電氣工程基礎(chǔ)匯總

1、電氣工程基礎(chǔ)匯總1.1.1 電力系統(tǒng)的定義一次能源(primary energy)：自然界提供的動(dòng)力資源，包括煤炭、石油、天然氣(統(tǒng)稱為化石燃料fossil fuel)，水能，風(fēng)能，太陽(yáng)能，地?zé)崮埽毕艿取６文茉矗河梢淮文茉崔D(zhuǎn)換得到易于傳輸和使用的能源，最典型的就是電能。發(fā)電廠(power plants/power stations)：將不同種類(lèi)的一次能源轉(zhuǎn)換為電能的工廠。電力網(wǎng)(electrical power network/electrical power system)：將電能從發(fā)電廠輸送到用電側(cè)的網(wǎng)絡(luò)，包括變壓器和輸電線路。由變電站和不同電壓等級(jí)輸電線路組成的網(wǎng)絡(luò)稱為電力網(wǎng)。電力

2、系統(tǒng)(electrical power system/power system)：由發(fā)電廠內(nèi)的發(fā)電機(jī)、電力網(wǎng)和用電設(shè)備按照一定的規(guī)律連接組成的統(tǒng)一整體稱為電力系統(tǒng)。動(dòng)力系統(tǒng)：電力系統(tǒng)加上發(fā)電廠內(nèi)的動(dòng)力部分統(tǒng)稱為動(dòng)力系統(tǒng)。1.1.1 電力系統(tǒng)的定義電力網(wǎng)電力系統(tǒng)動(dòng)力系統(tǒng)1.1.2 電力系統(tǒng)的組成 電力系統(tǒng)就是由各種電壓等級(jí)的輸電線路將發(fā)電機(jī)，變電站和用戶連接成為一體的系統(tǒng)，完成發(fā)、輸、變、配、用的完整過(guò)程 發(fā)電 power generation 輸電 power transmission 變電 power transformation 配電 power distribution 用電 power

3、 utility1.1.2 電力系統(tǒng)的組成 電力網(wǎng)根據(jù)電壓等級(jí)可以分為： 輸電網(wǎng)(power grid/transmission network)：整個(gè)電力網(wǎng)中輸電電壓等級(jí)最高的部分，在我國(guó)是330kV500kV，輸電距離超過(guò)300km。這部分電網(wǎng)將位于偏遠(yuǎn)能源產(chǎn)地的發(fā)電廠產(chǎn)生的電能輸送到用電負(fù)荷中心，并作為不同的大區(qū)電網(wǎng)和省網(wǎng)之間的聯(lián)絡(luò)線。輸電網(wǎng)加上發(fā)電機(jī)稱為bulk power system(發(fā)輸電系統(tǒng))。 地區(qū)電網(wǎng)(subtransmission network)：輸電電壓等級(jí)在我國(guó)是110kV220kV，輸電線路距離在50km以上，連接發(fā)電廠并向用戶負(fù)荷中心供電。 配電網(wǎng)(distri

4、bution network)：在我國(guó)電壓等級(jí)在10kV35kV，輸電距離50km以內(nèi)，用于從終端變電站向工業(yè)用戶、商業(yè)、民用和農(nóng)村用電負(fù)荷直接供電的部分。1.1.2 電力系統(tǒng)的組成 變電站根據(jù)電壓等級(jí)和作用可分為： 樞紐變電站：一般高壓500kV/330kV，中壓220kV，低壓110kV。處于聯(lián)系電力系統(tǒng)各部分的中樞位置，地位重要，容量大，一旦出現(xiàn)故障，會(huì)產(chǎn)生很?chē)?yán)重的影響。 中間變電站：一般高壓220kV，中壓110kV，低壓35kV。將發(fā)電廠，樞紐變電站和負(fù)荷中心聯(lián)系起來(lái)，處于電源和負(fù)荷的中心位置，一般110kV或35kV側(cè)可以直接向較大的工業(yè)用戶供電。 終端變電站(local subs

5、tation)：一般高壓110kV，中壓35kV，低壓10kV。通常是降壓變電站，將110kV進(jìn)線功率降壓到35kV供工業(yè)用戶，降壓到10kV供商業(yè)/民用用戶。1.1.3 電力系統(tǒng)的特點(diǎn)4個(gè) 電能不能大量存儲(chǔ)，生產(chǎn)和消費(fèi)過(guò)程同時(shí)完成 供需不平衡就會(huì)產(chǎn)生系統(tǒng)穩(wěn)定的破壞 有功需求不平衡導(dǎo)致頻率波動(dòng)頻率、有功全網(wǎng)統(tǒng)一調(diào)整 無(wú)功需求不平衡導(dǎo)致電壓波動(dòng)電壓、無(wú)功就地平衡 過(guò)渡過(guò)程十分短暫 機(jī)電暫態(tài)過(guò)程不超過(guò)秒級(jí)，必須依靠高度自動(dòng)化的監(jiān)測(cè)、控制、保護(hù)與自動(dòng)裝置保證電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行1.1.3 電力系統(tǒng)的特點(diǎn) 電力系統(tǒng)有較強(qiáng)的地區(qū)性特點(diǎn) 能源集中分布在偏遠(yuǎn)地區(qū)；負(fù)荷中心集中在城市 西電東送，北煤南送 水

6、火協(xié)調(diào) 與國(guó)民經(jīng)濟(jì)關(guān)系密切 經(jīng)濟(jì)發(fā)展，電力先行 電力發(fā)展滯后造成大面積停電，工廠不得不停工或錯(cuò)峰運(yùn)行1.1.5 聯(lián)合電力系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì) 合理利用資源，協(xié)調(diào)不同一次能源的發(fā)電容量 水電跨流域調(diào)度 水火協(xié)調(diào) 可以采用大容量發(fā)電機(jī)組，提高機(jī)組運(yùn)行效益 系統(tǒng)故障或供需不平衡條件下，區(qū)域間可以相互提供支援 減少總備用容量 提高整個(gè)電網(wǎng)的供電可靠性和安全穩(wěn)定性 是不是越大越好？ 復(fù)雜的機(jī)電磁耦合，過(guò)大的電力系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生無(wú)法控制的振蕩 電網(wǎng)越大，發(fā)生聯(lián)鎖停電事故波及范圍越廣，事故影響越嚴(yán)重 多大合適？熱力網(wǎng)熱力網(wǎng)水水庫(kù)庫(kù)23kV鍋鍋爐爐10kV35kV工業(yè)用戶工業(yè)用戶220/380V居民用戶居民用戶反反應(yīng)應(yīng)堆堆2

7、3kV220kV110kV500kV樞紐變電站地區(qū)電網(wǎng)中間變電站配電網(wǎng)終端變電站輸電網(wǎng)10kV桿上變壓器1.2.1 火力發(fā)電廠 火力發(fā)電廠的分類(lèi) 朗肯(Rankine)循環(huán)做功流體依次汽化、液化 布雷頓(Brayton)循環(huán)做功流體始終保持氣態(tài) 1.2.1 火力發(fā)電廠 特點(diǎn) 一次性投資比較少，建設(shè)周期短，見(jiàn)效快。 可以靠近負(fù)荷中心，減少電能的大容量、遠(yuǎn)距離傳輸，增強(qiáng)電網(wǎng)的穩(wěn)定性。 運(yùn)行費(fèi)用高：耗煤量大，設(shè)備繁多，控制操作復(fù)雜，廠用電和運(yùn)行人員都比較多。 最優(yōu)單機(jī)容量600MW左右，小型火電機(jī)組很不經(jīng)濟(jì)。 由于鍋爐本身的物理限制，火電機(jī)組爬坡速率有限，從停機(jī)到開(kāi)機(jī)到帶滿負(fù)荷要8個(gè)小時(shí)以上，開(kāi)停機(jī)

