電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析課件

2023/12/9電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析

2023/12/9第一節(jié)電力系統(tǒng)概述第二節(jié)電力系統(tǒng)的電壓等級和負(fù)荷第三節(jié)電力系統(tǒng)中性點(diǎn)的接地方式電力系統(tǒng)概述和基本概念2023/12/9第一節(jié)電力系統(tǒng)概述

一、電力系統(tǒng)的基本概念1.電力系統(tǒng)的基本概念電力系統(tǒng)：發(fā)電+變配電+用電電力網(wǎng)絡(luò)：變配電+用電動力系統(tǒng)：動力部分+電力系統(tǒng)動力部分：火電：鍋爐、汽輪機(jī)、用熱設(shè)備水電：水庫、水輪機(jī)2023/12/92023/12/92.世界電力系統(tǒng)發(fā)展概況發(fā)電原理：電磁感應(yīng)定律第一座發(fā)電廠：1882年，英國倫敦1831年，法拉第輸電電壓：100V和400V直流第一個電力系統(tǒng)：1882年，法國輸電電壓：直流1500V~2000V，功率：2kw，距離：57km單相交流輸電：1885年，出現(xiàn)變壓器三相交流輸電：1891年，出現(xiàn)三相變壓器及三相異步電動機(jī)第一條三相交流輸電線路：輸電電壓：交流12kV，距離：180km2023/12/9目前交流輸電電壓：1200kV，1500kV在研究中距離：>1000km，功率：>5000MW目前直流輸電電壓：±800kV距離：>1000km，功率：>3000MW3.我國電力系統(tǒng)發(fā)展概況第一座發(fā)電廠：1882年，上海目前：6個跨省電力系統(tǒng)：華東、東北、華中、西北、華南電力裝機(jī)總?cè)萘浚?/p>

到2011年底達(dá)10.4億千瓦,僅次于美國成為全球第二電力大國。

電網(wǎng)規(guī)模超過美國成為全球第一。華中電網(wǎng)：500kV，西北電網(wǎng)：330kV+750kV2023/12/9

第一條1000kV：2008年11月，我國首條1000kV特高壓輸電線路正式通電運(yùn)行。

這項(xiàng)工程起于山西，途經(jīng)河南止于湖北，穿越黃河、漢江兩條大河，跨越太行、伏牛兩座名山，全長654km，是世界上第一條投入商業(yè)化運(yùn)行的高壓輸電線路，實(shí)現(xiàn)由輸煤向輸電的轉(zhuǎn)變

。2023/12/9第一條±800kV直流輸電工程

：云廣特高壓直流輸電工程于2010年6月18日正式竣工投產(chǎn)。是迄今世界電壓等級最高的直流輸電項(xiàng)目。云南省楚雄州祿豐縣→廣東省廣州增城市經(jīng)云南、廣西、廣東。線路全長1373千米。輸送容量500萬千瓦。寧東-山東±660kV直流輸電工程，2011年2月28日投入運(yùn)行。2023/12/9云廣±800千伏特高壓直流輸電線路2023/12/92023/12/9交流輸電的優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：主要表現(xiàn)發(fā)電和配電方面（1）發(fā)電：

交流發(fā)電機(jī)很方便地把機(jī)械能、化學(xué)能等形式的能轉(zhuǎn)化為電能。（2）配電：方便地通過變壓器升壓和降壓。缺點(diǎn)：主要表現(xiàn)輸電方面

（1）線路造價高

輸送同樣功率交流電所用導(dǎo)線截面積大于或等于直流輸電所用導(dǎo)線的截面積的1.33倍。

（2）年運(yùn)行費(fèi)用高

直流架空輸電線只用兩根，導(dǎo)線電阻損耗比交流輸電??；沒有感抗和容抗的無功損耗；沒有集膚效應(yīng)，導(dǎo)線的截面利用充分。

（3）存在系統(tǒng)穩(wěn)定問題交流電力系統(tǒng)中所有的同步發(fā)電機(jī)都必須保持同步運(yùn)行。2023/12/9直流輸電的優(yōu)缺點(diǎn)：①當(dāng)輸送相同功率時,直流線路造價低,架空線路桿塔結(jié)構(gòu)較簡單。優(yōu)點(diǎn)：主要表現(xiàn)輸電方面②直流輸電的功率和能量損耗?、蹖νㄐ鸥蓴_?、芫€路穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時沒有電容電流,沒有電抗壓降,沿線電壓分布較平穩(wěn),線路本身無需無功補(bǔ)償；⑤直流輸電線聯(lián)系的兩端交流系統(tǒng)不需要同步運(yùn)行缺點(diǎn)：①直流輸電的換流站比交流系統(tǒng)的變電所復(fù)雜、造價高②換流裝置（整流和逆變）運(yùn)行中需要大量的無功補(bǔ)償，正常運(yùn)行時可達(dá)直流輸送功率的40～60％③換流裝置在運(yùn)行中在交流側(cè)和直流側(cè)均會產(chǎn)生諧波，要裝設(shè)濾波器。2023/12/9

在電力裝機(jī)容量迅速增長的同時，我國的電源結(jié)構(gòu)也在不斷的得到優(yōu)化。2010年我國的水電裝機(jī)容量達(dá)到21340萬千瓦，居世界第一。三峽水電站水庫壩高：185m，水頭：175m，水庫長600多km

32臺發(fā)電機(jī)，每臺容量700MW總裝機(jī)容量：18.2GW，年發(fā)電量：86.5TWh輸電電壓：500kV，±500kV

它是世界上規(guī)模最大的水電站，也是中國有史以來建設(shè)最大型的工程項(xiàng)目。2023/12/9俯瞰三峽水電站2023/12/9三峽水電站2023/12/92023/12/92023/12/9三峽水電站泄洪圖2023/12/9開發(fā)西南水電基地：金沙江13個階梯，瀾滄江14個階梯，大渡河17個階梯，雅礱江11個階梯.在建的巨型項(xiàng)目：溪洛渡水電站工程總投資：792億元工程期限：2005年—2015年總裝機(jī)容量為1260萬千瓦，(金沙江下游)

年發(fā)電量為571.2億千瓦時，位居世界第三，是中國第二大水電站。向家壩水電站工程總投資：434億元工程期限：2006年—2015年總裝機(jī)容量為600萬千瓦，(金沙江下游)

年發(fā)電量為307億千瓦時，位居世界第四，是中國第三大水電站。2023/12/9大西南水電站群落輪廓2023/12/92023/12/9溪洛渡水電站效果圖2023/12/9眺望施工現(xiàn)場全景2023/12/9溪洛渡庫區(qū)施工夜全景2023/12/9施工現(xiàn)場特寫2023/12/92023/12/9世界巨型水電站排行表2023/12/9核電突破了1000萬千瓦，風(fēng)電容量達(dá)到了3107萬千瓦。核電站工作原理：

燃料：鈾。用鈾制成的核燃料在“反應(yīng)堆”的設(shè)備內(nèi)發(fā)生裂變而產(chǎn)生大量熱能，再用處于高壓力下的水把熱能帶出，在蒸汽發(fā)生器內(nèi)產(chǎn)生蒸汽，蒸汽推動汽輪機(jī)帶著發(fā)電機(jī)一起旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生電能。我國的核電站

秦山核電站：

(浙江省海鹽縣)國產(chǎn)化率>70%大亞灣核電站：

(深圳

)國產(chǎn)化率<10%嶺澳核電站：(大亞灣西海岸

)國產(chǎn)化率約30%田灣核電站：(江蘇省連云港市

)國產(chǎn)化率>70%2023/12/9風(fēng)力發(fā)電風(fēng)力發(fā)電機(jī)＋充電器＋數(shù)字逆變器風(fēng)力發(fā)電機(jī)：

把由風(fēng)輪得到的恒定轉(zhuǎn)速，通過升速傳遞給發(fā)電機(jī)構(gòu)均勻運(yùn)轉(zhuǎn)，把機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋?/p>

