第二章 电力系统各元件的特性参数和等值电路 主要内容提示：

本章主要内容包括：电力系统各主要元件的参数和等值电路，以及电力系统的等值网络。

§2-1电力系统各主要元件的参数和等值电路

一、发电机的参数和等值电路

一般情况下，发电机厂家提供参数为：SN、PN、cos?N、UN及电抗百分值XG%，由此，便可确定发电机的电抗XG。

按百分值定义有

XG%?XG??100?XGSNU2N?100

因此 XGXG%UN （2—1） ??100SN?2求出电抗以后，就可求电势EG(EG?UG?jIGXG)，并绘制等值电路如图2-1所示。

（a）

图2-1 发电机的等值电路

（a）电压源形式 （b）电流源形式

jXG IG???·UG

IG·UG

·↑ EG·

↑ jXG EG·jXG ·

（b）

二、电力线路的参数和等值电路

电力线路等值电路的参数有电阻、电抗、电导和电纳。在同一种材料的导线上，其单位长度的参数是相同的，随导线长度的不同，有不同的电阻、电抗、电导和电纳。

⒈电力线路单位长度的参数

电力线路每一相导线单位长度参数的计算公式如下。

⑴电阻：r1?r20?1???t?20??（Ω/km） （2—2） ⑵电抗：x1?0.1445lgDmr?0.0157（Ω/km） （2—3）

采用分裂导线时，使导线周围的电场和磁场分布发生了变化，等效地增大了导线半径，从而减小了导线电抗。此时，电抗为

x1?0.1445lgDmreq?0.0157n（Ω/km）

式中Dm——三相导线的几何均距；

req——分裂导线的等效半径；

n——每相导线的分裂根数。

⑶电纳：b1?7.58lgDmr?10?6（S/km） （2—4）

采用分裂导线时，将上式中的r换为req即可。 ⑷电导：g1??PgU2?10?3（S/km） （2—5）

式中?gg——实测的三相线路的泄漏和电晕消耗的总功率， kW/km；

U——实测时线路的工作电压。

电力线路单位长度的参数乘以长度即为电力线路的集中参数，于是有

R?r1l X?x1l G?g1l B?b1l

⒉电力线路的等值电路 电力线路分为短线路（l＜100km的架空线及不长的电缆线）、中长线路（l＜100~300km的架空线及l＜100km的电缆线）和长线路（l＞300km的架空线及l＞100km的电缆线），其等值电路有所不同。 (1) 短线路的等值电路

短线路的等值电路如图2-2所示。电压在35千伏及以下的架空线路，由于电压不高，这种线路电纳B的影响不大，可略去，因此短线路的等值电路十分简单，只有一个串联总阻抗Z＝R+jX，其基本方程为

??U1?U2?ZI2 ????I1?I2????U1

··I

1

Z I2

·U2

·

(2)中等长度线路

图2-2 短线路的等值电路

对于电压为110～330干伏、线长l＝100～300千米之间的架空线路及l<100千米的电

缆线路均可视为中等长度线路。这种线路，由于电压较高，线路的电纳一般不能忽略。等

值电路常为丌形，如图2-3。在丌形等值电路中，除串联的线路总阻抗Z＝R+jX外，还将线路的总导纳Y＝jB分为两半，分别并联在线路的始末两端。

基本方程：

?Y??UU1?U2??I2?2?Z??2?? ???Y?Y??I1?U1?U2?I2?22?????I1U1·Z I2Y 2 ·U2

·Y 2 ·

(3)长线路的等值电路

图2-3 中长线路的等值电路

对于电压为330千伏及以上、线长l >300千米的架空线路和线长l >100千米的电缆线路，一般称之为长线路。长线线路的各参数实际上是沿全线均匀分布的，考虑分布特性后，各参数乘以适当的修正系数，其等值电路仍可用集中参数表示，如图2-4所示，其修正系数为

?lK?1?xb11?r3?2??r1b1?Kx?1???x1b1?x1??2?l?Kb?1?x1b112?2I1·KrR+jkxX I2B j Kb 2 B j Kb 2 ·U2

?l2??6 ?U1··

图2-4 长线路的等值电路

⒊电力线路的电晕临界电压

校核线路是否会发生电晕，其电晕临界电压(相电压)经验公式为；

Ucr?49.3m1m2??rlgDmr(kV) （2—6）

采用分裂导线时，由于导线的分裂，减小了电场强度，电晕临界电压改为：

Ucr?49.3m1m2??rfndlgDmreq(kV)

其中fnd?n?1?2?n?1?sin?

dn??式中fnd—与分裂状况有关的系数，一般fnd≥1；

d—分裂导线根与根之间的距离（厘米）；

?r??n—分裂根数；

。 r—每根导体的半径（厘米）

导线水平排列时，边相导线的电晕临界电压较按上式求得的Ucr高6%，即

??1.06Ucr；中间相导线的电晕临界电压较按上式求得的Ucr低4%，即Ucr??0.96Ucr。 Ucr以上介绍了电晕临界电压的求法，在实际线路工作电压一旦达到或超过临界电压时，电晕现象就会发生。电晕现象的危害是：(1)消耗电能；(2)对无线电和高频通讯产生干扰；(3)使导线表面发生腐蚀。

三、电力变压器的参数和等值电路

1. 双绕组变压器

双绕组变压器的等值电路如图2-5所示： 参数： RT?PkU2N2I1·RT+jXT

I2·U2

1000SN （2—7）

U1·GT -jBT ·

XTUk%UN （2—8） ??100SN2图 2-5 双绕组变压器等值电路

GT?P01000UI002N （2—9）

BT??SNU2N （2—10）

各参数为工程单位制：PkP0?kW?、SN?MVA?、UN?kV?。

注意变压器的等值电路参数都是归算至某一侧的。在计算公式中用哪一侧的额定电压，计算结果就是归算至哪一侧的值。等值电路中的所有参数都应归算至同一侧。

【例2—1】 试计算SFL1—20000/110型双绕组变压器归算到高压侧的参数，并画出它的等值电路。变压器铭牌给出该变比为110/11kV、SN=20MVA、Pk=135kW、 P0=22kW、Uk%=10.5、I0%=0.8。

解 由短路损耗Pk?135kW可求得变压器电阻为：

PkUN1000SN22RT??135?1101000?2022?4.08(Ω)

由短路电压百分值Uk%可求得变压器电抗为： XT?Uk%UN100SN2?10.5?110100?202?63.53(Ω)

由空载损耗P0?22kW可求得变压器励磁支路的电导为：