電力工程教案 (5-8章)

附件2

教親（首頁）

院（部）、系:

學(xué)時

學(xué)時

課程代碼總

課程名稱電力工程48

課

時

學(xué)

學(xué)分3講480

機

時

學(xué)

上

必

時

實

課程類別理論課（V）公共課（）必修課（J）學(xué)

（V）實驗課（）專業(yè)課（J）院級任選課（）

授課專業(yè)授課班級

任課教師職稱

教通過本課程的教學(xué)，使學(xué)生熟悉電力系統(tǒng)的相關(guān)概念，在進入專業(yè)課學(xué)習(xí)之前，

學(xué)

目對電力工程領(lǐng)域各分支體系有一個宏觀認識和整體了解；熱悉電力系統(tǒng)等效電路的建

的

和立、短路電流計算和潮流分布計算等相關(guān)內(nèi)容。同時，為《電力系統(tǒng)繼電保護》《電

要力系統(tǒng)分析》等后續(xù)課程打好基礎(chǔ)。

求

教學(xué)重點：

1.電力系統(tǒng)基本慨念及電力負荷的計算

教2.短路電流、短路沖擊電流的計算

學(xué)

重3.供配電一次系統(tǒng)，供配電線路及供配電二次系統(tǒng)

點4.輸配電網(wǎng)的等效模型及潮流分布的計算，電力系統(tǒng)有功功率和頻率調(diào)整，電力系統(tǒng)無功

、

難功率和電壓調(diào)整

點5.三段式電流保護、縱聯(lián)電流差動保護的原理分析及整定

教^?點：

潮流分布的計算，三段式電流保護的整定計算，電力系統(tǒng)電壓調(diào)整

教材：《電力工程基礎(chǔ)》張雪君.第2版.機械工業(yè)出版社，2023

教

材

參考書：《電力工程基礎(chǔ)》溫步源主編.中國電力出版社，2009：

和

參《電力系統(tǒng)分析》李庚銀主編.機械工業(yè)出版社，2012；

考

《電力系統(tǒng)繼電保護原理》賀家李編著.中國電力出版社，2010：

書

教親（課時備課）

第19/20/21課3學(xué)時

課目、課題供配電線路備注

教學(xué)目的了解高低壓配電線路及其接線方二口熟悉線路的結(jié)構(gòu)和敷設(shè)方

和要求式，掌握導(dǎo)線和電纜截面的選擇計算

重點

導(dǎo)線和電纜截面的選擇和校驗

難點

第一節(jié)電力線路及其接線方式

一、電力線路的任務(wù)和類別

分類：低壓：1140V及以下，高壓：1140V以上，超高壓：

220KV及以上。

一、高低壓線路的接線方式

放射式、樹干式、環(huán)形。

第二節(jié)電力線路的結(jié)構(gòu)和敷設(shè)

一、架空線路的結(jié)構(gòu)和敷設(shè)

組成：導(dǎo)線、電桿、絕緣子、線路、金具等。

1、架空線路的導(dǎo)線:單股、多股裸導(dǎo)線如鋼芯

教學(xué)進程（含課鋁絞線

堂教學(xué)內(nèi)容、教2、電桿、橫擔(dān)和拉線：終端桿、分支桿、轉(zhuǎn)角桿、

學(xué)方法、輔助直線桿（中間桿）等。

手段、師生互動、3、線路絕緣和金具：

時間分配、板書4、架空線的敷設(shè)：敷設(shè)要求、路徑選擇、導(dǎo)線在電

設(shè)計）桿上的排列方式、架空線的檔距、弧垂、及其它距離

二、電纜線路的結(jié)構(gòu)和敷設(shè)

1、電纜和電纜頭

油浸紙絕緣電力電纜、交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜等。

2、電纜的敷設(shè)

