1、電氣自動化課件1第1頁，共98頁，2022年，5月20日，23點55分，星期五第六章 電力網的穩態計算電力系統各元件參數、等值電路及潮流計算6-0 本章教學要求本章是本課程的重點內容之一。教學要求：1、熟練掌握電力系統各序一相等值電路的概念，明確正序阻抗、負序阻抗、零序阻抗，正序等值電路、負序等值電路、零序等值電路等基本概念2、熟練掌握各元件各序等值電路及其參數的計算3、熟練掌握標么值的概念和以標么值表示的電力系統各序等值電路學習提示：1、注意預習、體會基本概念2、注意元件等值電路的工程應用條件3、練習2第2頁，共98頁，2022年，5月20日，23點55分，星期五第六章 電力網的穩態計算6-

2、0 電力系統計算的基本步驟1、根據計算條件和要求，作出電力系統的等值電路，并計算等值電路的參數2、根據等值電路列寫方程并求解（手工求解和計算機求解）3、對求解結果進行分析或評價或作出對策3第3頁，共98頁，2022年，5月20日，23點55分，星期五第六章 電力網的穩態計算6-0 作出電力系統的等值電路電力系統由各個元件（發電機、變壓器、輸電線路、用電設備）級聯而成，因此，等值電路由各個元件的等值電路級聯而成。 4第4頁，共98頁，2022年，5月20日，23點55分，星期五第六章 電力網的穩態計算6-0 作出電力系統的等值電路1、作出各個元件的多端口等值電路（注意根據應用條件選擇元件等值電路

3、的形式）2、將各個元件的多端口等值電路按照電力系統的接線方式級聯起來。 5第5頁，共98頁，2022年，5月20日，23點55分，星期五第六章 電力網的穩態計算6-0 電力系統等值電路中的參數計算1、選擇是使用實名制還是標么值2、對實名制選擇單位，并將給定參數轉換為選擇單位下的參數3、對標么值選擇計算基準4、為了計算方便，通常選擇線電壓、線電流、三相功率和一相等值阻抗作為已知參數和基準參數6第6頁，共98頁，2022年，5月20日，23點55分，星期五第六章 電力網的穩態計算 6-1電力線路的結構一、架空線路組成：導線、避雷線、桿塔、金具等作用：傳輸電能分類：架空線路、電纜線路7第7頁，共98

4、頁，2022年，5月20日，23點55分，星期五1、導線和避雷線要求：良好的導電性能、足夠的機械強度、抗化學腐蝕能力材料：銅、鋁、鋁合金及鋼型式：單、多股導線，鋼心鋁絞線，擴徑空心導線，分裂導線鋼心鋁絞線：LGJ（5.36.1）、LGJQ（7.68.3）、LGJJ（44.5）8第8頁，共98頁，2022年，5月20日，23點55分，星期五ACSR(Aluminum Conductor steel Reinforced)架空地線(OPGW)的截面圖(260mm2)Composite fiber-Optic Ground Wire架空輸電線路9第9頁，共98頁，2022年，5月20日，23點55分

5、，星期五2、桿塔要求：足夠的機械強度、抗化學腐蝕能力材料：木、鋼筋混凝土、鐵塔型式：直線（中間）桿塔（80%）、耐張（承力）桿塔（35km ），轉角桿塔，終端桿塔，跨越桿塔、換位桿塔（100km必須換位；200km，必須2次以上換位）10第10頁，共98頁，2022年，5月20日，23點55分，星期五11第11頁，共98頁，2022年，5月20日，23點55分，星期五12第12頁，共98頁，2022年，5月20日，23點55分，星期五13第13頁，共98頁，2022年，5月20日，23點55分，星期五14第14頁，共98頁，2022年，5月20日，23點55分，星期五15第15頁，共98頁，2

6、022年，5月20日，23點55分，星期五16第16頁，共98頁，2022年，5月20日，23點55分，星期五3、絕緣子作用：支撐、懸掛導線、絕緣材料：瓷、鋼化玻璃、高分子合成材料（價格低、損耗小、質量輕、耐振、耐污性能好）型式：針式（35kV）、懸式（35kV ）、棒式、瓷橫擔17第17頁，共98頁，2022年，5月20日，23點55分，星期五18第18頁，共98頁，2022年，5月20日，23點55分，星期五19第19頁，共98頁，2022年，5月20日，23點55分，星期五4、金具作用：連接導線和絕緣子竄材料：瓷、鋼化玻璃、高分子合成材料（價格低、損耗小、質量輕、耐振、耐污性能好）型式：

