第62講 電力線路及變壓器參數(shù)和等值電路(二)(2010年新版)

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1、 （3）長線路的等值模型 長線：指長度在300km 以上的架空線路。此時(shí)需考慮分布特性。其等值電路如圖所示。圖中的參數(shù)Z′ 和Y′ 由下式計(jì)算。 有時(shí)為避免雙曲函數(shù)的運(yùn)算，可取其級數(shù)展開式的前兩項(xiàng)推導(dǎo)出近似表達(dá)式。 架空線路的等值電路一般均采用π型，長線時(shí)應(yīng)考慮參數(shù)的分布特征，中長和短線時(shí)可不計(jì)分布特征，短線還可略去并聯(lián)導(dǎo)納，使其進(jìn)一步簡化。其間還介紹了波阻抗、傳播常數(shù)、無損線、自然功率等概念，既有助于了解電能的傳輸特性，也屬于電力系統(tǒng)的基本常識。 31.2變壓器參數(shù)及其等值電路 31.2.1 雙繞組變壓器 31.2.1.1 通過變壓器的短路實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)確定變壓器等值電路中的電

2、阻和電抗 阻抗ZT ：變壓器阻抗ZT 可由短路試驗(yàn)測得。試驗(yàn)時(shí)，為便于測量，一般將低壓繞組短接，在高壓側(cè)逐步加壓至低壓繞組電流為額定電流，讀取此時(shí)高壓側(cè)電壓（表為其與額定電壓比值的百分值）和三相有功功率（單位為kW）。前者稱為短路電壓的百分值，記為US%，后者稱為短路損耗，記為ΔPS。由于電力變壓器激磁電流I0相對較小，從而短路損耗ΔPS近似等于額定電流流過變壓器高低壓繞組時(shí)在電阻上產(chǎn)生的損耗（俗稱銅耗，雖然有的變壓器繞組用鋁或鋁合金制造，但仍沿用此名），于是利用三相電路中有名制表示的基本關(guān)系，有 又因電力系統(tǒng)計(jì)算中功率以MW 為單位，而試驗(yàn)數(shù)據(jù)ΔPS的單位為kW，故 因電力變壓

3、器的阻抗以電抗為主，于是可近似認(rèn)為短路電壓全部降于電抗上，即 故 31.2.1.2 通過變壓器空載試驗(yàn)數(shù)據(jù)求變壓器等值電路中的導(dǎo)納和電納 導(dǎo)納YT ：變壓器導(dǎo)納YT 可由空載試驗(yàn)測得。試驗(yàn)時(shí)，為安全起見，一般將低壓繞組接電源，高壓側(cè)空載。讀取低壓側(cè)電壓為額定值時(shí)的空載電流（表為與額定電流比值的百分值）和三相有功功率（單位為kW）。前者稱為空載電流的百分值，記為I0%；后者稱為空載損耗，記為ΔP0。 由于空載損耗近似等于變壓器在額定電壓下電導(dǎo)GT 中的損耗（俗稱鐵耗），即 故 由于空載電流幾乎全部流經(jīng)變壓器的電納支路，即 式中UPN 為額定相電壓。從而 3

4、1.2.2 三繞組變壓器。 31.2.2.1 計(jì)算三繞組變壓器的電阻 RT 的計(jì)算公式與兩繞組時(shí)相同，但廠家提供的短路損耗為ΔPS(1?2)、ΔPS (2?3)和ΔPS(3?1) 。按電力系統(tǒng)的慣例，此處1 代表高壓繞組，2 代表中壓繞組，3 代表低壓繞組。從而ΔPS (1?2)為第3 繞組開路時(shí)高壓、中壓繞組進(jìn)行短路試驗(yàn)時(shí)的短路損耗，即此時(shí)高壓繞組和中壓繞組的功率損耗之和。同理可理解ΔPS (2?3)和ΔPS (3?1)。為求出高壓、中壓和低壓三個(gè)繞組的等值電阻，須先求出三個(gè)繞組的等值短路功率損耗ΔPS，而這和三個(gè)繞組的容量配置有關(guān)。 第一種情況；容量比為100/100/100，三個(gè)繞

5、組的容量相同。 第二種和第三種情況：100/100/50 和100/50/100。因其中均有一個(gè)繞組的容量為額定容量的50%，從而其額定電流只有容量為100 繞組額定電流的1/2，需將廠家提供的短路試驗(yàn)數(shù)據(jù)折算到容量為100 的標(biāo)準(zhǔn)情況，由于短路損耗與電流平方成正比，故 有時(shí)廠家只給出一個(gè)短路損耗數(shù)據(jù)——最大短路損耗ΔPsmax，其為兩個(gè) 100%繞組流過額定電流I N，而另一繞組空載時(shí)的損耗。此時(shí) 31.2.2.2 計(jì)算三繞組變壓器電抗 求XT 時(shí)由廠家提供的短路電壓百分值US (1?2)%、Us(2?3)%和Us(3?1)%均已折算至額定情況，故有 再代入公式