8、成本高，適宜帶基本負(fù)荷。 做調(diào)峰、調(diào)頻電廠會(huì)增加損耗，降低效率，而且增加設(shè)備故障率。 對(duì)環(huán)境還是有一定影響1.2.2 水力發(fā)電廠 特點(diǎn) 生產(chǎn)過(guò)程簡(jiǎn)單，設(shè)備少，可以實(shí)現(xiàn)高度自動(dòng)化。 啟停迅速，發(fā)電出力調(diào)節(jié)快速，開(kāi)機(jī)到帶滿負(fù)荷不超過(guò)1分鐘，極其適合提供調(diào)峰、調(diào)頻。 運(yùn)行費(fèi)用低。 抽水蓄能電廠是目前唯一的可以大規(guī)模存儲(chǔ)電能的實(shí)用方法。 大型水電工程通常遠(yuǎn)離負(fù)荷中心，需要高電壓、大容量、遠(yuǎn)距離送電，會(huì)帶來(lái)電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行方面的問(wèn)題。 土建規(guī)模大，建設(shè)費(fèi)用高昂，建設(shè)周期長(zhǎng)。 發(fā)電量受水流條件影響很大。豐水期為避免棄水，一般宜帶基荷，不宜做調(diào)峰調(diào)頻使用；枯水期發(fā)電量不到豐水期的30%。 環(huán)境問(wèn)題 未來(lái)水電如何

9、發(fā)展？ 我國(guó)的水電廠多了嗎？1.2.6 儲(chǔ)能技術(shù) 常見(jiàn)儲(chǔ)能技術(shù) 抽水蓄能 壓縮空氣儲(chǔ)能 飛輪儲(chǔ)能 化學(xué)儲(chǔ)能蓄電池 鉛酸電池、鎳氫電池、鋰電池 氫氣儲(chǔ)能 超導(dǎo)磁體儲(chǔ)能 超級(jí)電容器 可再生能源基本上都是間斷性能源，功率輸出不穩(wěn)定，必須和儲(chǔ)能技術(shù)配合，因此可再生能源發(fā)電的發(fā)展大大促進(jìn)了儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展。1.2.6 儲(chǔ)能技術(shù) 常見(jiàn)儲(chǔ)能技術(shù)的比較 不同的應(yīng)用場(chǎng)景適合不同的儲(chǔ)能方案 長(zhǎng)時(shí)間，大容量：抽水蓄能、壓縮空氣適合于大電網(wǎng) 長(zhǎng)時(shí)間，中等容量：氫氣儲(chǔ)能，鉛酸電池適合于分布式發(fā)電、中低壓電網(wǎng) 短時(shí)間，大容量：飛輪，超導(dǎo)磁體，超級(jí)電容器適合于分布式發(fā)電、中低壓電網(wǎng) 短時(shí)間，小容量：鎳氫電池、鋰電池適合于便攜

10、、小功率應(yīng)用，也許會(huì)被超級(jí)電容取代 放開(kāi)思路，還有其它儲(chǔ)能方法： 儲(chǔ)熱：家庭中可以通過(guò)熱水器，熱泵等設(shè)備儲(chǔ)熱；前面講過(guò)太陽(yáng)能熱電廠中通過(guò)熔融硝酸鹽作為介質(zhì)儲(chǔ)熱 相變儲(chǔ)能 1.3.2 負(fù)荷曲線日負(fù)荷曲線1.3.2 負(fù)荷曲線 年負(fù)荷曲線 年持續(xù)負(fù)荷曲線 橫坐標(biāo)范圍是8760小時(shí)。將1年內(nèi)系統(tǒng)負(fù)荷的數(shù)值大小從大到小按照其持續(xù)小時(shí)數(shù)依次排列 安排發(fā)電生產(chǎn)計(jì)劃的重要依據(jù) 確定發(fā)電報(bào)價(jià)策略的重要依據(jù)1.4.3 波形質(zhì)量指標(biāo) 諧波 正弦的電流流經(jīng)非線性電路時(shí)會(huì)產(chǎn)生非正弦的電壓 電力電子設(shè)備會(huì)產(chǎn)生諧波電流，成為電網(wǎng)中的諧波電流注入源 電流和電壓的諧波畸變會(huì)產(chǎn)生無(wú)功功率，降低功率因數(shù)，增大系統(tǒng)損耗并影響電氣設(shè)備

11、的正常運(yùn)行 什么是諧波？ 諧波是一個(gè)周期電氣量的正弦波分量，其頻率為基波頻率的整數(shù)倍1.3.1 負(fù)荷的分類(lèi) 按供電可靠性分類(lèi) 一類(lèi)用戶 絕不允許出現(xiàn)供電中斷 2路以上獨(dú)立電源，自身備用電源 二類(lèi)用戶 盡量保證供電連續(xù)性 2路以上電源 三類(lèi)用戶 允許短時(shí)停電 單路電源1.5.2 電力系統(tǒng)電壓等級(jí) 高壓電壓等級(jí) 6、10、35、（60）、110、（154）、220、330和500KV 制定電壓等級(jí)的基本假設(shè) 用電設(shè)備的容許電壓偏移一般為5% 沿線路的電壓降落一般為10% 在額定負(fù)荷下，變壓器內(nèi)部的電壓降落約為5%1.5.2 電力系統(tǒng)電壓等級(jí) 根據(jù)以上假設(shè)規(guī)定電壓等級(jí) 線路額定電壓就是電壓等級(jí)規(guī)定的

12、額定電壓UN 用電設(shè)備額定電壓為線路額定電壓UN 發(fā)電機(jī)額定電壓為線路額定電壓的105%UN 變壓器額定電壓 一次側(cè)(算用電設(shè)備) 額定電壓等于用電設(shè)備額定電壓UN 直連發(fā)電機(jī)的升壓變等于發(fā)電機(jī)的額定電壓1.05 UN 二次側(cè)(算電源1.05UN ，加變壓器內(nèi)耗5%) 額定電壓等于用電設(shè)備額定電壓的110% UN1.5.2 電力系統(tǒng)電壓等級(jí)示例：1.6.1 接地的概念 如何實(shí)現(xiàn)工作接地 ？ 電氣設(shè)備（電力變壓器、電壓互感器或發(fā)電機(jī)）的中性點(diǎn)接地 又稱為電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地。 電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)：星形連接的變壓器或發(fā)電機(jī)的中性點(diǎn)。 中性點(diǎn)接地方式的分類(lèi)非直接接地系統(tǒng)直接接地系統(tǒng)大電流接地系統(tǒng)大電流接

13、地系統(tǒng)小電流接地系統(tǒng)小電流接地系統(tǒng)中性點(diǎn)直接接地中性點(diǎn)直接接地經(jīng)小阻抗接地經(jīng)小阻抗接地中性點(diǎn)不接地中性點(diǎn)不接地經(jīng)消弧線圈接地經(jīng)消弧線圈接地1.6.2 小電流接地系統(tǒng) 中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地補(bǔ)償方式 全補(bǔ)償 IL=IC，電容電流全部被補(bǔ)償，接地點(diǎn)電流為零 電網(wǎng)將產(chǎn)生串聯(lián)諧振，中性點(diǎn)電壓可能會(huì)達(dá)到很高的數(shù)值，不能采用 欠補(bǔ)償 ILIC，補(bǔ)償后的殘余電流呈電感性1.4.2 頻率質(zhì)量指標(biāo) 我國(guó)規(guī)定的電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)頻率為50Hz 頻率的波動(dòng)對(duì)電動(dòng)機(jī)等設(shè)備會(huì)造成嚴(yán)重影響，頻率過(guò)低會(huì)導(dǎo)致頻率崩潰，引起電網(wǎng)瓦解 規(guī)定限值 大容量系統(tǒng)允許頻率偏差0.2Hz 中小容量系統(tǒng)允許頻率偏差0.5Hz1.5.1 電力系統(tǒng)接線方式

14、 輸電網(wǎng)接線方式雙端電源輸電線路并架雙回線1.5.1 電力系統(tǒng)接線方式 輸電網(wǎng)接線方式環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)本章小結(jié) 電力系統(tǒng)的組成 電力系統(tǒng)：發(fā)、輸、變、配、用(牢記) 電網(wǎng)：輸電網(wǎng)、地區(qū)電網(wǎng)、配電網(wǎng)(牢記) 變電站：樞紐、中間、終端 發(fā)電生產(chǎn)過(guò)程 3種電廠的發(fā)電生產(chǎn)過(guò)程和各自的優(yōu)缺點(diǎn)(熟悉，尤其是水電、火電) 負(fù)荷 3類(lèi)負(fù)荷 日負(fù)荷曲線、年負(fù)荷曲線的作用 電能質(zhì)量指標(biāo) 電壓、頻率允許的波動(dòng)范圍(牢記)電壓等級(jí)的規(guī)定(牢記)1.6.4 中性點(diǎn)接地方式的確定大部分110kV和220kV及以上電網(wǎng)中性點(diǎn)直接接地1066kV電網(wǎng)中性點(diǎn)不接地 經(jīng)消弧線圈接地10kV電纜線路經(jīng)小電阻接地發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)不接地 經(jīng)消弧線