7、線夾、連接金具、接續金具、防震金具二、電纜線路組成：導體、絕緣層、保護層20第20頁，共98頁，2022年，5月20日，23點55分，星期五一、電阻直流電流通過導線時，單位長度導線的電阻為 (6-1)式中，電阻率（mm2/km）； S額定截面積（mm2），對于鋼芯鋁線系指鋁線部分的截面積。在電力網計算中，使用的電阻率的數值略大于材料的直流電阻率，因為：（1）通過交流，集膚效應和鄰近效應，電流在導體中分布不均勻，電阻增大0.2%1.0%；（2）多股絞線，扭絞，導線長度約增加2%3%。通常將電阻率取大2%3%；（3）導線的實際截面積通常比額定截面積略小，采取修正電阻率的辦法。考慮上述因素，電阻率經

8、修正后，計算用值采用下列數值：第六章 電力網的穩態計算 6-2架空輸電線路的等值電路 電阻銅18.8mm2/km；鋁31.5mm2/km21第21頁，共98頁，2022年，5月20日，23點55分，星期五工程計算中，直接從手冊中查出各種導線的電阻值。從手冊中查得的或按式（6-1）計算所得的電阻值，都是指溫度為20時的值，要求較高精度時，t時的電阻值rt可按下式計算rt=r201+(t-20) （6-2）式中，rt環境溫度為t時導體單位長度的電阻（/km）； r20環境溫度為20時導體單位長度的電阻（/km）； 電阻的溫度系數(-1)，銅導線,Cu=0.00382/, 鋁導線,Al=0.0036

9、0/。 第六章 電力網的穩態計算 6-1架空輸電線路的等值電路 電阻22第22頁，共98頁，2022年，5月20日，23點55分，星期五二、電抗 在三相導線排列對稱，或雖排列不對稱但經完全換位后，各相單位長度的一相等值電抗為 式中，r導線半徑（m）； 導體的相對磁導率，對鋁絞線等有色金屬，=1； 角頻率，當頻率f=50Hz時，=314（rad/s）； Djp三相導線間的幾何均距（m）， ，其中，Dab、Dbc、Dca分別為ab、bc與ca相間的距離。第六章 電力網的穩態計算 6-1架空輸電線路的等值電路 電抗23第23頁，共98頁，2022年，5月20日，23點55分，星期五分裂導線的一相等值

10、電抗為式中，rD導線的等值半徑（m）， ，其中： 為間隔環半徑，n分裂導線的根數，d分裂導線的間距（m）。每相導線分裂間距d所對應的等值半徑rD通常比單根導線的半徑大得多，故分裂導線的等值電抗較小。一般單導線每公里的電抗約為0.4左右，而分裂根數為2、3、4根時，每公里的電抗分別降低到0.33、0.30、0.28左右。 當三相導線對稱排列時，Dab=Dbc=Dca=D，故；當三相導線水平排列時，則 。24第24頁，共98頁，2022年，5月20日，23點55分，星期五三、電導電導是用來反映泄漏電流和空氣游離所引起的有功功率損耗的參數。電暈不但要消耗電能和產生臭氧，產生電磁噪音對通信產生干擾。臨

11、界電壓Ucr：式中，m1導線表面狀況系數，對于多股絞線，m1=0.830.87； m2氣象狀況系數，晴天，m2=1，雨雪霧等惡劣天氣，m2=0.81； r導線計算半徑（m）； Djp三相導線間的幾何均距（m）； 空氣相對密度，=3.92b/(273+t)，其中，b為大氣壓力，用厘米水銀柱（1厘米水銀柱=1333.22Pa）表示；t為環境溫度，當t=25，b=76cm時，=1。架空輸電線導線水平排列時，由實驗得知，兩根邊線的電暈臨界電壓比式（6-17）算得的值高6%，中間導線的則低4%。 第六章 電力網的穩態計算 6-1架空輸電線路的等值電路 電導25第25頁，共98頁，2022年，5月20日，

12、23點55分，星期五當運行電壓超過臨界電壓而產生電暈現象時，與電暈相對應的每相等值電導為式中，Pg實測單位長度三相線路電暈消耗的總功率（kW/km）； U線路的線電壓（kV）。電導26第26頁，共98頁，2022年，5月20日，23點55分，星期五四、電納 線路的電納是由導線與導線之間，導線與大地之間的電容所決定的。每相導線單位長度的等值電容為相應的電納 式中，rD導線計算半徑（m）；第六章 電力網的穩態計算 6-1架空輸電線路的等值電路 電納 當每相分裂根數分別為2、3、4根時，每公里電納值約分別為3.410-6, 3.810-6和4.110-6S。 27第27頁，共98頁，2022年，5月

13、20日，23點55分，星期五第六章 電力網的穩態計算 6-1電力線路的結構28第28頁，共98頁，2022年，5月20日，23點55分，星期五第六章 電力網的穩態計算 6-1架空輸電線路的等值電路29第29頁，共98頁，2022年，5月20日，23點55分，星期五輸電線的等值電路30第30頁，共98頁，2022年，5月20日，23點55分，星期五五、輸電線的等值電路 1、分布參數 ：等值電路計算很不方便；2、當架空線路長度在300km以下時，可用集中參數表示的等值電路來近似代替分布參數等值電路； 3、當架空線路長度超過300km時，可將線路分段，使每段線路長度不超過300km，從而可用若干個型

