電力系統(tǒng)分析200

1、電力系統(tǒng)分析1第一章 電力系統(tǒng)的基本概念一基本概念二電力系統(tǒng)的結線方式三電壓等級及適用范圍四電力系統(tǒng)中性點的運行方式2一基本概念 電力系統(tǒng)是由發(fā)電廠、輸電線、配電系統(tǒng)及負荷組成的。是現(xiàn)代社會中最重要、最龐雜的工程系統(tǒng)之一。電力網(wǎng)絡是由變壓器、電力線路等變換、輸送、分配電能設備所組成的部分?？傃b機容量指該系統(tǒng)中實際安裝的發(fā)電機組額定有功功率的總和，以千瓦（KW）、兆瓦（MW）、吉瓦（GW）為單位計。 3一基本概念 年發(fā)電量指該系統(tǒng)中所有發(fā)電機組全年實際發(fā)出電能的總和，以千瓦時（KWh）、兆瓦時（MWh）、吉瓦時（GWh）為單位計。 最大負荷指規(guī)定時間內，電力系統(tǒng)總有功功率負荷的最大值，以千瓦（K

2、W）、兆瓦（MW）、吉瓦（GW）為單位計。 4一基本概念額定頻率按國家標準規(guī)定，我國所有交流電力系統(tǒng)的額定功率為50Hz。 最高電壓等級是指該系統(tǒng)中最高的電壓等級電力線路的額定電壓。 5按對供電可靠性的要求將負荷分為三級 一級負荷：對這一級負荷中斷供電，將造成人身事故，經(jīng)濟嚴重損失，人民生活發(fā)生混亂。二級負荷：對這一級負荷中斷供電，將造成大量減產，人民生活受影響。三級負荷：所有不屬于一、二級的負荷。6二電力系統(tǒng)的結線方式 包括單回路放射式、干線式和鏈式網(wǎng)絡 優(yōu)點：簡單、經(jīng)濟、運行方便 無備用結線 缺點：供電可靠性差 適用范圍：二級負荷 包括雙回路放射式、干線式和鏈式網(wǎng)絡 優(yōu)點：供電可靠性和電壓

3、質量高 有備用結線 缺點：不經(jīng)濟 適用范圍：電壓等級較高或重要的負荷7三電壓等級及適用范圍 8三電壓等級及適用范圍說明：用電設備的容許電壓偏移一般為5%；沿線路的電壓降落一般為10%；在額定負荷下，變壓器內部的電壓降落約為5%。9三電壓等級及適用范圍電力網(wǎng)絡中電壓分布采取的措施：取用電設備的額定電壓為線路額定電壓，使所有設備能在接近它們的額定電壓下運行；取線路始端電壓為額定電壓的105%；取發(fā)電機的額定電壓為線路額定電壓的105%；變壓器分升壓變和降壓變考慮一次側接電源，取一次側額定電壓等于用電設備額定電壓；二次側接負荷，取二次側額定電壓等于線路額定電壓。 10變壓器的電壓等級升壓變壓器（例如

4、35/121，10.5/242）一次側（低壓側）接電源，相當于用電設備，一次側額定電壓等于用電設備的額定電壓；直接和發(fā)電機相聯(lián)的變壓器一次側額定電壓等于發(fā)電機的額定電壓；二次側（高壓側）接線路始端，向負荷供電，相當于發(fā)電機，應比線路的額定電壓高5%，加上變壓器內耗5%，所以二次側額定電壓等于用電設備的額定電壓110%。11變壓器的電壓等級降壓變壓器（110/38.5，220/38.5）一次側（高壓側）接線路末端，相當于用電設備，一次側額定電壓等于用電設備的額定電壓；二次側（低壓側）向負荷供電，相當于發(fā)電機，應比線路的額定電壓高5%，加上變壓器內耗5%，所以二次側額定電壓等于用電設備的額定電壓1

5、10%。12四電力系統(tǒng)中性點的運行方式 特點：供電可靠性低，比較經(jīng)濟； 直接接地 故障時：如發(fā)生接地故障，則構成 短路回路，接地相電流很大； 適用范圍：110KV以上系統(tǒng)。 特點：供電可靠性高，絕緣費用高； 故障時：如發(fā)生接地故障，不必切 不接地 除接地相，但非接地相對 地電壓為 相電壓 適用范圍：60KV以下系統(tǒng) 13四電力系統(tǒng)中性點的運行方式 1. 中性點經(jīng)消弧線圈接地（電抗線圈）中性點不接地方式 2. 中性點經(jīng)非線性電阻接地 過補償（總電流為感性） 欠補償（總電流為容性） 14第二章 電力系統(tǒng)各元件的特性和數(shù)學模型一電力系統(tǒng)中生產、變換、輸送、消費電能的四大部分的特性和數(shù)學模型1.發(fā)電機

6、組 2.變壓器3.電力線路 4.負荷二電力網(wǎng)絡的數(shù)學模型 15復功率的符號說明： 取 滯后功率因數(shù) 為正，感性無功負荷 運行時，所吸取的無功功率 超前功率因數(shù) 為負，容性無功 滯后功率因數(shù) 為正，感性無功發(fā)電機 運行時，所發(fā)出的無功功率 超前功率因數(shù) 為負，容性無功 16第一節(jié) 電力線路的參數(shù)和數(shù)學模型電力線路結構簡述 電力線路按結構可分為 架空線：導線、避雷線、桿塔、絕緣子和金具等 電 纜：導線、絕緣層、保護層等架空線路的導線和避雷線 導 線：主要由鋁、鋼、銅等材料制成 避雷線：一般用鋼線171. 架空線路的導線和避雷線認識架空線路的標號 / 鋼線部分額定截面積 主要載流部分額定截面積 J

7、表示加強型，Q表示輕型 J 表示多股線 表示材料，其中：L表示鋁、 G表示鋼、T表示銅、HL表示 鋁合金 例如：LGJ400/50表示載流額定截面積為400、鋼線額定截面積為50的普通鋼芯鋁線。 18為增加架空線路的性能而采取的措施 目的：減少電暈損耗或線路電抗。多股線 其安排的規(guī)律為：中心一股芯線，由內到外，第一層為6股，第二層為12股，第三層為18股，以此類推擴徑導線 人為擴大導線直徑，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。分裂導線 又稱復導線，其將每相導線分成若干根，相互間保持一定的距離。但會增加線路電容。192. 架空線路的絕緣子 架空線路使用的絕緣子分為 針