15、圈接地2.1.2 架空線路 架空線路的換位ABCAAABBBCCC目的在于減少三相參數(shù)不平衡目的在于減少三相參數(shù)不平衡 整換位循環(huán)：指一定長(zhǎng)度內(nèi)有兩次換位而三相導(dǎo)線整換位循環(huán)：指一定長(zhǎng)度內(nèi)有兩次換位而三相導(dǎo)線都分別處于三個(gè)不同位置，完成一次完整的循環(huán)。都分別處于三個(gè)不同位置，完成一次完整的循環(huán)。 滾式換位滾式換位 換位方式換位方式 換位桿塔換位換位桿塔換位2.2.1 架空線路的等值參數(shù) 有哪些參數(shù)？ 電阻：反映線路通過(guò)電流產(chǎn)生的有功功率損失效應(yīng) 電抗：反映載流導(dǎo)線周?chē)a(chǎn)生的磁場(chǎng)效應(yīng) 電導(dǎo)：反映線路帶電時(shí)絕緣介質(zhì)中產(chǎn)生泄漏電流以及導(dǎo)線附近空氣游離產(chǎn)生的有功功率損失 電納：反映帶電導(dǎo)線周?chē)碾妶?chǎng)效

16、應(yīng)假定每單位長(zhǎng)度的電阻為假定每單位長(zhǎng)度的電阻為r1(/km)，電抗為，電抗為x1 (/km)，電導(dǎo)為，電導(dǎo)為g1 (S/km)，電納為，電納為b1 (S/km)，則長(zhǎng)度為，則長(zhǎng)度為l的架空線路參數(shù)為：的架空線路參數(shù)為：lrR1lxX1lgG1lbB1() () (S) (S) 2.1.2 架空線路 架空線路 導(dǎo)線：主要由鋁、鋼、銅等材料制成 避雷線：一般用鋼線例如：LGJ400/50表示載流額定截面積為400mm2、鋼線額定截面積為50mm2的普通鋼芯鋁線。 架空線路的標(biāo)號(hào)： 電氣工程基礎(chǔ)課件電氣工程基礎(chǔ)課件 page *2.1.2 架空線路 導(dǎo)線為增加架空線路的性能而采取的措施 目的：減少電

17、暈損耗或線路電抗 多股線 其安排的規(guī)律為：中心一股芯線，由內(nèi)到外，第一層為6股，第二層為12股，第三層為18股，以此類(lèi)推 擴(kuò)徑導(dǎo)線 人為擴(kuò)大導(dǎo)線直徑，但不增加載流部分截面積。不同之處在于支撐層僅有6股，起支撐作用 分裂導(dǎo)線 將每相導(dǎo)線分成若干根，相互間保持一定的距離2.1.2 架空線路 桿塔 按用途分 直線桿塔 耐張桿塔 終端桿塔 轉(zhuǎn)角桿塔 換位桿塔 按材質(zhì)分 鋼筋混凝土桿(水泥桿) 鐵塔2.2.1 架空線路的等值參數(shù) 電阻Sr1導(dǎo)線材料的電阻率導(dǎo)線材料的電阻率(mm2/km)S導(dǎo)線的截面積導(dǎo)線的截面積(mm2)鋁鋁=31.5(mm2/km)；銅；銅=18.8(mm2/km)考慮隨溫度的變化考

18、慮隨溫度的變化)20(1 20trrt電阻的溫度系數(shù)，鋁電阻的溫度系數(shù)，鋁0.0036(1/)，銅，銅0.00382(1/) 電氣工程基礎(chǔ)課件電氣工程基礎(chǔ)課件 page *2.3.1 變壓器的等值參數(shù) 變比：變比k指原方、副方空載線電壓的比值Y/Y型和型和/型接法的變壓器型接法的變壓器21wwk Y/型接法的變壓器型接法的變壓器213wwk 變壓器在高壓側(cè)一般有多個(gè)分接頭變壓器在高壓側(cè)一般有多個(gè)分接頭：變壓器的實(shí)際運(yùn)行變比，是兩側(cè)繞組實(shí)際工作抽頭的變壓器的實(shí)際運(yùn)行變比，是兩側(cè)繞組實(shí)際工作抽頭的空載線電壓之比空載線電壓之比2.2.1 架空線路的等值參數(shù) 電抗三相線路，每相導(dǎo)線有自感，導(dǎo)線之間有互

19、感。三相線路，每相導(dǎo)線有自感，導(dǎo)線之間有互感。假設(shè)三相線路對(duì)稱排列，或經(jīng)過(guò)完全換位，單位長(zhǎng)度的電抗為：假設(shè)三相線路對(duì)稱排列，或經(jīng)過(guò)完全換位，單位長(zhǎng)度的電抗為：)/( 0157. 0lg1445. 01kmrDxgeDge 三相導(dǎo)線間的幾何均距三相導(dǎo)線間的幾何均距(mm)r 導(dǎo)線的計(jì)算半徑導(dǎo)線的計(jì)算半徑(mm)近似計(jì)算：近似計(jì)算：x1=0.4/km3bcacabgeDDDD三相對(duì)稱排列三相對(duì)稱排列 : Dge=D三相水平排列三相水平排列 : Dge=1.26D2.2.1 架空線路的等值參數(shù) 電抗分裂導(dǎo)線：分裂導(dǎo)線：近似計(jì)算：近似計(jì)算：2分裂導(dǎo)線分裂導(dǎo)線 x1=0.33/km；3分裂導(dǎo)線分裂導(dǎo)線

20、x1=0.30/km；4分裂導(dǎo)線分裂導(dǎo)線 x1=0.28/km)/( 0157. 0lg1445. 01kmmrDxeqgereq 分裂導(dǎo)線的等值半徑分裂導(dǎo)線的等值半徑(mm) d1k是第是第1與第與第k根子導(dǎo)線間的距離根子導(dǎo)線間的距離m 分裂根數(shù)分裂根數(shù)mkmkeqdrr12正常運(yùn)行時(shí)不允許產(chǎn)生正常運(yùn)行時(shí)不允許產(chǎn)生電暈，計(jì)算中電導(dǎo)總是電暈，計(jì)算中電導(dǎo)總是取取0，即，即g=02.2.1 架空線路的等值參數(shù) 電納三相導(dǎo)線之間以及相與地之間具有分布電容三相導(dǎo)線之間以及相與地之間具有分布電容當(dāng)線路上有電壓時(shí)，這些分布電容形成電納當(dāng)線路上有電壓時(shí)，這些分布電容形成電納(S/km) 10lg58. 72

21、611eqgerDfCb2.2.2 等值電路100300km之間的輸電線路采用之間的輸電線路采用型等值電型等值電路路100km以下線路可忽略線路電納。以下線路可忽略線路電納。300km以上線路用多個(gè)以上線路用多個(gè)型等值電路串聯(lián)等值。型等值電路串聯(lián)等值。2.3.1 變壓器的等值參數(shù)電力系統(tǒng)中變壓器大部分是三相變壓器，計(jì)算時(shí)采用單相等值電力系統(tǒng)中變壓器大部分是三相變壓器，計(jì)算時(shí)采用單相等值電路。雙繞組變壓器采用電路。雙繞組變壓器采用型等值電路表示：型等值電路表示：l電阻表示電流流過(guò)變壓器原方、副方繞組產(chǎn)生的有功損耗電阻表示電流流過(guò)變壓器原方、副方繞組產(chǎn)生的有功損耗(銅損銅損)，銘牌上，銘牌上通過(guò)短