6、求取XT 應(yīng)指出，求出的X1、X 2和X 3中，必有一個(gè)值最小，近似為零甚至為一很小的負(fù)值，當(dāng)其為負(fù)時(shí)并不意味著為容抗，因?yàn)樗皇菙?shù)學(xué)上等值的結(jié)果，并無實(shí)際的物理意義；且其對應(yīng)于中間繞組，它和相鄰繞組的漏抗較小，而內(nèi)外兩繞組距較遠(yuǎn)，漏抗較大，以至前二者之和小于后者，便出現(xiàn)負(fù)值。三繞組變壓器的三個(gè)繞組在排列時(shí)應(yīng)遵循兩個(gè)原則：為便于絕緣，高壓線組排列在最外層；傳遞功率的繞組應(yīng)緊靠，以減小漏磁損失。因此，升壓變壓器的三繞組排列順序由外至內(nèi)為高—低—中，降壓變壓器的排列順序?yàn)楦摺小?。從而，對升壓變壓器，低壓繞組的等值電抗最小；對降壓變壓器，中壓繞組的等值電抗最小。 31.3 電力網(wǎng)的等值電

7、路 31.3.1 有名值表示的電力網(wǎng)的等值電路 變比的定義：變壓器一次側(cè)繞組與二次側(cè)繞組匝數(shù)之比稱為變比，近似可用一次側(cè)與二次側(cè)額定電壓之比表示 31.3.2 標(biāo)幺值表示的電力網(wǎng)等值電路 進(jìn)行電力系統(tǒng)計(jì)算時(shí)，除采用有單位的阻抗、導(dǎo)納、電壓、電流、功率等進(jìn) 行運(yùn)算外，還可以采用沒有單位的相對值進(jìn)行計(jì)算。前者稱有名制，后者稱標(biāo)么 制。標(biāo)么制之所以能在相當(dāng)寬廣的范圍內(nèi)取代有名制，是由于標(biāo)么制具有計(jì)算結(jié) 果清晰、便于迅速判斷計(jì)算結(jié)果的正確性、可以大量簡化計(jì)算等優(yōu)點(diǎn)。 31.3.2.1 基準(zhǔn)值的選取 如阻抗、導(dǎo)納的基準(zhǔn)值為每相阻抗、導(dǎo)納；電壓、電流的基準(zhǔn)值為線電壓、 線電流；功率

8、的基準(zhǔn)值為三相功率，則這些基準(zhǔn)值之間應(yīng)有如下關(guān)系 五個(gè)基準(zhǔn)值中只有兩個(gè)可以任意選擇，其余三個(gè)必須根據(jù)上列關(guān)系派生。通常是，先選定三相功率和線電壓的基準(zhǔn)值SB 、UB 。然后求出每相阻抗、導(dǎo)納和線電流的基準(zhǔn)值。 計(jì)及三相對稱系統(tǒng)中，線電壓為相電壓的3 倍，三相功率為單相功率的3 倍，如取線電壓基準(zhǔn)值為相電壓基準(zhǔn)值的3 倍，三相功率的基準(zhǔn)值為單相功率基準(zhǔn)值的3 倍，則線電壓和相電壓的標(biāo)么值數(shù)值相等，三相功率和單相功率的標(biāo)么值數(shù)值相等。 31.3.2.2 基準(zhǔn)值變化時(shí)的標(biāo)幺值的計(jì)算 對于不同基準(zhǔn)值之間的標(biāo)么值要進(jìn)行換算，例如，某發(fā)電機(jī)的同步電抗標(biāo)么 值xd*＝0.2 ，是以電機(jī)自身的S

9、N 、U N 為基準(zhǔn)，若待計(jì)算的電力網(wǎng)絡(luò)基準(zhǔn)為SB 、 U B ，則必須對其進(jìn)行歸算 31.3.2.3 多電壓等級電力網(wǎng)標(biāo)幺值等值電路 多電壓級網(wǎng)絡(luò)中，標(biāo)么值的電壓級歸算有兩條途徑： 一是將網(wǎng)絡(luò)各元件阻抗、導(dǎo)納以及網(wǎng)絡(luò)中各點(diǎn)電壓、電流的有名值都?xì)w算到同一 電壓級——基本級，然后除以與基本級相對應(yīng)的阻抗、導(dǎo)納、電壓、電流基準(zhǔn)值， 一是將未經(jīng)歸算的各元件阻抗、導(dǎo)納以及網(wǎng)絡(luò)中各點(diǎn)電壓、電流的有名值 除以由基本級歸算到這些量所在電壓級的阻抗、導(dǎo)納、電壓、電流基準(zhǔn)值 例： 例1：有一長度為100km的110kV輸電線路，導(dǎo)線型號為LGJ-185，導(dǎo)線水平排列，相間距

10、離為4m，求線路參數(shù)及輸電線路的等值電路。 解：線路單位長度電阻為 由手冊查得LGJ-185的計(jì)算直徑為19mm.三相導(dǎo)線的幾何均距為 線路單位長度電抗為 線路單位長度電納為 不計(jì)電導(dǎo)參數(shù)，全線路的集中參數(shù)為 該線路等值電路的修正系數(shù)應(yīng)取為: ,，則等值電路如1-9圖所示： 例 2：已知某三繞組變壓器銘牌上的參數(shù)有:額定容量120MVA，容量比為100/100/50，變比為220/121/10.5kv，0.9，△P0=123.1KW，=660KW， =256KW，=227KW，%=24.7，%=14.7，%=8.8。試計(jì)算變壓器參數(shù)，并作等值電路。 電抗參數(shù)為 在變壓器參數(shù)計(jì)算時(shí)，應(yīng)根據(jù)題目要求，將參數(shù)歸到某一側(cè)，計(jì)算時(shí)就應(yīng)選用該側(cè)的額定電壓。 9頁