14、等值電路來表示輸電線路。 例6-1 有一條長100km，額定電壓為110kV的輸電線路，采用鋼芯鋁絞線LGJ-185型導線，導線水平排列，線間距離為4m，導線表面系數m1=0.8，氣象狀況系數m2=1。空氣相對密度=1，求線路參數。解 查附錄I附表I-1得LGJ-185型導線的計算直徑為19.02mm，則 。第六章 電力網的穩態計算 6-1架空輸電線路的等值電路 輸電線31第31頁，共98頁，2022年，5月20日，23點55分，星期五計算電暈臨界電壓： 所以 g0=0R=r0l=0.17100=17X=x0l=0.409100=40.9B=b0l=2.7810-6100S=2.7810-4S

15、例 6-132第32頁，共98頁，2022年，5月20日，23點55分，星期五 例 6-2 有一條長280km，額定電壓為330kV的輸電線路，采用雙分裂導線，水平排列，導線采用LGJQ-300型，相間距離為8m，分裂導線間距為0.4m，求線路單位長度的參數。（假設線路電暈現象不出現，即g0=0。） 解 查附錄I附表I-2得LGJQ-300導線的半徑為11.85mm。33第33頁，共98頁，2022年，5月20日，23點55分，星期五34第34頁，共98頁，2022年，5月20日，23點55分，星期五35第35頁，共98頁，2022年，5月20日，23點55分，星期五36第36頁，共98頁，2

16、022年，5月20日，23點55分，星期五37第37頁，共98頁，2022年，5月20日，23點55分，星期五一、雙繞組變壓器雙繞組變壓器通常用T型等值電路；為了減少網絡節點數，通常將激磁支路移至T型等值電路的電源側，稱為型等值電路 。 第六章 電力網的穩態計算 6-2變壓器的等值電路雙繞組變壓器38第38頁，共98頁，2022年，5月20日，23點55分，星期五1電阻RT 短路試驗：將其中一側繞組短接，在另一側繞組施加電壓，使短路側繞組通過的電流達到額定值。由于外加電壓較小，相應激磁支路的損耗（鐵損）很小。可以認為短路損耗即等于變壓器通過額定電流時原、副方繞組電阻中的總損耗（繞組銅或鋁線中的

17、損耗，亦稱銅損），即 式中，IN變壓器的額定電流（A）； UN變壓器與IN對應側繞組的額定電壓（kV）； SN變壓器的額定容量（kVA）； RT變壓器與UN對應側的每相電阻（）。由式（6-10）可求得變壓器的電阻 （6-10） （6-11） 39第39頁，共98頁，2022年，5月20日，23點55分，星期五2電抗XT 變壓器作短路試驗時，在繞組中通過額定電流，繞組的阻抗ZT上將產生電壓降。變壓器短路電壓百分值就是指變壓器作短路試驗通過額定電流時，在變壓器阻抗上的電壓降與變壓器額定電壓之比乘以100值，習慣上用符號Uk（%）表示，即 （6-12） 例如，某臺變壓器短路電壓百分值為10.5，則表

18、示為Uk（%）=10.5。對于大型電力變壓器，其繞組電阻值遠小于繞組電抗值，故可近似認為XTZT，所以 （6-13） 40第40頁，共98頁，2022年，5月20日，23點55分，星期五變壓器的電導用以表示鐵心的有功損耗。由于空載電流比額定電流小得多，這樣，在做空載試驗時，繞組電阻中的損耗也很小，所以可近似認為變壓器的空載損耗就是變壓器的激磁損耗（鐵損），即P0PFC，于是 （6-14） 式中，P0變壓器空載損耗（kW）。 3電導GT 說明：一般空載電流i0（%）=I0/IN100=13%41第41頁，共98頁，2022年，5月20日，23點55分，星期五變壓器的電納代表變壓器的激磁無功功率。

19、變壓器空載電流雖包含有功分量和無功分量，但其有功分量通常很小，無功分量Ib和空載電流I0在數值上幾乎相等，因此有 （6-15a） 式中，P0變壓器空載損耗（kW）。 廠家給定的空載電流百分值是指空載電流與額定電流之比乘以100的值，習慣上，用符號I0（%）表示，即 4電納BT （6-15b） 由式（6-27a）和（6-27b）得（6-16） 42第42頁，共98頁，2022年，5月20日，23點55分，星期五當變壓器激磁支路用功率形式表示時，其有功功率就是空載損耗，無功功率可用下式計算（6-17） 43第43頁，共98頁，2022年，5月20日，23點55分，星期五變壓器的變化KT定義為變壓器

20、兩側繞組的空載線電壓之比，它與變壓器的原、副方繞組匝數比是有區別的。對于Y,y及D,d接法的變壓器，KT=U1N/U2N=W1/W2；對于Y,d接法的變壓器，原、副方繞組的匝數比KT=U1N/U2N= W1/W2。 5變比KT 例6-3 某降壓變電所有一臺SFL1-20000/110型雙繞組變壓器，變比為110/11，試驗數據為P0=22kW, I0(%)=0.8, Pk=135kW, Uk(%)=10.5，試求變壓器歸算至高壓和低壓側的參數。 解1歸算至高壓側的參數 44第44頁，共98頁，2022年，5月20日，23點55分，星期五2歸算至低壓側的參數例 6-3Note ： XT =15.

