1=0，b1=0，僅用電阻和電抗表示的一字型等值電路。l為線路長度r1為線路每相每千米長的電阻x1為線路每相每千米長的電抗1382.中等長度的等值電路長度在100~300km之間的架空線和不超過100km的電纜線，稱為中等長度線路。電納不可忽略，用Π型或T型等值電路3、長線路的等值電路

電壓為330kV及以上，線長>300km的架空線路；或線長>100km的電纜線路。

要考慮分布參數(shù)特性的影響，用集中參數(shù)表示需加以修正。修正系數(shù)為：變壓器vivi電力培訓(xùn)資料下載：聯(lián)系電話：變壓器的基本工作原理和分類一、基本工作原理單相變壓器+–+–一次繞組N1二次繞組N2鐵心

一次、二次繞組互不相連，能量的傳遞靠磁場耦合。當(dāng)一次繞組接到交流電源時，一次繞組中流過交流電流，并在鐵心中產(chǎn)生交變磁通，其頻率與電源電壓頻率相同。這個交變磁通同時交鏈著一、二次繞組，根據(jù)電磁感應(yīng)定律，一、二次繞組中分別感應(yīng)出相同頻率的電動勢。二次繞組有了電動勢，便向負載輸出電能，實現(xiàn)了能量的傳遞。由于一、二次側(cè)電壓之比決定于一、二次繞組匝數(shù)之比，只要改變一、二次繞組的匝數(shù)，便可達到改變電壓的目的。二、變壓器的分類按用途分主要有：電力變壓器、調(diào)壓變壓器、儀用互感器、試驗變壓器、整流變壓器、脈沖變壓器等。按繞組數(shù)目分為：雙繞組變壓器、三繞組變壓器、自偶變壓器。按鐵心結(jié)構(gòu)分為：芯式變壓器和殼式變壓器。按相數(shù)分為：單相變壓器、三相變壓器、多相變壓器。按冷卻介質(zhì)和冷卻方式分為：干式變壓器、油浸式變壓器和充氣式變壓器。按容量大小分：10～630KVA的變壓器為小型變壓器，800～6300KVA的變壓器為中型變壓器，8000～63000KVA的變壓器為大型變壓器，90000KVA及以上的變壓器為特大型變壓器。

變壓器的基本結(jié)構(gòu)1、鐵心：磁路部分，0.35mm厚的硅鋼片疊壓而成；2、繞組：電路部分，導(dǎo)電性能好的銅或鋁導(dǎo)線；3、油箱及變壓器油：油浸式變壓器變壓器油的作用：一是起加強絕緣作用；二是通過對流作用加強散熱。4、其它附件：儲油柜、安全氣道、氣體繼電器、絕緣套管等。

心式變壓器鐵心繞組

殼式變壓器鐵心繞組變壓器的銘牌數(shù)據(jù)一、型號OSFPSZ250000/220

額定容量250MVA

高壓側(cè)額定電壓220KV

有載調(diào)壓

強迫油循環(huán)相數(shù)S:三相D:單相

三繞組

風(fēng)冷

自耦1、額定容量SN

：額定運行輸出的視載功率雙繞組變壓器：SN1

＝SN2二、額定值單相：三相：容量SN

輸出功率P2

輸入功率P1

輸出功率P2注意：變壓器幾個功率的關(guān)系（單相）效率容量：一次側(cè)輸入功率：輸出功率：變壓器運行時的功率取決于負載的性質(zhì)2、額定電壓U1N、U2N

