电力系统各元件标幺值的应用及简化电路设计

银川能源学院

课

程 设 计

课程名称：电力系统分析

设计题目：电力系统各元件标幺值的应用及简化电路设计学 院：电力学院

专 业：电气工程及其自动化 班 级：电气1301班 姓 名：刘 玥 学 号：1310240032

成 绩：______________________________ 指导教师：李 莉 、李静

日 期：2015年12月7号—2015年12月18号

摘要

在电力系统计算中习惯采用标幺制，一个物理量的标幺值是指该物理量的实际值与所选基准值的比值。在组成电力系统的等值电路时，各元件的参数应按全网统一选定的基准值进行标幺值的换算。如发电机,变压器,电抗器等的阻抗参数,是以自身的额定容量和额定电压为基准值得标幺值换算为统一基准值下的标幺值。。在这个设计中，先把各元件参数的标幺值计算出来，再通过制订各序网络。

关键词：标幺值 等值电路 各序网络

摘要 ................................................................................................. 2 <<电力系统各元件标幺值的应用及简化电路设计>> ................... 4 一：基础资料 ............................................................................ 4 1.1发电机的参数和等值电路 ............................................. 4 1.2电力线路的参数和等值电路 ......................................... 5 1.2.1电力线路单位长度的参数 ..................................... 5 2.1电力系统的等值网络 ..................................................... 6 2.1.1用有名值表示的等值网络 ..................................... 6 2.1.2用标幺值表示的等值网络 ..................................... 7 二：设计任务 .......................................................................... 10 结论 ............................................................................................... 14 总结与体会 .................................................................................... 15 致谢 ............................................................................................... 16 参考文献 ....................................................................................... 17 课程设计成绩的考核 .................................................................... 18

电力系统分析课程设计<<电力系统各元件

标幺值的应用及简化电路设计>>

一：基础资料

1.1发电机的参数和等值电路

cosps一般情况下，发电机厂家提供参数为：，，，UNNNN及电抗百分值x0G0，由此，可确定发电机的电抗。

按百分值定义有EG(EGUGjIGXG)

x0G0xG*100xGSUN2N100xG因此

xG00100UN2sNE(EGUGjIGXG)G求出电抗以后，就可求电势， 并绘制等值电路图，如图2-1所示。

1.2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。

1.2.1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。

rr120[1(t20)](1) 电阻： （ Ω/km)

x10.1445lg(2)电抗：（Ω/km)

Dreq0.0157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0.1445lgDreq0.0157n（Ω/km)

式中Deq——三相导线的几何间距；

r——分裂导线的半径；

n——每相导线的分裂根数。

b17.58Dlgreq106

eq（3）电纳：（S/km）

p（4）电导：g（S/Km）

Vg12L式中为

V线电压（KV）

L

2.1电力系统的等值网络 在有变压器的电路中，当变压器采用г形等值电路时，必须把不同电压等级的参数和变量全部归算至同一电压等级（基本级），才能得到网络各元件之间只有电联系，没有磁联系的等值网络，从而应用电路定律进行分析计算。这就是多电压级网络中进行参数和变量归算的根本意义所在。

2.1.1用有名值表示的等值网络

首先将各元件的参数归算至基本级，然后再把各元件的等值电路联结起来，成为电力系统的等值网络

如设待归算级参数为Z'，Y'，U'，I'，归算至基本级的参数为Z，Y，U，I。

I1KI'UKU'Y1K2Y'二者的基本关系对多电压等级：

Kk1k2kn

为：

ZK2Z

'其中变压器变比的方向是由基本级到待归算级，即有：

基本级侧的额定电压k待归算级侧的额定电压2.12用标幺值表示的等值网络 .

在标幺值计算中，五个电气量U，I，Z，Y，S的基准值分别

U,I,Z,SBBBB,为它们之间符合电路关系式，即有

SB3UBIBUB3UBZBZB1YB

一般选SB,UB为基准值,其它三个基准值(IB,ZB,YB)可由电路关系式延伸而出,即

建立多电压级网络的等值网络时，首先选好基本级，确定基本级上的基准值参数，然后把各元件的有名值参数归算为以基本级上的基准值为基准的标么值，即可联网。 如图所示,在基本级上基准值SBUB。

IBS3UBBUBZBSB2YBSUB2B

归算的途径有两个：

（1）先将网络中各待归算级元件的阻抗、导纳以及电压、电流的有名值参数归算到基本级上，然后再除以基本上与之相对应的基准值，得到标么值参数。即先有名值归算，后取标么值。 归算过程中用到的公式：