21、7 RT ；BT=7.3GT45第45頁，共98頁，2022年，5月20日，23點55分，星期五第六章 電力網的穩態計算 6-3變壓器的正序參數及等值電路二、三繞組變壓器 三相對稱，三繞組變壓器的等值電路也常用一相表示。將同相的三個繞組的阻抗歸算到一個基準電壓下接成星形，激磁導納仍接在電源側，如圖6-7所示。三繞組變壓器的激磁導納的計算方法與雙繞組變壓器的相同，根據變壓器空載試驗數據進行計算。 圖6-7 三繞組變壓器的等值電路 46第46頁，共98頁，2022年，5月20日，23點55分，星期五圖61A 三繞組變壓器示意圖47第47頁，共98頁，2022年，5月20日，23點55分，星期五1電

22、阻 三繞組容量相同：制造廠提供了三個繞組間每兩個繞組作短路試驗（這時第三繞組開路）時的短路損耗Pk(1-2)、Pk(1-3)、Pk(2-3)。由于三繞組變壓器的三個繞組在星形等值電路中是各自獨立的。因此，首先要求出各繞組的短路損耗。因為Pk(1-2)= Pk1+Pk2; Pk(2-3)=Pk2+Pk3; Pk(1-3)= Pk1+Pk3。上述三式聯立，可解得 （6-18） 48第48頁，共98頁，2022年，5月20日，23點55分，星期五1電阻可按雙繞組變壓器計算電阻的同樣方法計算三繞組變壓器各繞組的電阻： （6-19） 三繞組容量不同三繞組變壓器的額定容量是指三個繞組中容量最大的一個繞組的

23、容量，并以此定基準為100。三個繞組的容量比，按高、中、低壓繞組的順序有100/100/100，100/50/100，100/100/50三種。 49第49頁，共98頁，2022年，5月20日，23點55分，星期五若制造廠提供的試驗數據為 、 、，變壓器容量比為100/100/50，則 式中，SN變壓器的額定容量； S2N 、S3N變壓器第二、三繞組（指低壓繞組）的額定容量三繞組容量不同電阻（6-20） 50第50頁，共98頁，2022年，5月20日，23點55分，星期五根據三次短路試驗所測得的兩兩繞組間的短路電壓百分值Uk(1-2)(%)、Uk(1-3)(%)、Uk(2-3)(%)，分別求出

24、各繞組的短路電壓百分值： 2電抗 再計算歸算到同一電壓側的各繞組電抗值： （6-21） （6-22） 51第51頁，共98頁，2022年，5月20日，23點55分，星期五例6-4解 變壓器的導納各繞組的電阻：由于各繞組容量比不同，先將短路損耗折算至額定容量下的值 ：例6-4 有一臺SFSL1-8000/110型三相三繞組變壓器，其銘牌數據為：容量比100/50/100,電壓比110kV/38.5kV/11kV，P0=14.2kW，I0(%)=1.26，Uk(1-2)(%)=14.2，Uk(1-3)(%)=17.5，Uk(2-3)(%)=10.5，試計算以變壓器高壓側電壓為基準的變壓器參數值。

25、52第52頁，共98頁，2022年，5月20日，23點55分，星期五各繞組的電抗： 例6-453第53頁，共98頁，2022年，5月20日，23點55分，星期五例6-454第54頁，共98頁，2022年，5月20日，23點55分，星期五第六章 電力網的穩態計算 6-3變壓器的等值電路三、自耦變壓器 自耦變壓器的原、副方共用一個線圈，原方和副方之間不僅存在磁的耦合，而且有電氣上的聯系。它具有電阻小，因而功率損耗小；結構緊湊、電抗小；重量輕，可節省材料；便于運輸等優點。 三繞組高壓、中壓繞組接成Y0形，第三繞組（低壓繞組）接成三角形，有利于消除由于鐵芯飽和引起的三次諧波，且第三繞組的容量通常比變壓

