S
2 N
103

电导
电抗
XT

US
%

U
2 N
100 SN
103
GT

PFe VN2
103

P0 VN2
第2章 电力系统元件模型和参数计算
主要讲述电力系统各元件等值电路及参数以 及电力系统稳态等值电路模型.
参考书
《电力系统基础》 吴俊勇等 清华出版社 《电气工程基础》 刘笙主编 科技出版社
第二章 电力网参数及等值电路
本章主要内容：
1. 输电方式——交流、直流
架空线由什么组成
2. 线路的结构
元件的数学模型描述了元件的特性，而由各种元件构 成的系统的数学模型则是各元件数学模型的有机组合 和相互作用。
2.1 系统等值模型的基本概念
输电线 路模型
直流稳态
v Ri
交流稳态
V (R jX )I
暂态
Ri L di v dt
图2-1 输电线路等值电路
2.1 系统等值模型的基本概念
2.1 系统等值模型的基本概念
电力系统元件:构成电力系统的各组成部件， 包括各种一次设备元件、二次设备元件及各 种控制元件等。
电力系统分析和计算一般只需计及主要元件 或对所分析问题起较大作用的元件参数及其 数学模型。
对电力系统稳态及暂态分析计算有关的元件， 包括电力变压器、输电线路、同步发电机及 负荷。
当输送相同功率时，直流线路造价低，架空线 路杆塔结构较简单，线路走廊窄，同绝缘水平的 电缆可以运行于较高的电压；
直流输电的功率和能量损耗小； 对通信干扰小；
线路稳态运行时没有电容电流，没有电抗压降, 沿线电压分布较平稳,线路本身无需无功补偿；
直流输电线联系的两端交流系统不需要同步运 行，因此可用以实现不同频率或相同频率交流系 统之间的非同步联系；
变压器的试验数据：短路损耗Δ Ps，短路电压Vs% 空载损耗Δ P0，空载电流 I0%
电阻RT
RT RT

Ps
/
3I
2 N
PsVN2
S
2 N
103

Ps PK
注意单位 Δ Ps为kW, SN为kVA, VN为kV, IN为A， RT为Ω 。
已 知
大型变压器阻 抗以电抗为主
3I N VN

I0% 100

SN VN2
103
变比：两侧绕组空载线电压之比。 (1)对Y，y接法和D ,d接法的变压器
kT V1N /V2N 1 / 2
(2)对于Y,d接法的变压器
kT V1N /V2N 31 / 2
总结
RT电阻Ps
/
3I
2 N
RT

PsVN2
HVDC与HVAC的比较(续）
直流输电线本身不存在交流输电固有的稳定问 题，输送距离和功率也不受电力系统同步运行稳 定性的限制；
由直流输电线互相联系的交流系统各自的短路 容量不会因互联而显著增大；
直流输电线的功率和电流的调节控制比较容易 并且迅速，可以实现各种调节、控制。如果交、 直流并列运行，有助于提高交流系统的稳定性和 改善整个系统的运行特性。
2.普通双绕组变压器的等值电路
R1 X1
R2 X2
I1
I2
R0
U1
I0
U2
X0
图2-5 双绕组变压器的T型等值电路
I1 I2
I0
RT XT
U压器铭牌 上有的参数， 计算出所建 的等值电路 模型参数
图2-6 双绕组变压器的Γ型等值电路
2.2.2 双绕组变压器的参数计算
主要任务：
1、变压器模型的计算
2、输电线路模型的计算，判断电晕发生
3、发电机的运行约束
4、理论上认识标幺值法
2.2 变压器的参数计算
1.普通双绕组变压器的结构
N1
A1 A2
B1 B2
C1 C2
U A
U B
U C
U a
U b
U c
图2-1 普通双绕组变压器的结构示意图 (Yd11接线)
输电方式
2、直流输电
需交---直流变换装置，成本高 不会出现稳定问题，适合长距离输300—400km 事故时电流小
线路高度低，占地面积小
待研究—直流多端供电技术
塔高：+250kv---35m
P
直流输电线路
A
B
整流器
逆变器
换流变 整流：AC——DC
换流变 逆变：DC——AC
HVDC与HVAC的比较
空载损耗
2.4.2 双绕组变压器的参数计算
电阻、电抗
RT

PsVN2 S N2
103
XT
VS % VN2 100 SN
103
电导
GT

PFe VN2
10 3

P0 VN2
10 3 S
I0 Ib
Ib
空载损耗
2.4.2 双绕组变压器的参数计算
电纳
BT

I0% 100
为什么要用扩径导线和分裂导线 杆塔的形式
绝缘子的作用
3. 线路的参数 ------单位长度查手册
4. 变压器的参数
短路、空载实验求RT，XT，GT，BT 如何求两绕组：RT，XT，GT，BT
如何求三绕组：RT，XT，GT，BT
5. 发电机、电抗器、负荷的参数
有名值
6. 电力系统的等值电路 标幺值 变压器的等值归算问题
2.1 系统等值模型的基本概念
数学模型：元件或系统物理模型(物理特性)的数学描 述，根据元件特征、运行状态及求解问题不同，数学 模型可分为：描述静态(或稳态)问题的代数方程和描 述动态(或暂态)问题的微分方程、描述线性系统的线 性方程和非线性系统的非线性方程、定常系数方程和 时变系数方程、描述非确定性过程的模糊数学方程及 利用人工智能和神经元技术的网络方程等。
电力系统分析和计算的一般过程 首先将待求物理系统进行分析简化，抽象出
等效电路(物理模型)； 然后确定其数学模型，也就是说把待求物
理问题变成数学问题； 最后用各种数学方法进行求解，并对结果
进行分析。
复习及本章主要任务：
1、导纳

=电导+电纳（感纳+容纳）S
2、阻抗

=电阻+电抗（感抗+容抗）
2.1 系统等值模型的基本概念
元件参数:表述元件电气特征的参量，元件特
征不同，其表述特征的参数亦不同，如线路参 数为电阻、电抗、电纳、电导，变压器除上述 参数外还有变比，发电机有时间常数等。 根据元件的运行状态，又可分为静态参数和动 态参数，定参数和变参数等。总之，元件特征 不同，运行状态不同，其参数亦是多种多样的， 因此，表示同一元件的模型也会不同。