風(fēng)力發(fā)電機(jī)因風(fēng)量不穩(wěn)定，故其輸出的是13～25V變化的交流電，須經(jīng)充電器整流，再對蓄電瓶充電，使風(fēng)力發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電能變成化學(xué)能。然后用有保護(hù)電路的逆變電源，把電瓶里的化學(xué)能轉(zhuǎn)變成交流220V市電，才能保證穩(wěn)定使用。2023/12/9風(fēng)力發(fā)電2023/12/9中國風(fēng)電區(qū)域發(fā)展?fàn)顩r（單位：MW）2023/12/9太陽能發(fā)電太陽能發(fā)電是最理想的新能源。

大約40分鐘照射在地球上的太陽能，便足以供全球人類一年能量的消費(fèi)。

從太陽能獲得電力，需通過太陽電池進(jìn)行光電變換來實(shí)現(xiàn)。要使太陽能發(fā)電實(shí)用，一是要提高太陽能光電變換效率并降低其成本，二是要實(shí)現(xiàn)太陽能發(fā)電同現(xiàn)在的電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)。

日本已于1992年4月實(shí)現(xiàn)了太陽能發(fā)電系統(tǒng)同電力公司電網(wǎng)的聯(lián)網(wǎng)，已有一些家庭開始安裝太陽能發(fā)電設(shè)備。2023/12/9光伏發(fā)電2023/12/9國際空間站太陽能電池板2023/12/9綠色環(huán)保節(jié)能太陽能2023/12/9太陽能屋頂發(fā)電站2023/12/9火力發(fā)電

利用煤、石油、天然氣等燃料燃燒時產(chǎn)生的熱能，通過發(fā)電動力裝置轉(zhuǎn)換成電能。

火電裝機(jī)增速也在不斷的下降，火電新增裝機(jī)占全年新增裝機(jī)的比重也已經(jīng)從2005年的81%下降到了2010年的64.34%。2023/12/9火力發(fā)電2023/12/9二、電力系統(tǒng)的發(fā)展方向（1）特高壓輸電交流>1000千伏、直流>±800千伏它的最大特點(diǎn)就是可以長距離、大容量、低損耗輸送電力。據(jù)測算，1000千伏交流特高壓輸電線路的輸電能力超過500萬千瓦，接近500千伏超高壓交流輸電線路的5倍?！?00千伏直流特高壓的輸電能力達(dá)到700萬千瓦，是±500千伏超高壓直流線路輸電能力的2.4倍。2011年1月6日，國家發(fā)改委批復(fù)了特高壓交流試驗(yàn)示范工程擴(kuò)建工程。該工程計(jì)劃于年內(nèi)投運(yùn)，擴(kuò)建后輸送容量將擴(kuò)大至500萬千瓦。而這一擴(kuò)建工程，成為“十二五”期間我國特高壓建設(shè)的起步工程。

僅僅相隔20天，1月26日國家電網(wǎng)公司又宣布，要全力推進(jìn)±1100千伏特高壓直流研究，5年內(nèi)將建成示范工程，從而為外送距離超過2400公里的大型能源基地提供支撐。2023/12/9（2）柔性交流輸電(flexiblealternativecurrenttransmissionsystems，F(xiàn)ACTS)

將電力電子技術(shù)、微處理機(jī)技術(shù)和控制技術(shù)等應(yīng)用于高壓輸變電系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對電力系統(tǒng)參數(shù)，如線路阻抗、相位角、功率潮流的連續(xù)調(diào)節(jié)控制，從而大幅度提高輸電線路輸送能力和提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定水平，降低輸電損耗，以提高輸配電系統(tǒng)可靠性、可控性、運(yùn)行性能和電能質(zhì)量并獲取大量節(jié)電效益的一種新型綜合技術(shù)。

柔性交流輸電系統(tǒng)的建設(shè)，并非要?dú)У粼械妮旊娤到y(tǒng)，而是在原有的交流輸電系統(tǒng)中根據(jù)需要選擇利用靈活交流輸電系統(tǒng)技術(shù)及功率電子設(shè)備，加以逐步改造形成柔性交流輸電系統(tǒng)。

世界上第一臺500KV的全可控的串聯(lián)補(bǔ)償裝置（TCSC）已于1994年12月在美國開始商業(yè)化運(yùn)行。

目前，我國的電業(yè)部門也在積極研究在超高壓輸電工程中應(yīng)用TCSC及其他FACTS技術(shù)的可行性和具體實(shí)施方案。2023/12/9（3）智能電網(wǎng)(smartpowergrids)就是電網(wǎng)的智能化，也被稱為“電網(wǎng)2.0”，

它是建立在集成的、高速雙向通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，通過先進(jìn)的傳感和測量技術(shù)、先進(jìn)的設(shè)備技術(shù)、先進(jìn)的控制方法以及先進(jìn)的決策支持系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用，

實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的可靠、安全、經(jīng)濟(jì)、高效、環(huán)境友好和使用安全的目標(biāo)。

主要特征包括自愈、激勵和包括用戶抵御攻擊、提供滿足21世紀(jì)用戶需求的電能質(zhì)量、容許各種不同發(fā)電形式的接入、啟動電力市場以及資產(chǎn)的優(yōu)化高效運(yùn)行。2023/12/9三、對電力系統(tǒng)運(yùn)行的基本要求（1）電力系統(tǒng)的特點(diǎn)①與國民經(jīng)濟(jì)各部門的關(guān)系密切；②過渡過程非常短促；③電能不能大量儲存。（2）對電力系統(tǒng)運(yùn)行的基本要求①可靠

保證可靠地持續(xù)供電事故原因：設(shè)備質(zhì)量32%，管理21.2%，人員過失17%，自然災(zāi)害16.6%，繼電保護(hù)誤動作13.2%。負(fù)荷分級一級負(fù)荷：雙電源+獨(dú)立備用電源二級負(fù)荷：雙電源三級負(fù)荷：沒有特殊要求2023/12/9②優(yōu)質(zhì)

保證良好的質(zhì)量電壓：±5%頻率：±0.2Hz~±0.5Hz波形：畸變率=基波有效值③經(jīng)濟(jì)

投資少，運(yùn)行費(fèi)用低。經(jīng)濟(jì)指標(biāo)：煤耗、廠用電率、網(wǎng)損③環(huán)保

污染物排放量少。2023/12/9第二節(jié)電力系統(tǒng)的電壓等級和負(fù)荷一、電力系統(tǒng)的電壓等級（kV）用電設(shè)備、電力線路的額定線電壓電力線路的平均線電壓

發(fā)電機(jī)額定線電壓變壓器的額定線電壓一次繞組二次繞組33.153.1533.153.153.366.36.366.36.36.61010.510.51010.510.51135373538.51101151101212202302202423303453303455005255005252023/12/9（1）額定電壓①用電設(shè)備與線路UN

②發(fā)電機(jī)1.05UN

②變壓器一次側(cè)二次側(cè)接電網(wǎng)UN

發(fā)電機(jī)1.05UN

接長線路1.1UN

接短線路1.05UN

說明：

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%。2023/12/9（2）額定電壓與輸送功率、輸送距離的關(guān)系額定電壓輸送功率(kW)輸送距離(km)3100~10001~36100~12004~1510200~20006~2035200~1000020~50603500~3000030~10011010000~5000050~150220100000~500000100~3002023/12/9二、電力系統(tǒng)的負(fù)荷總負(fù)荷：動力負(fù)荷+照明負(fù)荷綜合負(fù)荷：指工農(nóng)業(yè)、交通、市政等各方面消耗的功率之和。供電負(fù)荷：綜合負(fù)荷+網(wǎng)損發(fā)電負(fù)荷：供電負(fù)荷+發(fā)電廠廠用電負(fù)荷曲線有功曲線、無功曲線年曲線、月曲線、日曲線、工作班曲線個別用戶、電力線路、變電所、電力系統(tǒng)2023/12/9（1）有功日負(fù)荷曲線2023/12/9（2）有功功率年最大負(fù)荷曲線024681012t(月)p（3）年持續(xù)負(fù)荷曲線8760t(h)pp1t1p2t2p3t3TmaxPmaxTmax：