：

U1N為正常工作時一次側(cè)電壓，U2N

是一次側(cè)額定時二次側(cè)的空載電壓；單位V或KV。注：三相的U1N、U2N是一次、二次側(cè)的線電壓。3、額定電流

I1N、I2N：是根據(jù)變壓器額定運行時額定容量、額定電壓計算出來的，單位為A。

對于三相變壓器額定電流指線電流。單相：三相為線電流：4、額定頻率：fN

=50HZ

變壓器的發(fā)熱與冷卻

1、變壓器的發(fā)熱

變壓器在運行時，有鐵心損耗、繞組銅損耗和附加損耗等。這些損耗轉(zhuǎn)變成熱量，使變壓器有關(guān)部分溫度升高。由于各部分與周圍介質(zhì)之間存在著溫差，熱量就散發(fā)到周圍介質(zhì)中去，當(dāng)產(chǎn)生的熱量與散發(fā)的熱量相等時，變壓器各部分的溫度就達到了穩(wěn)定值，把變壓器某部分的溫度與周圍冷卻介質(zhì)溫度之差稱為溫升。如果絕緣材料的溫度不超過極限容許溫度，變壓器將長期工作。如果絕緣材料的溫度超過極限容許溫度，絕緣將加速老化。影響變壓器使用壽命。2、變壓器的冷卻1）油浸自冷式：依靠油的自然對流將鐵心和繞組的熱量帶走。變壓器容量一般在7500KVA及以下。2）油浸風(fēng)冷式：在油浸自冷式變壓器的散熱器上加裝風(fēng)扇，用以提高散熱器的散熱能力。變壓器容量在10000KVA以上。3）強迫油循環(huán)冷卻：用油泵將變壓器中的熱油抽到變壓器外的冷卻器中冷卻后再送入變壓器。冷卻器可以用循環(huán)水冷卻或強迫風(fēng)冷卻。一般變壓器的容量在50000KVA以上。1變壓器的空載運行2變壓器的負載運行3變壓器的參數(shù)測定4標(biāo)么值5變壓器的運行特性1變壓器的空載運行一、空載運行時的物理狀況二、感應(yīng)電動勢及電動勢平衡方程式三、空載電流

四、空載時的等值電路和相量圖電磁感應(yīng)定律：電路的基爾霍夫第二定律：磁路的歐姆定律：常用的基本定律：空載運行的概念鐵心原繞組副繞組

原繞組接額定電壓、額定頻率的電源上，

副繞組開路時的運行狀態(tài)。axXA圖2-1變壓器空載運行時的示意圖axXA一、變壓器空載運行物理狀況2)作用不同：

1)路徑不同:

和

是非線性關(guān)系，

和

是線性關(guān)系。

起傳遞能量的作用，僅起漏抗壓降的作用。的區(qū)別：

和主磁通

漏磁通

axXA正方向規(guī)定

1、在負載支路，電流的正方向與電壓降正方向一致；而在電源支路，電流的正方向與電動勢的正方向一致；

2、磁通的正方向與產(chǎn)生它的電流的正方向符合右手螺旋定則。

3、感應(yīng)電動勢的正方向與產(chǎn)生它的磁通正方向符合右手螺旋定則。

axXA二、感應(yīng)電動勢及電動勢平衡方程式1、主電動勢3、電壓平衡方程式4、變壓器的變比2、一次側(cè)漏電勢1、主電動勢則：

假定：

有效值:則：

假定：

有效值:2、一次側(cè)漏電動勢漏磁鏈幅值:一次繞組的漏電抗

3、電壓平衡方程式原方：副方：返回axXA原方電壓平衡方程原繞組的漏阻抗原方等效電路結(jié)論：主磁通的大小和波形取決于電源電壓的大小和波形原方電壓平衡方程：4、變壓器的變比結(jié)論：改變匝數(shù)比，就能改變輸出電壓。

三、空載電流1、波形:不考慮鐵心損耗,

當(dāng)磁通為正弦波時，空載電流為2、組成:考慮鐵心損耗,尖頂波。（勵磁電流）磁化電流和

是非線形關(guān)系；

磁路有飽和現(xiàn)象，無功電流：建立空載磁場有功電流：對應(yīng)鐵心損耗變壓器采用導(dǎo)磁性能較好的鐵磁物質(zhì)，故四、空載時的等值電路和相量圖1.等值電路axXA勵磁阻抗變壓器原方的電動勢方程：勵磁電阻勵磁電抗由此可得變壓器空載時的等值電路等效阻抗：勵磁電阻——鐵心損耗對應(yīng)的電阻，變量勵磁電抗——主磁通作用對應(yīng)的電抗，變量磁路磁阻2）一次繞組漏阻抗1）勵磁阻抗一次繞組電阻——銅損耗對應(yīng)的電阻，常量一次繞組漏電抗——漏磁通作用對應(yīng)的電抗，常量等值電路中參數(shù)說明

2.相量圖

相量圖可以直觀地反映變壓器各物理量之間的相位關(guān)系，可以用來定性地分析問題。例題：

變壓器的外加電壓不變,若減少原繞組的匝數(shù),則變壓器鐵心的飽和程度、空載電流和原、副方的電動勢有何變化？飽和程度增加增大不變增大增大增大總結(jié)變壓器的空載運行一、空載運行的物理狀況二、感應(yīng)電動勢及電動勢平衡方程

1、電動勢與磁通的關(guān)系：

2、電壓平衡方程式:

3、變壓器的變比:三、空載電流：考慮鐵心損耗，波形、組成四、相量圖第二節(jié)變壓器的負載運行一、負載運行時的物理狀況

二、磁動勢平衡方程式

三、電動勢平衡方程式

四、繞組折算

五、折算后的基本方程式、等效電路和相圖

六、等效電路的簡化

一、負載運行時的物理狀況

變壓器原方接入交流電源，副方接上負載的運行方式成為變壓器的負載運行。負載后，二次側(cè)電流產(chǎn)生磁勢,該磁勢將力圖改變磁通Φ，而磁通是由電源電壓決定的，也就是說Φ基本不變。二、磁動勢平衡方程式

變壓器從空載到滿載，當(dāng)電源電壓和頻率不變時，可以認為主磁通φm和產(chǎn)生它的磁動勢基本不變，即Fm=F0。因此負載運行時的磁動勢平衡方程式可寫成：三、電動勢平衡方程式

一次側(cè)：二次側(cè)：二次繞組的漏阻抗四、繞組折算1、目的：方便計算，獲得等效電路；2、原則：副方磁動勢、電磁關(guān)系、能量傳遞不變；3、方法：找一個N2‘＝N1的假想的二次繞組，來代替實際的二次繞組，這是把二次繞組的電壓折算到一次側(cè)。折算后的量打“‘”表示；4、具體折算：1）電流折算：2）電動勢折算：3)阻抗折算：結(jié)論：單位相同的物理量折算結(jié)果一樣電阻折算：電抗折算：負載阻抗折算：同理,負載電壓折算：1、折算后的基本方程式如下：

五、折算后的基本方程式、等效電路和相量圖3、向量圖如圖2-92、等效電路如圖2-8六、等值電路的簡化考慮到把Ｔ形等效電路中的勵磁支路移到電源端，如圖所示，稱為近似等值電路。忽略漏阻抗壓降等效電路的簡化1、在電力變壓器中，由于空載電流很小，工程計算中可忽略，從而得到一個更簡單的串聯(lián)電路，如圖。

2、其簡化向量圖如圖。短路電抗：短路阻抗：短路電阻：返回第三節(jié)變壓器的參數(shù)測定勵磁參數(shù)短路參數(shù)一、空載試驗1、目的：獲得勵磁參數(shù)Zm、Rm、Xm及變比k。2、方法：在低壓側(cè)加電源電壓U1=0至1.2U1N，高壓側(cè)開路，測取U1、I0、p0。3、試驗接線如圖所示，（點擊圖片放大）

4、步驟：1）接線，選表計量程；2）調(diào)壓器調(diào)零；3）送電做試驗：在U1=0.5U1N～1.2U1N測得5～7組數(shù)據(jù)（U1、I0、p0），其中U1=U1N時的點（U1N、I0、p0）必測，用來計算勵磁參數(shù)；且U1=U1N時高壓側(cè)開路電壓要測，用來計算變比k。4）做完試驗：調(diào)壓器調(diào)零，斷電。單相變壓器空載試驗接線圖1、電流表小量程，電壓表大量程；2、電流表接在功率表后面，電壓表接在前面？空載電流I0很小，減小測量誤差。5、處理數(shù)據(jù)1）根據(jù)5～7組數(shù)據(jù)畫空載特性曲線（點擊放大）2）U1=U1N時的點（U1N、I0、p0）計算勵磁參數(shù):二、短路試驗1、目的：獲得短路參數(shù)Zk、Rk、Xk。2、方法：在高壓側(cè)加可調(diào)的低電壓，低壓側(cè)短路，測取I1N

、Uk

、pk。3、試驗接線如圖所示，（點擊圖片放大）

4、步驟：1）接線，選表計量程；2）調(diào)壓器調(diào)零；3）送電做試驗：在I1=0.5I1N～1.1I1N測得4～5組數(shù)據(jù)（

Ik、Uk、pk

），其中I1=I1N時的點（I1N、

Uk、

pk）必測，用來計算短路參數(shù)。4）做完試驗：調(diào)壓器調(diào)零，斷電。單相變壓器短路試驗接線圖1、電流表大量程，電壓表小量程；2、電流表接在功率表前面，電壓表接在后面？電源電壓很小，減小測量誤差。5、處理數(shù)據(jù)1）根據(jù)4～5組數(shù)據(jù)畫短路特性曲線2）I1=I1N時的點（I1N、