8、式：35KV以下線路 懸式：35KV及以上線路 通?？筛鶕?jù)絕緣子串上絕緣子的片數(shù)來判斷線路電壓等級，一般一個絕緣子承擔1萬V左右的電壓。3. 架空線路的換位問題 目的在于減少三相參數(shù)不平衡 整換位循環(huán)：指一定長度內有兩次換位而三相導線都分別處于三個不同位置，完成一次完整的循環(huán)。 滾式換位 換位方式 換位桿塔換位 20 電力線路的阻抗有色金屬導線架空線路的電阻 有色金屬導線指鋁線、鋼芯鋁線和銅線 每相單位長度的電阻： 其中： 鋁的電阻率為31.5 銅的電阻率為18.8 考慮溫度的影響則： 212.有色金屬導線三相架空線路的電抗 最常用的電抗計算公式： 其中： 22進一步可得到：還可以進一步改寫為

9、：在近似計算中，可以取架空線路的電抗為23分裂導線三相架空線路的電抗 分裂導線采用了改變導線周圍的磁場分布，等效地增加了導線半徑，從而減少了導線電抗。可以證明： 244. 鋼導線三相架空線路的電抗 鋼導線與鋁、銅導線的主要差別在于鋼導線導磁。 5. 電纜線路的阻抗 電纜線路的結構和尺寸都已經(jīng)系列化，這些參數(shù)可事先測得并由制造廠家提供。一般，電纜線路的電阻略大于相同截面積的架空線路，而電抗則小得多。25 電力線路的導納三相架空線路的電納 其電容值為： 最常用的電納計算公式： 架空線路的電納變化不大，一般為 26分裂導線線路的電納架空線路的電導 線路的電導取決于沿絕緣子串的泄漏和電暈 絕緣子串的泄

10、漏：通常很小 電暈：強電場作用下導線周圍空氣的電離現(xiàn)象 導線周圍空氣電離的原因：是由于導線表面的電場強度超過了某一臨界值，以致空氣中原有的離子具備了足夠的動能，使其他不帶電分子離子化，導致空氣部分導電。27 確定由于電暈產生的電導，其步驟如下：1.確定導線表面的電場強度2.電暈起始電場強度 283. ，得電暈起始電壓或臨界電壓4. 每相電暈損耗功率5. 求線路的電導 296. 對于分裂導線在第一步時做些改變 實際上，在設計線路時，已檢驗了所選導線的半徑是否能滿足晴朗天氣不發(fā)生電暈的要求，一般情況下可設 g=0 30四.電力線路的數(shù)學模型 電力線路的數(shù)學模型是以電阻、電抗、電納和電導來表示線路的

11、等值電路。 分兩種情況討論： 一般線路的等值電路 一般線路：中等及中等以下長度線路，對架空線為300km；對電纜為100km。 不考慮線路的分布參數(shù)特性，只用將線路參數(shù)簡單地集中起來的電路表示。 312）長線路的等值電路 長線路：長度超過300km的架空線和超過100km的電纜。精確型 根據(jù)雙端口網(wǎng)絡理論可得： 32簡化型33兩個基本概念 在超高壓線路中，略去電阻和電導，即相當于線路上沒有有功功率損耗時波阻抗：特性阻抗 。自然功率：當負荷阻抗為波阻抗時，該負荷所消耗的功率。34二負荷的參數(shù)和數(shù)學模型負荷用有功功率P和無功功率Q來表示。 35第二節(jié) 變壓器的參數(shù)和數(shù)學模型雙繞組變壓器的參數(shù)和數(shù)學

12、模型三繞組變壓器的參數(shù)和數(shù)學模型自耦變壓器的參數(shù)和數(shù)學模型36一.雙繞組變壓器的參數(shù)和數(shù)學模型阻抗電阻變壓器的電阻是通過變壓器的短路損耗，其近似等于額定總銅耗。 我們通過如下公式來求解變壓器電阻： 37電抗 在電力系統(tǒng)計算中認為，大容量變壓器的電抗和阻抗在數(shù)值上接近相等，可近似如下求解： 38電抗 在電力系統(tǒng)計算中認為，大容量變壓器的電抗和阻抗在數(shù)值上接近相等，可近似如下求解： 39導納電導 變壓器電導對應的是變壓器的鐵耗，近似等于變壓器的空載損耗，因此變壓器的電導可如下求解：電納 在變壓器中，流經(jīng)電納的電流和空載電流在數(shù)值上接近相等，其求解如下： 40二.三繞組變壓器的參數(shù)和數(shù)學模型按三個繞

13、組容量比的不同有三種不同的類型： 100/100/100、100/50/100、100/100/50按三個繞組排列方式的不同有兩種不同的結構： 升壓結構：中壓內，低壓中，高壓外 降壓結構：低壓內，中壓中，高壓外41電阻 由于容量的不同，對所提供的短路損耗要做些處理對于100/100/100 然后按雙繞組變壓器相似的公式計算各繞組電阻42對于100/50/100或100/100/50 首先，將含有不同容量繞組的短路損耗數(shù)據(jù)歸算為額 定電流下的值。例如：對于100/50/100 然后，按照100/100/100計算電阻的公式計算各繞組電阻。 43按最大短路損耗求解（與變壓器容量比無關） 指兩個10

14、0%容量繞組中流過額定電流，另一個100%或50%容量繞組空載時的損耗。 根據(jù)“按同一電流密度選擇各繞組導線截面積”的變壓器的設計原則： 442. 電抗根據(jù)變壓器排列不同，對所提供的短路電壓做些處理： 然后按雙繞組變壓器相似的公式計算各繞組電阻 一般來說，所提供的短路電壓百分比都是經(jīng)過歸算的45三.自耦變壓器的參數(shù)和數(shù)學模型 就端點條件而言，自耦變壓器可完全等值于普通變壓器，但由于三繞組自耦變壓器第三繞組的容量總小于變壓器的額定容量，因此需要進行歸算。對于舊標準：對于新標準，也是按最大短路損耗和經(jīng)過歸算的短路電壓百分比值進行計算。 46第三節(jié)標幺值基本概念有名制：在電力系統(tǒng)計算時，采用有單位的

15、阻抗、導納、電壓、電流和功率等進行計算。標幺制：在電力系統(tǒng)計算時，采用沒有單位的阻抗、導納、電壓、電流和功率等進行計算?；鶞手担簩τ谙鄬χ档南鄬鶞?。三者之間的關系：標幺制=有名制/基準值4）基本級：將參數(shù)和變量歸算至同一個電壓級。一般取網(wǎng)絡中最高電壓級為基本級。 47標幺制的優(yōu)點：線電壓和相電壓的標幺值數(shù)值相等，三相功率和單相功率的標幺值數(shù)值相等。選擇基準值的條件：基準值的單位應與有名值的單位相同阻抗、導納、電壓、電流、功率的基準值之間也應符合電路的基本關系 功率的基準值=100MVA 電壓的基準值=參數(shù)和變量歸算的額定電壓482. 電壓級的歸算有名值的電壓級歸算 對于多電壓級網(wǎng)絡，都需將參