年最大負(fù)荷利用小時數(shù)PmaxTmaxTmax=

負(fù)荷越均衡，Tmax越大，

Tmax可以查手冊。2023/12/9第三節(jié)電力系統(tǒng)中性點(diǎn)的接地方式一、電力系統(tǒng)中性點(diǎn)的接地方式電力系統(tǒng)中性點(diǎn)：Y接線的發(fā)電機(jī)或變壓器的中性點(diǎn)。關(guān)系到：絕緣、供電可靠性、繼電保護(hù)及對通訊干擾。ANXBYCZ大接地電流方式：(1)時：斷路器跳閘。小接地電流方式：(1)時：短路電弧能自動熄滅，斷路器不跳閘。2023/12/9（1）大接地電流方式ANXBYCZ①有效接地：指定點(diǎn)滿足x0/x1≤3和r0/x1≤1適用110kV~220kV②全接地：適用≧330kV③經(jīng)低電抗、中阻抗、低阻抗接地特點(diǎn)：(1)時：構(gòu)成短路回路，接地相電流很大，斷路器跳閘。優(yōu)點(diǎn)：安全、經(jīng)濟(jì)。絕緣水平可以按相電壓考慮。缺點(diǎn)：可靠性差。措施：加自動重合閘。2023/12/9（2）小接地電流方式(≦60kV)①不接地：②經(jīng)消弧線圈接地：適用3kV~10kVAXBYCZ適用35kV~60kV③經(jīng)高電抗接地特點(diǎn)：(1)時：短路回路阻抗大，接地相電流小，斷路器不跳閘。優(yōu)點(diǎn)：(1)后：線電壓不變，不影響三相設(shè)備的繼續(xù)運(yùn)行。按規(guī)定，(1)后：可以繼續(xù)運(yùn)行2小時。缺點(diǎn)：不經(jīng)濟(jì)。(1)后：相電壓→線電壓絕緣水平需按線電壓考慮。2023/12/9（3）我國電力系統(tǒng)中性點(diǎn)的接地方式原則：≥110kV的高壓系統(tǒng)≤380V的低壓系統(tǒng)大接地電流方式110kV、220kV系統(tǒng)：有效接地330kV、500kV系統(tǒng)：全接地≦60kV系統(tǒng)小接地電流方式35kV~60kV系統(tǒng)：經(jīng)消弧線圈接地3kV~10kV系統(tǒng)：不接地或經(jīng)消弧線圈接地3kV~60kV系統(tǒng)：Id

(1)＞10A：經(jīng)消弧線圈接地采用中性點(diǎn)不接地方式：6kV：Id

(1)＜30A10kV：Id

(1)＜20A35kV：Id

(1)＜10A超過則經(jīng)消弧線圈接地二、消弧線圈的工作原理設(shè)系統(tǒng)為三相對稱平衡系統(tǒng)，各相參數(shù)相等。（1）中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的單相接地設(shè)C相單相接地，則①各對地電壓ABC+–+–+–NCCC中性點(diǎn)電壓正常相對地電壓D故障相對地電壓結(jié)論：正常相對地電壓變?yōu)榫€電壓。上頁下頁返回②各線電壓電壓結(jié)論：各線電壓不變。ND③中性點(diǎn)不接地對地電流分析

正常運(yùn)行時對地電流ABC+–+–+–NCCCD以A相為例：且三相對地電流對稱。

單相接地時各相對地電流正常相對地電流A相B相故障相對地電流ND為正常相的倍：結(jié)論：單相接地電流為正常運(yùn)行一相電容電流的3倍。2023/12/9總結(jié)中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的發(fā)生k(1)

時的特點(diǎn)（1）正常相對地電壓變?yōu)榫€電壓。絕緣要按線電壓考慮（2）三相線電壓不變。不影響三相設(shè)備的正常運(yùn)行（3）單相接地電流為純電容電流，其值不大。一般，3~60kV系統(tǒng)當(dāng)Id

(1)>10A

，中性點(diǎn)應(yīng)裝消弧線圈。2023/12/9（2）中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)AXBYCZ+–+–+–NCCCN設(shè)C相單相接地，則DD由于IL與Id方向相反，能抵消接地電容電流，利于消弧。2023/12/9問題與討論

消弧線圈應(yīng)該補(bǔ)償?shù)绞裁闯潭?？理論上可以補(bǔ)償成以下三種情況:IL=Id常用的方式一般不采用電力系統(tǒng)中應(yīng)避免N全補(bǔ)償NIL>Id過補(bǔ)償NIL<Id欠補(bǔ)償§2.1電力線路參數(shù)和等值電路一、電力線路結(jié)構(gòu)簡述(1)架空線路

由導(dǎo)線、避雷線、桿塔、絕緣子和金具等組成。導(dǎo)線：鋁、鋼、銅避雷線：鋼架空線路的標(biāo)號XXXX-X/X鋼線部分額定截面積主要載流部分額定截面積J表示加強(qiáng)型，Q表示輕型J表示多股線表示材料L:鋁G:鋼T:銅HL:鋁合金例LGJ—400/50：

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。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：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，以此類推。交流電流有集膚效應(yīng)，截面相同時，

多股線比單股線能通過更大的交流電流。擴(kuò)徑導(dǎo)線：把普通的導(dǎo)線做成中空的，里面用多股鋼芯線和支撐層做成。目的：增加導(dǎo)線的等效半徑。分裂導(dǎo)線：又稱復(fù)導(dǎo)線，其將每相導(dǎo)線分成若干根，相互間保持一定的距離。但會增加線路電容。分裂線的作用：(1)提高線路的輸電能力；

與單根導(dǎo)線相比，分裂導(dǎo)線使輸電線的電感減小、電容增大，對交流電的波阻抗減小，提高線路的輸電能力。

當(dāng)每相導(dǎo)線的截面恒定時，每相分裂為兩根導(dǎo)線時增加21％，分裂為三根時增加33%。(2)限制電暈的產(chǎn)生及其帶來的相關(guān)危害

電暈的產(chǎn)生主要取決于導(dǎo)線表面的電場強(qiáng)度的大小，相同的工作電壓下，導(dǎo)線表面的電場強(qiáng)度大小與其截面有關(guān)；當(dāng)導(dǎo)線的截面愈大，其表面的場強(qiáng)愈小，反之則愈大。采用分裂導(dǎo)線，可顯著地降低導(dǎo)線表面的場強(qiáng)。(3)提高超高壓輸電線路的可靠性