26、器額定容量小。因此，計算電阻時要對短路試驗數據以額定值為基準進行折算。一般短路損耗未經折算的，短路電壓值也是未經折算的。因此，在計算三繞組自耦變壓器電抗時，也要先對短路電壓值進行折算。與短路損耗折算不同，短路電壓按容量比，而不是按容量比的平方折算，即 為什么不同？55第55頁，共98頁，2022年，5月20日，23點55分，星期五56第56頁，共98頁，2022年，5月20日，23點55分，星期五圖6-2A 雙繞組降壓自鍋變壓器57第57頁，共98頁，2022年，5月20日，23點55分，星期五式中，SN變壓器額定容量（kVA）； S3N容量較小的第三繞組的額定容量（kVA）。此外，自耦變壓器

27、的等值電路及其導納和阻抗的計算與普通變壓器相同。 三、三繞組自耦變壓器58第58頁，共98頁，2022年，5月20日，23點55分，星期五第六章 電力網的穩態計算 6-3變壓器的等值電路四、分裂繞組變壓器 在副方發生短路時，呈現不同的電抗值，限制短路電流。分裂繞組變壓器是將普通雙繞組變壓器的低壓繞組分裂成額定容量相等的兩個完全對稱的繞組。分裂繞組間僅有磁的聯系，沒有電的聯系。磁的聯系是越弱，分裂效果越好。分裂繞組完全對稱，短路電抗相等。 應用于大型電廠作為聯系兩臺發電機組的主變壓器，或用作啟動變壓器和高壓廠用變壓器。 59第59頁，共98頁，2022年，5月20日，23點55分，星期五圖6-3

28、A 三相軸向雙分裂變壓器分裂繞組變壓器60第60頁，共98頁，2022年，5月20日，23點55分，星期五61第61頁，共98頁，2022年，5月20日，23點55分，星期五分裂繞組變壓器由圖6-8等值電路可知，正常工作時，若通過高壓繞組的電流為I，由于對稱性，則每個低壓繞組通過的電流為I/2，其電壓降關系為 ：所以假設高壓側開路，低壓側一臺發電機出口處短路，通過兩分裂繞組的電抗為通常 則 （6-37） 由式（6-36）、（6-37），可得 （6-38） 62第62頁，共98頁，2022年，5月20日，23點55分，星期五分裂繞組變壓器三種運行方式。分裂運行：變壓器高壓繞組開路，兩個低壓繞組運

29、行，低壓繞組間有穿越功率，在這種運行方式下，兩個低壓分裂繞組間的電抗稱為分裂電抗。其值為并聯運行：兩個低壓繞組并聯，高、低壓繞組運行，高低壓繞組間有穿越功率，這是分裂變壓器最常用的運行方式。在這種運行方式下，高低壓繞組間的電抗稱為穿越電抗。其值為單獨運行：一個低壓繞組開路，另一個低壓繞組和高壓繞組運行。在這種運行方式下，高、低壓繞組之間的電抗稱為半穿越電抗。其值為分裂電抗和穿越電抗之比稱為分裂系數。分裂系數體現了分裂繞組變壓器的分裂電抗特性。分裂系數愈大，其限制短路電流效果愈明顯。 63第63頁，共98頁，2022年，5月20日，23點55分，星期五五、變壓器的型等值電路64第64頁，共98頁

30、，2022年，5月20日，23點55分，星期五第六章 電力網的穩態計算 6-4發電機與負荷的等值電路一、發電機的正序參數及等值電路 一、發電機的正序電抗制造廠一般給出以發電機額定參數為基準的發電機電抗的百分值XG%，即因此 （6-39） 式中， XG發電機電抗（）XG%發電機以其額定參數為基準的電抗百分值；UN、SN、PN、IN、cosN額定線電壓（kV）、三相視在功率（MVA）、額定三相有功功率（MW）、額定線電流（kA）、額定功率因數。同步發電機在對稱運行時， xd、xq、 、 、 等均屬于正序電抗。 65第65頁，共98頁，2022年，5月20日，23點55分，星期五發電機的正序等值電路

31、 當發電機d、q軸等值電抗（或近似）相等，正序等值電路可用恒定電勢源支路表示，其等值電路如圖6-9(a)、(b)、(c)所示。它們分別用于求解發電機對稱穩態運行和突然短路時發電機的基頻周期分量電流。圖6-9 發電機的正序等值電路(a)發電機對稱穩態運行(xd=xq)；(b)無阻尼繞組同步電機突然三相短路時；(c)有阻尼繞組同步電機突然三相短路時 其中，Eq為橫軸空載電勢； 為暫態電抗后的電勢； 為次暫態電勢。 等值電路66第66頁，共98頁，2022年，5月20日，23點55分，星期五二、綜合負荷的正序參數及等值電路 由于電力系統負荷的分散性和多樣性，分析計算時，只能用接在母線上的綜合負荷來近

