浅析电力系统稳态等值电路的计算

摘 要：文章简单叙述了，在对实际电路进行物理模型数学化的简单过程以及思路，首先是电力统统中重要元件的计算，计算出有名值以后，再根据选择的基准值进行标幺值的计算，得到简化的等值电路，方便计算。

关键词：电力系统；等值电路；计算

引言

在对电力系统进行分析计算之前，我们首先要对整个电力系统进行模型化和理想化，将实际线路中主要的构成电力系统的各个组成部件也就是说电力系统的元件，进行具体化，简化成等效电路，使得实际的物理参数变成了数学参数，最后用数学方法分析处理问题。

1 电力系统的元件参数

元件参数指的是描述元件电气特征的参数，特点不同，描述的参数就不同。

根据运行的状态不同也可以分为稳态参数和动态参数或者定参数和变参数等。一般重要的元件包括输电线路，电力变压器，同步发电机以及负载。

1.1 输电线路的等值电路和参数计算

目前架空输电线路大部分采用的是钢芯铝绞线。

输电线路的参数包括四个：电阻，电感，电容，电抗。

1.1.1 输电线路的参数计算

（1）电阻：对于一般的金属直流电阻，采用：r=？籽/S，式中？籽表示导线的电阻率，由于一般的采用的是铝，一般取？籽=31.55？赘·mm2/km；S为导线载流部分的标称截面积。

（2）电抗：在三相导线中，由于每项都有自感和互感，当流过对称的三相交流电流时，电感将形成电抗。当线路排列对称时，三项导线的单位长度的电抗值相等。若排列不对称，则三项参数不对称，这是需要通过循环交换三项导线的位置使得各项的电感平衡。导线还分为单导线和分裂导线，使用分裂导线的好处在于可以减小电抗和电感的值，但是如果分裂的过多则可能会产生电晕现象，所以一般为4根比较合适。一般在题目中会直接给出单位长度电抗值的大小，不需要自己单独求解。

（3）电纳：当导线上有输入三项对称的交流电压时，导线之间相与相间的电容就会形成电抗。同样也分为了单导线和分裂导线的情况，题目中一般也是会直接给出单位长度的值，直接乘以长度即可得到。

（4）电导：在设计时经考虑了在正常情况下不会产生电晕现象，所以一般认为线路的电导为0，不进入计算。

（5）对于短距离的输电线路，即长度小于等于100KM的架空输电线路，额定电压小于等于60kV的情况。在进行线路阻抗的计算时不考虑电纳的影响，即线路模型中只存在线路阻抗Z=R+jX。中等长度输电线路（额定电压为110-220kV且架空的输电线路长度为100-300km）中要考虑电纳的影响，所以等值电路中有阻抗Z以及电纳Y=G+jB。在简单的稳态电路计算中一般不考虑长距离数电线路的情况。

1.1.2 变压器的等值电路和参数

变压器的计算参数包括：电阻，电抗，电导，电纳以及变压比。参数的概念与线路基本相似，但是计算却不同，最值得注意的是，变压比的计算。

（1）电阻RT：RT=■=■ ，式中的SN为变压器三项的额定容量单位为MVA，线电压的额定电压单位为kV。

（2）电抗XT：XT=■×■

（3）电导GT：GT=■

（4）电纳BT：BT=■■

（5）变压比kT：kT=■

1.1.3 发电机和负荷参数计算

发电机XG=■■，而负载的参数一般会有题目给出。

1.2 标幺值

为了方便计算，引入了标幺值的概念。

标幺值=■，电力系统中的各个值都有其相对应的标幺值。由于标幺值是一个相对的概念，与有名值不同，比较特别的两点在于（1）线电压与相电压的标幺值相等，而在有名值计算时，一般采用线电压进行计算，而线电压是相电压的■倍。（2）三相功率与单相功率的标幺值相等。而在有名值中，三相功率是单项功率的3倍。

1.3 稳态等值电路的简单计算

首先，根据前面的公式，根据题目的要求，将已知条件中给出的各个参数根据计算公式，转换成标准参数的形式，并用标幺值表示。一般题目中会包括输电线路，变压器，电抗器，发电机这几种基本的也是主要的元件。一些器件的基本参数题目中也会直接给出，比如，发电机会给出它的SN，UN，x%，而变压器一般会给出SN，kT，US%，线路根据长短，短线路会给出l，x，如果含有电抗器的电路会给出电抗器的UN，IN，xR%，方便后面的计算。

解题时，要先选择基准值，一般选取SB=100MVA，在要求准确计算时，会选择各段的额定电压作为基准值，而粗略计算时则选择平均额定电压作为基准值进行粗略的计算。在选择好基准值后，开始依次计算各个元件的标幺值。例如，线路的有名值x0=x·l，然后计算标幺值的基准值：XB1=U■■/SB，然后计算线路的标幺值：x0*=x0/XB1，再比如變压器：先计算有名值：X1=■×■，再计算标幺值：X1？鄢=X1/XB1，其余的也按照公式代入即可。最大的难点在于代入公式时，注意各个额定值与基准值的区别。由于不是理想变压器，所以最后还要计算变压器变比的标幺值，在画等值电路时，也要画出来。

最后，根据所计算出来的参数，按照元电路的顺序依次排列就完成了，注意的就是在变压器后面还要添上变压器变比的标幺值。若是理想变压器，在进行粗略计算的时候就不用画。

2 结束语

等值电路时所有电力系统分析的基础。在计算各个参数时，要注意基准值和额定值的区别，还有公式之间的联系，以及公式中各个变量的单位一同要按照国际标准就行换算，这样得出来的才是国际单位的值。

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作者简介：喻文倩（1994，3-），女，籍贯：四川成都，学历：本科，职称：学生，研究方向：电气工程及其自动化。