路徑的選擇：引力、過熱、腐蝕、維護

敷設(shè)方式：直埋式、電纜溝、架橋、電纜排管及隧道。

3、電纜敷設(shè)的一般要求

增加570%的余量、穿管保護、防火、防水等。

第三節(jié)導(dǎo)線和電纜截面的選擇計算

選擇導(dǎo)線和電纜截面的條件：

發(fā)熱條件、電壓損耗條件、經(jīng)濟電流密度、機械強度。

一、按發(fā)熱條件選擇導(dǎo)線和電纜截面

1、相線：

2、中性線和保護線

三和四線制中性線：

兩相三線及單相線路：

PE線的選擇：截面不同要求不同

二、按經(jīng)濟電流密度選擇導(dǎo)線和電纜的截面

按照年運行費用最小的原則計算：年折舊費維護費十年電能損耗

費

經(jīng)濟截面

作業(yè)布置

主要《電力工程基礎(chǔ)》溫步瀛主編.中國電力出版社，2009：

參考資料

課后自我總結(jié)

分析

第22、23課2學(xué)時

課目、課題供電系統(tǒng)的二次接線及防雷與接地備注

教學(xué)目的

了解供電系統(tǒng)的二次接線形式，掌握變電所的防雷與接地保護

和要求

重點

變電所的防雷與保護接地

難點

第一節(jié)二次接線概述

二次回路：是指用來控制、指示、監(jiān)測和保護一次電路運行的電路，

亦稱二次系統(tǒng)，包括控制系統(tǒng)、信號系統(tǒng)、監(jiān)測系統(tǒng)、繼電保護和自

動化系統(tǒng)等。

按用途分：斷路器控制（操作）回路、信號回路、測量和監(jiān)視回路、

繼電保護和自動裝置回路等。

變電所二次回路直流操作電源：

1、由蓄電池組供電的直流操作電源

蓄電池主要有鉛酸蓄電池和鎘銀蓄電池兩種。

2、由整流裝置供電的直流操作電源

整流裝置主要有硅整流電容儲能式和復(fù)式整流（功率大，穩(wěn)定性

好）兩種。二、交流操作電源

采用交流操作電源，可使二次回路簡化，投資減少，維護方便，

教學(xué)進程（含課

堂教學(xué)內(nèi)容、教但是它不適于比較復(fù)雜的繼電保護、自動裝置及其他二次回路“交流

學(xué)方法、輔助操作電源廣泛用于中小型變配電所中。

手段、師生互動、二次回路的接線要求

時間分配、板書

1、按圖施工，接線正確。

設(shè)計）

2、導(dǎo)線與電氣元件間采用螺栓連接、插接、焊接或壓接等，均應(yīng)