如果采用單根導(dǎo)線，若它某處存在缺陷，引起問題的幾率較大。相反，多根導(dǎo)線在同一位置都出現(xiàn)缺陷的可能性很小。架空線路的絕緣子針式：35KV以下線路懸式：35KV及以上線路針式懸式棒形懸式合成絕緣子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(nèi)有兩次換位而三相導(dǎo)線都分別處于三個不同位置，完成一次完整的循環(huán)。換位方式滾式換位換位桿塔換位(2)電纜二、電力線路參數(shù)(1)電阻r1r1=r/SS:導(dǎo)線的標(biāo)稱截面mm2，r:電阻率，Ω·mm2/km鋁r=交流：31.5Ω·mm2/km直流：28.5Ω·mm2/km銅r=交流：18.8Ω·mm2/km直流：17.5Ω·mm2/km手冊上r1為20°C的值溫度校正：rt=r20[1+a(t-20)]鋁a=0.036銅a=0.00382(反映發(fā)熱效應(yīng))(2)電抗x1①單導(dǎo)線

x1其中：進(jìn)一步可得到：在近似計(jì)算中：x1=0.4Ω/km(反映磁場效應(yīng))②分裂導(dǎo)線

x1

分裂導(dǎo)線改變了導(dǎo)線周圍的磁場分布，等效地增加了導(dǎo)線半徑，從而減少了導(dǎo)線電抗。③雙回路(同桿架設(shè))

x1忽略互感，同單導(dǎo)線x1。④鋼導(dǎo)線x1鋼導(dǎo)線與鋁、銅導(dǎo)線的主要差別在于鋼導(dǎo)線導(dǎo)磁。⑤電纜線路x1

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。(3)電納b1①單導(dǎo)線

b1架空線路的電納變化不大，一般b1=2.85×10-6S/km②分裂導(dǎo)線

b1(反映電場效應(yīng))(4)電導(dǎo)g1電暈：強(qiáng)電場作用下導(dǎo)線周圍空氣的電離現(xiàn)象。(反映電暈損耗效應(yīng))原因：導(dǎo)線表面的電場強(qiáng)度超過了某一臨界值。單導(dǎo)線電暈臨界電壓(一字排列的邊導(dǎo)線及△排列的導(dǎo)線)分裂導(dǎo)線電暈臨界電壓其中：n分裂數(shù)，b與n有關(guān)的參數(shù)見P16表2-1，d分裂導(dǎo)線之間的距離，r

每根導(dǎo)線的半徑。實(shí)際上，導(dǎo)線的半徑滿足晴朗天氣不發(fā)生電暈的要求,設(shè)

g=0一字排列的中間相電暈臨界電壓，比邊導(dǎo)線的Ucr低5%。電暈相的單位長度電導(dǎo)為：其中：△Pg實(shí)測總的電暈有功損耗，U線路運(yùn)行線電壓。P17例2-1三、電力線路的等值電路(三相對稱，單相代表三相)(1)短線路條件：l≤100km、UN≤60kV(按集中參數(shù)處理，忽略b、g)ZZ=R+jX=r1l+jx1l矩陣形式：比較電路中二端口網(wǎng)絡(luò)：得：A=1，B=Z，C=0，D=1(2)中等長度線路條件：架空線路l：100~300km、電纜線路：l≤100km、

UN：

110~220kV(按集中參數(shù)處理，忽略g)Z=R+jX=r1l+jx1lY=G+jB=jb1lZ①π形等值電路矩陣形式：②T形等值電路(略)(2)長線路條件：架空線路l≥300km、電纜線路：l≥100km(考慮分布參數(shù)處理)z1dxy1dxdxxlz1=r1+jx1y1=g1+jb1長度為dx的線路，電壓降落為：或并聯(lián)導(dǎo)納支路的電流dI為：或z1dxy1dxdxxl令線路的特性阻抗線路的傳播常數(shù)當(dāng)x=0時可得代入得同理式中矩陣形式：

如果僅計(jì)算線路l始末端的U、I、P，則可作π形或T形等值電路，將分布參數(shù)集中處理：

套用中等長度線路的結(jié)果Z‘Y‘Y‘2

2

比較長線路的結(jié)果：得：在Z‘、Y‘表達(dá)式中ZC、g

都是復(fù)數(shù)，不方便，作以下變化：將雙曲函數(shù)展開為級數(shù)：對不很長的線路，級數(shù)收斂很快，取前3項(xiàng)代入Z‘、Y‘可得：將Z=r1l+jx1l，Y=g1l+jb1l,G=g1l=0,代入上式得：krkxkb

長線路簡化π形等值電路：krR+jkxXjkbB2jkbB2例2-2

長600km的500kV線路：LGJ-4×300分裂導(dǎo)線，直徑24.2mm，分裂間距450mm，如下圖，試作該線路的等值電路。要求：①不考慮線路參數(shù)的分布特性；②近似考慮線路參數(shù)的分布特性；③精確考慮線路參數(shù)的分布特性計(jì)算線路參數(shù)31.5

電阻r1=r/S=4×300=0.02625(Ω/km)電感電納電導(dǎo)分裂導(dǎo)線電暈臨界相電壓:取：m=0.9，d=1.0，n=4查表：b=4.24由已知：r=24.2/2，d=450得：中間相電暈臨界相電壓為：Ucr=0.95×422.37=401.25(kV)而運(yùn)行的最高相電壓為：<401.25(kV)所以晴天運(yùn)行不會發(fā)生電暈，故電導(dǎo)g1=0①不考慮線路參數(shù)的分布特性：ZZ=R+jX=r1l+jx1lY/2=(G+jB)/2=j(b1l)/2=15.75+j168.6(Ω)15.75+j168.6=j1.187×10-3(S)j1.187×10-3②近似考慮線路參數(shù)的分布特性：krR+jkxXjkbB2=0.876=0.934=1.03313.65+j157.5j1.226×10-3③精確考慮線路參數(shù)的分布特性：Z‘Y‘Y‘2

2

其中=267.1×e-j2.67°

(Ω)=0.0295+j0.633sinhgl=sinh

(0.0295+j0.633)=sinh

0.0295cos0.633+jcosh

0.0295sin0.633=0.593ej87.7°coshgl=cosh

(0.0295+j0.633)=cosh

0.0295cos0.633+jsinh

0.0295sin0.633=0.806ej1.24°=13.72+j157.8(Ω)=j1.23×10-3(S)13.72+j157.8j1.23×10-3§2.2變壓器、電抗器參數(shù)和等值電路一、雙繞組變壓器的參數(shù)和等值電路(1)阻抗①電阻(反映繞組發(fā)熱效應(yīng)，即銅損)由短路試驗(yàn)測得+_U2=0**n:1I2NI1N+_UkPk三相變壓器Pk=Pr=3I1N2RT若為單相變壓器Pk=

I1N2RT②電抗(對應(yīng)漏磁)由短路試驗(yàn)測得+_U2=0**n:1I2NI1N+_Uk對大容量變壓器XT>>RTZT=RT+jXT≈jXT(2)導(dǎo)納①電導(dǎo)(對應(yīng)渦流損耗，即鐵損)由開路試驗(yàn)測得**n:1+_U1N+_U2NI2=0I0P0I1=I0(很小)I2=0銅損很小∵渦流損耗只與U與f有關(guān)，與負(fù)荷無關(guān)?！郟0≈△PFeRTjXTGT-jBTI0IGIB+_U1NP0=UN2GT②電納(對應(yīng)磁滯損耗)由開路試驗(yàn)測得RTjXTGT-jBTI0IGIB+_U1N∵IB>>IG∴I0≈IB注意變壓器的電納符號為“-”（感性）。二、三繞組變壓器的參數(shù)和等值電路(1)等值電路123YTZT2ZT1ZT3(2)電阻由短路試驗(yàn)測得根據(jù)Pk形式，分兩種情況：①給出Pk(1-2)

，Pk(2-3)

，

Pk(3-1)

：兩個繞組短路，另一繞組開路。先求每個繞組的Pk：套用雙繞組的RT：對于三個繞組容量比不為1時，需歸算：例：容量比為：100:50:100%時，給出Pk(3-1)

（1-3繞組短路，2繞組開路的損耗），Pk‘(1-2)

，Pk‘(2-3)（在2繞組(50%繞組)流過它本身的額定電流IN2=0.5IN，或SN2=0.5SN時的短路損耗）。應(yīng)將Pk‘(1-2)

，Pk‘(2-3)歸算到對應(yīng)IN，或SN時的值：∵P∝I2，I

∝S=IU∴P∝S2歸算后：再套用前面的公式求RT1~

RT3。②給出最大短路損耗Pkmax

：Pkmax

：兩個繞組100%繞組通過IN，或SN，而另一繞組開路時的損耗。假設(shè)：1-2繞組為：100%，則：Pkmax=3(IN2

RTI+IN2

RT2)=3IN2(

RTI+RT2)變壓器繞組截面按電流密度選擇：∵S截面∝I，而

RT∝1/S截面∝1/I若SN1=SN2=SN，SN3=0.5SN則RT1=RT2=RT(100)，RT3=RT(50）=2RT(100)RT(50）=2RT(100)(3)電抗由短路試驗(yàn)測得注意Uk(1-2)(%)已歸算至SN