22、路損耗通過(guò)短路損耗Ps(Pk)表示表示;l電抗表示變壓器自感、繞組互感當(dāng)電流流過(guò)時(shí)產(chǎn)生的電壓降，銘牌上通電抗表示變壓器自感、繞組互感當(dāng)電流流過(guò)時(shí)產(chǎn)生的電壓降，銘牌上通過(guò)短路電壓百分比過(guò)短路電壓百分比Us%(uk%)表示表示;l電導(dǎo)表示激磁電流流過(guò)變壓器鐵芯產(chǎn)生的有功損耗電導(dǎo)表示激磁電流流過(guò)變壓器鐵芯產(chǎn)生的有功損耗(鐵損鐵損)，銘牌上通過(guò)空，銘牌上通過(guò)空載損耗載損耗P0表示。表示。l電納表示變壓器的激磁無(wú)功功率，銘牌上通過(guò)空載電流值電納表示變壓器的激磁無(wú)功功率，銘牌上通過(guò)空載電流值I0%表示。表示。2.3.4 變壓器的型等值電路 雙繞組變壓器實(shí)際電力系統(tǒng)計(jì)算中，必須同時(shí)計(jì)入變壓器的變比：實(shí)際電力

23、系統(tǒng)計(jì)算中，必須同時(shí)計(jì)入變壓器的變比：忽略激磁支路：忽略激磁支路： 電氣工程基礎(chǔ)課件電氣工程基礎(chǔ)課件 page *2.3.4 變壓器的型等值電路 雙繞組變壓器kIIUkZIUT2121122122111) 1()()()1 (UkkUUkYIUUkYUYkITTT阻抗歸算到一次側(cè)的等值電路：阻抗歸算到一次側(cè)的等值電路：2.3.4 變壓器的型等值電路 雙繞組變壓器如果阻抗歸算到二次側(cè)：如果阻抗歸算到二次側(cè)：對(duì)應(yīng)等值電路為對(duì)應(yīng)等值電路為:2.3.1 變壓器的等值參數(shù) 電阻)( 10322NNSTSUPRlPS是短路損耗，單位是短路損耗，單位kW；UN是額定電壓，單位是額定電壓，單位kV；SN是變壓

24、器額定容是變壓器額定容量，單位量，單位kVA。l若若UN取一次側(cè)額定電壓，取一次側(cè)額定電壓，RT歸算到一次側(cè)；歸算到一次側(cè)；l若若UN取二次側(cè)額定電壓，取二次側(cè)額定電壓，RT歸算到二次側(cè)。歸算到二次側(cè)。n電抗電抗)( 10100%32NNSTSUUXn電導(dǎo)電導(dǎo)n電納電納)( 10320SUPGNT)( 10100%320SUSIBNNT2.3.2 三繞組變壓器的參數(shù)型等值電路：型等值電路：2.3.2 三繞組變壓器的參數(shù) 電阻銘牌上給定短路損耗銘牌上給定短路損耗:一個(gè)繞組開(kāi)路時(shí)，另一個(gè)繞組開(kāi)路時(shí)，另2個(gè)繞組的短路損耗個(gè)繞組的短路損耗Ps1-2，Ps2-3，Ps3-1131332322121sss

25、ssssssPPPPPPPPP211332313322123213211212121ssssssssssssPPPPPPPPPPPP每個(gè)繞組的電阻：每個(gè)繞組的電阻：)( 10)( 10)( 10322333222232211NNSTNNSTNNSTSUPRSUPRSUPR2.3.2 三繞組變壓器的參數(shù) 電阻三繞組變壓器三個(gè)繞組的額定容量可能不等，按規(guī)定有三繞組變壓器三個(gè)繞組的額定容量可能不等，按規(guī)定有100/100/100，100/50/100,100/100/50(高高/中中/低壓低壓)三種。銘牌上的額定容量是高壓繞組的容三種。銘牌上的額定容量是高壓繞組的容量。后量。后2種情況下，銘牌上的短

26、路損耗還要先進(jìn)行一次折算。種情況下，銘牌上的短路損耗還要先進(jìn)行一次折算。132131332232322122121450100450100100100sssssssssPPPPPPPPP132131332232322122121100100450100450100sssssssssPPPPPPPPP容量比為容量比為100/100/50，折算公式：折算公式：容量比為容量比為100/50/100，折算公式：折算公式：假設(shè)高壓繞組為編號(hào)假設(shè)高壓繞組為編號(hào)1，2.3.2 三繞組變壓器的參數(shù) 電抗電抗計(jì)算過(guò)程與電阻相同：電抗計(jì)算過(guò)程與電阻相同：計(jì)算電抗不需要容量比折算計(jì)算電抗不需要容量比折算(Us%是相

27、對(duì)值，銘牌數(shù)據(jù)已折算是相對(duì)值，銘牌數(shù)據(jù)已折算)實(shí)際變壓器中，排列在鐵芯中間的繞組電抗值會(huì)比較小，或?qū)嶋H變壓器中，排列在鐵芯中間的繞組電抗值會(huì)比較小，或者是負(fù)值。者是負(fù)值。%21%21%21%213231321322123231211ssssssssssssUUUUUUUUUUUU)( 10100%)( 10100%)( 10100%322333222232211NNsTNNsTNNsTSUUXSUUXSUUXn其它參數(shù)其它參數(shù)電導(dǎo)、電納、變比和雙繞組相同電導(dǎo)、電納、變比和雙繞組相同2.3.4 變壓器的型等值電路 三繞組變壓器2.4 發(fā)電機(jī)的等值參數(shù)發(fā)電機(jī)采用帶有一定內(nèi)阻抗的電壓源表示，等值電路

28、為：發(fā)電機(jī)采用帶有一定內(nèi)阻抗的電壓源表示，等值電路為：2.6.1 標(biāo)幺制的概念 幺就是1，標(biāo)幺就是以1為基準(zhǔn)(per unit) 基準(zhǔn)值有名值標(biāo)幺值 2.6.2 基準(zhǔn)值的選擇 選擇額定值作為基準(zhǔn)值 電力系統(tǒng)的電氣量：電壓、電流、功率、阻抗 4個(gè)量中只要設(shè)置2個(gè)基準(zhǔn)值 推算另外2個(gè)基準(zhǔn)值 按照習(xí)慣：選定電壓UB和功率的基準(zhǔn)值SBBBBBBBBSUIUUSI2B3 Z3這樣選擇基準(zhǔn)值，三相電路中計(jì)算功率、阻抗時(shí)就不用再考慮這樣選擇基準(zhǔn)值，三相電路中計(jì)算功率、阻抗時(shí)就不用再考慮 的系數(shù)的系數(shù) 32.6.3 不同基準(zhǔn)值下電氣量的換算以變壓器為例，變壓器的以變壓器為例，變壓器的US%實(shí)際上就是以變壓器額

29、定容量實(shí)際上就是以變壓器額定容量SN和額定電壓和額定電壓UN為基準(zhǔn)值的電抗標(biāo)幺值，假設(shè)要把該電抗值換算為基準(zhǔn)值的電抗標(biāo)幺值，假設(shè)要把該電抗值換算到全網(wǎng)統(tǒng)一的基準(zhǔn)電壓到全網(wǎng)統(tǒng)一的基準(zhǔn)電壓UB和基準(zhǔn)容量和基準(zhǔn)容量SB下，應(yīng)該如何換算？下，應(yīng)該如何換算？先算成有名值：先算成有名值：NNSNSSUuZu2T100%100%X(UN單位單位kV，SN單位單位MVA)再換算成新基準(zhǔn)值下的標(biāo)幺值再換算成新基準(zhǔn)值下的標(biāo)幺值222T*100%XBBNNSBBTBTUSSUuUSXZX同類(lèi)除以同類(lèi)2.6.4 多級(jí)電壓電網(wǎng)中電氣元件標(biāo)幺值的計(jì)算 基準(zhǔn)容量全網(wǎng)統(tǒng)一取值，一般是100MVA 近似計(jì)算法 每個(gè)電壓等級(jí)取本

30、等級(jí)的平均電壓作為基準(zhǔn)值 按我國(guó)規(guī)定，平均電壓取額定電壓的1.05倍，忽略變壓器的變比2.6.5 標(biāo)幺制的優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn) 直觀：所有電氣量都以額定值為基準(zhǔn)，正常值都應(yīng)該在1左右浮動(dòng)，很容易判別運(yùn)行參數(shù)是否偏高或偏低 例題見(jiàn)課本P169頁(yè)注意：最終計(jì)算結(jié)果必須換算為有名值有名值 = 標(biāo)幺值基準(zhǔn)值 要記得換算3f23.1.1 基礎(chǔ)知識(shí)復(fù)習(xí) 基本概念 功率(power) 設(shè)備發(fā)出或吸收能量隨時(shí)間的變化率 功率 ，單位W(VA) 關(guān)聯(lián)正向：當(dāng)電壓和電流取關(guān)聯(lián)正向的時(shí)候，乘積取正號(hào)。若功率為正，表示設(shè)備是一個(gè)負(fù)載，從外部電路吸收功率。 由能量守恒，任何電路中功率代數(shù)和為0： 能量(energy) 能量最終