牢固可靠。

3、盤、柜內(nèi)的導(dǎo)線不應(yīng)有接頭，導(dǎo)線芯線應(yīng)無損傷。

4、電纜芯線和導(dǎo)線的端部均應(yīng)標明其回路編號.字講清晰口不易

脫色。

5、配線應(yīng)整齊、清晰、美觀，導(dǎo)線絕緣應(yīng)良好，無損傷。

6、每個接線端子的每側(cè)接線不得超過2根。

7、二次回路接地應(yīng)設(shè)專用螺栓。

8、盤、柜內(nèi)的二次回路配線、用于連接盤、柜門上的電器、控制臺

板等可動部位的導(dǎo)線還應(yīng)符合其它要求。

二、二次回路接線圖的繪制要求與方法

1、二次設(shè)備的表示方法

所有二次設(shè)備都必須按規(guī)定，標明其項目代號。項目是指接線圖

上用圖形符號所表示的元件、部件、組件、功能單元、設(shè)備、系統(tǒng)等。

2、接線端子的表示方法

所有設(shè)備上都有接線端子，其端子代號應(yīng)與設(shè)備上端子標志一致。

如果設(shè)備的端子沒有標忐時，應(yīng)在接線圖上標示端子代號。

3、連接導(dǎo)線的表示方法

連續(xù)線表示法、中斷線表示法

用連續(xù)線表示的連接導(dǎo)線如果全部畫出，有時顯得過于繁復(fù)，因此在

不致引起誤解的情況卜.，也可將導(dǎo)線組、電纜等用加粗的線條來表示。

在配電裝置二次回路接線圖上多采用中斷線來表示連接導(dǎo)線，顯得簡

明清晰，對安裝接線和維護檢修都很方便。

第二節(jié)變電所的防雷與接地過電壓與防雷

一、過電壓及雷電

過電壓：在電氣線路或電氣設(shè)備上出現(xiàn)的超過正常工作要求的電

壓。可分為內(nèi)部過電壓和雷電過電壓兩大類，雷電過電壓乂有直接雷

擊和間接雷擊兩種。

二、防雷裝置

1、避雷針

避雷針?般采用鍍鋅圓鋼或鍍鋅鋼管制成。它通常安裝在建筑物

上，它的下端要經(jīng)引下線與接地裝置連接。避雷針實質(zhì)上是引雷針，

它把雷電流引入地下，從而保護了線路、設(shè)備及建筑物等。

2、避雷線

避雷線：一般采用截面不小于35mm2的鍍鋅鋼絞線，架設(shè)在架空

電力線路的上方，其功能和原理與避雷針基本相同。

3、避雷器

避雷器：避雷器與被保護設(shè)備并聯(lián)，裝在被保護設(shè)備的電源側(cè)，當(dāng)線

路上出現(xiàn)危及設(shè)備絕緣的雷電過電壓時，避雷器的火花間隙就被擊

穿，或由高阻變?yōu)榈妥?，使過電壓對大地放電，從而保護了設(shè)備的絕

緣。

有：閥式避雷器、排氣式避雷器、保護間隙、金屬氧化物避雷器。

三、防雷措施

架空線路、變配電所、高壓電動機及建筑物的防雷措施。

四、電氣裝置的接地和接地電阻

1、電氣裝置應(yīng)接地或接零的金屬部分：

電機、變壓器、電纜橋架、支架和井架、用電器具等的金屬底座

和外殼。

2、接地電阻及其要求

接地電阻：接地體的流散電阻與接地線和接地體電阻的總和。由

于接地線和接地體的電阻相對很小，因此接地電阻可認為就是接地體

的流散電阻。

保護接地電阻應(yīng)為：RE<0.5Q

作業(yè)布置

主要《電力工程基礎(chǔ)》溫步瀛主編.中國電力出版社，2009：

參考資料

課后自我總結(jié)

分析

第24、25課2學(xué)時

課目、課題電力網(wǎng)的運行分析備注

教學(xué)目的

熟練掌握電力系統(tǒng)中各元件的參數(shù)和等值電路

和要求

重點

變壓器的參數(shù)和等值電路

難點

第一節(jié)電力系統(tǒng)元件的參數(shù)和等效電路

發(fā)電機的參數(shù)和等值電路

二XG%

G_100SN

電力線路的參數(shù)和數(shù)學(xué)模型

(1)短線路的等值電路

電壓在35kv及以下的架空線路等值電路一個串聯(lián)總阻抗Z=

R+jX,其基本方程為

L」z上-

教學(xué)進程(含課+O---------11-----------0十

堂教學(xué)內(nèi)容、教Ui=U+Zh

??,2“心

學(xué)方法、輔助

1\=11

手段、師生互動、-0-------------------------0-

時間分配、板書(2)中等長度線路

設(shè)計)