，∴Uk(%)不需歸算。(4)導(dǎo)納同雙繞組變壓器。三、自耦變壓器的參數(shù)和等值電路(1)自耦變壓器與普通三繞組變壓器的等值條件注意Pk(1-3)

、Pk(2-3)

、Uk(1-3)(%)、Uk(2-3)(%)均未歸算。(2)歸算(3)按普通三繞組變壓器公式求RT

、XT

。P31例2-3。例2-3

三相三繞組變壓器：SN為30000/30000/20000/kVA,UN為110/38.5/11/kV,歸算至高壓側(cè)的空載I0=3.01A,P0=64.7kW

，短路數(shù)據(jù)見如下表，試求變壓器的阻抗、導(dǎo)納并作出T型等效短路，所有參數(shù)歸算至高壓側(cè)。高壓-中壓高壓-低壓中壓-低壓備注UK%11.520.558.47歸算至SNPK(kW)454243273未歸算解(1)求阻抗將PK歸算至變壓器的SN

：各繞組的PK：各繞組的RT：各繞組的UK%

：各繞組的XT：(2)求導(dǎo)納電導(dǎo)(3)作出T型等效短路123(5.57-j47.4)×10-6

2.6+j47.65

3.5-j1.07

4.75+j35.25

四、電抗器的參數(shù)和數(shù)學(xué)模型給出參數(shù)：電抗百分?jǐn)?shù)XL(%)。其RL可忽略，其等值電路為純電抗電路定義：XL(%)=XLXN×100=XL×100§2.3發(fā)電機(jī)和負(fù)荷參數(shù)和等值電路復(fù)功率即電壓相量電流相量共軛值功率因數(shù)角功率因數(shù)一、發(fā)電機(jī)的電抗和電動勢(1)電抗不計(jì)電阻。給出參數(shù)：以SGN為基準(zhǔn)的電抗百分?jǐn)?shù)。定義：XG(%)=XGXN×100(2)電動勢與等值電路相電動勢：二、負(fù)荷的功率、阻抗和導(dǎo)納(1)負(fù)荷的功率感性單相復(fù)功率容性單相復(fù)功率(2)負(fù)荷的阻抗、導(dǎo)納感性負(fù)荷阻抗RLjXL感性負(fù)荷導(dǎo)納GL-jBL容性負(fù)荷的等值電路RL-jXLGLjBL各元件阻抗導(dǎo)納參數(shù)線路變壓器電抗器發(fā)電機(jī)負(fù)荷電阻電抗電納導(dǎo)納r1lx1lb1lg1l§2.4電力網(wǎng)絡(luò)的等值電路一、變壓器的變比(1)主接頭與分接頭分接頭在高壓側(cè),低壓側(cè)無分接頭。SN≤6300kVA:三個1.05UNUN0.95UNSN≥8000kVA:五個1.05UN1.025UNUN0.975UN0.95UNU2NU1N1.05UN0.975UN0.95UN(2)變比k實(shí)際變比k’：k’=分接頭電壓(實(shí)際)U2N二、用有名值表示的等值網(wǎng)絡(luò)在作等值網(wǎng)絡(luò)時，必須歸算到同一電壓等級。例UC’UCR’X’R

X歸算原則：功耗相等即歸算后其中經(jīng)多級變壓，則相應(yīng)地例2-4

接線如圖，參數(shù)見表，作出歸算至(按實(shí)際變比)220kV側(cè)的等值網(wǎng)絡(luò)，變壓器運(yùn)行于主分接頭，忽略RT、GT

、BT

、線路電導(dǎo)，及線路l3的導(dǎo)納。T1T2TA

l3

l2

l1容量(MVA)電壓(kV)UK(%)PK(kW)I0(%)P0(kW)備注T118013.8/2421410052.5294T260110/1110.53102.5130TA120/120/60220/121/38.59(1-2)30(1-3)20(2-3)228(1)202(2)98(3)1.4185UK(%)已歸算至SN型號長度(km)電壓r1x1b1

l1LGJQ-4001502200.080.4062.81×10-6

l2LGJQ-300601100.1050.3832.98×10-6

l3ZLQ2-3×1702.5100.450.08各元件技術(shù)參數(shù)解(1)變壓器參數(shù)計(jì)算T1T2(2)線路參數(shù)計(jì)算l1Rl1=r1l1=12(Ω)Xl1=x1l1=60.9(Ω)0.5Bl1=0.5b1l1=21.1×10-5(S)l2Rl2=r1l2

K2TA(1-2)=20.8(Ω)Xl2=x1l2K2TA(1-2)=75.8(Ω)0.5Bl2=0.5b1l2/K2TA(1-2)=27×10-6(S)l3Rl3=r1l3K2T2

K2TA(1-2)=372(Ω)Xl3=x1l3K2T2

K2TA(1-2)=66(Ω)(3)作等值電路T1T2TA

l3

l2

l1jXT1TAjXT2TA各繞組的XT：三、用標(biāo)幺值表示的等值網(wǎng)絡(luò)(1)標(biāo)幺值標(biāo)幺值=實(shí)際有名值基準(zhǔn)值(相對值)A*=AAB選定基準(zhǔn)值UB

、IB

、SB

、ZB,則U*=UUBI*=IIBS*=SSBZ*=ZZB(2)基準(zhǔn)值的選擇①三相物理量之間的關(guān)系①②基準(zhǔn)值一般選UB

、SB

∵

②∴

③求標(biāo)幺值①/②得(同單相表達(dá)式)③求標(biāo)幺值A(chǔ)*=AAB兩種計(jì)算：（精度不同）

按變壓器實(shí)際變比計(jì)算：（精確）

用平均電壓之比取代實(shí)際變比將參數(shù)歸算至基本級Uav·b，則它們的標(biāo)幺值為：Z、Y、U、I為按平均額定電壓之比歸算至基本級的值。Z’、Y’、U’、I’為未歸算的值，即元件所在級的值。結(jié)論選取SB,UB=Uav·n后,標(biāo)幺值可由元件所在級的值計(jì)算，不需歸算。④求各元件電抗標(biāo)幺值電抗

發(fā)電機(jī)而電抗

變壓器而

線路

電抗器各元件電抗標(biāo)幺值發(fā)電機(jī)變壓器線路電抗器④結(jié)果還原為有名值P43例2-5。2023/12/9§3.1電力線路參數(shù)和變壓器的功率損耗和電壓降落一、電力線路的△S和△U(1)功率損耗△SZY2Y2相電壓,單相功率Z=R+jX，Y=G+jB①阻抗支路中的△SZ式中：也可由入端求△SZ：2023/12/9②導(dǎo)納支路中的△SY1，

△SY2ZY2Y2

末端支路△SY2：式中：

入端支路△SY1：式中：一般忽略電導(dǎo)，即△PY1=△PY2=0推廣上述公式也適合三相，其中，線電壓,三相功率則，三相的損耗。2023/12/9②線路中的△SZY2Y2倒推：阻抗末端：阻抗始端：線路入端：2023/12/9(2)電壓降落ZY2Y2設(shè)

電壓降落相量圖2023/12/9電壓質(zhì)量的指標(biāo)①電壓降落(矢量)②電壓損耗(標(biāo)量)電壓損耗百分?jǐn)?shù)③電壓偏移(標(biāo)量)始端偏移末端偏移④電壓調(diào)整末端空載時與負(fù)載時電壓的數(shù)值差⑤輸電效率2023/12/9二、變壓器的△S和△URTjXTGT-jBTI0IGIBI2(1)功率損耗△S額定負(fù)荷下額定電壓下(2)電壓降落2023/12/9三、電力網(wǎng)絡(luò)的電能損耗(1)線路的電能損耗△WZ