32、似表示。最常采用的綜合負荷正序等值電路有：含源等值阻抗（或導納）支路，恒定阻抗（或導納）支路，異步電動機等值電路、以及這些電路的不同組合。如圖6-10（a）、（b）、（c）、（d）所示。 綜合負荷的正序參數及等值電路67第67頁，共98頁，2022年，5月20日，23點55分，星期五圖6-10（a）常用以表示突然短路時位于短路點附近的綜合負荷。和 分別為綜合負荷的次暫態電勢和次暫態電抗。圖6-10（b）常用于短路和穩定計算，其正序阻抗ZLD可由正常運行時的負荷母線電壓和負荷取用的功率確定。 （6-40）式中，ZLD、ULD、SLD、負荷正序阻抗、負荷母線線電壓（kV），負荷三相視在功率（MVA

33、）、負荷功率因數角。圖6-10（c）異步電動機等值電路，其正序阻抗與電動機的轉差s有關，需要配合以一個反映異步電動機機械運動狀態的轉子運動方程才能求得，這種等值電路常用于穩定計算。圖6-10（d）用恒定功率或用負荷靜特性來表示負荷的情況，用在電力系統的穩態分析計算中。綜合負荷的正序參數及等值電路68第68頁，共98頁，2022年，5月20日，23點55分，星期五第六章 電力網的穩態計算 6-5電力系統各元件的序參數 一、同步發電機的負序電抗和零序電抗同步發電機的負序電抗和零序電抗，如無電機的確切參數，可按表6-1取值 表6-1 各種同步電機的X2、X0值電機類型X2X0電機類型X2X0汽輪發電

34、機16%6%無阻尼繞水輪發電機45%7%有阻尼繞組水輪發電機25%7%同步調相機和大型同步電動機24%8%注：均為以電機額定參數為基準的電抗百分值/100。一、同步發電機的負序電抗和零序電抗69第69頁，共98頁，2022年，5月20日，23點55分，星期五二、異步電動機的負序電抗和零序電抗 異步電動機在擾動瞬時的正序電抗為 。假設轉差率為s，則轉子對負序磁通的轉差率為2-s。即負序參數可以按轉差率為2-s來確定。圖6-11中，xms、rms 是轉差率為s時的電抗和電阻；xmN、rmN 為額定運行情況下的電抗和電阻。由圖6-11看出，在轉差率小的部分，曲線變化明顯，而當轉差率增加到一定值，特別

35、在轉差率為12之間時，曲線變化很緩慢。因此，異步電動機的負序參數可用s=1，即轉子制動情況下的參數來代替，即。異步電動機三相繞組通常接成三角形或不接地星形，因而即使在其端點施加零序電壓，定子繞組中也沒有零序電流流通，即異步電動機的零序電抗x0=。 70第70頁，共98頁，2022年，5月20日，23點55分，星期五三、變壓器的零序等值電路及其參數 1普通變壓器的零序等值電路及其參數 變壓器的正序、負序 和零序等值電路具有相同的構成形式。圖6-12為不計繞組電阻和鐵芯損耗時變壓器零序等值電路。變壓器的漏抗（xI、xII、xIII），與所通電流的相序無關。 勵磁電抗xm取決于主磁通路徑的磁導。正、

36、負序磁通的路徑完全相同，負序勵磁電抗與正序的相同。 71第71頁，共98頁，2022年，5月20日，23點55分，星期五零序勵磁磁通的路徑與變壓器鐵芯結構有關：零序主磁通也能在鐵芯中形成回路，磁阻很小，即零序勵磁電抗的數值很大（也即勵磁電流很小）。圖6-13（a）（b）兩種變壓器，在短路計算中都可以當作xm0=，即忽略勵磁電流，認為勵磁支路斷開。 三相三柱式變壓器，主磁通不能在鐵芯中構成回路，遇到很大的磁阻，勵磁電抗比正、負序等值電路中的勵磁電抗小得多，大致取xm0=0.31.0。 變壓器的零序阻抗圖6-13 零序主磁通的磁路（a）三個單相的組式；（b）三相四柱式；（c）三相三柱式 接地72第

37、72頁，共98頁，2022年，5月20日，23點55分，星期五2變壓器零序等值電路與外電路的連接 變壓器的零序等值電路與外電路的連接，取決于零序電流的流通路徑，即與變壓器三相繞組連接形式及中性點是否接地有關。不對稱短路時，零序電壓（電勢）是施加在相線和大地之間的。對于雙繞組變壓器的情況可做如下分析：零序電壓施加在變壓器三角形側和不接地星形側Y，無論另一側繞組接線方式如何，變壓器中都沒有零序電流通過。x0=。零序電壓施加在繞組連接成接地星形一側Y0時，大小相等、相位相同的零序電流將通過三相繞組經中性點流入大地，構成回路。而另一側零序電流流通的情況隨該側的接線方式而定。 三、變壓器的零序等值電路及

