淺析電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)等值電路的計(jì)算

摘 要：文章簡(jiǎn)單敘述了，在對(duì)實(shí)際電路進(jìn)行物理模型數(shù)學(xué)化的簡(jiǎn)單過程以及思路，首先是電力統(tǒng)統(tǒng)中重要元件的計(jì)算，計(jì)算出有名值以后，再根據(jù)選擇的基準(zhǔn)值進(jìn)行標(biāo)幺值的計(jì)算，得到簡(jiǎn)化的等值電路，方便計(jì)算。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；等值電路；計(jì)算

引言

在對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行分析計(jì)算之前，我們首先要對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)進(jìn)行模型化和理想化，將實(shí)際線路中主要的構(gòu)成電力系統(tǒng)的各個(gè)組成部件也就是說電力系統(tǒng)的元件，進(jìn)行具體化，簡(jiǎn)化成等效電路，使得實(shí)際的物理參數(shù)變成了數(shù)學(xué)參數(shù)，最后用數(shù)學(xué)方法分析處理問題。

1 電力系統(tǒng)的元件參數(shù)

元件參數(shù)指的是描述元件電氣特征的參數(shù)，特點(diǎn)不同，描述的參數(shù)就不同。

根據(jù)運(yùn)行的狀態(tài)不同也可以分為穩(wěn)態(tài)參數(shù)和動(dòng)態(tài)參數(shù)或者定參數(shù)和變參數(shù)等。一般重要的元件包括輸電線路，電力變壓器，同步發(fā)電機(jī)以及負(fù)載。

1.1 輸電線路的等值電路和參數(shù)計(jì)算

目前架空輸電線路大部分采用的是鋼芯鋁絞線。

輸電線路的參數(shù)包括四個(gè)：電阻，電感，電容，電抗。

1.1.1 輸電線路的參數(shù)計(jì)算

（1）電阻：對(duì)于一般的金屬直流電阻，采用：r=？籽/S，式中？籽表示導(dǎo)線的電阻率，由于一般的采用的是鋁，一般??？籽=31.55？贅·mm2/km；S為導(dǎo)線載流部分的標(biāo)稱截面積。

（2）電抗：在三相導(dǎo)線中，由于每項(xiàng)都有自感和互感，當(dāng)流過對(duì)稱的三相交流電流時(shí)，電感將形成電抗。當(dāng)線路排列對(duì)稱時(shí)，三項(xiàng)導(dǎo)線的單位長(zhǎng)度的電抗值相等。若排列不對(duì)稱，則三項(xiàng)參數(shù)不對(duì)稱，這是需要通過循環(huán)交換三項(xiàng)導(dǎo)線的位置使得各項(xiàng)的電感平衡。導(dǎo)線還分為單導(dǎo)線和分裂導(dǎo)線，使用分裂導(dǎo)線的好處在于可以減小電抗和電感的值，但是如果分裂的過多則可能會(huì)產(chǎn)生電暈現(xiàn)象，所以一般為4根比較合適。一般在題目中會(huì)直接給出單位長(zhǎng)度電抗值的大小，不需要自己?jiǎn)为?dú)求解。

（3）電納：當(dāng)導(dǎo)線上有輸入三項(xiàng)對(duì)稱的交流電壓時(shí)，導(dǎo)線之間相與相間的電容就會(huì)形成電抗。同樣也分為了單導(dǎo)線和分裂導(dǎo)線的情況，題目中一般也是會(huì)直接給出單位長(zhǎng)度的值，直接乘以長(zhǎng)度即可得到。

（4）電導(dǎo)：在設(shè)計(jì)時(shí)經(jīng)考慮了在正常情況下不會(huì)產(chǎn)生電暈現(xiàn)象，所以一般認(rèn)為線路的電導(dǎo)為0，不進(jìn)入計(jì)算。

（5）對(duì)于短距離的輸電線路，即長(zhǎng)度小于等于100KM的架空輸電線路，額定電壓小于等于60kV的情況。在進(jìn)行線路阻抗的計(jì)算時(shí)不考慮電納的影響，即線路模型中只存在線路阻抗Z=R+jX。中等長(zhǎng)度輸電線路（額定電壓為110-220kV且架空的輸電線路長(zhǎng)度為100-300km）中要考慮電納的影響，所以等值電路中有阻抗Z以及電納Y=G+jB。在簡(jiǎn)單的穩(wěn)態(tài)電路計(jì)算中一般不考慮長(zhǎng)距離數(shù)電線路的情況。