16、數(shù)或變量歸算至同一電壓級基本級。標幺值的電壓級歸算將網(wǎng)絡各元件阻抗、導納以及網(wǎng)絡中各點電壓、電流的有名值都歸算到基本級，然后除以與基本級相對應的阻抗、導納、電壓和電流的基準值。將未經(jīng)歸算的各元件阻抗、導納以及網(wǎng)絡中各點電壓、電流的有名值除以由基本級歸算到這些量所在電壓級的阻抗、導納、電壓和電流的基準值。493. 等值變壓器模型優(yōu)點：這種模型可以體現(xiàn)電壓變換，在多電壓等級網(wǎng)絡計算中，可以不必進行參數(shù)和變量的歸算等值變壓器模型推導：50電力網(wǎng)絡中應用等值變壓器模型的計算步驟：有名制、線路參數(shù)都未經(jīng)歸算，變壓器參數(shù)則歸在低壓側。有名制、線路參數(shù)和變壓器參數(shù)都已按選定的變比歸算到高壓側。標幺制、線路和

17、變壓器參數(shù)都已按選定的基準電壓折算為標幺值。51一些常用概念實際變比 k k=UI/UIIUI、UII :分別為與變壓器高、低壓繞組實際匝數(shù)相對應的電壓。標準變比有名制：歸算參數(shù)時所取的變比標幺制：歸算參數(shù)時所取各基準電壓之比非標準變比 k* k*= UIIN UI /UII UIN52制定電力網(wǎng)絡等值電路模型的方法分兩大類：有名制標幺制對于多電壓級網(wǎng)絡，因采用變壓器模型不同分兩大類： 1） 應用等值電路模型時，所有參數(shù)和變量都要作電壓級歸算 2） 應用等值變壓器模型時，所有參數(shù)和變量可不進行歸算4. 電力網(wǎng)絡的數(shù)學模型53 第三章 簡單電力網(wǎng)絡的潮流計算和分析電力線路和變壓器的運行狀況的計算

18、和分析簡單電力網(wǎng)絡的潮流分布和控制54電力網(wǎng)絡特性計算所需的原始數(shù)據(jù)：用戶變電所的負荷功率及其容量電源的供電電壓和樞紐變電所的母線電壓繪制等值電路所需的各元件參數(shù)和相互之間的關聯(lián)、關系等等55第一節(jié) 電力線路和變壓器運行狀況的計算和分析 一. 電力線路運行狀況的計算和分析 電力線路功率的計算 已知條件為：末端電壓U2，末端功率S2=P2+jQ2，以及線路參數(shù)。求解的是線路中的功率損耗和始端電壓和功率。解過程：從末端向始端推導。1）56阻抗支路末端功率阻抗支路中損耗的功率阻抗支路始端功率始端導納支路的功率 57始端功率電力線路電壓的計算 同樣的問題其幅值為： 58相角為：簡化為：從始端向末端推導

19、已知條件為：始端電壓U1，始端功率S1=P1+jQ1，以及線路參數(shù)。求解的是線路中的功率損耗和末端電壓和功率。59功率的求取與上相同電壓的求取應注意符號電壓質量指標電壓降落：指線路始末兩端電壓的相量差。為相量。電壓損耗：指線路始末兩端電壓的數(shù)值差。為數(shù)值。標量以百分值表示：60電壓偏移：指線路始端或末端電壓與線路額定電壓的數(shù)值差。為數(shù)值。標量以百分值表示：電壓調整：指線路末端空載與負載時電壓的數(shù)值差。為數(shù)值。標量以百分值表示：61電力線路上的電能損耗最大負荷利用小時數(shù)Tmax：指一年中負荷消費的電能W除以一年中的最大負荷Pmax，即： 年負荷率：一年中負荷消費的電能W除以一年中的最大負荷Pma

20、x與8760h的乘積，即： 年負荷損耗率：全年電能損耗除以最大負荷時的功率損耗與8760h的乘積，即： 62最大負荷損耗時間：全年電能損耗除以功率損耗，即：求取線路全年電能損耗的方法有以下兩個：根據(jù)最大負荷損耗率計算：根據(jù)最大負荷損耗時間計算：63電能經(jīng)濟指標輸電效率：指線路末端輸出有功功率與線路始端輸入有功功率的比值，以百分數(shù)表示：線損率或網(wǎng)損率：線路上損耗的電能與線路始端輸入的電能的比值64電力線路運行狀況的分析空載：末端電壓可能高于始端，即產生電壓過高現(xiàn)象。有載：與發(fā)電機極限圖相類似。65二. 變壓器運行狀況的計算和分析變壓器中的電壓降落、功率損耗和電能損耗用變壓器的 型電路功率變壓器阻

21、抗支路中損耗 的功率66變壓器勵磁支路損耗的功率變壓器始端功率 電壓降落 （為變壓器阻抗中電壓降落的縱、橫分量） 注意：變壓器勵磁支路的無功功率與線路導納支路的 無功功率符號相反67電能損耗與線路中的電能損耗相同（電阻中的損耗，即銅耗部分）電導中的損耗，即鐵耗部分，近似取變壓器空載損耗P0與變壓器運行小時數(shù)的乘積，變壓器運行小時數(shù)等于8760h減去因檢修等而退出運行的小時數(shù)。根據(jù)制造廠提供的試驗數(shù)據(jù)計算其功率損耗68進一步簡化：要注意單位間的換算。69第二節(jié) 輻射形網(wǎng)絡中的潮流計算 功率的計算 電力網(wǎng)絡的功率損耗由各元件等值電路中不接地支路阻抗損耗和接地支路導納損耗構成。 阻抗損耗 導納損耗

22、輸電線 變壓器 70電壓的計算 當功率通過元件阻抗（Z=R+jX）時，產生電壓降落 注意：要分清楚從受電端計算還是從送電端計算 潮流的計算 已知條件往往是送電端電壓U1和受電端負荷功率S2以及元件參數(shù)。求解各節(jié)點電壓、各元件流過的電流或功率。 計算步驟： 根據(jù)網(wǎng)絡接線圖以及各元件參數(shù)計算等值電路，并將等值電路簡化。71 根據(jù)已知的負荷功率和網(wǎng)絡額定電壓，從受電端推算到送電端，逐一近似計算各元件的功率損耗，求出各節(jié)點的注入和流出的功率，從而得到電力網(wǎng)絡的功率分布。 注意：第二步只計算功率分布，第三步只計算電壓分布，因此，這是一種近似計算方法，若要計算結果達到精度要求，可反復上列步驟，形成一種迭代