31、的目的是用來(lái)做功，做功的結(jié)果是能量的轉(zhuǎn)換 能量是功率的積分 ，單位Whivdtdwp 0pttttidtvpdtw003.1.1 基礎(chǔ)知識(shí)復(fù)習(xí) 相量 電力系統(tǒng)中，總是假設(shè)電流和電壓波形是正弦波，頻率恒定（工頻50Hz） 電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析中，總是使用相量(phasor)描述正弦的電壓和電流波形正弦波正弦波)cos(2)(utUtutjjeUetuu2Re)(用復(fù)數(shù)用復(fù)數(shù)uUU表示正弦波表示正弦波u(t)電力系統(tǒng)分析穩(wěn)態(tài)計(jì)算中，所有的計(jì)算都是復(fù)數(shù)運(yùn)算電力系統(tǒng)分析穩(wěn)態(tài)計(jì)算中，所有的計(jì)算都是復(fù)數(shù)運(yùn)算 電氣工程基礎(chǔ)課件電氣工程基礎(chǔ)課件 page *3.1.2 電氣元件的電壓降落和功率損耗 線路的電壓降落

32、一段輸電線路：一段輸電線路：?jiǎn)蜗嗟戎惦娐穯蜗嗟戎惦娐? 電氣工程基礎(chǔ)課件電氣工程基礎(chǔ)課件 page *輸電線路的電壓降落輸電線路的電壓降落:221)(IjXRUUUd分解為同向和垂直的分解為同向和垂直的2個(gè)分量個(gè)分量:2222222222sincossincosRIXIUXIRIU線路末端的復(fù)功率：線路末端的復(fù)功率：222222*222sincosIjUIUIUS22222222 URQXPUUXQRPU可得線路首端的電壓為：可得線路首端的電壓為：已知線路末端電壓，求首端電壓已知線路末端電壓，求首端電壓2221222221122222222221 )()(UUUtgUUUUUURQXPjUXQ

33、RPUUUUU 電氣工程基礎(chǔ)課件電氣工程基礎(chǔ)課件 page *已知線路首端電壓，求末端電壓已知線路首端電壓，求末端電壓11121111 URQXPUUXQRPU可得線路末端的電壓為：可得線路末端的電壓為：1111212112211111111112 )()(UUUtgUUUUUURQXPjUXQRPUUUUU以上都是同一電壓等級(jí)里的計(jì)算 例題見(jiàn)P1513.1.3 開(kāi)式電力網(wǎng)的潮流計(jì)算開(kāi)式電力網(wǎng)開(kāi)式電力網(wǎng)：只有一端有電源的電力網(wǎng)一個(gè)由一個(gè)由3段線路組成的單電壓等級(jí)開(kāi)式電力網(wǎng)段線路組成的單電壓等級(jí)開(kāi)式電力網(wǎng)已知：供電電源點(diǎn)已知：供電電源點(diǎn)A的電壓的電壓UA，節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)b，c，d的功率的功率要求節(jié)點(diǎn)

34、要求節(jié)點(diǎn)b，c，d的電壓的電壓LDdLDcLDbSSS和,單電壓等級(jí)開(kāi)式電力網(wǎng)單電壓等級(jí)開(kāi)式電力網(wǎng)潮流計(jì)算的基本要求：已知部分節(jié)點(diǎn)的功率（一般是負(fù)荷節(jié)點(diǎn)）和部分節(jié)點(diǎn)的電壓（一般是電源點(diǎn)），求全網(wǎng)所有節(jié)點(diǎn)的電壓1. 輸電線路輸電線路型等值電路的導(dǎo)納支路用額定電壓下充電功率代替型等值電路的導(dǎo)納支路用額定電壓下充電功率代替 212NiBUBQi2. 充電功率與負(fù)荷功率合并，成為節(jié)點(diǎn)的運(yùn)算負(fù)荷充電功率與負(fù)荷功率合并，成為節(jié)點(diǎn)的運(yùn)算負(fù)荷 33221BLDddBBLDccBBLDbbQjSSQjQjSSQjQjSS負(fù)荷功率是消耗有功和無(wú)功為正，而線路電容是產(chǎn)生無(wú)功功率，所以是減法等值電路等值電路3. 從最

35、后一段線路開(kāi)始，利用線路額定電壓，計(jì)算每段線路的功從最后一段線路開(kāi)始，利用線路額定電壓，計(jì)算每段線路的功率損耗：率損耗：2222222232333332333 ),( , ),( ,LNLcLNLdSSSjXRUSSSSSSSSjXRUSSSS 一直推算到首端一直推算到首端1S4. 根據(jù)前述公式，已知首端電壓和功率，計(jì)算第根據(jù)前述公式，已知首端電壓和功率，計(jì)算第1段線路的電壓段線路的電壓降落，得到降落，得到Ub，再依次推算，再依次推算Uc和和Ud例例3-1：開(kāi)式電力網(wǎng)如下圖所示，線路參數(shù)標(biāo)于圖中，線路額開(kāi)式電力網(wǎng)如下圖所示，線路參數(shù)標(biāo)于圖中，線路額定電壓為定電壓為110kV，如電力網(wǎng)首端電壓為

36、，如電力網(wǎng)首端電壓為118kV，試求運(yùn)行中全電，試求運(yùn)行中全電網(wǎng)的功率和電壓分布。各點(diǎn)負(fù)荷為：網(wǎng)的功率和電壓分布。各點(diǎn)負(fù)荷為：SLDb=(20.4+j15.8)MVA, SLDc=(8.6+j7.5)MVA, SLDd=(12.2+j8.8)MVA。MVAjjUBjUBjSSMVAjjjjUBjUBjSSMVAjjjUBjSSNNLDbbNNLDccNLDdd)62.144 .20( )11010213. 11101020.82j-j15.8(20.422)53. 66 . 8( )11010277. 011010282. 05 . 76 . 8( 22)33. 82 .12( )110102

37、77. 08 . 82 .12(224242122242423222423P151頁(yè)簡(jiǎn)化計(jì)算：簡(jiǎn)化計(jì)算：在在35kV以下線路中，可以忽略電納支路以下線路中，可以忽略電納支路；計(jì)算每段線路的功率；計(jì)算每段線路的功率損耗時(shí)，可以忽略后面線路功率損耗的影響，并用額定電壓代損耗時(shí)，可以忽略后面線路功率損耗的影響，并用額定電壓代替實(shí)際負(fù)荷點(diǎn)電壓，計(jì)算公式簡(jiǎn)化為：替實(shí)際負(fù)荷點(diǎn)電壓，計(jì)算公式簡(jiǎn)化為：1,2,3)( ),(2iUXQRPUjXRUSSNiiiiiiiNiLibcdcddSSSSSSSSS123 3.1.3 開(kāi)式電力網(wǎng)的潮流計(jì)算多電壓等級(jí)開(kāi)式電力網(wǎng)多電壓等級(jí)開(kāi)式電力網(wǎng)手算：手算：采用有名值，每段

38、線路按自己的額定電壓計(jì)算采用有名值，每段線路按自己的額定電壓計(jì)算線路采用線路采用型等值電路；型等值電路；變壓器采用阻抗串聯(lián)非標(biāo)準(zhǔn)變比，勵(lì)磁支路表示為節(jié)點(diǎn)注入功率變壓器采用阻抗串聯(lián)非標(biāo)準(zhǔn)變比，勵(lì)磁支路表示為節(jié)點(diǎn)注入功率如第二章標(biāo)幺值一節(jié)所述即使在標(biāo)準(zhǔn)檔位，變比也不為13.1.3 開(kāi)式電力網(wǎng)的潮流計(jì)算多電壓等級(jí)開(kāi)式電力網(wǎng)多電壓等級(jí)開(kāi)式電力網(wǎng)計(jì)算機(jī)算法：計(jì)算機(jī)算法：采用標(biāo)幺值采用標(biāo)幺值線路和變壓器都采用線路和變壓器都采用型等值電路。型等值電路。3.1.3 開(kāi)式電力網(wǎng)的潮流計(jì)算多電壓等級(jí)開(kāi)式電力網(wǎng)多電壓等級(jí)開(kāi)式電力網(wǎng)例例3-2：兩級(jí)電壓開(kāi)式網(wǎng)如下圖所示。兩級(jí)電壓開(kāi)式網(wǎng)如下圖所示。變壓器參數(shù)：變壓器參數(shù)