1.1.2 變壓器的等值電路和參數(shù)

變壓器的計(jì)算參數(shù)包括：電阻，電抗，電導(dǎo)，電納以及變壓比。參數(shù)的概念與線路基本相似，但是計(jì)算卻不同，最值得注意的是，變壓比的計(jì)算。

（1）電阻RT：RT=■=■ ，式中的SN為變壓器三項(xiàng)的額定容量單位為MVA，線電壓的額定電壓?jiǎn)挝粸閗V。

（2）電抗XT：XT=■×■

（3）電導(dǎo)GT：GT=■

（4）電納BT：BT=■■

（5）變壓比kT：kT=■

1.1.3 發(fā)電機(jī)和負(fù)荷參數(shù)計(jì)算

發(fā)電機(jī)XG=■■，而負(fù)載的參數(shù)一般會(huì)有題目給出。

1.2 標(biāo)幺值

為了方便計(jì)算，引入了標(biāo)幺值的概念。

標(biāo)幺值=■，電力系統(tǒng)中的各個(gè)值都有其相對(duì)應(yīng)的標(biāo)幺值。由于標(biāo)幺值是一個(gè)相對(duì)的概念，與有名值不同，比較特別的兩點(diǎn)在于（1）線電壓與相電壓的標(biāo)幺值相等，而在有名值計(jì)算時(shí)，一般采用線電壓進(jìn)行計(jì)算，而線電壓是相電壓的■倍。（2）三相功率與單相功率的標(biāo)幺值相等。而在有名值中，三相功率是單項(xiàng)功率的3倍。

1.3 穩(wěn)態(tài)等值電路的簡(jiǎn)單計(jì)算

首先，根據(jù)前面的公式，根據(jù)題目的要求，將已知條件中給出的各個(gè)參數(shù)根據(jù)計(jì)算公式，轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)的形式，并用標(biāo)幺值表示。一般題目中會(huì)包括輸電線路，變壓器，電抗器，發(fā)電機(jī)這幾種基本的也是主要的元件。一些器件的基本參數(shù)題目中也會(huì)直接給出，比如，發(fā)電機(jī)會(huì)給出它的SN，UN，x%，而變壓器一般會(huì)給出SN，kT，US%，線路根據(jù)長(zhǎng)短，短線路會(huì)給出l，x，如果含有電抗器的電路會(huì)給出電抗器的UN，IN，xR%，方便后面的計(jì)算。

解題時(shí)，要先選擇基準(zhǔn)值，一般選取SB=100MVA，在要求準(zhǔn)確計(jì)算時(shí)，會(huì)選擇各段的額定電壓作為基準(zhǔn)值，而粗略計(jì)算時(shí)則選擇平均額定電壓作為基準(zhǔn)值進(jìn)行粗略的計(jì)算。在選擇好基準(zhǔn)值后，開始依次計(jì)算各個(gè)元件的標(biāo)幺值。例如，線路的有名值x0=x·l，然后計(jì)算標(biāo)幺值的基準(zhǔn)值：XB1=U■■/SB，然后計(jì)算線路的標(biāo)幺值：x0*=x0/XB1，再比如變壓器：先計(jì)算有名值：X1=■×■，再計(jì)算標(biāo)幺值：X1？鄢=X1/XB1，其余的也按照公式代入即可。最大的難點(diǎn)在于代入公式時(shí)，注意各個(gè)額定值與基準(zhǔn)值的區(qū)別。由于不是理想變壓器，所以最后還要計(jì)算變壓器變比的標(biāo)幺值，在畫等值電路時(shí)，也要畫出來。

最后，根據(jù)所計(jì)算出來的參數(shù)，按照元電路的順序依次排列就完成了，注意的就是在變壓器后面還要添上變壓器變比的標(biāo)幺值。若是理想變壓器，在進(jìn)行粗略計(jì)算的時(shí)候就不用畫。

2 結(jié)束語

等值電路時(shí)所有電力系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)。在計(jì)算各個(gè)參數(shù)時(shí)，要注意基準(zhǔn)值和額定值的區(qū)別，還有公式之間的聯(lián)系，以及公式中各個(gè)變量的單位一同要按照國際標(biāo)準(zhǔn)就行換算，這樣得出來的才是國際單位的值。

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作者簡(jiǎn)介：喻文倩（1994，3-），女，籍貫：四川成都，學(xué)歷：本科，職稱：學(xué)生，研究方向：電氣工程及其自動(dòng)化。