23、算法，直到精度滿足要求為止，只是在迭代計算中，第二步不再用額定電壓，而用在上次計算中得到的各點電壓近似值進行計算。72第三節(jié) 環(huán)形網(wǎng)絡中的潮流計算介紹的是最簡單的單一環(huán)網(wǎng)，主要由一個電源供電第一步：將單一環(huán)網(wǎng)等值電路簡化為只有線路阻抗的簡化等值電路。根據(jù)網(wǎng)絡接線圖以及各元件參數(shù)計算等值電路；以發(fā)電機端點為始端，并將發(fā)電廠變壓器的勵磁支路移至負荷側；將同一節(jié)點下的對地支路合并，并將等值電路圖重新編號；在全網(wǎng)電壓為額定電壓的假設下，計算各變電所的運算負荷和發(fā)電廠的運算功率，并將它們接在相應節(jié)點。73第二步：用簡化的回路電流法解該簡化等值電路 通過近似方法，從功率中求取相應的電流，電壓近似認為是額定

24、電壓：74第三步：用相同的方法求解第四步：計算整個網(wǎng)絡的功率分布75由此，擴展到相應的多節(jié)點網(wǎng)絡的計算當中：76重要概念功率分點：網(wǎng)絡中某些節(jié)點的功率是由兩側向其流動的。分為有功分點和無功分點。在環(huán)網(wǎng)潮流求解過程中，在功率分點處將環(huán)網(wǎng)解列。當有功分點和無功分點不一致時，將在哪一個分點解列？ 在無功分點處解列，因為電網(wǎng)應在電壓最低處解列，而電壓的損耗主要為由無功功率流動引起的，無功分點的電壓往往低于有功分點的電壓。772.兩端供電網(wǎng)絡中的功率分布 回路電壓為0的單一環(huán)網(wǎng)等值于兩端電壓大小相等、相位相同的兩端供電網(wǎng)絡。同時，兩端電壓大小不相等、相位不相同的兩端供電網(wǎng)絡，也可等值于回路電壓不為0的單

25、一環(huán)網(wǎng)。78 以回路電壓不為0的單一環(huán)網(wǎng)為例，其求解過程為：設節(jié)點1、4的電壓差為：用簡化的回路電流法解簡化等值電路通過近似方法，從功率中求取相應的電流，電壓近似認為是額定電壓：79流經(jīng)阻抗Z12功率為：流經(jīng)阻抗Z43功率為：80計算各線段的電壓降落和功率損耗，過程為：求得網(wǎng)絡功率分布后，確定其功率分點以及流向功率分點的功率，在功率分點即網(wǎng)絡最低電壓點將環(huán)網(wǎng)解開，將環(huán)形網(wǎng)絡看成兩個輻射形網(wǎng)絡，由功率分點開始，分別從其兩側逐段向電源端推算電壓降落和功率損耗。81第四節(jié) 電力網(wǎng)絡的簡化方法及其應用有三種簡化方法： 等值電源法 兩個或兩個以上有源支路向同一節(jié)點供電時，可用一個等值有源支路替代。替代后

26、，網(wǎng)絡中其他部分的電壓、電流、功率保持不變。82第四章 復雜電力系統(tǒng)潮流的計算機算法基本概念電力網(wǎng)絡方程功率方程和節(jié)點分類潮流計算的迭代算法簡化潮流的計算潮流計算中稀疏技術的應用83基本概念電力系統(tǒng)潮流計算：是對復雜電力系統(tǒng)正常和故障條件下穩(wěn)態(tài)運行狀態(tài)的計算。其目的是求取電力系統(tǒng)在給定運行方式下的節(jié)點電壓和功率分布，用以檢查系統(tǒng)各元件是否過負荷、各點電壓是否滿足要求、功率分布和分配是否合理以及功率損耗等。 潮流計算是電力系統(tǒng)計算分析中的一種最基本的計算。 潮流計算的計算機算法是以電網(wǎng)絡理論為基礎的，應用數(shù)值計算方法求解一組描述電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)特性的方程。 84潮流計算方法的要求：計算速度快內存需要

27、小計算結果有良好的可靠性和可信性適應性好，即能處理變壓器變比調整、系統(tǒng)元件的不同描述和與其他程序配合的能力強簡單85潮流計算方法的步驟：建立潮流的數(shù)學模型確定適宜的計算方法制定計算流程圖編制計算機程序對計算結果進行分析和確定，檢查程序的正確性 形成節(jié)點導納矩陣；給各節(jié)點電壓設初值；將節(jié)點電壓初值代入，求出修正方程式的常數(shù)項向量；將節(jié)點電壓初值代入，求出雅可比矩陣元素；求解修正方程式，求出變量的修正向量；求出節(jié)點電壓的新值；如有PV節(jié)點，則檢查該類節(jié)點的無功功率是否越限；檢查是否收斂，如不收斂，則以各節(jié)點電壓的新值作為初值自第3步重新開始下一次迭代，否則轉入下一步。計算支路功率分布，PV節(jié)點無功

28、功率和平衡節(jié)點注入功率，最后輸出結果，并結束。86 第五章 電力系統(tǒng)運行方式的調整與控制有功功率的最優(yōu)分布頻率調整無功功率的最優(yōu)分布電壓調整87概述電力系統(tǒng)是現(xiàn)代社會中最重要、最龐雜的工程系統(tǒng)之一。如何保證正常、穩(wěn)態(tài)運行時的電能質量和經(jīng)濟性問題，是我們考慮的重點問題之一。衡量電能質量的指標包括：頻率質量、電壓質量和波形質量，分別以頻率偏移、電壓偏移和波形畸變率表示。衡量運行經(jīng)濟性的主要指標為：比耗量和線損率有功功率的最優(yōu)分布包括：有功功率負荷預計、有功功率電源的最優(yōu)組合、有功功率負荷在運行機組間的最優(yōu)分配等。88第一節(jié) 電力系統(tǒng)中有功功率的平衡電力系統(tǒng)經(jīng)濟調度：是在滿足安全和一定質量要求的條件

29、下盡可能提高運行的經(jīng)濟性，即合理地利用現(xiàn)有的能源和設備，以最少的燃料消耗量（或燃料費用或運行成本），保證對用戶可靠而滿意地供電。最優(yōu)潮流：滿足各節(jié)點正常功率平衡及各種安全性不等式約束條件下，求以發(fā)電費用（耗量）或網(wǎng)損為目標函數(shù)的最優(yōu)的潮流分布。最優(yōu)潮流的優(yōu)點：將安全性運行和最優(yōu)經(jīng)濟運行等問題綜合地用統(tǒng)一的數(shù)學模型來描述。 89一.負荷預測的簡要介紹電力系統(tǒng)經(jīng)濟調度的第一個問題就是研究用戶的需求，即進行電力負荷預測，按照調度計劃的周期，可分為日負荷預測，周負荷預測和年負荷預測。不同的周期的負荷有不同的變化規(guī)律：第一種變動幅度很小，周期又很短，這種負荷變動有很大的偶然性；第二種變動幅度較大，周期也