39、：SN=16000kVA, Po=21kW, I0(%)=0.85, Pk=85kW, Uk(%)=10.5，變比，變比K=110kV/11kV; 110kV線路參數(shù)：線路參數(shù)：r0=0.33/km, x0=0.417/km, b0=2.7510-6s/km；10kV線路參數(shù)：線路參數(shù)：r0=0.65/km，x0=0.33/km；110kV線路首端供電電壓為線路首端供電電壓為117kV；負(fù)荷：負(fù)荷：SLDc=（11+j4.8）MVA, SLDd=（0.7+j0.5）MVA。求網(wǎng)絡(luò)的電壓和功率分布。求網(wǎng)絡(luò)的電壓和功率分布。1. 計(jì)算元件參數(shù)計(jì)算元件參數(shù)110kV線路：線路： R1 = r0l1

40、= 0.3340 = 13.2 X1 = x0l1 = 0.41740 = 16.68 B1 = b0l1 = 2.7510-640 = 1.110-4S10kV線路：線路： R2 = r0l2 = 0.655 = 3.25 X2 = x0l2 = 0.335 = 1.65變壓器：變壓器：11/110)136. 0021. 0( )1600010086. 021(100(%)41.7910160001001105 .1010100(%)02. 410160001108510 0003232322322KMVAjjSIjPSSUUXSUPRNNNkTNNkT2. 功率分布計(jì)算功率分布計(jì)算MVAj

41、jjXRUSSkVNLDd)012. 0024. 0()65. 125. 3(105 . 07 . 0)(10222222222線路阻抗功率損耗：MVAjjjjSSSSLDcLDdc)312. 5724.11()8 . 411012. 0024. 05 . 07 . 0( 2：變壓器二次側(cè)送出功率j1.088)MVA(0.055 )41.7902. 4(110312. 5724.11 )( 222212jjXRUSSTTNcT耗：變壓器阻抗支路功率損MVAjjjjjUBjSSSSkVNTcb)87. 58 .11()666. 0136. 0021. 0088. 1055. 0312. 5724

42、.11(2 1102110線路末端功率：j0.239)MVA(0.189)68.162 .13(11087. 58 .11 )( 11022211212jjXRUSSkVNbl線路阻抗功率損耗：MVAjjjjUBjSSSNlba)443. 5989.11( )666. 0239. 0189. 087. 58 .11( 2 211首端輸入功率：3. 電壓分布計(jì)算電壓分布計(jì)算j6.109)MVA(11.989)666. 0443. 5989.11(2211jjUBjSQjPSNaaaakVUXQRPUUUUbaaaaab78.114 11768.16109. 62 .13989.11117 111

43、點(diǎn)電壓：MVAjjjSSQjPSTcbbb)4 . 6779.11()088. 1055. 0312. 5724.11(kVKUXQRPUKUUUcbTbTbbTbc994.1011110/94.109 )11/110/(78.11441.794 . 602. 4779.1178.114 / )(/ )( 點(diǎn)電壓：MVAjjjSSQjPSdddd)512. 0724. 0()012. 0024. 05 . 07 . 0(210.7kV)994.1065. 1512. 025. 3724. 0994.10( 222cddccdUXQRPUUUUd點(diǎn)電壓：計(jì)及變壓器的變比 電氣工程基礎(chǔ)課件電氣工程

44、基礎(chǔ)課件 page *3.2.1有功和頻率調(diào)整的基本概念 頻率變化的原因（考察概念） 頻率由全網(wǎng)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速?zèng)Q定，所有發(fā)電機(jī)必須同步旋轉(zhuǎn) 失步機(jī)組必須被盡快從系統(tǒng)中切除 剛開(kāi)機(jī)的機(jī)組，必須在頻率和電壓接近電網(wǎng)頻率和電壓的條件下并網(wǎng)，通過(guò)電網(wǎng)強(qiáng)大的慣性拖入同步(準(zhǔn)同期并網(wǎng)) 作用在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子上的動(dòng)力矩和阻力矩的平衡使得發(fā)電機(jī)穩(wěn)定旋轉(zhuǎn) 動(dòng)力矩是原動(dòng)機(jī)的力矩(機(jī)械轉(zhuǎn)矩) 阻力矩是發(fā)電機(jī)端電磁功率產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩(電磁轉(zhuǎn)矩) 電氣工程基礎(chǔ)課件電氣工程基礎(chǔ)課件 page *3.2.1有功和頻率調(diào)整的基本概念 頻率變化的原因 發(fā)電機(jī) 發(fā)電機(jī)開(kāi)機(jī)加勵(lì)磁以后，機(jī)端就會(huì)感應(yīng)產(chǎn)生電壓 發(fā)電機(jī)并網(wǎng)以后才有定子電流，有電壓

45、和電流才有電磁功率 能量守恒，任何時(shí)刻發(fā)電機(jī)的電磁功率都與負(fù)荷功率加上電網(wǎng)損耗平衡： 負(fù)荷 負(fù)荷功率發(fā)生改變時(shí)，全網(wǎng)的功率分布就會(huì)發(fā)生變化 電磁波以接近光速傳播，發(fā)電機(jī)機(jī)端的電磁功率會(huì)由于全網(wǎng)的功率重新分布瞬時(shí)發(fā)生變化(這種功率的變化通過(guò)潮流計(jì)算得到) 頻率波動(dòng) 由于原動(dòng)機(jī)的機(jī)械慣性，原動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的動(dòng)力矩不可能馬上跟上電磁轉(zhuǎn)矩的變化，發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速就會(huì)產(chǎn)生變化，因此電網(wǎng)的頻率也會(huì)產(chǎn)生變化 結(jié)論：頻率全網(wǎng)調(diào)節(jié)，通過(guò)調(diào)節(jié)原動(dòng)機(jī)的輸出功率進(jìn)行調(diào)節(jié)lossLDiGiPPP 電氣工程基礎(chǔ)課件電氣工程基礎(chǔ)課件 page *3.2.4 電力系統(tǒng)的頻率特性假設(shè)發(fā)電機(jī)和負(fù)荷穩(wěn)定運(yùn)行在假設(shè)發(fā)電機(jī)和負(fù)荷穩(wěn)定運(yùn)行在A點(diǎn)點(diǎn)

46、，此時(shí)頻率為，此時(shí)頻率為f0，功率為，功率為P0假設(shè)負(fù)荷功率從假設(shè)負(fù)荷功率從PLD增加到增加到 ,新的穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)由負(fù)荷和發(fā)電機(jī)新的穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)由負(fù)荷和發(fā)電機(jī)的頻率特性共同決定，即的頻率特性共同決定，即B點(diǎn)點(diǎn)發(fā)電機(jī)增加的輸出功率發(fā)電機(jī)增加的輸出功率fKPPPGG01負(fù)荷減少的功率負(fù)荷減少的功率fKPPPDD12負(fù)荷功率的變化引起的頻率變化為負(fù)荷功率的變化引起的頻率變化為fKKPPPPPDGDGLDLDLD)(K表示引起單位頻率變化需要的負(fù)荷變化量。K越大，表示系統(tǒng)的慣性越大，頻率越穩(wěn)定。電力系統(tǒng)的功頻特性系數(shù)DGKKKLDP發(fā)電機(jī) 電氣工程基礎(chǔ)課件電氣工程基礎(chǔ)課件 page *3.2.5 電力系統(tǒng)