38、其參數73第73頁，共98頁，2022年，5月20日，23點55分，星期五（1）YN，d（Y0/）接線變壓器變壓器星形側流過零序電流時，在三角形側各相繞組中將感應零序電勢，接成三角形的三相繞組為零序電流提供通路，電流在三角形繞組中形成環流，但流不到外電路上去見圖6-14（a）。 圖6-14 YN，d接線變壓器的零序等值電路（a）零序電流的流通； （b）三角形側的零序環流； （c）零序等值電路 YN，d（Y0/）接線變壓器有電流？74第74頁，共98頁，2022年，5月20日，23點55分，星期五就一相而言，三角形側感應的電動勢完全降落的該側的漏電抗上見圖6-14（b），相當于該側繞組短接，其零

39、序等值電路見圖6-14（c），零序電抗為 （2）YNy（Y0/y）接線變壓器變壓器一次星形側流過零序電流，二次星形側各相繞組中將感應零序電動勢。但因其中性點不接地，零序電流沒有通路，即二次星形側沒有零序電流見圖6-15（a）。此時，變壓器對零序系統而言相當于空載，零序等值電路如圖6-15（b）所示，其零序電抗為圖6-15 YN，y接線變壓器零序等值電路（a）零序電流的流通； （b）零序等值電路 YN，y（Y0/Y）接線變壓器75第75頁，共98頁，2022年，5月20日，23點55分，星期五（3）YN，yn（Y0/Y0）接線變壓器 變壓器一次星形側流過零序電流，二次星形側各相繞組中將感應零序電

40、動勢。如與二次側相連的電路還有另一個接地中性點，則二次繞組中將有零序電流流過，如圖6-16（a）所示，等值電路如圖6-16（b）所示。如果二次回路中沒有其他接地中性點，則二次繞組中沒有零序電流流通，變壓器也相當于空載，其零序電抗與YN，y接線的變壓器相同。 圖6-16 YN，yn接線變壓器零序等值電路（a）零序電流的流通；（b）零序等值電路YN，yn（Y0/Y0）接線變壓器有無電流要看這里的情況76第76頁，共98頁，2022年，5月20日，23點55分，星期五小結：對于三個單相變壓器組成變壓器組或其它非三相三柱式變壓器，由于xm0=，當接線為YN，d和YN，yn（外電路有接地中性點）時，x0

41、=xI+xII=x1當接線為YN，y時，x0=；對三相三柱式變壓器，由于xm0，需計入xm0的具體值。 77第77頁，共98頁，2022年，5月20日，23點55分，星期五圖6-17 中性點經阻抗接地的YN，d變壓器及其等值電路（a）中性點經阻抗接地的YN，d變壓器；（b）等值電路；（c）等值電路 中性點經阻抗zn接地當通以正序或負序電流時，三相電流之和為零，中性線中沒有電流通過，因此中性點的阻抗不需要反映在正、負序等值電路中。當流過零序電流時，中性點阻抗上流過三倍零序電流，使中性點與地不同電位。由于等值電路是單相的，所以應以3zn反映中性點阻抗見圖6-17（b），也可以等效地將3zn同它所接

42、入的該側繞組的漏抗相串聯，如圖6-17（c）所示。 三倍Zn啊！78第78頁，共98頁，2022年，5月20日，23點55分，星期五在三繞組變壓器中，為了消除三次諧波磁通的影響，一般總有一個繞組是連成三角形的，以提供三次諧波電流的通路。通常的接線形式為YN,d，y（Y0/Y）、YN，d，yn（Y0/Y0）和YN，d，d（Y0/）等。忽略勵磁電流后，它們的等值電路如圖6-18所示。 3三繞組變壓器的零序等值電路圖6-18 三繞組變壓器零序等值電路（a）YN，d，y連接；（b）YN，d，yn連接；（c）YN，d，d連接 79第79頁，共98頁，2022年，5月20日，23點55分，星期五輸電線路是

43、靜止元件，其正、負序阻抗及等值電路完全相同。輸電線路通過零序電流時，由于三相電流完全相同，必須借助大地及架空地線來構成零序電流的通路。零序阻抗與電流在地中的分布有關，精確計算是很困難的。 四、架空輸電線路的零序阻抗表6-2 不同類型架空線路的零序電抗注： 表中x1為單位長度的正序電抗，約等于0.4/km。 線路類型X0/X1線路類型X0/X1無架空地線單回路3.5有鐵磁導體架空地線雙回路4.7無架空地線雙回路5.5有良導體架空地線單回路2.0有鐵磁導體架空地線單回路3.0有良導體架空地線雙回路3.080第80頁，共98頁，2022年，5月20日，23點55分，星期五第六章 電力網的穩態計算 一

44、、標幺值所謂標幺制，就是把各個物理量用標幺值來表示的一種運算方法。其中標幺值可定義為物理量的實際值（有名值）與所選定的基準值間的比值，即 （6-41） 標幺值沒有單位； 基準值可以任意選定，基準值選得不同，其標幺值也各異；對于阻抗、電壓、電流和功率等物理量，如選定Zd、Ud、Id、Sd為各量的基準值，則其標幺值分別為 ：第六節 標幺制下標注“*”者為標幺值；下標注“d”者為基準值；無下標者為有名值。 81第81頁，共98頁，2022年，5月20日，23點55分，星期五二、基準值的選擇 涉及對稱三相電路，計算時習慣上采用線電壓、線電流、三相功率和一相等值阻抗，這四個物理量應服從功率方程式和電路的