年需要總電能PmaxTmaxTmax：

年最大負(fù)荷利用小時數(shù)①用年負(fù)荷損耗率G求△WZ

年負(fù)荷率年負(fù)荷損耗率經(jīng)驗(yàn)公式G=KB+(1-K)B2K:

經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，0.1~0.4

B小，K取??；B大，K取大?！嗳昴芎摹鱓Z

=8760·△Pmax·G2023/12/9①用年最大負(fù)荷損耗時間tmax求△WZ定義△WZ

=△Pmax·tmaxtmax：年最大負(fù)荷損耗時間，與Tmax,cosj有關(guān),可查手冊。(2)變壓器的電能損耗△WT①銅損(繞組損耗)△WZT同線路的△WZ②鐵損(鐵芯損耗)△WYT△WYT

=P0·(8760-t)P0

:

空載損耗，t

:

變壓器退出運(yùn)行的小時數(shù)?！嘧儔浩魅昕偰芎摹鱓T

=△WZT

+△WYT=△WZT

+P0·(8760-t)2023/12/9(3)電力網(wǎng)的網(wǎng)損率(線損率)

W(%)△WC

:

送變電中所有的能耗，△WC

=△WZ

+△WT+…W1

:

供電量，W1

=W總發(fā)電

-W廠用電2023/12/9四、運(yùn)算負(fù)荷和運(yùn)算功率(1)運(yùn)算負(fù)荷1lG~T2T1234L1G~ZT1234LYT1ZT2YT2Zl①負(fù)荷功率(末端)②等值負(fù)荷功率

高壓母線上，負(fù)荷從網(wǎng)絡(luò)中吸取的功率，

若負(fù)荷向網(wǎng)絡(luò)送出功率，則為③運(yùn)算負(fù)荷從線路阻抗中流出的功率。2023/12/9(2)運(yùn)算功率(對發(fā)電機(jī))1G~ZT1234LYT1ZT2YT2Zl①電源功率(首端)發(fā)電機(jī)母線系統(tǒng)的功率②等值電源功率發(fā)電機(jī)高壓側(cè)母線系統(tǒng)的功率③運(yùn)算功率送至線路阻抗的功率。2023/12/9§3.2開式網(wǎng)絡(luò)的潮流分布電力系統(tǒng)接線方式開式環(huán)形兩端供電放射式干線式鏈?zhǔn)揭?、簡單開式網(wǎng)絡(luò)的潮流計(jì)算步驟1.作等值電路，求元件參數(shù)，將參數(shù)標(biāo)于圖中；2.潮流計(jì)算末端首端2023/12/9二、變電所較多的開式網(wǎng)絡(luò)的潮流計(jì)算步驟1.求元件參數(shù)；2.求變電所運(yùn)算負(fù)荷，發(fā)電機(jī)運(yùn)算功率；(用線路UN求)3.作出具有運(yùn)算負(fù)荷及運(yùn)算功率的等值網(wǎng)絡(luò)；4.潮流計(jì)算①若已知U末端，倒推末端電壓、功率首端②若已知U首端，則(a)求功率分布S：假設(shè)全網(wǎng)U=UN，然后倒推；(b)求電壓U：U首端首端功率SU末端2023/12/9例3-1求各變電所和發(fā)電廠低壓母線電壓。SF-15000/110實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：Pk=133kW,Uk(%)=10.5,P0=50kW,I0(%)=3.5,SF-10000/110數(shù)據(jù)：Pk=97.5kW,Uk(%)=10.5,P0=38.5kW,I0(%)=3.5110kV線路線間幾何均距：Dm=4m,LGJ-70導(dǎo)線直徑：

11.4mmS~GG~~116kV2×LGJ-7080LGJ-7050LGJ-705020+j15MVA10+j8MVA8+j6MVA2×12MW2×SF-10000/121121/10.52×SF-15000/110115.5/11SF-10000/110110/11cosj=0.8AIII解以有名值精確計(jì)算(1)計(jì)算變壓器、線路參數(shù)（歸算至110kV側(cè)）SF-15000/110型額定狀態(tài)下的功率損耗SF-10000/110型降壓型升壓型額定狀態(tài)下的功率損耗（升、降壓相同）2023/12/9LGJ-70線路參數(shù)查線路參數(shù)表得：r1=0.45Ω/km,x1=0.433Ω/km,g1=0,b1=2.62×10-6S/km各段線路的阻抗：S-I段R=r1l/2=0.45×80/2=18ΩX=x1l/2=0.433×80/2=17.3ΩI-A段與相同A-II段R=r1l=0.45×50=22.5ΩX=x1l=0.433×50=21.6Ω(2)計(jì)算各變電所的運(yùn)算負(fù)荷和發(fā)電廠的運(yùn)算功率變電所I兩臺變壓器的損耗為變電所I母線上所連線路電納中無功的一半為變電所I的運(yùn)算負(fù)荷為2023/12/9變電所II一臺變壓器的損耗為變電所II母線上所連線路電納中無功的一半為變電所II的運(yùn)算負(fù)荷為發(fā)電廠A已知兩臺發(fā)電機(jī)為2×12MW,cosj=0.8則兩臺發(fā)電機(jī)的發(fā)電總?cè)萘繛?4+j18MVA升壓變阻抗支路低壓側(cè)的功率（升壓變導(dǎo)納支路放在低壓側(cè)）兩臺變壓器阻抗的損耗為發(fā)電廠A母線上所連線路電納中無功的一半為發(fā)電廠A的運(yùn)算功率為(3)計(jì)算電力線路的功率損耗，及功率分布（設(shè)全網(wǎng)電壓為額定電壓）作出具有運(yùn)算負(fù)荷及運(yùn)算功率的等值網(wǎng)絡(luò)S18+j17.3AIIISA~SI~~SIIS1~‘SI~‘‘S2~‘‘S2~‘~S3‘S3~‘‘22.5+j21.622.5+j21.6123S~GG~~116kV2×LGJ-7080LGJ-7050LGJ-705020+j15MVA10+j8MVA8+j6MVA2×12MW2×SF-10000/121121/10.52×SF-15000/110115.5/11SF-10000/110110/11cosj=0.8AIIIS18+j17.3AIIISA~SI~~SIIS1~‘SI~‘‘S2~‘‘S2~‘~S3‘S3~‘‘22.5+j21.622.5+j21.6123功率計(jì)算（倒推）線路3中阻抗的功率損耗則可見，功率方向：A→I線路2中阻抗的功率損耗則可見，功率方向：S→I2023/12/9線路1中阻抗的功率損耗則S18+j17.3AIIISA~SI~~SIIS1~‘SI~‘‘S2~‘‘S2~‘~S3‘S3~‘‘22.5+j21.622.5+j21.6123S18+j17.3AIIISA~SI~~SIIS1~‘SI~‘‘S2~‘‘S2~‘~S3‘S3~‘‘22.5+j21.622.5+j21.6123(4)計(jì)算電力線路的電壓降落（用給定的始端電壓和求得的始端功率求，略去橫分量）線路1116kV線路2線路3S~GG~~116kV20+j15MVA10+j8MVA8+j6MVA121/10.5115.5/11110/11AIII(5)計(jì)算電力線路的電壓降落，低壓母線的實(shí)際電壓（略去橫分量）變電所I變壓器阻抗的功率損耗高壓側(cè)的功率變壓器電壓損耗歸算至高壓側(cè)的低壓母線電壓低壓母線實(shí)際電壓S~GG~~116kV20+j15MVA10+j8MVA8+j6MVA121/10.5115.5/11110/11AIII變電所II變壓器阻抗的功率損耗高壓側(cè)的功率變壓器電壓損耗歸算至高壓側(cè)的低壓母線電壓低壓母線實(shí)際電壓S~GG~~116kV20+j15MVA10+j8MVA8+j6MVA121/10.5115.5/11110/11AIII發(fā)電廠A變壓器阻抗的功率損耗高壓側(cè)的功率變壓器電壓損耗歸算至高壓側(cè)的低壓母線電壓低壓母線實(shí)際電壓2023/12/9§3.3環(huán)形網(wǎng)絡(luò)的潮流分布一、環(huán)式網(wǎng)絡(luò)的潮流分布1G~T2T123T3123Z12Z23Z13等值電路2023/12/9(1)力矩法求環(huán)式網(wǎng)絡(luò)的功率分布123Z12Z23Z13對回路KVL方程設(shè)全網(wǎng)電壓為網(wǎng)絡(luò)額定電壓UN，且則解得1231’Z12Z13Z23Z2Z32023/12/91231’Z12Z13Z23同理Z3’Z2’推廣：對n個節(jié)點(diǎn)的環(huán)網(wǎng)與力學(xué)中梁的反作用力計(jì)算公式相似，故稱力矩法公式。注意：上述公式假設(shè)網(wǎng)絡(luò)中沒有功率損耗。2023/12/9(2)力矩法的實(shí)數(shù)計(jì)算令其中代入力矩法公式2023/12/9相似若所有線段單位長度的參數(shù)完全相等，則可按線路長度計(jì)算：功率分點(diǎn)功率匯入點(diǎn)。有功功率分點(diǎn)：無功功率分點(diǎn)：有功匯入點(diǎn)▼無功匯入點(diǎn)▽2023/12/9二、兩端供電網(wǎng)絡(luò)中的潮流分布1234Z12Z34Z23設(shè)線電壓設(shè)全網(wǎng)電壓且則解得循環(huán)功率2023/12/9相似循環(huán)功率的正方向：高電壓低電壓AG~QF1BC10.5kVXX10.5/24210.5/231QF22023/12/9三、環(huán)式網(wǎng)絡(luò)的潮流計(jì)算計(jì)及網(wǎng)絡(luò)損耗△P,△U兩種情況1.已知功率分點(diǎn)①由功率分點(diǎn)將環(huán)網(wǎng)解開；②由功率分點(diǎn)向兩側(cè)電源推算△P,△U2.已知電源端電壓①由功率分點(diǎn)將環(huán)網(wǎng)解開；②設(shè)全網(wǎng)電壓為網(wǎng)絡(luò)額定電壓U