30、較長，屬于這種負荷的主要有：電爐、壓延機械、電氣機車等帶有沖擊性的負荷變動；第三種變動基本上可以預計，其變動幅度最大，周期也最長，是由于生產、生活、氣象等變化引起的負荷變動。90負荷預測的精度直接影響經(jīng)濟調度的效益，提高預測的精度就可以降低備用容量，減少臨時出力調整和避免計劃外開停機組，以利于電網(wǎng)運行的經(jīng)濟性和安全性。 負荷預測分類：安全監(jiān)視過程中的超短期負荷預測；日調度計劃；周負荷預測；年負荷預測；規(guī)劃電源和網(wǎng)絡發(fā)展時需要用120年的負荷預測值。91根據(jù)負荷變化，電力系統(tǒng)的有功功率和頻率調整大體上也可分為：一次調頻：由發(fā)電機調速器進行；二次調頻：由發(fā)電機調頻器進行；三次調頻：由調度部門根據(jù)負

31、荷曲線進行最優(yōu)分配。前兩種是事后的，第三種是事前的。一次調頻是所有運行中的發(fā)電機組都可參加的，取決于發(fā)電機組是否已經(jīng)滿負荷發(fā)電。這類 發(fā)電廠稱為負荷監(jiān)視廠。二次調頻是由平衡節(jié)點來承擔。 92二.一些名詞性解釋有功功率電源：可投入發(fā)電設備的可發(fā)功率之和，不應小于包括網(wǎng)損和廠用電在內的系統(tǒng)（總）發(fā)電負荷。系統(tǒng)的備用容量：系統(tǒng)電源容量大于發(fā)電負荷的部分，可分為熱備用和冷備用或負荷備用、事故備用、檢修備用和國民經(jīng)濟備用等。93第二節(jié) 電力系統(tǒng)中有功功率的最優(yōu)分配 經(jīng)濟調度的第二個問題是有功功率的最優(yōu)分配，包括有功功率電源的最優(yōu)組合和有功功率負荷的最優(yōu)分配。一.有功功率電源的最優(yōu)組合有功功率電源的最優(yōu)組

32、合：是指系統(tǒng)中發(fā)電設 備或發(fā)電廠的合理組合。通常所說的機組的合理開停，大體上包括三個部分：機組的最優(yōu)組合順序機組的最優(yōu)組合數(shù)量機組的最優(yōu)開停時間94二.有功功率負荷的最優(yōu)分配最優(yōu)化：是指人們在生產過程或生活中為某個目的而選擇的一個“最好”方案或一組“得力”措施以取得“最佳”效果這樣一個宏觀過程。有功功率負荷的最優(yōu)分配：是指系統(tǒng)的有功功率負荷在各個正在運行的發(fā)電設備或發(fā)電廠之間的合理分配。其核心是按等耗量微增率準則進行分配。電力系統(tǒng)最優(yōu)運行是電力系統(tǒng)分析的一個重要分支，它所研究的問題主要是在保證用戶用電需求（負荷）的前提下，如何優(yōu)化地調度系統(tǒng)中各發(fā)電機組或發(fā)電廠的運行工況，從而使系統(tǒng)發(fā)電所需的總

33、費用或所消耗的總燃料耗量達到最小這樣決策問題。 95數(shù)學模型 一般非線性規(guī)劃問題可描述為滿足非線性約束條件是非線性函數(shù)的最小值問題，其標準形式為： 即在滿足h(x)=0的等式約束條件下和g(x)不等式的條件下，求取目標函數(shù)f(x)值最小。962. 電力系統(tǒng)經(jīng)濟調度的數(shù)學模型 目標函數(shù)：系統(tǒng)發(fā)電所需的總費用或所消耗的總燃料耗量 對于純火電系統(tǒng)， 發(fā)電廠的燃料費用主要與發(fā)電機輸出的有功功率有關，與輸出的無功功率及電壓等運行參數(shù)關系較小 。這種反映單位時間內發(fā)電設備的能量消耗與發(fā)出的有功功率之間的關系稱為耗量特性。其函數(shù)關系式為： 單位：噸/小時 上述函數(shù)可用試驗數(shù)據(jù)通過最小二乘法擬合而成，根據(jù)前人

34、經(jīng)驗，階數(shù)為2比較合適，即972. 電力系統(tǒng)經(jīng)濟調度的數(shù)學模型 總的目標函數(shù)為：關于目標函數(shù)的一些重要的概念：耗量微增率 ：單位時間內輸入能量微增量與輸出功率微增量的比值。為耗量特性曲線上某一點切線的斜率。比耗量 ：單位時間內輸入能量與輸出功率之比。為耗量特性曲線上某一點縱坐標和橫坐標的比值。發(fā)電設備的效率 ：為比耗量的倒數(shù)。982. 電力系統(tǒng)經(jīng)濟調度的數(shù)學模型等式約束條件：有功功率必須保持平衡的條件。 對于每個節(jié)點： 對于整個系統(tǒng)： 若不計網(wǎng)損：992. 電力系統(tǒng)經(jīng)濟調度的數(shù)學模型不等式約束條件：為系統(tǒng)的 運行限制。變量：各發(fā)電設備輸出有功功率。 1003. 電力系統(tǒng)經(jīng)濟調度問題的求解 一般

35、用拉格朗日乘數(shù)法。 現(xiàn)用兩個發(fā)電廠之間的經(jīng)濟調度來說明，問題略去網(wǎng)絡損耗。建立數(shù)學模型。1013. 電力系統(tǒng)經(jīng)濟調度問題的求解根據(jù)給定的目標函數(shù)和等式約束條件建立一個新的、不受約束的目標函數(shù)拉格朗日函數(shù)。對拉格朗日函數(shù)求導，得到最小值時應有的三個條件： （1）1023. 電力系統(tǒng)經(jīng)濟調度問題的求解求解（1）得到： 這就是著名的等耗量微增率準則，表示為使總耗量最小，應按相等的耗量微增率在發(fā)電設備或發(fā)電廠之間分配負荷。對不等式約束進行處理對于有功功率限制，當計算完后發(fā)現(xiàn)某發(fā)電設備越限，則該發(fā)電設備取其限制，不參加最優(yōu)分配計算，而其他發(fā)電設備重新進行最優(yōu)分配計算。無功功率和電壓限制和有功功率負荷的分

36、配沒有直接關系，可暫時不計，當有功功率負荷的最優(yōu)分配完成后計算潮流分布在考慮。103第二節(jié) 電力系統(tǒng)的頻率調整一.概述頻率是電力系統(tǒng)運行的一個重要的質量指標，直接影響著負荷的正常運行。負荷要求頻率的偏差一般應控制在（0.2 0. 5）Hz的范圍內。一般而言，系統(tǒng)綜合負荷的有功功率與頻率大致呈一次方關系。要維持頻率在正常的范圍內，其必要的條件是系統(tǒng)必須具有充裕的可調有功電源。104頻率不穩(wěn)定給運行中的電氣設備帶來的危害：對用戶的影響產品質量降低生產率降低 對發(fā)電廠的影響 汽輪機葉片諧振輔機功能下降 對系統(tǒng)的影響互聯(lián)電力系統(tǒng)解列發(fā)電機解列105二. 自動調速系統(tǒng)及其特性 關鍵在于利用杠桿的作用調整

