電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析(4)ppt課件

1、 電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析主講 馬士英電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析第一講 電力系統(tǒng)根本概念電力系統(tǒng)、電能消費(fèi)的特點(diǎn)與要求、結(jié)合電力系統(tǒng) 主講 馬士英一、電力系統(tǒng)、電力網(wǎng)及動(dòng)力系統(tǒng)的概念1、電力系統(tǒng) 由發(fā)電機(jī)、變壓器、線路、用電設(shè)備以及其丈量、維護(hù)、控制安裝等按一定規(guī)律聯(lián)絡(luò)在一同組成的用于電能消費(fèi)、保送、分配和消費(fèi)的系統(tǒng)稱為電力系統(tǒng)。 2、電力網(wǎng) 電網(wǎng)是由變壓器和各種電壓等級(jí)輸電線路組成的，用于電能保送和分配的網(wǎng)路。其中電壓等級(jí)在110kV及以上的電力網(wǎng)主要用于電能的遠(yuǎn)間隔保送，稱為輸電網(wǎng)；35kV及以下的電力網(wǎng)主要用于向用戶配送電能，稱為配電網(wǎng)有時(shí)110kV電壓也用于配電網(wǎng)。3、動(dòng)力系統(tǒng) 電力系統(tǒng)

2、及其動(dòng)力部分的總體稱為動(dòng)力系統(tǒng)。動(dòng)力部分包括火力發(fā)電廠的鍋爐、汽輪發(fā)電機(jī)；水電廠的水庫、水輪機(jī)；原子能電廠的反響堆、汽輪機(jī)等。 以下圖為電力系統(tǒng)、電力網(wǎng)和動(dòng)力系統(tǒng)的表示圖。 電力系統(tǒng)表示圖二、電力系統(tǒng)開展簡史 1、電力系統(tǒng)方式開展過程 直流單相交流三相交流交直流并存。 1最初的直流電力系統(tǒng) 1982年法國建立了世界上第一個(gè)電力系統(tǒng)，電壓為直流15002000V，輸電間隔57km，輸電功率約2KW。 由于直流電壓不能象交流電哪樣經(jīng)過變壓器升高和降低電壓，無法滿足大容量遠(yuǎn)間隔輸電對(duì)高電壓和用電對(duì)低電壓的要求。 2單相交流輸電 1985年在制成單相變壓器的根底上實(shí)現(xiàn)了交流輸電，處理了遠(yuǎn)間隔大容量輸電

3、與低壓用電之間的矛盾。 單相交流輸電的主要缺陷是經(jīng)濟(jì)性差；單相用電設(shè)備的瞬時(shí)功率是周期性變化的，所以無論是單相發(fā)電機(jī)和單相電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)振動(dòng)都比較大。 3三相交流輸電 1891年在制成三相變壓器的根底上，德國建立第一個(gè)三相交流輸電系統(tǒng)。發(fā)電機(jī)電壓95V、輸電線路電壓25000V、輸電間隔178Km、用電電壓112V。 三相交流輸電與單相交流輸電相比較主要優(yōu)點(diǎn)是經(jīng)濟(jì)性好，節(jié)省輸電線路導(dǎo)線；三相發(fā)電機(jī)和三相電動(dòng)機(jī)的瞬時(shí)功率為常數(shù)，有效地減小了發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中的振動(dòng)問題。 三相交流輸電存在的主要問題是同步發(fā)電機(jī)并列運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性問題和不同頻率系統(tǒng)之間的聯(lián)網(wǎng)問題。隨著電力系統(tǒng)輸電間隔的增大，制約輸電容

4、量的是不再是導(dǎo)體的發(fā)熱問題和輸電效率問題，而是并列運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性問題；此外不同頻率之間的電力系統(tǒng)不能聯(lián)網(wǎng)，限制了優(yōu)越性更高的結(jié)合電力系統(tǒng)的開展，譬如跨國電力系統(tǒng)的開展。4交直流并存的現(xiàn)代電力系統(tǒng) 直流輸電不存在穩(wěn)定性問題，電力電子技術(shù)的開展為重新采用直流輸電發(fā)明了條件。 現(xiàn)代電力系統(tǒng)中發(fā)電和用電依然采用三相交流，輸電那么采用三相交流和直流并用的方式。 直流輸電不僅處理了三相交流輸電的并列運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定性問題，也處理了不同頻率系統(tǒng)之間的并網(wǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)問題。 現(xiàn)代電力系統(tǒng)表示圖如以下圖所示。2、我國電力系統(tǒng)現(xiàn)狀 1電網(wǎng)建立 目前我國已建成東北、華北、華中、華東、南方、西南、和西北七個(gè)區(qū)域電網(wǎng)。如下圖并在華中、南

5、方、西南、華東電網(wǎng)之間進(jìn)展了聯(lián)網(wǎng)。進(jìn)一步的開展是建立全國一致電網(wǎng)。 2電壓等級(jí) 除西北電網(wǎng)外，目前采用的電壓等級(jí)有： 交流：1000KV特高壓、500KV超高壓、220KV、110KV、35KV、10KV。 直流：800KV特高壓、 500KV 三、電能消費(fèi)的特點(diǎn)1.延續(xù)性 電能不能大量儲(chǔ)存，電能的消費(fèi)、保送和消費(fèi)同時(shí)完成，任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題都會(huì)影響到其他環(huán)節(jié)。2. 瞬時(shí)性 電能是以接近光速的速度傳輸?shù)?，其過渡過程很短，所以電力系統(tǒng)任何一點(diǎn)的缺點(diǎn)將瞬間涉及到整個(gè)電力系統(tǒng)。3.重要性 電能是國民經(jīng)濟(jì)各部門的主要能源，由于電能消費(fèi)的連續(xù)性和瞬時(shí)性，電能供應(yīng)的中斷和減少將對(duì)國名經(jīng)濟(jì)各部門產(chǎn)生重要影

6、響。四、對(duì)電能消費(fèi)的根本要求1、保證供電可靠性 即滿足負(fù)荷對(duì)電能供應(yīng)的要求。不同類型的負(fù)荷對(duì)供電可靠性的要求不同。 1分類原那么 按照供電中斷或減少所呵斥的危害大小進(jìn)展劃分。 2負(fù)荷分類 一類負(fù)荷重要負(fù)荷：指電能供應(yīng)的中斷或減少將造成設(shè)備損壞、人員傷亡、消費(fèi)次序混亂，人民生活在較長時(shí)間內(nèi)得不到恢復(fù)的用戶的用電設(shè)備。 二類負(fù)荷較重要負(fù)荷：指供電中斷或減少將呵斥產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量下降，人民生活正常次序遭到影響的用戶的用電設(shè)備。 三類負(fù)荷普通負(fù)荷：除一類負(fù)荷和二類負(fù)荷之外的用戶的用電設(shè)備。 3各類負(fù)荷對(duì)供電可靠性要求 一類負(fù)荷重要負(fù)荷：任何情況下不允許停電； 二類負(fù)荷較重要負(fù)荷：盡能夠不停電； 三類負(fù)荷

7、普通負(fù)荷：允許停電；2、良好的電能質(zhì)量 電能質(zhì)量用電壓偏移、頻率偏移和電壓波形來衡量。 1電壓偏移 電氣設(shè)備的實(shí)踐電壓偏離額定電壓的程度，百分值表示。 2頻率偏移 電力系統(tǒng)的實(shí)踐運(yùn)轉(zhuǎn)頻率與額定頻率的差值。 我國對(duì)電力系統(tǒng)頻率偏移的根本要求是 100(%)nnUUUUnfffZHf)2 . 01 . 0(3、電力系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的經(jīng)濟(jì)性好 電力系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的經(jīng)濟(jì)性用燃料耗費(fèi)率、廠用電率和網(wǎng)損率衡量。 1燃料耗費(fèi)率 指發(fā)電廠每發(fā)單位電能1KWh)所耗費(fèi)規(guī)范煤g的多少。 2005年統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)： 平均煤耗：380g/KWh 超臨界機(jī)組平均煤耗：298g/KWh 最低煤耗：281g/KWh 效益分析：1000MW電廠