Uk、

pk

）計算短路參數(shù):7、短路阻抗的溫度折算θ：試驗時環(huán)境溫度8、阻抗電壓：電阻電壓分量：電抗電壓分量：阻抗電壓uk是變壓器的重要參數(shù)，其大小主要取決于變壓器的設(shè)計尺寸。uk的選擇涉及到變壓器成本、效率、電壓穩(wěn)定性和短路電流大小等因素。正常運行時，希望uk小些，使得端電壓隨負載波動較小。但發(fā)生突然短路時，希望uk大些以降低短路電流。

外特性：當(dāng)變壓器一次側(cè)加額定電壓，負載功率因數(shù)一定時，二次側(cè)電壓隨負載電流變化的規(guī)律，即U2=f(I2)曲線，稱為變壓器的外特性。1、電阻性負載：2、電感性負載:3、電容性負載:Ф2＝0，ΔU>0Ф2>0，ΔU>0Ф2<0，ΔU<0二、效率1、定義：變壓器在功率傳送過程中，輸出的有功功率P2與輸入的有功功率P1之比稱為變壓器的效率，用η表示。2、間接法計算效率為額定電流時短路試驗測取的功率值可變損耗不變損耗3、最高效率變壓器的參數(shù)和等值電路雙繞組變壓器三繞組變壓器自耦變壓器分裂變壓器

變壓器的參數(shù):電阻、電抗、電導(dǎo)和電納。變壓器一般都是三相的，在正常運行的情況下，由于三相變壓器是均衡對稱的電路，因此等值電路只用一相代表。由于勵磁支路阻抗相對較大，勵磁電流很小T型等值電路型等值電流?。∽儔浩鞯乃膫€參數(shù)：銅損耗(繞組）漏磁無功損耗鐵損耗（鐵芯）勵磁無功損耗短路實驗可得：短路損耗短路電壓百分值空載實驗可得：空載損耗空載電流百分值另外銘牌上：額定容量額定電壓求電氣量的工程單位1、短路實驗求電阻和電抗變壓器電阻和電抗反映經(jīng)過折算后的一、二繞組阻抗之和。IN可得：單位：工程單位：√

由于XT》RT，則可認為短路電壓主要降落在電抗上。√工程單位：同上！2、空載實驗求電導(dǎo)和電納UN√工程單位：同上！由于：有功分量較無功分量小得多≈

√工程單位：同上！以勵磁支路在額定電壓下的勵磁功率來表示的等值電路:三繞組變壓器的結(jié)構(gòu)（a）升壓結(jié)構(gòu)（b）降壓結(jié)構(gòu)高壓繞組與中壓繞組之間間隙相對較大，即漏磁通道較大。使低壓繞組與高、中壓繞組的聯(lián)系緊密，有利于功率低壓向高、中壓側(cè)傳送。高、低壓繞組間間隙相對較大，即漏磁通道較大。使高壓繞組與中壓繞組聯(lián)系緊密，有利于功率從高壓向中壓側(cè)傳送。（低壓一般很少傳輸）P三繞組變壓器繞組的排列方式三繞組變壓器按其三個繞組在鐵芯上排列方式的不同，有兩種不同的結(jié)果，即升壓結(jié)構(gòu)和降壓結(jié)構(gòu)。升壓結(jié)構(gòu)降壓結(jié)構(gòu)三繞組變壓器繞組的排列方式三繞組變壓器按其三個繞組在鐵芯上排列方式的不同，有兩種不同的結(jié)果，即升壓結(jié)構(gòu)和降壓結(jié)構(gòu)。

降壓結(jié)構(gòu)中，最好是高壓繞組在中間，但由于絕緣困難，所以把中壓繞組放在中間。繞組排列方式不同，各繞組間的漏磁通及相應(yīng)的阻抗電壓百分數(shù)不同。自耦變壓器的結(jié)構(gòu)（a）三相接線；（b）單相接線

因為自耦變壓器只能用于中性點直接接地的電網(wǎng)中，所以大都是星形接法。自耦變壓器除了自耦聯(lián)系的高壓繞組和中壓繞組外，還有一個第三繞組。為了消除三次諧波電流，所以第三繞組單獨接成三角形。第三繞組與高壓及中壓繞組，只有磁的聯(lián)系，無電的聯(lián)系。第三繞組除補償三次諧波電流外，還可以連接發(fā)電機、同步調(diào)相機以及作為變電所附近用戶的供電電源或變電所的所用電源。第三繞組的容量小，總是小于額定容量。