=UN，求△P③由功率分點(diǎn)逐段求△UU各點(diǎn)2023/12/9例3-2對該網(wǎng)絡(luò)作潮流計(jì)算。（圖中阻抗已歸算至220kV側(cè)）發(fā)電廠F的母線II運(yùn)算功率為：40+j30MVA，其余功率由母線I提供。G~242kV2×LGJJ-400150km180+j100MVA50+j30MVA2×120MVA60MVAIG~II2×LGJ-120120kmLGJ-12060km110kVgxb231/1103+j110Ω0.8+j23Ω5.9+j31.5Ω65+j100Ω65+j100Ω231/121F降壓變壓器可略去電導(dǎo)，電納中的功率與220kV線路電納的功率合并為j10Mvar的無功電源接在降壓變壓器的高壓側(cè)。G~242kV2×LGJJ-400150km180+j100MVA50+j30MVA2×120MVA60MVAIG~II2×LGJ-120120kmLGJ-12060km110kVgxb231/1103+j110Ω0.8+j23Ω5.9+j31.5Ω65+j100Ω65+j100Ω231/121F解(1)作等值網(wǎng)絡(luò)180+j100MVA50+j30MVAIIIgxb3+j110Ω0.8+j23Ω5.9+j31.5Ω65+j100Ω65+j100Ω12345-(40+j30)MVA-j10Mvar180+j100MVA50+j30MVAIIIgxb3+j110Ω0.8+j23Ω5.9+j31.5Ω65+j100Ω65+j100Ω12345-(40+j30)MVA-j10Mvar(2)用力矩法求初步功率分布（設(shè)全網(wǎng)電壓為網(wǎng)絡(luò)額定電壓）==22-j5(MVA)同理核算計(jì)算無誤(3)作近似功率分布圖，計(jì)算循環(huán)功率242kV180+j100MVA50+j30MVAIIIgxb-(40+j30)MVA-j10Mvar231/110231/121168+j95168+j10522-j562+j2512-j5判斷循環(huán)功率的正方向：網(wǎng)絡(luò)空載時,將聯(lián)絡(luò)變壓器的高壓側(cè)解開,則母線I電壓為：242kV而開口下方電壓為：>242kV故循環(huán)功率應(yīng)為順時針方向：4.9+j12.72023/12/9將循環(huán)功率疊加在原初步功率分布的支路上：180+j100MVA50+j30MVAIIIgxb-(40+j30)MVA-j10Mvar168+j95168+j10522-j562+j2512-j54.9+j12.7172.9+j107.7172.9+j117.77.1-j17.757.1+j12.317.1-j17.7功率分點(diǎn)如圖：有功分點(diǎn)：無功分點(diǎn)：▼▽▼▽(4)按UN計(jì)算功率損耗，求實(shí)際的功率分布從無功分點(diǎn)b將環(huán)形網(wǎng)絡(luò)打開為兩個開式網(wǎng)，再進(jìn)行潮流計(jì)算：(已知末端負(fù)荷和首端電壓)180+j100MVA50+j30MVAIIIgxb-(40+j30)MVA-j10Mvar172.9+j107.7172.9+j117.7-7.1+j17.757.1+j12.317.1-j17.7▽3+j110Ω0.8+j23Ω5.9+j31.5Ω65+j100Ω65+j100Ω180+j100MVA50+j30MVAIIIgxb-(40+j30)MVA-j10Mvar172.9+j107.7172.9+j117.7-7.1+j17.757.1+j12.317.1-j17.7▽3+j110Ω0.8+j23Ω5.9+j31.5Ω65+j100Ω65+j100Ω同理母線I的總運(yùn)算功率:(5)計(jì)算各電壓降落，及各點(diǎn)電壓(由UI=242kV開始)180+j100MVA50+j30MVAIIIgxb-(40+j30)MVA-j10Mvar172.9+j107.7172.9+j117.7-7.1+j17.757.1+j12.317.1-j17.7▽3+j110Ω0.8+j23Ω5.9+j31.5Ω65+j100Ω65+j100Ω同理2023/12/9與起始相差很大原因：變壓器變比不匹配按給定變比計(jì)算各點(diǎn)電壓實(shí)際值接近起始為計(jì)算誤差2023/12/9(6)將計(jì)算結(jié)果標(biāo)于圖上G~242kV180+j100MVA50+j30MVAIIIgxbG~-(40+j30)MVA-j10Mvar217.7kV106.4kV102.9kV116.8kV四、網(wǎng)絡(luò)變換法(1)等值電源法ii等值電路原始支路：式中近似計(jì)算：且則可以看出2023/12/9(2)負(fù)荷移置法1ikjZ1iZkjZik2Zj2①一個負(fù)荷移置兩處1ikjZ1iZkjZik2Zj2②兩點(diǎn)負(fù)荷移置一處1ikjZ1iZkjZik2Zj2k點(diǎn)，求k點(diǎn)的位置。1ikZ1iZkjZik2Zj2j2023/12/9(3)星網(wǎng)變換z1n132nz3nz2nz1n132nz3nz2nz13132z12z232023/12/9五、環(huán)形網(wǎng)絡(luò)中的經(jīng)濟(jì)功率分布(1)自然功率分布

不加任何控制的功率分布，可能不滿足安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)的要求。(2)經(jīng)濟(jì)功率分布Z1=R1+jX1ABCZ2=R2+jX2Z3=R3+jX3根據(jù)力矩法公式2023/12/9Z1=R1+jX1ABCZ2=R2+jX2Z3=R3+jX3網(wǎng)絡(luò)損耗為求△PLmin(最經(jīng)濟(jì))§4.1電力網(wǎng)絡(luò)的數(shù)學(xué)模型一、系統(tǒng)的組成