對于電壓為110?330kv、線長/=100?300km之間的架空線路

及klOOkm的電纜線路均可視為中等長度線路,等值電路常為開形，

在開形等值電路中，除串聯(lián)的線路總阻抗Z=R+jX外，還將線路的總

導(dǎo)納Y=jB分為兩半，分別并聯(lián)在線路的始末兩端。

基本方程：

譏=九十億+與2Z+&］一名_^+

y.y.2,“必的心

fl=-f71+-(；2+/2-o___1_________1___o-

u22

(3)長線路的等值電路

對于電壓為330kv及以上、線長/>300km的架空線路和線長

/>100km的電纜線路，一般稱之為長線路。和中長線路相比較，其電

阻、電抗及電納需考慮修正系數(shù)的影響：

電抗器的參數(shù)和等值電路

一般電抗器銘牌上會給出其額定電壓ULN、額定電流和電抗百分

值4%,由此可求解電抗器的電抗。X,X4心

100V31小

變壓器的參數(shù)和等值電路

變壓器的R】、X】、（“、分別反映了變壓器的四種基本功率損耗，

即銅損耗、漏磁無功損耗、鐵損耗和勵磁無功損耗。

變壓器電阻R1反映經(jīng)過折算后的一、二次繞組電阻之和，可通過短

路試驗數(shù)據(jù)求得RgW

變壓器電抗反映折算后的變壓器一、一次繞組的漏抗之和，也

可通過短路試驗數(shù)據(jù)求得。xT-1的

電力變H器電導(dǎo)G11是反映變壓器勵磁支路有功損耗的等值電導(dǎo)，可通

過空載試驗數(shù)據(jù)求得。采用工程單位時，可推導(dǎo)得到

電力變E器電納BT是反映與變壓器主磁通的等值參數(shù)（勵磁電抗）相

應(yīng)的電納，也同樣可以通過空載試驗數(shù)據(jù)求得

負荷的參數(shù)和等值電路

負荷的表示辦法不同，一般有：用恒定的功率表示負荷；用恒定

的阻抗表示負荷；用感應(yīng)電機的機械特性表示負荷；用負荷的靜態(tài)特

性方程表示負荷。最常用的是前兩種。

作業(yè)布置P2437-3

主要

《電力系統(tǒng)分析》李庚銀主編.機械工業(yè)出版社，；

參考資料2012

課后自我總結(jié)

分析

第26、27課2學(xué)時

課目、課題電力網(wǎng)的運行分析備注

教學(xué)目的

熟練掌握有名值法電壓等級歸算和標幺值法電壓等級歸算

和要求

重點

標幺值法電壓等級的歸算

難點

復(fù)習(xí)電力系統(tǒng)各元件的參數(shù)及等值電路

標幺值的概念和特點

第二節(jié)電力系統(tǒng)的等效電路

所謂電力系統(tǒng)的等值電路，就是由單個電力元件的等值電路組合而成

的等值電網(wǎng)絡(luò)。

用有名值計算時的電壓等級歸算

1.選取基本級。

一般以最高電壓等級為基本級；在進行短路計算時，i般以短路

點所在的電壓等級為基本級，

教學(xué)進程(含課2.確定變比。

堂教學(xué)內(nèi)容、教

學(xué)方法、輔助變壓器的變比分為兩種，即實際額定變比和平均額定變比。

手段、師生互動、變E器的變比=基本級側(cè)電壓/待歸算級側(cè)電壓

時間分配、板書

設(shè)計)3.參數(shù)歸算。

(1)準確歸算法

變壓器的實際額定變比為

星.貝的實際叫電壓

得歸凝紛的買，落割?

IX-M

如設(shè)待歸算級參數(shù)為Z'、V、G、歸算至基本級的參數(shù)

為Z、KU、L二者的關(guān)系：

Z=k2Z'Y=\Y,U=kU'I=-r

k1k

對多電壓等級：k=k1,k1……

(2)近似歸算法

采用變15.器的平均額定變比進行參數(shù)歸算，而變壓器兩側(cè)母線的平均

額定電壓一般較網(wǎng)絡(luò)的額定電壓高5%o

標幺值計算時的電壓級歸算

所謂標幺值是相對單位制的一種表示方法，在標幺值中參與計算

的各種物理量都是用無單位的相對數(shù)值表示。其數(shù)學(xué)表達式如下：

其扇i(任復(fù)?位)

標幺值二.★值V柄值向

對多電E等級的網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)參數(shù)必須歸算到同一個電壓等級上。

歸算的途徑有兩個：

(1)先將網(wǎng)絡(luò)中各待歸算級元件的阻抗、導(dǎo)納以及電壓、電流的有名

值參數(shù)歸算到基本級上，然后再除以基本上與之相對應(yīng)的基準值，得

到標么值參數(shù)。即先有名值歸算，后取標么值。

(2)先將基本級上的基準值電壓、電流、阻抗、導(dǎo)納歸算到各待

歸算級，然后再被待歸算級上相應(yīng)的電壓、電流、阻抗、導(dǎo)納分別去

除，得到標么值參數(shù)。即先基準值歸算，后取標么值。

,z./=zC

Z，_2Z；

歸算(高一低)取標么.Y；5卜

u：=-i/u=—

女b4

],L]L

1b~=bJI'