8、，煤耗降低1g,年節(jié)約1000萬元.2廠用電率 為保證發(fā)電廠主要設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)所需的用電設(shè)備的用電稱為廠用電。 廠用電率為廠用電量與同期發(fā)電廠發(fā)電量的比值的百分值。 凝汽式火力發(fā)電廠的廠用電率在68%。3網(wǎng)損率 指一定時(shí)間內(nèi)，電網(wǎng)在傳輸電能過程中所損耗的電能和發(fā)電廠送入電網(wǎng)的電能的比值的百分?jǐn)?shù)。100%發(fā)電廠同期發(fā)電量廠用電量）廠用電率（1211%WWWWW）網(wǎng)損率（六、結(jié)合電力系統(tǒng) 滿足電力系統(tǒng)根本要求的措施很多，但根本的措施是采用結(jié)合電力系統(tǒng)。1、結(jié)合電力系統(tǒng) 將幾個(gè)區(qū)域電力系統(tǒng)經(jīng)過聯(lián)絡(luò)線路聯(lián)絡(luò)在一同所構(gòu)成的一致電力系統(tǒng)稱為結(jié)合電力系統(tǒng)。2、結(jié)合電力系統(tǒng)的優(yōu)越性3、結(jié)合電力系統(tǒng)開展現(xiàn)狀及趨勢 國

9、外：跨國電力系統(tǒng)； 國內(nèi)：全國聯(lián)網(wǎng)電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析第二講 電力系統(tǒng)根本概念電力系統(tǒng)的電壓等級(jí)、接線方式、中性點(diǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)方式主講 馬士英一、電力系統(tǒng)的接線方式1、電力系統(tǒng)接線圖 1電氣接線圖 表示電力系統(tǒng)各元件之間電氣聯(lián)絡(luò)的電路圖，普通以單線圖表示。如第一講的電力系統(tǒng)接線表示圖 2地理接線圖 按比例表示電力系統(tǒng)中各發(fā)電廠和變電所的相對(duì)地理位置接線圖。如第一講的各區(qū)域電力系統(tǒng)接線表示圖2、電力系統(tǒng)的接線方式 1接線方式分類 無備用接線方式用戶只能從一個(gè)方向獲得電能的接線方式，包括單回路放射式、單回路干線式、單回路鏈?zhǔn)浇泳€； 無備用接線方式 a單回路放射式 b單回路干線式 c 單回路鏈?zhǔn)?2有備用接線方

10、式 用戶可以從兩個(gè)或兩個(gè)以上方向獲得電能的接線方式。包括雙回路放射式、干線式、鏈?zhǔn)浇泳€；環(huán)式接線和兩端供電方式。 有備用接線方式 a 雙回路放射式 b 雙回路干線式 c雙回路鏈?zhǔn)?d 環(huán)式 e 兩端供電網(wǎng)絡(luò)3、各種接線方式的特點(diǎn) 1無備用接線方式 優(yōu)點(diǎn)：接線簡單、投資少、運(yùn)轉(zhuǎn)維護(hù)方便 缺陷：供電可靠性差 2有備用接線方式 雙回路放射式 優(yōu)點(diǎn)：供電可靠性高、電壓質(zhì)量好 缺陷：投資大、經(jīng)濟(jì)性差 環(huán)形接線 優(yōu)點(diǎn)：供電可靠性較高、較為經(jīng)濟(jì) 缺陷：運(yùn)轉(zhuǎn)調(diào)度復(fù)雜、缺點(diǎn)或檢修切除一側(cè)線路時(shí)，電壓質(zhì)量差，供電可靠性下降。兩端供電式 優(yōu)點(diǎn)：供電可靠性高、經(jīng)濟(jì)性好、缺點(diǎn)或檢修時(shí)電壓質(zhì)量較好； 缺陷：受電源分布限制

11、、運(yùn)轉(zhuǎn)復(fù)雜4、各種接線方式的適用場所 無備用接線方式通常用于對(duì)供電可靠性要求不高的三類負(fù)荷的供電，在采取一定的提高供電可靠性的措施后例如采用組合開關(guān)電氣、線路裝設(shè)重合閘安裝等也可用于對(duì)二類負(fù)荷的供電。 有備用接線方式通常用于對(duì)供電可靠性較高的一類負(fù)荷和二類負(fù)荷的供電。對(duì)于一類負(fù)荷供電時(shí)應(yīng)有兩個(gè)以上相互獨(dú)立的電源。二、電力系統(tǒng)的額定電壓1、輸電線路的理想電壓 對(duì)應(yīng)一定的輸電間隔和保送容量，輸電電壓等級(jí)越高，電力網(wǎng)的電能損耗越小，電能損耗耗費(fèi)越少；但隨著電壓的升高，線路的投資費(fèi)用越高。如以下圖所示，圖中C1為年電能損耗費(fèi)萬元/年，C2為歸算到運(yùn)轉(zhuǎn)年的年投資費(fèi)用萬元/年，C為輸電線路的年費(fèi)用。 顯然

12、對(duì)應(yīng)于一定的保送 間隔和保送容量存在一個(gè) 電壓，在該電壓下運(yùn)轉(zhuǎn)，輸 電線路的經(jīng)濟(jì)性最好，此電 壓就是其理想電壓。2、電力系統(tǒng)額定電壓規(guī)定原那么 電壓等級(jí)越多，越有利于輸電線路選擇接近理想電壓的額定電壓；但額定電壓等級(jí)越多，越不利于電氣設(shè)備的規(guī)?；M(fèi)。 電力系統(tǒng)額定電壓就是綜合運(yùn)用和制造兩方面的要求，經(jīng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較確定，并由國家公布實(shí)行的。3、電力系統(tǒng)額定電壓 國家規(guī)定的電力系統(tǒng)的額定電壓如下表所示。4、電力網(wǎng)中的電壓分布與線路、發(fā)電機(jī)、變壓器的額定電壓 1電力網(wǎng)的電壓分布 2輸電線路允許的電壓損耗 用電設(shè)備允許的電壓偏移為 ，所以線路允許的電壓損耗為10%。 3輸電線路的額定電壓 輸電線路的

13、額定電壓取線路各點(diǎn)電壓的平均值，即用電設(shè)備的額定電壓。 4發(fā)電機(jī)的額定電壓 在有直配線的情況下，發(fā)電機(jī)接于線路首端，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)電壓比用電設(shè)備的額定電壓高5%，為使發(fā)電機(jī)在額定電壓下運(yùn)轉(zhuǎn)，所以發(fā)電機(jī)額定電壓就取線路首端的電壓，即用電設(shè)備額定電壓的1.05倍。 在沒有直配線的情況下，發(fā)電機(jī)的額定電壓根據(jù)發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的經(jīng)濟(jì)性確定。%5 5變壓器的額定電壓 原邊繞組： 對(duì)于降壓型變壓器，其原邊繞組既能夠接于線路首端，也能夠接于線路末端，為保證不論哪種情況下，其實(shí)踐電壓都在允許的范圍內(nèi)，所以其額定電壓取用電設(shè)備的額定電壓。 對(duì)于發(fā)電廠的升壓變壓器，由于其與發(fā)電機(jī)直接銜接，所以取發(fā)電機(jī)的額定電壓。 副邊繞組：

14、副邊繞組接于線路首端，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)其電壓比用電設(shè)備的額定電壓高5%，但變壓器副邊繞組的額定電壓是指原邊繞組加額定電壓，副邊繞組開路時(shí)的端電壓，留意到變壓器正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)變壓器的內(nèi)部電壓損耗約為5%，所以變壓器副邊繞組的額定電壓應(yīng)取用電設(shè)備額定電壓的1.1倍。 只需當(dāng)與變壓器副邊繞組相銜接的線路路很短或直接與用電設(shè)備相銜接，線路壓降很小時(shí)；或變壓器本身的短路電壓較小小于7.5%時(shí)，允許變壓器副邊額定電壓取用電設(shè)備額定電壓的1.05倍。 用線電壓表示的抽頭額定電壓220kV升壓變壓器降壓變壓器5、不同電壓等級(jí)的適用范圍 3KV：工企業(yè)內(nèi)部運(yùn)用如3KV電動(dòng)機(jī)； 1000、500、330、220kV：用于大電力

