对比式(2-1)、式(2-2),显然可以得到
A?1?B?Z?? (2-3) ?
C?0?D?1??所谓的中等长度,是指长度在100-300Km之间的架空线路和不超过100Km的电缆线路。这种线路的电纳B一般不能省略。这种线路的等值电路有两种:一种是PI形等效电路,另一种是T形等效电路。PI形等效电路如图2-2(a)所示,T形等效电路如图2-2(b)所示。这两种电路中,又以PI形等值电路用得最多。
I1ZI2U1Y/2Y/2
图 2-2(a) PI形等效电路
I1Z/2U1Z/2YI2
图2-2(b) T形等效电路
在PI形等效电路中,除了串联的总阻抗Z?R?jX之外,还将线路的总导纳
Y?jB分成了两半,分别并联在了线路的首端和末端。在T形等效电路中,线路的总导纳集中在中间,而线路的总阻抗则分成了两半,分别串联在导纳的两侧。因此,这两种都是近似的等效电路,而且,相互间并不相等,因此,两者之间不能用星三角变换公式进行变换。
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由图2-2(a)可得,流过串联阻抗Z的电流为I2? U1?(I2?流入始端导纳
YU2,从而有 2YU2)Z?U2 2YY的电流为U2,从而有 22YYU1?U1?I2 22 I1?由此可得
?ZY??1Z??U1??2? (2-4) ???? ZYZYI?1??Y(?1)?1?42??式(2-4)和式(2-2)相比较,可以得到这种等值电路的通用常数
ZY?A??1?2?B?Z??? ZY C?Y((2-5) ?1)?4?ZY?D??1?2?相似地,也可以得到图2-2(b)所示等值电路的通用常数
ZY??1?2?ZY?B?Z(?1)?4?
(2-6)
?C?Y?ZY?D??1?2?A?2.1.2变压器等效模型
经验表明,在计算中不管是采用有名值还是标么值,凡是涉及到多电压等级网络的计算,都必须将网络中所有参数和变量归算到统一电压等级下。这是因为?形或者T形等效电路作为变压器的模型时,这些等效电路模型并不能体现变压器
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实际具有的电压变换功能。下面将介绍一种可以等值地体现变压器变换功能的模型,它也是运用计算机进行电力系统分析时采用的变压器模型,虽然运用这种模型并不排斥手工计算。既然这种模型可以体现电压变换,再多电压等级网络计算中采用这种变压器模型后,就可以不需要进行参数可变量的归算,这正是这种变压器模型的主要特点之一。以下就介绍这种模型。
ZI’1k:12ZII’
图 2-3(a) 原始多电压网络
ZI’
k:112ZII’
图 2-3(b) 接入理想变压器之前的等效电路
ZI’U1k:11y12ZTU22ZII’图 2-3(c) 接入理想变压器之后的等值电路
ZI’12ZII’y10y20
图 2-3(d)变压器PI形等效电路
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ZI’1YT(1-K)/k2YT/k2ZII’YT(K-1)/k
图2-3(e) PI形等效电路以导纳表示时
ZI’1k2ZT(1-k)kZT2ZII’kZT(k-1)
图 2-3(f) PI形等效电路以阻抗表示时
首先,从一个未做电压等级归算的简单网络入手。设图2-3(a)、图2-3(b)中的变压器的导纳或者励磁支路和线路的导纳支路都可以忽略不计;设变压器两侧线路的阻抗都为经归算,即分别为高、低压测或者I、II侧线路的实际阻抗,变压器本身的阻抗则归算在低压侧;设变压器的变比为k,其值为其高、低压侧绕组电压之比。
显然,在这些假设条件下,如果在变压器阻抗ZT的左侧串连一个变比为k的理想变压器,如图2-3(c)所示,其效果就如同将变压器及其低压侧线路的阻抗都归算到了高压侧,或是将高压侧的线路阻抗都归算到了低压侧,从而实际上获得了将所有参数和变量都归算到了同一侧的等值网络。不容置疑,这一等值网络是严格的。
又图2-3(c)可得,流入理想变压器的功率为S1?U1I1,流出理想变压器的功率为S2?U1I2/k。又因为流入、留出理想变压器的功率应该是相等的,可以得到
U1I1?U1I2/k
从而有
I1
?I2/k (2-7)
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除此之外,由图2-3(c)可以直接列出
U1/k?U2?I2ZT (2-8) 联立式(2-7)、式(2-8)解方程可得
U1U2?I1?-2ZTkZTk??? (2-9) U1U2?
I2?-ZTkZT??设母线1、2之间的电路可以用一个PI形等效电路表示,如图2-3(d)所示,则对这一等效电路可以列出如下式子
I1?(y10?y12)U1-y12U2?? (2-10)
I2?y21U1(-y20?y21)U2?对比式(2-9)、式(2-10)可得到如下
1?y12?y21??ZTk??1-ky10??2 (2-11) ZTk?
?k-1y20??ZTk?y12=y21体现了无源电路的互易特性,图2-3(d)可以成立,然后令1/ZT=YT,就可以作出以导纳支路表示的变压器模型如图2-3(e)所示以及以阻抗之路表示的变压器模型如图2-3(f)所示。
附带指出,可以证明,变压器不仅有可以改变电压大小的功能而且还有移相功能时,其变比k将为复数这时,式(2-11)仍然可以列出,也可以球的类似于(2-11)所示的y10、y20、y12、y21,但此时,y12与y21并不相等,,无源电路的互译特性不复存在,不能用PI形等效电路表示这种变压器模型,虽然这样并不影响运用这种模型进行计算。
通过观察图2-3(a)至图2-3(f)可以发现,这种变压器模型的参数的确和变比k有关,表面这种模型的确体现了变压器改变电压大小的功能。但也由此可见,这种PI形等效电路中的三个之路并无物理意义科研,不同于变压器?形或者T形等效电路中,接地支路代表励磁导纳而串联支路代表绕组电阻和漏抗,这是这种变压器模型的另一个特点。正是由于这一特点,它可以称为等值变压器模型,
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