47、頻率調(diào)整 頻率二次調(diào)整頻率二次調(diào)整通過(guò)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制機(jī)構(gòu)同步器實(shí)現(xiàn)。同步器的作用是調(diào)節(jié)整定點(diǎn)的位置實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)功頻特性的平移，使頻率回到額定頻率。初始穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)為初始穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)為A，負(fù)荷功率從，負(fù)荷功率從PLD增加到增加到僅依靠發(fā)電機(jī)的一次調(diào)頻，頻率會(huì)降到僅依靠發(fā)電機(jī)的一次調(diào)頻，頻率會(huì)降到f1。如果人工進(jìn)行二次調(diào)頻，調(diào)整調(diào)速器的如果人工進(jìn)行二次調(diào)頻，調(diào)整調(diào)速器的整定位置，向上平移發(fā)電機(jī)功頻特性到整定位置，向上平移發(fā)電機(jī)功頻特性到新的穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)為新的穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)為C。二次調(diào)頻引起的發(fā)電機(jī)功率輸出增加為二次調(diào)頻引起的發(fā)電機(jī)功率輸出增加為GGGPPP0(線段線段AD)一次調(diào)頻引起的發(fā)電機(jī)功率輸出增加為

48、一次調(diào)頻引起的發(fā)電機(jī)功率輸出增加為DE負(fù)荷減少的功率為負(fù)荷減少的功率為EF頻率僅從頻率僅從f0減小到減小到f2 電氣工程基礎(chǔ)課件電氣工程基礎(chǔ)課件 page *3.2.5 電力系統(tǒng)頻率調(diào)整 頻率二次調(diào)整選擇主調(diào)頻廠二次調(diào)頻的過(guò)程不是自動(dòng)完成，而是由調(diào)度下令，由調(diào)頻廠的運(yùn)行人員手動(dòng)調(diào)整發(fā)電機(jī)的調(diào)速器整定點(diǎn)完成，將系統(tǒng)頻率恢復(fù)到額定頻率。一般一個(gè)電網(wǎng)只設(shè)置一個(gè)主調(diào)頻廠，如果主調(diào)頻廠的可調(diào)容量不夠，則輔助調(diào)頻廠在調(diào)度命令下參與調(diào)整。枯水期可以選擇大型的水電廠作為主調(diào)頻廠。豐水期可以選擇中溫中壓的火電廠作為調(diào)頻廠。 電氣工程基礎(chǔ)課件電氣工程基礎(chǔ)課件 page *3.2.5 電力系統(tǒng)頻率調(diào)整 頻率的三次調(diào)

49、整 電網(wǎng)的自動(dòng)發(fā)電控制功能AGC和經(jīng)濟(jì)調(diào)度功能ED ED每5分鐘計(jì)算一次，根據(jù)復(fù)雜的算法以全網(wǎng)煤耗最小為優(yōu)化目標(biāo)將發(fā)電出力分配到每臺(tái)機(jī)組 AGC根據(jù)電網(wǎng)頻率的變化在ED計(jì)算的基礎(chǔ)上再疊加一個(gè)調(diào)整增量 AGC和ED將目標(biāo)出力值通過(guò)通信通道下達(dá)到機(jī)組 機(jī)組通過(guò)一個(gè)自動(dòng)的控制回路自動(dòng)調(diào)整發(fā)電機(jī)調(diào)速器的整定點(diǎn)來(lái)調(diào)整發(fā)電機(jī)的出力到給定目標(biāo)值 電氣工程基礎(chǔ)課件電氣工程基礎(chǔ)課件 page *3.2.6 有功功率平衡和系統(tǒng)負(fù)荷在各類(lèi)發(fā)電廠間的合理分配 各類(lèi)發(fā)電廠負(fù)荷的合理分配不同類(lèi)型的發(fā)電廠有不同的技術(shù)經(jīng)濟(jì)特性和運(yùn)行條件，必須根據(jù)其具體特點(diǎn)安排它們?cè)谪?fù)荷曲線中承擔(dān)的負(fù)荷。核電廠：帶基本負(fù)荷水電廠：豐水期盡量利

50、用，滿開(kāi)機(jī)，減少棄水，適宜帶基本負(fù)荷，此時(shí)火電廠可以安排計(jì)劃?rùn)z修水電廠：枯水期，有調(diào)節(jié)能力的水電廠適宜做調(diào)峰調(diào)頻火電廠：大容量，高溫高壓機(jī)組宜帶基本負(fù)荷火電廠：中等容量、中溫中壓機(jī)組用于調(diào)峰調(diào)頻 頻率由全網(wǎng)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速?zèng)Q定，所有發(fā)電機(jī)必須同步旋轉(zhuǎn) 頻率全網(wǎng)調(diào)節(jié)，通過(guò)調(diào)節(jié)原動(dòng)機(jī)的輸出功率進(jìn)行調(diào)節(jié) 我國(guó)規(guī)定：頻率偏差范圍為0.20.5Hz3.2.6 有功功率平衡和系統(tǒng)負(fù)荷在各類(lèi)發(fā)電廠間的合理分配 有功平衡和備用容量任何時(shí)刻，電力系統(tǒng)中的發(fā)電出力都與負(fù)荷和損耗平衡：任何時(shí)刻，電力系統(tǒng)中的發(fā)電出力都與負(fù)荷和損耗平衡：plantlossLDiGiPPPP全網(wǎng)總發(fā)電出力全網(wǎng)總負(fù)荷功率網(wǎng)損廠用電n為保證電網(wǎng)

51、正常運(yùn)行，電網(wǎng)中必須保留一定的備用容量，為保證電網(wǎng)正常運(yùn)行，電網(wǎng)中必須保留一定的備用容量，備用容量包括：備用容量包括：l負(fù)荷備用：為適應(yīng)電網(wǎng)中每天負(fù)荷波動(dòng)設(shè)置的備用容量。負(fù)荷備用：為適應(yīng)電網(wǎng)中每天負(fù)荷波動(dòng)設(shè)置的備用容量。l檢修備用：保證機(jī)組和輸電設(shè)備計(jì)劃性檢修而保留的備用容量。檢修備用：保證機(jī)組和輸電設(shè)備計(jì)劃性檢修而保留的備用容量。l事故備用：防止電網(wǎng)故障產(chǎn)生功率缺額保留的備用容量。事故備用：防止電網(wǎng)故障產(chǎn)生功率缺額保留的備用容量。l國(guó)民經(jīng)濟(jì)備用：防止負(fù)荷超計(jì)劃增長(zhǎng)保留的備用容量。國(guó)民經(jīng)濟(jì)備用：防止負(fù)荷超計(jì)劃增長(zhǎng)保留的備用容量。n備用形式包括：備用形式包括：l熱備用熱備用(旋轉(zhuǎn)備用旋轉(zhuǎn)備用)：

52、運(yùn)行機(jī)組不滿載，保留一部分容量。：運(yùn)行機(jī)組不滿載，保留一部分容量。l冷備用冷備用(停機(jī)備用停機(jī)備用)：未開(kāi)機(jī)但可以正常運(yùn)行的機(jī)組。：未開(kāi)機(jī)但可以正常運(yùn)行的機(jī)組。3.3.1 基本概念 如何保證電壓的穩(wěn)定性 電力系統(tǒng)的運(yùn)行電壓水平由電力系統(tǒng)中的無(wú)功平衡決定 無(wú)功輸出過(guò)多會(huì)導(dǎo)致電壓過(guò)高燒毀設(shè)備，無(wú)功供給不足會(huì)導(dǎo)致電壓過(guò)低 輸電線路電抗遠(yuǎn)大于電阻，因此無(wú)功功率不能遠(yuǎn)距離傳輸，只能就地平衡 結(jié)論：調(diào)電壓就是調(diào)無(wú)功，無(wú)功就地平衡，通過(guò)調(diào)節(jié)無(wú)功電源的輸出調(diào)節(jié)電壓水平3.3.2 無(wú)功功率平衡 無(wú)功電源同步調(diào)相機(jī) 同步調(diào)相機(jī)相當(dāng)于空載運(yùn)行的發(fā)電機(jī)，不輸出有功功率，只輸出(過(guò)勵(lì)磁)或吸收(欠勵(lì)磁)無(wú)功功率，從而調(diào)