15、系統(tǒng)的主干線； 110KV：小電力系統(tǒng)的主干線、大電力系統(tǒng)的二次網(wǎng)絡(luò)； 35KV：大城市或大工業(yè)企業(yè)內(nèi)部配電網(wǎng)絡(luò)；鄉(xiāng)村電力網(wǎng)絡(luò)； 10kV：配電網(wǎng)絡(luò)。 各級(jí)電壓架空線路的保送才干 三、電力系統(tǒng)中性點(diǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)方式1、電力系統(tǒng)中性點(diǎn) 電力系統(tǒng)中星形接線的發(fā)電機(jī)或變壓器的中性點(diǎn)稱為電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)。2、電力系統(tǒng)中性點(diǎn)的運(yùn)轉(zhuǎn)方式 3、各種中性點(diǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)方式的特點(diǎn)1直接接地運(yùn)轉(zhuǎn)方式 優(yōu)點(diǎn):正?；騿蜗嘟拥厍闆r下非缺點(diǎn)線路對(duì)地電壓為相電壓； 缺陷:單相短路電流大，需求切除缺點(diǎn)線路.2不接地運(yùn)轉(zhuǎn)方式 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn):正常或單相接地情況下三個(gè)線電壓堅(jiān)持對(duì)稱，單正常或單相接地情況下三個(gè)線電壓堅(jiān)持對(duì)稱，單相接地情況下接地點(diǎn)流過很

16、小的電流相接地情況下接地點(diǎn)流過很小的電流 ，只需該電流小于規(guī)定的數(shù)值，接地點(diǎn)不會(huì)出現(xiàn)電弧，所以不只需該電流小于規(guī)定的數(shù)值，接地點(diǎn)不會(huì)出現(xiàn)電弧，所以不影響用電設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。影響用電設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。 缺陷缺陷:中性點(diǎn)電壓升高為相電壓，非缺點(diǎn)相電壓升高為中性點(diǎn)電壓升高為相電壓，非缺點(diǎn)相電壓升高為線電壓，對(duì)電氣設(shè)備的對(duì)地絕緣要求較高，增大電氣設(shè)備造線電壓，對(duì)電氣設(shè)備的對(duì)地絕緣要求較高，增大電氣設(shè)備造價(jià)。價(jià)。UCECIA0033 3經(jīng)消弧線圈接地運(yùn)轉(zhuǎn)方式 經(jīng)消弧線圈接地運(yùn)轉(zhuǎn)方式的目的 在中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中，當(dāng)線路較長，線路對(duì)地電容較大，或電源電壓較高時(shí)，單相接地時(shí)流過接地點(diǎn)的電流能夠較大，當(dāng)電流超越規(guī)

17、定值時(shí)普通以為3560KV超越10A；10KV超越20A；36KV超越30A，就會(huì)在接地點(diǎn)產(chǎn)生電弧，從而引起弧光過電壓。采用經(jīng)消弧線圈接地的目的就是在發(fā)生單相接地時(shí)，用電感電流補(bǔ)償電容電流，使接地點(diǎn)電流小于規(guī)定值，防止電弧產(chǎn)生。 任務(wù)原理： 由圖可以看到，單相接地時(shí)，由于中性點(diǎn)電感電流與接地電容電流相位相反，流過接地點(diǎn)的總電流為二者數(shù)值之差，適中選擇電感值就可以使流過接地點(diǎn)的電流小于規(guī)定值， 從而使缺點(diǎn)處不會(huì)出現(xiàn)電弧，防止了電弧引起的弧光過電壓對(duì)電氣設(shè)備和線路絕緣的要挾，所以該電感稱為消弧線圈。 補(bǔ)償方式 欠補(bǔ)償： 接地點(diǎn)電流為容性； 過補(bǔ)償： 接地點(diǎn)電流為感性； 全補(bǔ)償： 接地點(diǎn)電流為零。

18、UCLU03030LUUCIAUCLU03030LUUCIAUCLU03030LUUCIA 補(bǔ)償方式選擇 全補(bǔ)償諧振情況分析 由于全補(bǔ)償時(shí) ，即 ；當(dāng)電力系統(tǒng)在正常運(yùn)轉(zhuǎn)情況下出現(xiàn)零序電壓時(shí)，就會(huì)發(fā)生串聯(lián)諧振，引起諧振過電壓。 所以電力系統(tǒng)經(jīng)消弧線圈接地時(shí)，不應(yīng)采用全補(bǔ)償方式；而欠補(bǔ)償方式在系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)方式變化時(shí)，能夠轉(zhuǎn)變?yōu)槿a(bǔ)償，所以通常采用的補(bǔ)償方式應(yīng)為過補(bǔ)償。031CLUCLU03 無自然中性點(diǎn)的三相系統(tǒng)中性點(diǎn)的獲取方法 對(duì)于10KV電力系統(tǒng)變壓器繞組通常采用三角形接線，系統(tǒng)無自然中性點(diǎn)，為獲取中性點(diǎn)可以在母線上裝設(shè)接地變壓器。接地變壓器繞組采用“Z形接線，目的是獲得大的正序和負(fù)序電抗，很小的

19、零序電抗。正序電流流過時(shí)：正序電流流過時(shí)：零序電流流過時(shí)：零序電流流過時(shí)： 中性點(diǎn)不接地 中性點(diǎn)直接接地電流中性點(diǎn)電壓非缺點(diǎn)相點(diǎn)電壓線電壓 經(jīng)消弧線圈接地:適中選擇線圈感抗,接地點(diǎn)電流可減小到很小,熄滅接地電流產(chǎn)生的電弧。其他特點(diǎn)與不接地系統(tǒng)根本相同。接地點(diǎn)的電容電流是正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)一相對(duì)地電容電流的3倍缺點(diǎn)相電流和流入缺點(diǎn)點(diǎn)的電流很大中性點(diǎn)電壓升高為相電壓缺點(diǎn)相和中性點(diǎn)電壓為零非缺點(diǎn)相對(duì)地電壓升高為線電壓非缺點(diǎn)相對(duì)地電壓仍為相電壓三相之間的線電壓堅(jiān)持與正常時(shí)一樣與缺點(diǎn)相相關(guān)的線電壓降低為相電壓4、各種中性點(diǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)方式的運(yùn)用 110kV及以上電力系統(tǒng)采用中性點(diǎn)直接接地運(yùn)轉(zhuǎn)方式，以減低輸電線路和電氣設(shè)

20、備的對(duì)地絕緣要求，降低造價(jià)。 但110kV及以上輸電線路傳輸功率大，單相接地短路時(shí)跳閘，將呵斥大面積停電，所以必需采取其他措施提高供電可靠性，常用的措施有線路裝設(shè)重合閘，沿線路全線假設(shè)避雷線等。 35kV及以下電力系統(tǒng)，在單相接地電容電流未超越規(guī)定值時(shí)，采用中性點(diǎn)不接地運(yùn)轉(zhuǎn)方式；超越規(guī)定值時(shí)，采用經(jīng)消弧線圈接地的運(yùn)轉(zhuǎn)方式。這是由于電壓等級(jí)較低，即使按接受線電壓設(shè)計(jì)輸電線路和電氣設(shè)備的絕緣也不會(huì)過多添加造價(jià)，但卻可提高供電可靠性。 電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析第三講 電力系統(tǒng)元件的數(shù)學(xué)模型輸電線路的參數(shù)計(jì)算主講 馬士英一、一、 系統(tǒng)等值模型的根本概念系統(tǒng)等值模型的根本概念1 1、電力系統(tǒng)分析和計(jì)算的普經(jīng)過程

21、、電力系統(tǒng)分析和計(jì)算的普經(jīng)過程 首先將待求物理系統(tǒng)進(jìn)展分析簡化，籠首先將待求物理系統(tǒng)進(jìn)展分析簡化，籠統(tǒng)出等效電路統(tǒng)出等效電路( (物理模型物理模型) )； 然后確定其數(shù)學(xué)模型，也就是說把待求然后確定其數(shù)學(xué)模型，也就是說把待求物理問題變成數(shù)物理問題變成數(shù)學(xué)問題；學(xué)問題； 最后用各種數(shù)學(xué)方法進(jìn)展求解，并對(duì)結(jié)最后用各種數(shù)學(xué)方法進(jìn)展求解，并對(duì)結(jié)果進(jìn)展分析。果進(jìn)展分析。 不同情況下，同一元件的數(shù)學(xué)模型不同。不同情況下，同一元件的數(shù)學(xué)模型不同。2、例：輸電線路模型、例：輸電線路模型 直流穩(wěn)態(tài)直流穩(wěn)態(tài) 交流穩(wěn)態(tài)交流穩(wěn)態(tài) 暫態(tài)暫態(tài) 輸電線路等值電路輸電線路等值電路 數(shù)學(xué)模型數(shù)學(xué)模型Riv IjX(RV) vd