電力系統(tǒng)是由發(fā)電機(jī)、變壓器、輸電線路及負(fù)荷等組成，其中發(fā)電機(jī)及負(fù)荷是非線性元件，但在進(jìn)行潮流計(jì)算時，一般可用接在相應(yīng)節(jié)點(diǎn)上的一個電流注入量代表。

潮流計(jì)算所用的電力網(wǎng)絡(luò)由變壓器、輸電線路、電容器、電抗器等靜止線性元件所構(gòu)成，并用集中參數(shù)表示的串聯(lián)或并聯(lián)等值支路來模擬。二、節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣的節(jié)點(diǎn)電壓方程

節(jié)點(diǎn)電壓方程:

對于n個節(jié)點(diǎn):

節(jié)點(diǎn)注入電流

節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣

節(jié)點(diǎn)電壓

Yii:

自導(dǎo)納

Ui=1

Uj≠i=0j∈i:

與i節(jié)點(diǎn)直接相連的節(jié)點(diǎn)。

Yji:

互導(dǎo)納

Ui=1

Uj≠i=0[Yn]特點(diǎn):

稀疏陣三、節(jié)點(diǎn)阻抗矩陣的節(jié)點(diǎn)電壓方程

節(jié)點(diǎn)電壓方程:

對于n個節(jié)點(diǎn):

節(jié)點(diǎn)阻抗矩陣

Zii:

自阻抗

Ii=1

Ij≠i=0j∈i:

與i節(jié)點(diǎn)直接相連的節(jié)點(diǎn)。

Zji:

互阻抗，或轉(zhuǎn)移阻抗

Ui=1

Uj≠i=0[Zn]特點(diǎn):

滿矩陣§4.2等值變壓器模型及其應(yīng)用一、變壓器為非標(biāo)準(zhǔn)變比時的修正

變壓器的實(shí)際變比不等于變壓器兩側(cè)所選的電壓基準(zhǔn)值之比(即標(biāo)準(zhǔn)變比)，且運(yùn)行中變比是可變的。

每改變一次變比，參數(shù)要重新計(jì)算，很不方便。

介紹一種可等值體現(xiàn)變壓器電壓變換功能的模型，在多電壓級采用這種模型后，可不必進(jìn)行參數(shù)和變量的歸算。二、等值變壓器模型(1)雙繞組變壓器模型1:KZ’IZ’IIZT12Z’I、Z’II

未歸算，ZT歸在低壓側(cè)求阻抗參數(shù)等值電路解得KK2K12求導(dǎo)納參數(shù)等值電路將代入上式12(2)三繞組變壓器模型2023/12/9§5.1電力系統(tǒng)有功功率的平衡一、頻率變化對用戶和發(fā)電廠及系統(tǒng)本身的影響1.對電動機(jī)：①轉(zhuǎn)速變化：②影響產(chǎn)品質(zhì)量：2.對電子設(shè)備：影響準(zhǔn)確性。3.對發(fā)電廠及電力系統(tǒng)：發(fā)電廠廠用機(jī)械多為異步電動機(jī)。4.對變壓器及異步電動機(jī)：2023/12/9二、電力系統(tǒng)中有功功率的平衡和備用容量1.有功功率負(fù)荷的變化及調(diào)整(1)三種不同變化規(guī)律tPP1P2P3P∑(2)頻率調(diào)整一次調(diào)頻：調(diào)整發(fā)電機(jī)組的調(diào)頻器，針對P1引起的頻率偏移。二次調(diào)頻：由發(fā)電機(jī)的調(diào)頻器進(jìn)行，針對P2引起的頻率偏移。三次調(diào)頻：針對P3引起的頻率偏移，在有功功率平衡的基礎(chǔ)上，按最優(yōu)化的原則在各發(fā)電廠之間進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分配。——季節(jié)性調(diào)頻2023/12/92.有功功率平衡和備用容量有功功率平衡應(yīng)具備一定的備用(1)負(fù)荷備用為滿足短時的負(fù)荷波動和一天中計(jì)劃外的負(fù)荷而留。一般為：2%~5%SLmax(2)事故備用保證偶然事故，能維持正常供電所需。一般為：5%~10%SLmax(3)檢修備用保證定期檢修，不影響正常供電所需。(4)國民經(jīng)濟(jì)備用為滿足超計(jì)劃生產(chǎn)，新用戶出現(xiàn)等設(shè)置的備用。備用形式：熱備用，冷備用。2023/12/9三、各類發(fā)電廠的特點(diǎn)及合理組合1.各類發(fā)電廠的特點(diǎn)(1)火電①不受自然條件的影響，但成本較高，對環(huán)境影響較大。②不同的發(fā)電設(shè)備，效率不同：h高溫高壓>h中溫中壓>h低溫低壓③有功出力調(diào)整范圍較小，投入、退出時間較長，且能耗較大。④熱電廠的總效率高于凝氣式火電廠，但與熱負(fù)荷相應(yīng)的發(fā)電功率是強(qiáng)迫功率。(2)水電①受自然條件的影響，但成本較低，對環(huán)境影響較小。②發(fā)電效率較高。③有功出力調(diào)整范圍較寬，負(fù)荷調(diào)整響應(yīng)速度快，無額外能耗。④與保證灌溉、通航相應(yīng)的發(fā)電功率是強(qiáng)迫功率。2023/12/9(3)核電①不受自然條件的影響，運(yùn)行費(fèi)用少，但一次投入大。②投入、退出時間長，能耗較大，且易于損壞設(shè)備。③出力調(diào)整范圍較寬，最小負(fù)荷取決汽輪機(jī)，約5%~10%SLN

。2.各類發(fā)電廠的合理組合原則①充分利用水力資源；②盡量↓火電單位煤耗h高溫高壓：帶穩(wěn)定負(fù)荷h低溫低壓：帶變動負(fù)荷熱電廠帶與熱負(fù)荷相應(yīng)的電負(fù)荷③盡量↓燒油電廠的發(fā)電量。2023/12/9tP各類發(fā)電廠的組合順序枯水期水、熱電強(qiáng)迫功率核電燃燒當(dāng)?shù)亓淤|(zhì)燃料火電廠熱電廠可調(diào)功率高溫高壓火電廠中溫中壓火電廠水電可調(diào)功率tP豐水期水、熱電強(qiáng)迫功率核電燃燒當(dāng)?shù)亓淤|(zhì)燃料火電廠熱電廠可調(diào)功率高溫高壓火電廠中溫中壓火電廠2023/12/9四、有功功率負(fù)荷最優(yōu)分配1.耗量特性F(或W)=f(PG)F

：燃料，W

：水量，PG

：發(fā)電量PGF或WPGm,h,l耗量特性PG

分配目標(biāo)：滿足一定約束條件時，盡可能節(jié)約能源。(1)比耗量m發(fā)電效率mh(2)耗量微增率lmn(單位同m)m點(diǎn)：l=mlm2023/12/92.目標(biāo)函數(shù)和約束條件目標(biāo)函數(shù)：FΣ

最小。FΣ=F1

(PG1)+F2

(PG2)+…+Fn

(PGn)=ΣFi

(PGi)約束條件：①有功平衡ΣPG-ΣPL-△PΣ=0②各發(fā)電廠設(shè)備參數(shù)不超過極限范圍。PGimin≤

PGi≤

PGimaxQGimin≤

QGi≤

QGimaxUGimin≤

UGi≤

UGimax等約束條件不等約束條件2023/12/93.最優(yōu)分配負(fù)荷時的等耗量微增率準(zhǔn)則(忽略網(wǎng)損)①求條件極值方法(拉格朗日乘數(shù)法)目標(biāo)函數(shù)：C=C(PG1,

PG2)等約束條件f(PG1,

PG2)=0拉格朗日函數(shù)C*=C(PG1,

PG2)-

l

f(PG1,

PG2)l：拉格