37、汽輪機或水輪機的導向葉片，使其開度增大，增加進汽量或進水量。 P112106三. 頻率的一次調整概念介紹發(fā)電機的單位調節(jié)功率：發(fā)電機組原動機或電源頻率特性的斜率。 標志著隨頻率的升降發(fā)電機組發(fā)出功率減少或增加的多寡。1071. 概念介紹發(fā)電機是調差系數(shù)：單位調節(jié)功率的倒數(shù)。發(fā)電機的單位調節(jié)功率與調差系數(shù)的關系：一般來說發(fā)電機的單位調節(jié)功率是可以整定的：汽輪發(fā)電機組 =35或 =33.320水輪發(fā)電機組 =24或 =50251081. 概念介紹負荷的單位調節(jié)功率：綜合負荷的靜態(tài)頻率特性的斜率。一般而言：1092. 頻率的一次調整簡述：由于負荷突增，發(fā)電機組功率不能及時變動而使機組減速，系統(tǒng)頻率下

38、降，同時，發(fā)電機組功率由于調速器的一次調整作用而增大，負荷功率因其本身的調節(jié)效應而減少，經(jīng)過一個衰減的振蕩過程，達到新的平衡。數(shù)學表達式：KS：稱為系統(tǒng)的單位調節(jié)功率，單位Mw/Hz。表示原動機調速器和負荷本身的調節(jié)效應共同作用下系統(tǒng)頻率下降或上升的多少。1102. 頻率的一次調整注意：取功率的增大或頻率的上升為正；為保證調速系統(tǒng)本身運行的穩(wěn)定，不能采用過大的單位調節(jié)功率；對于滿載機組，不再參加調整。 對于系統(tǒng)有若干臺機參加一次調頻： 具有一次調頻的各機組間負荷的分配，按其調差系數(shù)即下降特性自然分配。111四. 頻率的二次調整當負荷變動幅度較大（0.5%1.5%），周期較長（幾分鐘），僅靠一次

39、調頻作用不能使頻率的變化保持在允許范圍內，這時需要籍調速系統(tǒng)中的調頻器動作，以使發(fā)電機組的功頻特性平行移動，從而改變發(fā)電機的有功功率以保持系統(tǒng)頻率不變或在允許范圍內。數(shù)學表達式 如果 ，即發(fā)電機組如數(shù)增發(fā)了負荷功率的原始增量，則 ，即所謂的無差調節(jié)。 對于N臺機，則：112四. 頻率的二次調整當系統(tǒng)負荷增加時，由以下三方面提供：二次調頻的發(fā)電機組增發(fā)的功率 ；發(fā)電機組執(zhí)行一次調頻，按有差特性的調差系數(shù)分配而增發(fā)的功率 ；由系統(tǒng)的負荷頻率調節(jié)效應所減少的負荷功率 。113四. 頻率的二次調整頻率調整圖114五. 調頻廠的選擇 調頻廠須滿足的條件：調整的容量應足夠大；調整的速度應足夠快；調整范圍內

40、的經(jīng)濟性能應該好；注意系統(tǒng)內及互聯(lián)系統(tǒng)的協(xié)調問題。通過分析各種電廠的特點，調頻廠的選擇原則為：系統(tǒng)中有水電廠時，選擇水電廠做調頻廠；當水電廠不能做調頻廠時，選擇中溫中壓火電廠做調頻廠。115六. 互聯(lián)系統(tǒng)頻率的調整 由幾個地區(qū)系統(tǒng)互聯(lián)為一個大系統(tǒng)的情況，對某一個地區(qū)系統(tǒng)而言，負荷變化（增加） 時，可能伴隨著與其他系統(tǒng)交換功率的變化 ，則有116 若設A、B兩系統(tǒng)互聯(lián)，兩系統(tǒng)負荷變化（增加）分別為 ，引起互聯(lián)系統(tǒng)的頻率變化（降低） ，及聯(lián)絡線交換功率的變化 ，如下圖：系統(tǒng)A：系統(tǒng)B：在負荷增加 的影響下，兩系統(tǒng)的頻率和交換功率的變化量為：117七. 自動負荷-頻率控制 這是廣義的自動調頻，其功能

41、有：保持系統(tǒng)頻率等于或十分接近額定值；保持系統(tǒng)內各區(qū)域或聯(lián)合系統(tǒng)內各子系統(tǒng)間的交換功率為給定值；保持各發(fā)電設備以最經(jīng)濟的方式運行。118第三節(jié)無功平衡與電壓調整不但要求全網(wǎng)平衡，更要求就地（局部）平衡，以減小Q在線路上的流動（傳輸）否則會增加電壓損耗和功率損耗 QGC-所有無功電源發(fā)出無功的總和 QLD-所有負荷消耗的無功 QL -變壓器或線路的無功損耗119當系統(tǒng)無功不足時,無功功率在較低的電壓水平下平衡.為保證系統(tǒng)電壓質量,系統(tǒng)在規(guī)劃和運行時,都應保證有一定的無功備用容量.(一般為總無功負荷的7-10%)當無功不足時,應增設無功補償裝置,且應盡可能裝在無功負荷中心以達到就地平衡.120二.

42、系統(tǒng)中樞點的電壓管理電力系統(tǒng)調壓的目的是使用戶的電壓偏移保持在規(guī)定的范圍內.中樞點-是少數(shù)能反映系統(tǒng)電壓水平的有代替性的節(jié)點,一般選主要發(fā)電廠或樞紐變電所母線作為中樞點.中樞點的電壓確定了,其他節(jié)點電壓也就確定了.121中樞點的調壓方式122 逆調壓適用于供電線路較長，負荷變動較大的場合 順調壓適用于供電線路較短，負荷變動較小的場合三電力系統(tǒng)的調壓措施 均為變比.123 調整Vb，可采用如下措施：改變發(fā)電機機端電壓VG.改變變壓器變比.增設無功補償裝置，以減少網(wǎng)絡中無功的傳輸.124改變線路參數(shù)利用發(fā)電機調壓改變發(fā)電機的勵磁電流此法簡單經(jīng)濟，應優(yōu)先采用但只適用于供電線路不長、負荷波動不大的場合