22、tdiLRi二、輸電線路的構(gòu)造二、輸電線路的構(gòu)造1 1、架空輸電線路、架空輸電線路 導(dǎo)線導(dǎo)線 避雷線避雷線 桿塔桿塔 絕緣子絕緣子 金具金具 1導(dǎo)線和避雷線導(dǎo)線和避雷線 電性能，機(jī)械強(qiáng)度，抗腐蝕才干；電性能，機(jī)械強(qiáng)度，抗腐蝕才干； 主要資料：鋁，銅，鋼；例：主要資料：鋁，銅，鋼；例：LJ TJ LGJ 2 桿塔桿塔木塔：較少采用木塔：較少采用鐵塔：主要用于鐵塔：主要用于220kV及以上系統(tǒng)及以上系統(tǒng)鋼筋混凝土桿：運(yùn)用廣泛鋼筋混凝土桿：運(yùn)用廣泛 3 絕緣子絕緣子針式：針式：10kV及以下線路及以下線路 懸式絕緣子 主要用于35kV及以上系統(tǒng)，根據(jù)電壓等級(jí)的高低組成數(shù)目不同的絕緣子鏈。v棒式絕緣子

23、棒式絕緣子v 起到絕緣和橫擔(dān)的作用，運(yùn)用于起到絕緣和橫擔(dān)的作用，運(yùn)用于1035kV農(nóng)網(wǎng)。農(nóng)網(wǎng)。2.2.電纜線路電纜線路導(dǎo)體導(dǎo)體絕緣層絕緣層維護(hù)層維護(hù)層三、架空輸電線路的參數(shù)1、參數(shù)類型1電阻r0 ：反映線路經(jīng)過電流時(shí)產(chǎn)生的有功功率損耗效應(yīng)， 實(shí)踐上就是導(dǎo)體對(duì)電流的妨礙作用。2電感L0 ：反映載流導(dǎo)體的磁場效應(yīng)，實(shí)踐上就是電流磁場 在導(dǎo)線中所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)式對(duì)電流的妨礙作用。3電導(dǎo)g0 ：線路帶電時(shí)絕緣介質(zhì)中產(chǎn)生的走漏電流及導(dǎo)體 附近空氣游離而產(chǎn)生有功功率損耗。4電容C0 ：帶電導(dǎo)體周圍的電場效應(yīng)，實(shí)踐上就是導(dǎo)線與大地 和導(dǎo)線之間的電容。 輸電線路的以上四個(gè)參數(shù)沿線路均勻分布。2、架空輸電線路的

24、參數(shù)確定1電阻 計(jì)算法 式中： 計(jì)算時(shí)，所采用的導(dǎo)線的電阻率，它比導(dǎo)體資料的直流電阻率要大，緣由如下： 交流集膚效應(yīng)和臨近效應(yīng)。 絞線的實(shí)踐長度比導(dǎo)線長度長23 。 絞線的影響，導(dǎo)線的實(shí)踐截面比標(biāo)稱截面略小。 銅： 鋁： 導(dǎo)線的標(biāo)稱截面，即導(dǎo)線導(dǎo)電部分的截面積，單位)/(kmSr)/.(8 .182kmmm)/.(5 .312kmmmS2mm 查表法 國內(nèi)消費(fèi)的各種型號(hào)導(dǎo)線單位長度的電阻，曾經(jīng)列表，運(yùn)用時(shí)，只需根據(jù)導(dǎo)線型號(hào)查表即可。 準(zhǔn)確計(jì)算時(shí)的修正 導(dǎo)線的電阻與溫度有關(guān)，表中所給出的數(shù)值和計(jì)算所得數(shù)值都是導(dǎo)體溫度為 時(shí)的數(shù)值，準(zhǔn)確計(jì)算時(shí)需進(jìn)展修正，修正公式式中 溫度修正系數(shù)。 銅： 鋁：02

25、0)20(1 20trrtco/00361. 0co/003821. 0 1電抗 電抗的物理本質(zhì) 電抗實(shí)踐上是線路中電流所產(chǎn)生的與線路交鏈的磁通包括本相線路的自感磁通和其他兩相電流在本相中所產(chǎn)生的互感磁通在線路中所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢對(duì)電流的妨礙作用。 導(dǎo)線的全換位 假設(shè)三相導(dǎo)線之間的間隔不同，那么互感磁通大小不一樣，三相線路的電抗不同，這是所不希望的。保證三相線路電抗一樣的措施有： 三相導(dǎo)線對(duì)稱布置等邊三角形布置 三相線路全換位 計(jì)算法單導(dǎo)線每相單位長度電感和電抗：式中： 為三相導(dǎo)線間的互幾何均距， 為導(dǎo)線的計(jì)算半徑； 為導(dǎo)線資料的相對(duì)磁導(dǎo)率； 等效半徑； 非鐵磁資料的單股線： 非鐵磁資料的多股

26、線： 鋼芯鋁線：eqD3312312DDDDeqkmHrDLrm/10)2lg6 . 4(41kmrDfxrm/10)2lg6 . 4(241rrkmrDxm/10lg1445. 041rrr)771. 0724. 0(rr779. 0rr)9 . 077. 0(對(duì)于銅鋁絞線同桿雙回路架空線路的電感與電抗 近似計(jì)算時(shí)，由于一回路的三相電流在另一回路中的任何一相導(dǎo)線中產(chǎn)生的互感磁通可忽略不計(jì)，所以其電抗的計(jì)算同單回路一樣。 1rkmHrDLm/10)5 . 0lg6 . 4(41kmrDxm/0157. 0lg1445. 01分裂導(dǎo)線架空線路的電感與電抗 在遠(yuǎn)間隔輸電線路中，限制保送容量主要是線

27、路的電抗，為減小電抗可以經(jīng)過添加導(dǎo)線截面和減少導(dǎo)線之間的間隔來實(shí)現(xiàn)，后者受絕緣限制不能減小，前者將添加有色金屬耗量，且效果也不明顯。通常采用的方式是利用分裂導(dǎo)線，其原理是在 不增加導(dǎo)線實(shí)踐有色金屬耗量的根底上，添加導(dǎo)線的計(jì)算半徑 。四四分分裂裂導(dǎo)導(dǎo)線線v分裂導(dǎo)線的電抗v式中v 為分裂導(dǎo)線的等值半徑，其值按下式確定。v 為分裂導(dǎo)線的分裂根數(shù)；v 為每根子導(dǎo)線的計(jì)算半徑；v 為某根子導(dǎo)線到其他子導(dǎo)線之間的中心距。v 輸電線路電抗的查表確定 v 實(shí)踐任務(wù)中，可以根據(jù)導(dǎo)線型號(hào)和幾何平均間隔查表得到。eqr)/(/0157. 0lg1445. 01kmnrDxeqmnniieqdrr21nnddd113

28、12.、r 3電納 電納的物理本質(zhì) 電納反響了線路對(duì)地分布電容和導(dǎo)線之間電容的作用，它取決于導(dǎo)線周圍的電場分布，與導(dǎo)線能否導(dǎo)磁無關(guān)，因此各類導(dǎo)線線路的計(jì)算方法都一樣。 電納計(jì)算 經(jīng)全換位的單回輸電線路的電容與電納計(jì)算 經(jīng)全換位的雙回輸電線路的電容與電納計(jì)算 普通不思索雙回輸電線路之間的相互影響，即各條線路仍按單回路計(jì)算。)/(10lg0241. 061kmFrDCm)/(10lg58. 761kmSrDbm分裂導(dǎo)線線路的電容與電納計(jì)算 查表法 實(shí)踐任務(wù)中，可以根據(jù)導(dǎo)線型號(hào)和幾何平均間隔經(jīng)過查表確定。)/(10lg58. 761kmSrDbeqm)/(10lg0241. 061kmFrDCeqm