45、歐姆定律，即有 選定各量的基準值滿足下列關系 （6-44） （6-43） 將式（6-43）與（6-44）相除后得 （6-45） 線電壓和相電壓的標幺值相等，三相功率和單相功率的標幺值也相等。標幺制的這一特點，使得在計算中勿需顧及到線電壓和相電壓、三相和單位相標幺值的區別，而只需注意在還原成有名值時各自采用相應的基準值即可，給運算帶來了方便。 82第82頁，共98頁，2022年，5月20日，23點55分，星期五四個基準值受式（6-44）兩個方程的約束，其中只有兩個值可任意選擇，而其余兩個值可根據式（6-44）求出。工程計算中，通常選定功率基準值Sd和電壓基準值Ud，則，電流和阻抗的基準值分別為

46、其標幺值則分別為 (6-47) (6-46) Sd、 Ud是基準里的基準，記住吧！83第83頁，共98頁，2022年，5月20日，23點55分，星期五應用標幺值計算，將所得結果換算成有名值，其換算公式為 （6-48） 84第84頁，共98頁，2022年，5月20日，23點55分，星期五三、不同基準值的標幺值間的換算 發電機、變壓器、電抗器等電氣設備的銘牌數據中所給出的阻抗參數，通常是以其本身額定值為基準的標幺值或百分值，即是以各自的額定電壓UN和額定功率SN作為基準值的，而各電氣設備的額定值又往往不盡相同，基準值不相同的標幺值是不能直接進行運算的，因此，必須把不同基準值的標幺值換算成統一基準值

47、的標幺值。換算的方法是：先將各自以額定值作基準值的標幺值還原為有名值 。電抗，按式（6-48）得在選定了電壓和功率的基準值Ud和Sd后，則以此為基準的電抗標幺值為 （6-49） 85第85頁，共98頁，2022年，5月20日，23點55分，星期五變壓器通常給出UN、SN及短路電壓Uk的百分值Uk（%），以UN和SN為基準值的變壓器電抗標幺值即為這樣，在統一基準值下變壓器阻抗的標幺值即可依式（6-49）求得 （6-50） 電抗器通常給出其額定電壓UN、額定電流IN及電抗百分值XR（%），電抗百分值與其標幺值之間的關系為電抗器在統一基準下的電抗標幺值可寫成（6-51）變壓器電抗不是Sd、 Ud了？

48、記住吧！86第86頁，共98頁，2022年，5月20日，23點55分，星期五輸電線路的電抗，通常給出每公里歐姆值，可用下式換算為統一基準值下的標幺值 （6-52）實際計算中，基準值的選擇可作如下考慮：如只有一臺發電機或變壓器，則可直接取發電機或變壓器的額定功率、額定電壓為基準值。如系統元件較多，為了便于計算，通常基準功率可選取某一整數，如100或1000MVA，或選取某一最大容量設備的額定功率，而基準電壓則可取用網絡的各級額定電壓或平均額定電壓。輸電線路的電抗87第87頁，共98頁，2022年，5月20日，23點55分，星期五四、變壓器聯系的多級電壓網絡中標幺值的計算 當用標幺值計算時，首先需

49、將磁耦合電路變換為只有電的直接聯系的電路，即先應將不同電壓級中各元件的參數全部歸算至某一選定的電壓級，這個電壓級稱為基本級（或基本段），選取統一的功率基準值和電壓基準值，將各元件為參數的有名值換算為標幺值。對于復雜的多電壓級網絡并不方便。方法是先確定基本級和及其基準電壓，按照各電壓級與基本級相聯系的變壓器的變化，確定其余各電壓級的電壓基準值，再按全網統一的功率基準值和各級電壓的電壓基準值計算網絡各元件的電抗標幺值。在實際使用中，根據變壓器變比是按實際變比或按近似變比（變壓器兩側平均額定電壓之比），分為準確計算法及近似計算法。 選誰最好呢？這就方便多了！88第88頁，共98頁，2022年，5月20日，23點55分，星期五 1準確計算法（變壓器用實際變比）一般地、在有n臺變壓器的網絡中，任一段基準電壓可按下式確定： （6-53）式中，Ud基本段中選定的基準電壓； Ud（n）待確定段的基準電壓； 變壓器變化，變比的分子為向著基本段一側的變壓器額定電壓，分母為向著待歸算段一側的變壓器額定電壓。 對圖示系統，第II段和第III段的基準電壓分別為89第89頁，共98頁，2022年，5月20日，23點55分，星期五2近似計算法為了簡化計算，取同一電壓級的各元