Z2'KZ'Y12YK归算（低高）UKU'I1'KIZZSB2ZZBUB2YUBYYYBSB取标幺UUUB3UBIIISBIB⑵ 先将基本级上的基准值电压、电流、阻抗、导纳归算到各待归算级，然后再被待归算级上相应的电压、电流、阻抗、导纳分别去除，得到标么值参数。即先基准值归算，后取标么值。 归算过程中用到的公式：

'ZBZB2K'2YBKYB归算(高低)1'UBKUB'IBKIB''SZZ'Z B2'ZBUB2''YY'Y' UBYBSB取标幺'UU'UB''3'UBI'I ISBIB

以上两种归算途径，得到的标么值参数是相同的。 （3）基准值改变后标幺值换算

如前所述，已知发电机的XG% ，变压器的UK % ，电抗器的Xr% ，而百分值除以100为标幺值，这个标幺值是以元件本身的额定参数为基准的标幺值，则应把它换算到以选择的基本级上的基准值为基准的标幺值。

设已知Z0（以元件本身的额定值为基准值的标幺值阻抗）

求Zn（以选定的基本级上参数为基准的标幺值阻抗）



USZ由 Z 0  Z 还原 Z 0 S

U2N2NNN 然而

所以，发电机：

XGXSBUN2100'SNG%2UB

XTUSBUN2100'SN

K%2UB变压器：

电抗器：

'

'XRXr%100UUrN'BII'BrN这里UB，IB是考虑变比后，由基本级的基准值归算至待归算级的电压，电流。

电力系统的等值网络，即是将电力系统各元件的参数归算到同一电压等级后的等值电路联结起来。

二：设计任务

如图2-3所示的电力系统，试用精确计算法和近似计算法计算各元件的标幺值电抗。

解：

1.精确计算（途径：先基准值归算，后取标幺值。）

选第I段为基本段，并取的基准电压分别为

各段的基准电流为：

UB(1)10.5KV，

SB100MVA，其他两段

UB(2)UB(1)1K10.511121KV10.5121UB(3)UB(1)1KK110.52110.51101216.67.26KVIB(1)S3UBB(1)1005.5kA310.5

IB(2)IB(3)S3US3UBB(2)1000.484kA31211007.95kA37.26BB(3)各元件的标幺值电抗： 发电机：

X1SXSGBG0.261000.8730

变压器T1：

输电线路:

变压器T2：

电抗器：

电缆线： 2：近似计算

各段基准电压和基准电流分别为：

%UXX100Ir5rNUk%SB0.1051000.33X210031.5STX3X0lSUB2B(2)0.48010012120.22X4Uk%100UN2SNSUB2B(2)1000.1051100.582151212YNIUB(3)B(3)0.0567.951.090.37.26X6X0lSUB2B(3)0.082.51007.2620.38UU

B110.5kVB2115kV100IB1310.55.5kA100IB231150.5kA

UB36.3kV100IB336.39.2kA

各元件的标幺值电抗值同精确计算的各元件的标幺值

3近似计算时电力系统的标幺制等效电路如图所示

等效电路

结论

电力系统计算中习惯采用标幺制，一个物理量的标幺值为其有名值和基准值之比。通常选定容量基准就可以求出各元件参数和基本级的电压S基准U，

BB的标幺值。

近似计算时往往略去电阻和导纳，并认为系统中所有的额定电压就等于其平均额定电压从而化简等效电路。

总结与体会

致谢

课程设计得以完成，要感谢的人实在太多了，首先感谢李莉教授，因为课程设计是在老师的悉心指导下完成的。老师渊博的专业知识，严谨的治学态度，精益求精的工作作风，将使我终身受益。再多华丽的言语也显苍白。在此，谨向李莉老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。

参考文献

1.于文源，杨绮雯合编.电力系统分析.北京：中国电力出版社，1996

2.南京工学院编.电力系统（第一版）.北京：电力工业出版社，1980

3.西安交通大学主编.电力系统工程基础（第一版）.北京：电力工业出版社，1984

4.于文源主编.电力系统分析（第一版）.长沙：湖南师范大学出版社，1992

5.韩祯祥，吴国炎，等.电力系统分析.杭州：浙江大学出版社，1993

6.韩祯祥，电力系统分析[M].杭州：浙江大学出版社，2003 7.张炜.电力系统分析[M].北京：中国水利水电出版社，1999 8.夏道止.电力系统分析.北京：中国电力出版社，2004

课程设计成绩的考核

学期 专业 课程名称 设计题目 评分 内容难易性 结合实际性 知识掌握程度 书写规范性 15 10 15 10 第五学期 电气工程及其自动化 姓名 班级 刘玥 电气1301班 电力系统分析 电力系统各元件标幺值的应用及简化电路设计 评定指标 知识创新性 理论正确性 分值 20 20 得分 工作量 总成绩

10 100