29、 4電導(dǎo) 電導(dǎo)的物理本質(zhì) 電導(dǎo)反響沿絕緣子的泄露損耗和電暈損耗，通常泄露損耗很小可以忽略，而電暈損耗只需在線路發(fā)生電暈時(shí)才會(huì)存在。 電導(dǎo)計(jì)算 先確定線路能否發(fā)生電暈景象，如線路不發(fā)生電暈，那么電導(dǎo)為零；如有電暈發(fā)生，那么先計(jì)算電暈損耗，再由電暈損耗計(jì)算線路的電導(dǎo)。 電暈發(fā)生條件：線路的實(shí)踐電壓大于電暈臨界電壓。 電暈臨界電壓： 普通線路 分裂導(dǎo)線線路)(lg3 .4921kvrDrmmUmcr)(lg3 .4921kvrDKnrmmUmmcr 電暈損耗計(jì)算： 電導(dǎo)計(jì)算： 電力系統(tǒng)輸電線路設(shè)計(jì)以晴干天氣情況下線路不發(fā)生電暈為原那么，所以輸電線路普通情況下不計(jì)電導(dǎo)的影響。2)(crCcUUKP)/

30、(kmkw)/(10321kmSUPgg四、電纜線路的參數(shù)1、電纜線路的參數(shù) 電阻 、電抗 、電納 、電導(dǎo) 。2、電纜線路參數(shù)的特點(diǎn) 1電纜線路參數(shù)的計(jì)算遠(yuǎn)比架空線路復(fù)雜，電纜都是規(guī)范化消費(fèi)的，常用的型號(hào)只需有限幾種，所以實(shí)踐任務(wù)中都是將各種電纜線路的參數(shù)測出列成表格，運(yùn)用時(shí)只需查表即可 ； 2電纜線路各相導(dǎo)體之間的間隔很近，同架空線路比較其電抗要小的多，而電納卻大的多。1r1x1g1b 電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析第四講 電力系統(tǒng)元件的數(shù)學(xué)模型 輸電線路的數(shù)學(xué)模型主講 馬士英一、長線路的分布參數(shù)等值電路1、分布參數(shù)等值電路 微元段等值電路 1111Ljrjxrz11111cjgjbgy在dx微段阻抗中的

31、電壓降為：流入dx微段并聯(lián)導(dǎo)納中的電流為：dxz IdxjxrIUd111)(1z IdxUddxyUdUdxjbgUdUId111)()(122zdxIddxUd1yUdxIdUyzdxUd1122略去二階略去二階微小量微小量對(duì)對(duì)x求導(dǎo)求導(dǎo)代入代入 上式中，上式中，A1和和A2為積分常數(shù)，由邊境條件確定；為積分常數(shù)，由邊境條件確定；為線路為線路的傳播常數(shù)；的傳播常數(shù)；Zc為線路的波阻抗。為線路的波阻抗。 和和Zc都是只與線都是只與線路參數(shù)和路參數(shù)和頻率有關(guān)的物理量。頻率有關(guān)的物理量。xxeAeAU21xxeAzeAzI1111UyzdxUd1122xxeAeAdxUd211z IdxUdxC

32、xCeZAeZAI21通解微分代入代入關(guān)于傳播系數(shù)和波阻抗關(guān)于傳播系數(shù)和波阻抗 傳播系數(shù)：傳播系數(shù)： 波阻抗：波阻抗： 對(duì)于高壓線路對(duì)于高壓線路g1=0 ：jyz11cjcccceZjXRyzZ1111)(jbjxrj11jbzjXRZccc 忽略電阻r1和電導(dǎo)g1時(shí)：CcRCLCLjbjxyzZ11111111jCLjCLjjbjxyz11111111積分常數(shù)確實(shí)定 邊境條件：當(dāng)x=0時(shí)， 。22IIUU、)(21)(21222221IZUAIZUAccrxccrxccrxcrxceIZUZeIZUZIeIZUeIZUU)(21)(21)(21)(2122222222代入代入代入代入令 ，那

33、么可得首末端電壓、電流之間的關(guān)系為：xIxZUIxZIxUUcccoshsinhsinhcosh2222rxccrxccrxcrxceIZUZeIZUZIeIZUeIZUU)(21)(21)(21)(2122222222lx lIlZUIlZIlUUcccoshsinhsinhcosh221221用形等值電路表示可得：lIlZUIlZIlUUcccoshsinhsinhcosh221221)21 ()41 ()21 (221221YZIYZYUIZIYZUUlZZZlYZYlYZCCsinhsinh)41 (cosh)21 (對(duì)比對(duì)比lZlYlZZccsinh) 1(cosh2sinh用T形等

34、值電路表示：可得 電力系統(tǒng)分析計(jì)算通常采用節(jié)點(diǎn)電壓法，為減少節(jié)點(diǎn)數(shù)，輸電線路的的等值電路采用形等值電路。 )21 ()41 ()21 (221221YZIYUIYZZIYZUUlIlZUIlZIlUUcccoshsinhsinhcosh221221 CCZlYlZYZZlYZsinhsinh)41 (cosh)21 (對(duì)比對(duì)比 ccZlYllZZsinhcoshsinhY、Z2tgh2sinh1cosh2sinhlZlZlYlZZccc）（YKlyKlyllllZlYZKlzKlzlllZZYYcZZc1111)sinh(1)2cosh()sinh(1)2cosh()(sinhsinh2/)2

35、/h(t)sinh(1)2cosh()(sinhllglllKllKYZ準(zhǔn)確計(jì)算式準(zhǔn)確計(jì)算式分布參數(shù)修正系數(shù)代入代入 與與 的關(guān)系的關(guān)系 lylzZ11Y 、2/)2/h(t)sinh( 1)2cosh()(sinhllglllKllKYZ53753)2(152)2(312)2/h(t! 3)(! 3)(! 3)()(sinhllllglllll2112211212112)(1616)(1lyzlKlyzlKYZ按泰勒級(jí)數(shù)展開按泰勒級(jí)數(shù)展開取前兩項(xiàng)取前兩項(xiàng)忽略忽略g1,并將實(shí)部并將實(shí)部與虛部分開與虛部分開ljbglyzYlyzYljxrlyzZlyzZ)(121 ()121 ()(61 ()6

36、1 (1121121111211211bljkYxljkrlkZbxr其中其中22221211)(611311xblklxbrxbkxblkbxr電納修正系數(shù)：電抗修正系數(shù)：電阻修正系數(shù)：近近似似計(jì)計(jì)算算式式 計(jì)算闡明對(duì)于線路長度在300km到1000km之間的線路，利用近似分布參數(shù)所得結(jié)果與準(zhǔn)確計(jì)算的誤差很小，完全可以滿足要求。 對(duì)于1000km以上的輸電線路，應(yīng)采用準(zhǔn)確的分布參數(shù)等值電路。二、中等長度線路等值電路和數(shù)學(xué)模型 中等長度線路指線路長度在300km300km的架空輸電線路和線路長度不超越100km的電纜線路。 計(jì)算闡明對(duì)于中等長度線路，其修正系數(shù)： 其等值電路如下圖，即不用思索分

37、布參數(shù)的影響，而采用集中參數(shù)等值電路。112111)(61113112222xblklxbrxbkxblkbxr電納修正系數(shù)：電抗修正系數(shù)：電阻修正系數(shù)： 中等長度線路的數(shù)學(xué)模型221112)14(12IUZYZYYZZYIU三、短線路的等值電路和數(shù)學(xué)模型 短線路指電壓等級(jí)在60kV以下，長度小于100km以內(nèi)的架空線路和比較短的電纜線路。 采用集中參數(shù)等值電路、忽略對(duì)地導(dǎo)納支路的影響。 短線路的等值電路如以下圖所示。例題一例題二 電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析第五講 電力系統(tǒng)元件的數(shù)學(xué)模型 變壓器參數(shù)與數(shù)學(xué)模型主講 馬士英一、變壓器的類型 雙繞組變壓器、三繞組變壓器、自耦變壓器三繞組二、雙繞組變壓器的等值

38、電路及參數(shù)計(jì)算1、等值電路2、參數(shù)計(jì)算計(jì)算根據(jù)：短路實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 空載實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 短路實(shí)驗(yàn)： 將變壓器一側(cè)三相繞組短接，在另一側(cè)繞組施加三相對(duì)稱電壓，調(diào)整所施加的電壓的大小，變壓器繞組電流也隨之改動(dòng)，當(dāng)變壓器繞組電流等于額定值時(shí)，此時(shí)所施加的電壓稱為短路電壓，變壓器的三相總有功損耗稱為短路損耗，短路電壓通常用百分值表示，即 。(%)KKUP 、(%)00IP、100(%)NKKUUU空載實(shí)驗(yàn)： 變壓器一側(cè)繞組開路，另一側(cè)施加三相對(duì)稱額定電壓，此時(shí)測得的變壓器輸入線電流稱為空載電流；變壓器的三相總損耗稱為空載損耗，空載電流通常用百分值表示，即100(%)00NIII參數(shù)計(jì)算電阻RT計(jì)算 短路損耗 ，即