53、節(jié)系統(tǒng)電壓 無(wú)功電源電容器 電容器通常并聯(lián)在供電母線上作為無(wú)功電源為負(fù)荷點(diǎn)提供電壓支撐無(wú)功電源靜止無(wú)功補(bǔ)償器3.3.2 無(wú)功功率平衡 無(wú)功功率平衡電力系統(tǒng)的電壓無(wú)功特性以一臺(tái)發(fā)電機(jī)經(jīng)過(guò)一段線路向負(fù)荷供電為例以一臺(tái)發(fā)電機(jī)經(jīng)過(guò)一段線路向負(fù)荷供電為例sincosXEUUIPXUXEUUIQ2cossinLdXXXP為一定值時(shí)為一定值時(shí)XUPXEUQ222假設(shè)負(fù)荷的假設(shè)負(fù)荷的Q-V特性是曲線特性是曲線2，電源的，電源的Q-V特性特性是曲線是曲線1，在，在A點(diǎn)穩(wěn)定運(yùn)行，電壓為點(diǎn)穩(wěn)定運(yùn)行，電壓為VA負(fù)荷增加時(shí)，負(fù)荷負(fù)荷增加時(shí)，負(fù)荷Q-V特性向上平移到特性向上平移到2，穩(wěn)，穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)為定運(yùn)行點(diǎn)為B，電壓下降

54、到，電壓下降到VB如果發(fā)電機(jī)有無(wú)功備用，增大勵(lì)磁電流增加無(wú)如果發(fā)電機(jī)有無(wú)功備用，增大勵(lì)磁電流增加無(wú)功輸出，將功輸出，將Q-V特性上移到特性上移到1，穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)為，穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)為C，就可以把電壓恢復(fù)到就可以把電壓恢復(fù)到VA的水平的水平 電氣工程基礎(chǔ)課件電氣工程基礎(chǔ)課件 page *3.3.3 電力系統(tǒng)的電壓管理 中樞點(diǎn)的調(diào)壓范圍假設(shè)中樞點(diǎn)假設(shè)中樞點(diǎn)O向負(fù)荷點(diǎn)向負(fù)荷點(diǎn)A、B供電，供電，VA和和VB的允許變化范圍為的允許變化范圍為(0.951.05)VN假設(shè)負(fù)荷假設(shè)負(fù)荷A、B的日負(fù)荷的日負(fù)荷曲線為：曲線為：電壓損耗曲線為：電壓損耗曲線為： 電氣工程基礎(chǔ)課件電氣工程基礎(chǔ)課件 page *3.3.3 電力

55、系統(tǒng)的電壓管理 中樞點(diǎn)的調(diào)壓方式 逆調(diào)壓 負(fù)荷大時(shí)保持中樞點(diǎn)電壓比線路額定電壓高5% 負(fù)荷小時(shí)保持為線路額定電壓 可以改善電壓質(zhì)量，但調(diào)節(jié)難度大 適用于輸電線路長(zhǎng)，負(fù)荷變動(dòng)大的中樞點(diǎn) 順調(diào)壓 負(fù)荷大時(shí)允許中樞點(diǎn)電壓不低于線路額定電壓102.5% 負(fù)荷小時(shí)中樞點(diǎn)電壓不高于線路額定電壓107.5% 用于線路短，負(fù)荷波動(dòng)小的中樞點(diǎn) 常調(diào)壓 任何負(fù)荷下，保持中樞點(diǎn)電壓為線路額定電壓的102%105% 電氣工程基礎(chǔ)課件電氣工程基礎(chǔ)課件 page *3.3.4 電力系統(tǒng)的電壓調(diào)整措施 調(diào)壓措施 改變發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流，調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)輸出無(wú)功和機(jī)端電壓。 改變變壓器變比。（選擇變壓器檔位） 并聯(lián)無(wú)功補(bǔ)償調(diào)壓。（選擇

56、并聯(lián)補(bǔ)償電容器容量） 串聯(lián)電容補(bǔ)償改變線路參數(shù)。 電氣工程基礎(chǔ)課件電氣工程基礎(chǔ)課件 page *3.4.2 電能損耗 定義 供電量：在給定的時(shí)間內(nèi)(日、月、季或年)內(nèi)，系統(tǒng)中所有發(fā)電廠的總發(fā)電量減去廠用電稱為供電量 電網(wǎng)損耗電量：所有輸電、變電、配電環(huán)節(jié)損耗的電量，稱為電網(wǎng)損耗電量 網(wǎng)損率：在同一時(shí)間內(nèi)，電網(wǎng)損耗占供電量的百分比稱為電網(wǎng)的損耗率，簡(jiǎn)稱網(wǎng)損率%100供電量電網(wǎng)損耗電量網(wǎng)損率 電氣工程基礎(chǔ)課件電氣工程基礎(chǔ)課件 page *3.4.2 電能損耗 電能損耗的計(jì)算最大負(fù)荷損耗時(shí)間法假定線路向一個(gè)集中負(fù)荷供電，時(shí)間假定線路向一個(gè)集中負(fù)荷供電，時(shí)間T內(nèi)線路電能損耗為：內(nèi)線路電能損耗為：876

57、0 0 32203-2)( 10103hkWdtRUSdtRIALTL簡(jiǎn)化，假設(shè)線路輸送功率始終保持最大負(fù)荷簡(jiǎn)化，假設(shè)線路輸送功率始終保持最大負(fù)荷Smax，經(jīng)過(guò)時(shí)間，經(jīng)過(guò)時(shí)間，消耗的能量，消耗的能量恰好等于全年實(shí)際消耗的能量：恰好等于全年實(shí)際消耗的能量：)( 10322maxhkwRUSALL2max8760 0 2SdtS變壓器的電能損耗：變壓器的電能損耗：)( 10322max0hkWRUSTPATTn臺(tái)變壓器時(shí)臺(tái)變壓器時(shí)：)( )(2max0hkWSSnPTPnANST和負(fù)荷曲線形狀有關(guān)，最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)Tmax和負(fù)荷曲線形狀也有關(guān)，通過(guò)對(duì)各種典型負(fù)荷曲線預(yù)先計(jì)算，可以得到和Tmax之

58、間的關(guān)系 電氣工程基礎(chǔ)課件電氣工程基礎(chǔ)課件 page *例例3-3：額定電壓為額定電壓為110kV，長(zhǎng)度為，長(zhǎng)度為100km的雙回輸電線路向變電所供電，線的雙回輸電線路向變電所供電，線路單位長(zhǎng)度參數(shù)為路單位長(zhǎng)度參數(shù)為Z0=(0.17+j0.409)/km，b0=2.7910-6S/km，兩臺(tái)變壓器每，兩臺(tái)變壓器每臺(tái)的額定容量為臺(tái)的額定容量為31.5MVA，變比為，變比為110/11，P0+jQ0=(0.03+j0.22)MVA，PS=190kW，US % =10.5%，最大負(fù)荷為，最大負(fù)荷為(40+j30)MVA，Tmax=4500h，試計(jì)，試計(jì)算電力網(wǎng)全年的電能損耗。算電力網(wǎng)全年的電能損耗。

59、解：解：1. 計(jì)算電力網(wǎng)的潮流分布計(jì)算電力網(wǎng)的潮流分布 電氣工程基礎(chǔ)課件電氣工程基礎(chǔ)課件 page *變壓器阻抗：變壓器阻抗：17.2010315001101005 .102110100(%)2116. 110315001101902110213232322322NNkTNNkTSUUXSUPR變壓器繞組中的功率損耗：變壓器繞組中的功率損耗：MVAjMVAjjXRUSSTTNLDT)17. 424. 0( )17.2016. 1 (1103040)(2222雙回線路電容充電功率：雙回線路電容充電功率：MVAUlBQNb38. 32220線路阻抗末端的功率：線路阻抗末端的功率：MVAjjjjjQ

60、SSSSbjTLD)23.313 .40( 38. 3)22. 003. 0(217. 424. 0304002 電氣工程基礎(chǔ)課件電氣工程基礎(chǔ)課件 page *2. 計(jì)算變壓器全年的電能損耗計(jì)算變壓器全年的電能損耗當(dāng)當(dāng)Tmax=4500h, cos = 0.8時(shí)，查表得時(shí)，查表得=3150h)(1028. 1 87603023150)5 .3150(2190)(6202maxhkWhkWTPnSSnPANkT3. 計(jì)算線路全年的電能損耗計(jì)算線路全年的電能損耗線路阻抗末端負(fù)荷的功率因數(shù)線路阻抗末端負(fù)荷的功率因數(shù)79. 023.313 .403 .40cos2222222QPP)(1075. 5