負荷、發(fā)電機和電抗器數(shù)學(xué)模型負荷的表示法：

恒功率表示法：

恒阻抗表示法：

感性容性發(fā)電機模型（穩(wěn)態(tài)時）

發(fā)電機電抗和電勢發(fā)電機的等值電路(a)以電壓源表示；(b)以電流源表示發(fā)電機的參數(shù)和等值電路（a）電壓源（b）電流源√

廠家提供的參數(shù)有發(fā)電機額定容量，額定有功功率，額定功率因素，額定電壓及電抗百分值。據(jù)此可求得發(fā)電機電抗：與變壓器的電抗一樣由發(fā)電機銘牌提供電抗百分值求出發(fā)電機電抗XG。發(fā)電機銘牌值：發(fā)電機電勢電抗器的參數(shù)和等值電路電抗器的作用：限制短路電流符號等值電路電抗器銘牌(Reactor)：額定電壓額定電流電抗百分值（與其額定值對照）由此可求電抗器的電抗：百分比負荷的參數(shù)和等值電路一般有如下幾種表示方法：（1）把負荷表示成恒定功率；（2）把負荷表示成恒定阻抗；（3）用感應(yīng)電機的機械特性表示負荷；（4）用負荷的靜態(tài)特性方程表示負荷。

常用：（a）用恒定功率表示負荷；（b）用恒定阻抗及導(dǎo)納表示負荷例:某變電所裝有一臺SFQ7-31500/110型變壓器,其銘牌數(shù)據(jù)為:SN=31500KVA,UN1/UN2=110/11KV,短路損耗PK=123KW,短路電壓百分數(shù)UK%=10.5,空載損耗P0=32.5KW,空載電流百分數(shù)I0%=0.8,試作出折算到高壓側(cè)的等值電路.解:變壓器的串聯(lián)阻抗為變壓器的并聯(lián)導(dǎo)納為等值電路

電力網(wǎng)絡(luò)的等值電路建立了電力系統(tǒng)各元件的數(shù)學(xué)模型，就可以根據(jù)它們的連接方式，建立電路網(wǎng)的等值電路但在此之前還需解決兩個問題：電壓級的歸算問題標(biāo)么值的折算描述電力系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型:以有名值表示用標(biāo)么值表示用有名值計算時的電壓及歸算求得各元件的等值電路后，就可以根據(jù)電力系統(tǒng)的電氣接線圖繪制出整個系統(tǒng)的等值電路圖。其中要注意電壓等級的歸算，即將其不同電壓級的各元件參數(shù)阻抗、導(dǎo)納、以及相應(yīng)的電壓、電流歸算到同一電壓等級—基本級。進行電力系統(tǒng)計算時，采用有單位的阻抗、導(dǎo)納、電壓、電流、功率等進行運算的，稱為有名制。其參數(shù)歸算過程如下：

（1）選基本級?；炯壍拇_定取決于研究的問題所涉及的電壓等級。一般取電力系統(tǒng)中最高電壓級，也可取其他某一電壓級。（2）確定變比。變壓器的變比分為兩種，即實際額定變比和平均額定變比。（3）參數(shù)歸算。工程上要求的精度不同，參數(shù)的歸算要求也不同。在精度要求比較高的場合，采用變壓器的實際額定變比進行歸算，即準確歸算法。在精度要求不太高的場合，采用變壓器的平均額定變比進行歸算，即近似歸算法。1）準確歸算法：變壓器的實際額定變比為：待歸算級的參數(shù)與歸算到基本級后的參數(shù)關(guān)系為：Z’、Y’、U’、I’分別為歸算前的有名值；Z、Y、U、I分別為歸算后的有名值。

2）近似歸算法：采用變壓器的平均額定變比進行參數(shù)歸算，而變壓器兩側(cè)母線的平均額定電壓一般較網(wǎng)絡(luò)的額定電壓近似高5％。變壓器平均額定變比：采用平均額定電壓的優(yōu)越性在于：對多電壓等級的復(fù)雜網(wǎng)，參數(shù)的歸算按近似歸算法進行時，可以大大減輕計算工作量。UN(kv)361035110220330Up(kv)3.156.310.537115230345額定電壓和平均額定電壓舉例：220KV10KV35KV110KV500KV500KV242:52535:11110:38.5500:121T-4T-3T-2T-1如需將10KV側(cè)的參數(shù)和變量歸算至500KV側(cè)，則變壓器T-1、T-2、T-3、實際變比：k1、k2、k3應(yīng)分別取35/11、110/38.5、500/121平均變比：k1p、k2p、k3p應(yīng)分別取3