39、繞組電阻上的損耗。后一式中： 三相短路總損耗KW 變壓器額定容量MVA 變壓器額定線電壓KV 變壓器每相電阻 CuKPP)(10003/222NNKTNKTSUPRIPRKPNSNUTR電抗XT計(jì)算后一式中： 短路電壓百分值 變壓器額定容量MVA 變壓器額定線電壓KV 變壓器每相電抗 10031003/%NTNNTNXKUXIUXIUU)(100%2NNSTSUUXNU%SUNSTX電納BT計(jì)算后一式中： 短路電流百分值 變壓器額定容量MVA 變壓器額定線電壓KV 變壓器每相電納 S )(100%3100%10031003100%20000SUSIUIIBIUBIUBIIINNNNTNNTNN

40、TN%0INSNUTB電導(dǎo)GT計(jì)算式中： 三相空載損耗KW) 變壓器額定線電壓KV 變壓器每相電抗 S )(101010001000)3(332032220SUPUPGUGUGPPNNFeTNTNTFe0PNUTG三、三繞組變壓器的等值電路及參數(shù)計(jì)算1、三繞組變壓器的構(gòu)造和容量比1構(gòu)造： 普通三繞組變：高壓繞組、中壓繞組和低壓繞組 低壓分裂繞組變壓器：高壓繞組、兩個(gè)電壓一樣的低壓繞組 低壓分裂繞組變壓器，除能完成電壓變換外，還可以限制短路時(shí)的短路電流，詳細(xì)運(yùn)用情況在發(fā)電廠主系統(tǒng)課程中引見，其等值電路和參數(shù)計(jì)算方法與三繞組變壓器完全一樣，以下不再單獨(dú)討論2容量比容量比 三繞組變壓器根據(jù)運(yùn)用場所各

41、級(jí)電壓負(fù)荷的不同，三個(gè)三繞組變壓器根據(jù)運(yùn)用場所各級(jí)電壓負(fù)荷的不同，三個(gè)繞組的額定容量能夠一樣，也可以做成不一樣。我國三繞組繞組的額定容量能夠一樣，也可以做成不一樣。我國三繞組變壓器按容量比分為三種類型：變壓器按容量比分為三種類型：1：1：1；1：1：0.5；和；和1：0.5：1。 在變壓器三個(gè)繞組額定容量不一樣的情況下，變壓器的在變壓器三個(gè)繞組額定容量不一樣的情況下，變壓器的額定容量指最大一個(gè)繞組的額定容量。額定容量指最大一個(gè)繞組的額定容量。321:NNNSSS2 2、三繞組變壓器的等值電路、三繞組變壓器的等值電路2、三繞組變壓器參數(shù)計(jì)算計(jì)算根據(jù) 短路實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；開路實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。短路實(shí)驗(yàn)： 每兩個(gè)

42、繞組進(jìn)展短路實(shí)驗(yàn).實(shí)驗(yàn)時(shí)各繞組的電流不得超越其額定電流，以免損壞變壓器。因此對(duì)于不同額定容量的兩個(gè)繞組做短路實(shí)驗(yàn)時(shí)，實(shí)驗(yàn)電流為容量小的繞組的額定電流，所得短路損耗也是該額定電流下的數(shù)值，運(yùn)用時(shí)需求歸算到變壓器額定容量電流之下。例如對(duì)于容量比為1：1：0.5的變壓器，高壓和電壓繞組；中壓和低壓繞組做短路實(shí)驗(yàn)就是在SN3下進(jìn)行的，將實(shí)驗(yàn)測得的短路損耗歸算到變壓器額定容量之下的公式為：3131233123314)()(KKNNKNNKPPSSPIIP3232233223324)()(KKNNKNNKPPSSPIIP 短路損耗最大的兩個(gè)繞組做短路實(shí)驗(yàn)。兩個(gè)100%的繞組做短路實(shí)驗(yàn)時(shí)的損耗最大，此損耗稱

43、為最大短路損耗Pmax. 變壓器銘牌所給出的短路電壓為每兩個(gè)繞組做短路實(shí)驗(yàn)時(shí)的短路電壓，并且都曾經(jīng)歸算到變壓器額定容量之下，運(yùn)用中無需再進(jìn)展歸算。開路實(shí)驗(yàn)： 與雙繞組變壓器一樣。參數(shù)計(jì)算參數(shù)計(jì)算電阻計(jì)算：電阻計(jì)算： 知每兩個(gè)繞組做短路實(shí)驗(yàn)的短路損耗時(shí)。知每兩個(gè)繞組做短路實(shí)驗(yàn)的短路損耗時(shí)。 知最大短路損耗時(shí)。知最大短路損耗時(shí)。22max.10010002NNKTSUPR）（22max.1005010002NNKTTSUPRR）（）（)(213213211KKKKPPPP)(211321322KKKKPPPP)(212132133KKKKPPPP221 .11000NNKTSUPR222 .210

44、00NNKTSUPR223 .31000NNKTSUPR電抗計(jì)算：電抗計(jì)算： (%)(%)(%)21(%)3213211KKKKUUUU(%)(%)(%)21(%)1321322KKKKUUUU(%)(%)(%)21(%)2132131KKKKUUUU NNKTSUUX100(%)21 .1NNKTSUUX100(%)22 .2NNKTSUUX100(%)23 .3升壓型與降壓型三繞組變壓器：升壓型與降壓型三繞組變壓器： 目的：目的： 減小主要功減小主要功率流通方向率流通方向 的總電抗，的總電抗，從而減小變從而減小變 壓器的電壓壓器的電壓損耗，提高損耗，提高 電壓質(zhì)量。電壓質(zhì)量。 升壓型升壓型

45、 降壓型降壓型中間繞組的漏磁分布與電抗：中間繞組的漏磁分布與電抗： 中間繞組中間繞組的電抗能夠?yàn)榈碾娍鼓軌驗(yàn)?負(fù)值，但負(fù)值，但其值很小，一其值很小，一 般取為零。般取為零。電導(dǎo)和電納計(jì)算：電導(dǎo)和電納計(jì)算： 電導(dǎo)和電納經(jīng)過空載實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算，由于三繞組變壓器電導(dǎo)和電納經(jīng)過空載實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算，由于三繞組變壓器與雙繞組變壓器的空載實(shí)驗(yàn)方法一樣，所以其電導(dǎo)和電納的與雙繞組變壓器的空載實(shí)驗(yàn)方法一樣，所以其電導(dǎo)和電納的計(jì)算方法也一樣。計(jì)算方法也一樣。四、自耦變壓器的等值電路及參數(shù)計(jì)算1、自耦變壓器的構(gòu)造與特點(diǎn) 變壓器原副邊之間具有電的直接聯(lián)絡(luò)，運(yùn)轉(zhuǎn)中中性點(diǎn)直接接地 自耦變壓器通常做成三繞組方式，第三繞組低壓繞

46、自耦變壓器通常做成三繞組方式，第三繞組低壓繞組與自耦繞組之間僅有磁的聯(lián)絡(luò)，且采用三角形接線，以組與自耦繞組之間僅有磁的聯(lián)絡(luò)，且采用三角形接線，以改善電壓波形。改善電壓波形。 概括起來，自耦變壓器的構(gòu)造特點(diǎn)為：通常做成三繞組概括起來，自耦變壓器的構(gòu)造特點(diǎn)為：通常做成三繞組方式，其中高壓繞組和中壓繞組采用自耦銜接，中性點(diǎn)接方式，其中高壓繞組和中壓繞組采用自耦銜接，中性點(diǎn)接地；低壓繞組和高壓、中壓繞組之間采用磁銜接，接成三角地；低壓繞組和高壓、中壓繞組之間采用磁銜接，接成三角形。形。 2 2、三繞組自耦變壓器的等值電路、三繞組自耦變壓器的等值電路 與三繞組變壓器一樣與三繞組變壓器一樣3 3、三繞組自