43、因為If不可能無限增加；VG受近區(qū)負荷電壓的要求的限制；發(fā)電機自身絕緣條件不允許VG過高所以發(fā)電機端電壓的允許調節(jié)范圍是（）VGN.125 例如 VGN=10.5kv 則調節(jié)范圍為（.025)kv改變變壓器變比調壓在雙繞組變壓器的高壓側以及三繞組變壓器的高、中壓側裝有分接頭容量為KVA及以下變壓器有三個分接頭：VN5%,即. VN 、VN 、.VN容量為 KVA及以上變壓器有五個分接頭：VN.%,即. VN 、 .VN 、 VN 、. VN 、.VN126普通變壓器的分接頭只能在停電的情況下改變，所以在任何負荷情況下只能用同一個分接頭有載調壓變壓器可以帶負荷改變分接頭降壓變分接頭的選擇例某降壓

44、變電所有一變比k.的變器歸算到高壓側的阻抗為.j0 ，最大負荷為Smax=28+j14MVA,最小負荷Smin=10+j6MVA.最大負荷時高壓母線電壓為kv,最小負荷時為kv.低壓側母線允許電壓變化范圍為kv.試選擇分接頭127(選變壓器分接頭時，不計變壓器的功率損耗）V1max=113kvV2max=10kvV1min=115kvV2min=11kv解：高壓側提供的電壓V2max=V1max-Vtmax = V1max-(PmaxRT+QmaxXT)/V1max128 =113-(282.44+1440)/113 =107.44kv V2min=V1min-Vtmin = V1min-(P

45、minRT+QminXT)/ V1min =115-(10 2.44+6 40)/115 =112.7kv2選擇分接頭 Vtmax= V2max/ V2maxV2N =107.44/10 11 =118.2kv Vtmin= V2min/ V2min V2N =112.7/11 11 =112.7kv129取平均值: Vt=(Vtmax+ Vtmin)/2 =(118.2+112.7)/2 =115.45kv選最接近(計算值115.45kv)的分接頭電壓115.5 kv,即1105%的分接頭.3校驗: 最大最小負荷時,低壓母線的實際電壓為 V2max= V2maxk=107.44 11/115

46、.5 =10.23kv10kv V2min= V2mink=112.7 11/115.5 =10.73kv11kv130 即低壓側母線的電壓變化在1011kv范圍內. 所選擇的分接頭能滿足調壓要求.升壓變分接頭的選擇 選擇方法與降壓變基本相同. 高 1 2 低 降壓變壓器 V2max =V1max-Vtmax131 低 2 1 高 升壓變壓器 V2max =V1max+Vtmax 3.利用無功功率補償調壓(或并聯(lián)補償調壓 或改變無功分布調壓) 當系統(tǒng)的無功不足時,改變變比并不能增加無功的供給. 當系統(tǒng)無功不足而引起電壓下降時,須增設無功補償裝置.(否則,會一些點滿足電壓要求,而另一些情況會更惡

47、劣) 132 V1 P+jQ 未裝補償設備前: V1 =V2+(PR+QX)/ V2 裝補償設備后: V1 =V2 c+(PR+(Q-Qc)X)/ V2 c 設V1在裝補償設備前后不變 則 V2+(PR+QX)/ V2 = V2 c+(PR+(Q-Qc)X)/ V2 c = V2c+(PR+QX)/ V2-QcX/ V2 c V2 V2c-QcX/ V2 c133 Qc= V2c(V2c-V2)/X低壓側 電壓要求為V2c， Qc的計算與變壓器的變比有關. Qc= kV2c(kV2c -V2)/X = k2V2c (V2c -V2/k)/X1采用電容器補償 為了盡量減少Qc,節(jié)約投資 當最大負

48、荷時，電容器投入運行； 當最小負荷時，電容器退出，完全由 變比的調節(jié)來滿足調壓要求。134變壓器分接頭由最小負荷時調壓要求確定。即則 并選接近得實際變比k. 按最大負荷得調壓要求確定Qc. 135 兩式相除，消去 QcN,求出k,并選出實際 變比k,再代入或，可求出QcN. 例 已知ZT=6+j120 ,Smax=20+j15MVA, Smin=10+j8MVA.低壓側要求電壓為10.5kv，若V1保持為110kv.試配合變壓器分接頭得選擇，確定采用電容器補償時的補償容量。 V1 V2 解：1求高壓側提供的電壓1362確定k 按最小負荷調壓要求確定k，即 選最接近得104.5kv的分接頭137

49、3確定QcN 按最大負荷的調壓要求確定QcN取補償容量為6Mvar.（也可保留小數(shù)） 4校驗 求低壓母線實際電壓138 基本滿足要求.4.改變輸電線路參數(shù)調壓 1改變R:增大導線截面積，可降低電壓損耗，同時降低網(wǎng)損.用于10kv及以下線路. 2改變X:串聯(lián)電容，多用于35kv及以上線路.139 未裝串聯(lián)電容時， 裝串聯(lián)電容后，140此措施在功率因數(shù)較低的場合使用更為有效.調壓方案時技術經(jīng)濟方案. 小結通過改變電網(wǎng)電壓水平實現(xiàn)調壓： 1 改變發(fā)電機端電壓調壓 ： 用于地方性電網(wǎng). 2 改變變壓器變比調壓 ： 用于系統(tǒng)無功充足時。其實質時改變電壓無功分布調壓.1413 增設無功補償設備調壓：當系統(tǒng)

50、無功不足時采用： 可提高系統(tǒng)運行電壓水平 可降低電網(wǎng)有功損耗4 改變輸電線路參數(shù)調壓： 用于功率因數(shù)較低、負荷波動較大的1035kv配電線路142第七章電力系統(tǒng)對稱故障分析7-1概述短路系統(tǒng)中相與相之間或相與大地之間的非正常連接一短路的原因和后果143二短路類型三相短路最嚴重，但發(fā)生的幾率小510%兩相短路 單相接地短路 幾率最高65%兩相接地短路 第一種三相短路是對稱短路，后三種是不對稱短路144三短路計算的目的和簡化假設目的(1)校驗設備的機械穩(wěn)定性（沖擊電流）和穩(wěn)定性(周期分量，即最大有效值電流)(2)為設計和選擇電氣主接線提供數(shù)據(jù)(3)為合理配置各種繼電保護和自動裝置提供依據(jù)145簡化

51、假設(1)負荷只以恒定的電抗表示或略去不計146略去所有元件的電阻和導納（即接地支路）而只用恒定電抗表示，且認為系統(tǒng)中各發(fā)電機的電勢同相位（可避免復數(shù)運算）。認為系統(tǒng)除不對稱故障處出現(xiàn)局部不對稱外，其余部分三相對稱。147以上，SD單位MVA，UD為線電壓、單位KVA，Id單位KA。 2. SD和UD的選取 （1） SD常取100MVA或1000MVA（特殊情況：取發(fā)電機和變壓器的額定容量為SD）。 （2） UD， 準確算法時取基本級的額定148電壓為UD，其它各電壓級按變壓器實際變比換算而得（用于穩(wěn)態(tài)分析）近似算法時取基本級的平均額定電壓為UD，同時取變壓器的變比為平均額定電壓之比，因而其它