47、耦變壓器的參數(shù)計(jì)算、三繞組自耦變壓器的參數(shù)計(jì)算電阻、電納、電導(dǎo)計(jì)算電阻、電納、電導(dǎo)計(jì)算 三繞組自耦變壓器參數(shù)的計(jì)算根據(jù)與三三繞組自耦變壓器參數(shù)的計(jì)算根據(jù)與三繞組變壓器相繞組變壓器相同，電阻、電納、電導(dǎo)的計(jì)算方法也一樣。同，電阻、電納、電導(dǎo)的計(jì)算方法也一樣。 另外，與三繞組變壓器各繞組的電阻不另外，與三繞組變壓器各繞組的電阻不同，自耦變壓器同，自耦變壓器各繞組的電阻不是各繞組的實(shí)踐電阻或?qū)嵏骼@組的電阻不是各繞組的實(shí)踐電阻或?qū)嵺`電阻按變比歸踐電阻按變比歸算后的數(shù)值，而是等效電阻，并且能夠出算后的數(shù)值，而是等效電阻，并且能夠出現(xiàn)負(fù)值的情況，現(xiàn)負(fù)值的情況，這是自耦變壓器高壓繞組和中壓繞組之間存這是自耦

48、變壓器高壓繞組和中壓繞組之間存在電的直接聯(lián)絡(luò)在電的直接聯(lián)絡(luò)的緣由。的緣由。電抗計(jì)算電抗計(jì)算 普通情況下，三繞組自耦變壓器銘牌提供的短路電壓未普通情況下，三繞組自耦變壓器銘牌提供的短路電壓未歸算到變壓器的額定容量之下；并且低壓繞組的額定容量也歸算到變壓器的額定容量之下；并且低壓繞組的額定容量也不一定為變壓器額定容量的不一定為變壓器額定容量的50%50%。所以計(jì)算三繞組自耦變壓。所以計(jì)算三繞組自耦變壓器各繞組的等效電抗時(shí)，必需將銘牌提供的短路電壓先歸算器各繞組的等效電抗時(shí)，必需將銘牌提供的短路電壓先歸算到變壓器的額定容量之下，然后再按三繞組變壓器電抗的計(jì)到變壓器的額定容量之下，然后再按三繞組變壓器

49、電抗的計(jì)算方法進(jìn)展計(jì)算。算方法進(jìn)展計(jì)算。短路電壓歸算公式：短路電壓歸算公式：電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析第六講 電力系統(tǒng)元件的數(shù)學(xué)模型 同步發(fā)電機(jī)與負(fù)荷的數(shù)學(xué)模型主講 馬士英一、同步發(fā)電機(jī)的數(shù)學(xué)模型一、同步發(fā)電機(jī)的數(shù)學(xué)模型1、同步發(fā)電機(jī)的等值電路與相量圖、同步發(fā)電機(jī)的等值電路與相量圖 隱極機(jī)汽輪發(fā)電機(jī)隱極機(jī)汽輪發(fā)電機(jī)凸極機(jī)水輪發(fā)電機(jī)凸極機(jī)水輪發(fā)電機(jī)2 2、發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)限制、發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)限制 限制條件限制條件 定子繞組電流不得超越額定值；定子繞組電流不得超越額定值； 轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組電流不得超越額定值；轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組電流不得超越額定值； 發(fā)電機(jī)有功出力不超越原動(dòng)機(jī)最大輸出功率；發(fā)電機(jī)有功出力不超越原動(dòng)機(jī)最大輸出功率；

50、 發(fā)電機(jī)定子端部發(fā)熱不超越允許值，并保證并發(fā)電機(jī)定子端部發(fā)熱不超越允許值，并保證并列運(yùn)轉(zhuǎn)的列運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性。穩(wěn)定性。 運(yùn)轉(zhuǎn)限制圖隱極機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)限制圖隱極機(jī) 3、穩(wěn)態(tài)分析時(shí)同步發(fā)電機(jī)的數(shù)學(xué)模型 機(jī)端電壓堅(jiān)持不變，并作為電力系統(tǒng)電壓相位參考節(jié)點(diǎn)平衡節(jié)點(diǎn) 發(fā)電機(jī)有功功率和機(jī)端電壓堅(jiān)持不變，無功功率根據(jù)系統(tǒng)需求進(jìn)展調(diào)整PV節(jié)點(diǎn) 發(fā)電機(jī)定出力運(yùn)轉(zhuǎn)有功功率和無功功率堅(jiān)持不變PQ節(jié)點(diǎn)二、電力系統(tǒng)負(fù)荷及數(shù)學(xué)模型二、電力系統(tǒng)負(fù)荷及數(shù)學(xué)模型1、電力系統(tǒng)的負(fù)荷及其類型、電力系統(tǒng)的負(fù)荷及其類型 電力系統(tǒng)的負(fù)荷電力系統(tǒng)的負(fù)荷 電力系統(tǒng)中用電設(shè)備所耗費(fèi)的功率。電力系統(tǒng)中用電設(shè)備所耗費(fèi)的功率。 負(fù)荷分類負(fù)荷分類 綜合負(fù)荷綜合負(fù)荷

51、同一時(shí)間內(nèi)電力系統(tǒng)中一切用同一時(shí)間內(nèi)電力系統(tǒng)中一切用戶所耗費(fèi)的功戶所耗費(fèi)的功率的綜合。率的綜合。 供電負(fù)荷供電負(fù)荷電力系統(tǒng)綜合負(fù)荷電力網(wǎng)的電力系統(tǒng)綜合負(fù)荷電力網(wǎng)的功率損耗。功率損耗。 發(fā)電負(fù)荷發(fā)電負(fù)荷電力系統(tǒng)供電負(fù)荷發(fā)電廠廠電力系統(tǒng)供電負(fù)荷發(fā)電廠廠用電功率。用電功率。 負(fù)荷曲線及其分類 負(fù)荷曲線電力系統(tǒng)的負(fù)荷是隨時(shí)間變化的，表示負(fù)荷隨時(shí)間變化的曲線稱為負(fù)荷曲線按統(tǒng)計(jì)時(shí)間分： 日負(fù)荷曲線表示一天當(dāng)中負(fù)荷隨時(shí)間變化的曲線； 周負(fù)荷曲線表示一周當(dāng)中負(fù)荷隨時(shí)間變化的曲線； 年負(fù)荷曲線表示一年當(dāng)中負(fù)荷隨時(shí)間變化的曲線；按負(fù)荷性質(zhì)分： 有功負(fù)荷曲線表示電力系統(tǒng)有功負(fù)荷隨時(shí)間變化的曲線； 無功負(fù)荷曲線表示電

52、力系統(tǒng)無功負(fù)荷隨時(shí)間變化的曲線；按統(tǒng)計(jì)地點(diǎn)分： 用戶負(fù)荷曲線表示電力用戶的負(fù)荷隨時(shí)間變化的曲線； 線路負(fù)荷曲線表示接于同一條線路的一切用戶的綜合負(fù)荷隨時(shí)間變化的曲線； 變電站發(fā)電廠的負(fù)荷曲線表示變電站發(fā)電廠負(fù)荷隨時(shí)間變化的曲線。 常用負(fù)荷曲線 用戶日有功負(fù)荷曲線反映一天當(dāng)中有功負(fù)荷隨時(shí)間變化的曲線。 不同用戶日有功負(fù)荷曲線的差別很大。 系統(tǒng)日有功負(fù)荷曲線反映一天內(nèi)電力系統(tǒng)有功綜合負(fù)荷隨時(shí)間變化的情況。 特點(diǎn)： 1曲線比較平坦； 2最大負(fù)荷小于系 統(tǒng)各用戶最大負(fù)荷之和； 最小負(fù)荷大于系統(tǒng)各用戶 最小負(fù)荷之和。 同時(shí)系數(shù)=系統(tǒng)有功綜合負(fù)荷峰值/系統(tǒng)中一切用戶的有功負(fù)荷峰值之和。 實(shí)踐任務(wù)中往往根據(jù)

53、以往運(yùn)轉(zhuǎn)閱歷確定同時(shí)系數(shù)，然后利用各用戶的峰值負(fù)荷和系統(tǒng)同時(shí)系數(shù)確定電力系統(tǒng)有功綜合負(fù)荷的峰值。 系統(tǒng)日無功負(fù)荷曲線反映一天當(dāng)中系統(tǒng)綜合無功負(fù)荷隨時(shí)間變化的曲線特點(diǎn)：1較有功負(fù)荷曲線平坦； 2與有功負(fù)荷曲線類似，但不完全一樣，特別是最大無功負(fù)荷與最大有功夫和出現(xiàn)時(shí)間不同。 系統(tǒng)年繼續(xù)有功負(fù)荷曲線將一年中的負(fù)荷按從大到小的順序重新陳列所得到的負(fù)荷曲線。用途：用來計(jì)算一年中的電能和電能損耗。 年最大有功負(fù)荷曲線反映系一致年內(nèi)每月最大有功負(fù)荷變化情況的負(fù)荷曲線用途：用來安排檢修方案和裝機(jī)方案。2、綜合負(fù)荷的動(dòng)態(tài)模型 思索電壓和頻率隨時(shí)間變化時(shí)的負(fù)荷模型。3、綜合負(fù)荷的靜態(tài)模型 以為電壓和頻率堅(jiān)持不變

54、時(shí)的負(fù)荷模型4、適用綜合負(fù)荷靜態(tài)模型 用靜態(tài)電壓特性表示的綜合負(fù)荷靜態(tài)模型 用電壓及頻率靜態(tài)特性表示的綜合負(fù)荷模型直線逼近 簡化綜合負(fù)荷靜態(tài)模型 留意到系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，頻率非常接近額定頻率，各點(diǎn)電壓非常接近額定電壓，所以電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析潮流計(jì)算時(shí)，就以為系統(tǒng)頻率和各用電設(shè)備電壓為額定值。此時(shí)綜合負(fù)荷靜態(tài)模型為：電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析第七講 電力系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)等值電路主講 馬士英一、電力系統(tǒng)等值電路的繪制 根據(jù)電力系統(tǒng)的接線將各元件的等值電路銜接起來，即得電力系統(tǒng)的等值電路。二、電力系統(tǒng)有名值等值電路1、特點(diǎn) 一切電氣量和元件參數(shù)都是歸算到同一電壓等級(jí)根本級(jí)的有名值。2、根本級(jí)的選擇 根據(jù)分析計(jì)算的方便性選擇

55、； 選擇電力系統(tǒng)的最高電壓等級(jí)。3、變壓器變比確實(shí)定 額定電壓遠(yuǎn)離基本級(jí)一側(cè)繞組的額定電壓靠近基本級(jí)一側(cè)繞組的變壓器變比k 準(zhǔn)確計(jì)算時(shí)，各繞組額定電壓取實(shí)踐額定電壓； 近似計(jì)算時(shí)，各繞組額定電壓取平均額定電壓； 平均額定電壓：同一電壓等級(jí)電網(wǎng)中，各元件的額定電壓并不相等，最高者為電網(wǎng)額定電壓的1.1倍；最低者為電網(wǎng)的額定電壓，為簡化計(jì)算，可以為同一電壓等級(jí)電網(wǎng)中所有元件的額定電壓相等，由于該額定電壓約為電網(wǎng)中各元件額定電壓的平均值，所以稱為平均額定電壓。 電網(wǎng)額定電壓kV：3 6 10 35 110 220 500 平均額定電壓kV：3.15 6.3 10.5 37 115 230 5254、

56、歸算公式)1()(2121kkIIkkUU)()(22212221kkXXkkRR)11()11(22212221kkBBkkGG三、電力系統(tǒng)標(biāo)幺值等值電路1、基準(zhǔn)值選擇1選擇原那么 各電氣量的基準(zhǔn)值之間應(yīng)遵守電路的根本規(guī)律； 基準(zhǔn)值與有名值單位一樣。2基準(zhǔn)值選擇 電路根本關(guān)系 電氣量基準(zhǔn)值之間的關(guān)系 ZYIZUUIS/133BBBBBBBBZYZIUIUS133 五個(gè)電氣量 中只需恣意給定兩個(gè)，其他三個(gè)可以經(jīng)過根本關(guān)系導(dǎo)出。 通常給定 ，那么 通常取發(fā)電廠變電站額定容量或某一整數(shù)； 通常取根本級(jí)額定電壓準(zhǔn)確計(jì)算或平均額定電壓近似計(jì)算。 BBBBBYZSIU、BBUS 、223BBBBBBBB

57、BUSYSUZUSI、BSBU2、多電壓等級(jí)標(biāo)幺值等值電路中參數(shù)及電氣量標(biāo)幺 值計(jì)算1“先歸算、然后取標(biāo)幺值 先利用變壓器變比將一切元件參數(shù)和電氣量歸算到根本級(jí)；然后利用根本級(jí)的基準(zhǔn)值計(jì)算各元件及電氣量的標(biāo)幺值。2“就地取標(biāo)幺值 利用變壓器的變比和根本級(jí)的基準(zhǔn)值功率基準(zhǔn)值、電壓基準(zhǔn)值求其他電壓等級(jí)的基準(zhǔn)值功率基準(zhǔn)值、電壓基準(zhǔn)值 兩種方法的計(jì)算結(jié)果是一樣的，通常采用后者。四、等值變壓器模型1、變壓器采用 形等值電路存在的問題 有名值計(jì)算時(shí)，除根本級(jí)外，所求得的電氣量都是歸算到根本級(jí)的數(shù)值，而非實(shí)踐值； 多電壓等級(jí)環(huán)網(wǎng)中，準(zhǔn)確計(jì)算時(shí)存在沿不通方向進(jìn)展參數(shù)歸算結(jié)果不一致的問題； 運(yùn)轉(zhuǎn)中變壓器變壓器變

58、比改動(dòng)后系統(tǒng)參數(shù)的修正問題。2、等值變壓器模型 根據(jù)網(wǎng)絡(luò)等效原理，只需兩個(gè)二端網(wǎng)絡(luò)具有一樣的端電壓和端電流，那么兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)等效。 對(duì)于圖C有： 對(duì)于圖d有： 二者等效條件為：)()(122021212122121011yyUyUIyUyyUITTTTTTYkkkZkyYkkkZkykYkZyy111112022102112 電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析第八講 簡單電力網(wǎng)絡(luò)的分析計(jì)算潮流計(jì)算根本知識(shí)與輻射形網(wǎng)絡(luò)的潮流計(jì)算主講 馬士英一、電力系統(tǒng)潮流分布的概念1、潮流分布 正常運(yùn)轉(zhuǎn)情況下，電力系統(tǒng)的電壓和功率分布稱為電力系統(tǒng)的潮流分布；2、潮流計(jì)算 正常運(yùn)轉(zhuǎn)情況下，電力系統(tǒng)電壓和功率分布的計(jì)算稱為潮流計(jì)算；3、

59、潮流計(jì)算的目的 為電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)、電力系統(tǒng)的平安經(jīng)濟(jì)運(yùn)轉(zhuǎn)、繼電維護(hù)安裝的整定計(jì)算等提供根據(jù)。二、電力網(wǎng)等值電路的構(gòu)造 電力系統(tǒng)的等值電路由阻抗支路和對(duì)地導(dǎo)納支路組成三、阻抗支路的計(jì)算1、功率計(jì)算 功率損耗計(jì)算 知首端電壓和首端功率時(shí)： XIjRIjXRQjP22233)(3IS XIQRIP2233XUQPXUSXUSXIQRUQPRUSRUSRIP2121212121211221212121212112)3(33)3(33 知末端電壓和末端功率時(shí)：功率平衡關(guān)系)()(222111QQjPPSSjQPS)()(111222QQjPPSSjQPSXUQPXUSXUSXIQRUQPRUSRUSRIP

60、2222222222222222222222222222)3(33)3(332、電壓計(jì)算 電壓降落計(jì)算取 知首端電壓和首端功率時(shí)：)()()3(33*jXRUjQPjXRUSZIUjUUdUQRPXjUQXPR（電壓降落橫分量）電壓降落縱分量）UQRPXUUQXPRU(UUeUj00（電壓降落橫分量）電壓降落縱分量）11111111(URQXPUUXQRPU 知末端電壓和末端功率時(shí)： 電壓平衡方程與電壓相量圖 知末端電壓和末端功率時(shí)： 知首端電壓和首端功率時(shí)：（電壓降落橫分量）電壓降落縱分量）22222222(URQXPUUXQRPUUdUU21UdUU12jeUUjUUUjUU1222222