52、電壓級的電壓基準既是該電壓級的平均額定電壓。平均額定電壓也是國標值：149UN：6，10，35，110，220，330，500；UAV：3.15，6.3，10.5，37，115，230，345，525。（用于短路分析）150三、不同基準值的標幺值之間的換算 變壓器、發(fā)電機銘牌上的標幺值阻抗參數(shù)是以來自SN、UN為基準的 進行電網(wǎng)計算時，等值電路中需將各元件的標幺值換算到統(tǒng)一的SD和UD下。 1.換算方法 先將設備標幺值還原為有名值 再將之變換為統(tǒng)一基準下的標幺值151 X（N）*=X（）/ZD（N） = X（）/（UN2/ SN ）所以 X（）= X（N）*（ UN2/SN） X（D）*= X

53、（）/ZD（D） = X（）/（UD2/ SD ）152 = X（）（ SD /UD2 ） = X（N）* （ UN2/SN） （ SD /UD2 ）2.短路計算中各元件的具體算法（注 意到：UAN=UAV，UTN=UAV） 153（1）發(fā)電機XG（D）*= XG（N）* （UGN2/SGN）（ SD /UD2 ） = XG（N）* （ SD /SGN ） （2）變壓器 有名值： XT（ ）= （UK % /100） （UN2/ SN ）（式中SN 為MVA，P65 3-18式SN 為KVA ）154XT（ N ）*= （UK % /100） （UN2/ SN ）/ （UN2/ SN ） =

54、UK % /100 XT（ D ）*= XT（ N ）* （UTN2/ STN ） （ SD / UD2 ） = （UK % /100） （SD/ STN ）（3）電抗器 限制短路電流用，銘牌上給出UN、 IN和電抗百分值XK % 。因為 ZD（N ）= UN2/ SN= UN/ （ 3 IN）155所以， XK %= （XR（）/ ZD（N） 100 XR（N）*= XR%/100 XR（D）*=（ XR%/100 ） （UN/ 3 IN） （SD/UD2）（4）線路XL（D）*= XL/ ZD = XL/ （ UD2 /SD）采用標幺值后各級參數(shù)不需做歸算（這是采用標幺制的一大優(yōu)點）156

55、7-2 無限大功率電源供電網(wǎng)絡的三 相短路 無限大功率電源：容量無限大，內阻為零。一、短路暫態(tài)分析 三相對稱只分析一相。 157 R L R L UMSIN(wt+) L (d I a/d t)+R I a= UMSIN(wt+) 解得 ： I a= IPMSIN (wt+-)+IMSIN (-0)- IPMSIN (-)e-t/Ta IPM=UM/（R2+（w l)2) IPM=UM/（(R+R)2+（w l+ w l)2) 158- 電源的相角，- R + j w l的相角，0- (R+R) + j( w l+ w l)的阻抗角，T a-L/R,分析：短路電流由周期分量和非周期分量兩部分組

56、成周期分量幅值恒定，不衰減非周期分量是衰減的，時間常數(shù)為T a，最后衰 減為零159二、短路沖擊電流和最大有效值電流1.短路沖擊電流I s h-在最嚴重短路情況下的短路電流最大瞬時值經(jīng)分析：最嚴重的短路情況是：IM=0（短路前空載）； =0；=90（短路回路R w l）。160由短路電流波形可知： I s h出現(xiàn)在短路發(fā)生后半個周期，則此時間為0.01s.所以， I s h= IPM+ IPM e-0.01/Ta=（1+ e-0.01/Ta ） IPM=K s h IPM純電阻電路：Ta=0，K s h=1；純電感電路： Ta=，K s h=2 所以，1 K s h2在工程計算中：發(fā)電機機端短

57、路時取K s h=1.9；161發(fā)電廠高壓母線或發(fā)電機出線經(jīng)電抗器后短路取K s h=1.85；其它地點短路取K s h=1.8 I s h主要用于校驗動穩(wěn)定2.最大有效值電流I s h I t = =162由圖, I s h 也出現(xiàn)在t=0.01s,設在一個周期內i n h 不變 I s h= I pt 2+ I np 2(t=0.01)因為 I s h= IPM+ IPM e-0.01/Ta所以 I np (t=0.01)= I s h- IPM = K s h IPM - IPM =（K s h 1）IPM 因此 I s h= I p 2 +（K s h 1） 2IP 2 = IP1+2

58、（ K s h 1 ）2163所以 當K s h =1.9， I s h =1.62IP 當K s h =1.8， I s h =1.51IP I s h 用于校驗熱穩(wěn)定 i i a t t t164三.短路容量（短路功率)定義：St=3UavItIt-t時刻的短路電流有效值St-t時刻的短路能量St*=St/ Sd =3UavIt/3UavId=It*當It*已知 則 St=It*Sd St用于校驗斷路器的切斷能力 St只是個計算值，不能實測 短路時電網(wǎng)電壓不等于Uav165四. 無限大功率系統(tǒng)的三相短路計算無限功率系統(tǒng)內阻=0端電壓恒定取系統(tǒng)端電壓Us=Uav 則 Us*=Us/Ud=1K

59、(3)166Ip*=Us*/X*=1/ X*而非周期分量一般不需要單獨算出。在計算ish.Ish時通過Ksh 計算 X*167網(wǎng)絡化簡與轉移電抗的計算求得短路回路的總電抗X*就可方便的求其他各量 通過網(wǎng)絡化簡可求X* 一網(wǎng)絡化簡合并為一個等值電源kIk=1/ X*168保留各電源kX1kX2kXnkE1 E2EnIk=E1/ X1k+ E2/ X2k+ En/ Xnk169二.轉移電抗的概念:轉移電抗-電源點與短路點之間直接聯(lián)系的電抗kk1707-3有限容量電源供電的三相短路計算一.同步發(fā)電機供電系統(tǒng)三相短路物理過程分析1.實例波形171計算曲線:0.2sI*XC0s0.1sXC-計算電抗17

60、2應用計算曲線求任意時刻短路電流周期分量的步驟:作統(tǒng)一標幺值等值電路保留各電源點,化簡網(wǎng)絡,求得各電源點對短路點的轉移電抗求計算電抗: XCi= Xik *SNi /Sd查曲線或查表求某時刻t的短路電流周期分量標幺值（無限大容量系統(tǒng) Ip k=1/ X k ）轉化為有名值173+第八章電力系統(tǒng)不對稱故障分析 第一節(jié)對稱分量法合成三組對稱的三相相量可以合成為一組不對稱的三相相量. 174=為簡化，引入運算符“a“,a=ej120,則：矩陣形式：分解：任一組不對稱的三相相量可分解為三組對稱的三相相量。175T=T-1=176可以證明，在阻抗對稱的三相電路中，正序負序零序各分量互不耦合即在元件上：通