"Sb

作業(yè)布置P2437-6

主要《電力系統(tǒng)分析》李庚銀主編.機械工業(yè)出版社，2012；

參考資料

課后自我總結(jié)

分析

第28、29課2學(xué)時

課目、課題電力網(wǎng)的運行分析備注

教學(xué)目的

了解電壓降落和功率損耗的概念，掌握潮流分布的計算

和要求

重點

潮流分布

難點

復(fù)習(xí)電力系統(tǒng)各元件的參數(shù)及等值電路

標幺值的概念和特點

第三節(jié)簡單電力網(wǎng)的潮流分析

電力系統(tǒng)的潮流分布，是指電力系統(tǒng)在某一穩(wěn)態(tài)的正常運行方式

下，電力網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點的電壓和支路功率的分布情況。

單一元件的功率損耗W電壓降落

線路的功率損耗

u

5s;S'Rjx5"s22

A/IZ2

BRijAQ.

教學(xué)進程（含課Tj2j2T

堂教學(xué)內(nèi)容、教

學(xué)方法、輔助

手段、師生互動、圖中的等值電路忽略了對地電導(dǎo)，功率為三相功率，電壓為線電

時間分配、板書

壓。值得注意的是，阻抗兩端通過的電流相同，均為/，阻抗兩端的

設(shè)計）

功率則不同，分別為S'和S"。

電流在線路的電阻和電抗上產(chǎn)生的功率損耗為

2

A4=M+jAQL=/（/?+jX）=產(chǎn);2。（R+jX）

若電流用首端功率和電壓計算，則

2=C^（R+jx）

在外加電壓作用下，線路電容將女生無功功率AQH。

心=-洌；AQB2=-；BU；

輸電線路的電壓降

設(shè)網(wǎng)絡(luò)元件的一相等值電路如圖所示，其中R和X分別為一相

的電阻和等值電抗，U和/表示相電壓和相電流。

n

U'S'RjXsu2

O?-----[1-----nnnnn---->Q

//，Se

網(wǎng)絡(luò)元件的電壓降落是指元件首末端兩點電壓的相量差，由等值

電路可知

U}-U2=(R+jX)I

Ui-U2=(R+)X)I=^U2+3U2

△4和54分別稱為電壓降落的縱分量和橫分量

用功率代替電流寫為

■巴

PBX-QnR

OUy=--------------

--

電壓損耗和電壓偏移

在討論電網(wǎng)的電壓水平和電能質(zhì)量時，電壓損耗和電壓偏移是兩個常

用的概念。

電壓損耗定義為元件兩端間電壓幅值的絕對值之差，也用AU表示。

AU=U1-U2=AC

電壓偏移是指網(wǎng)絡(luò)中某節(jié)點的實際電壓同該節(jié)點的額定電壓之

差，也可以用額定電壓的百分數(shù)表示

[J-U

電壓偏移(％)=N-100

UZ

變壓器的功率損耗和電壓降落

aS,S\RijXTSU

->-----(----?-----11-------------------->—22

ASo▼//

-對\\OT

變壓器的等值電路與線路的區(qū)別在于只有一個對地并聯(lián)支路。串

聯(lián)支路的電阻和電抗產(chǎn)生的功率損耗，其計算方法與線路相同。

2

S.=(GT+jBv)U

S。=—+>-=:+喘SN

1Uv

開式網(wǎng)絡(luò)的潮流計算

開式網(wǎng)絡(luò)又稱單側(cè)電源輻射狀網(wǎng)絡(luò)，是由單一電源點通過輻射狀網(wǎng)絡(luò)

向多個負荷點供電的網(wǎng)絡(luò)。

(1)已知末端電壓

已知末端節(jié)點4的電壓，可以從節(jié)點4開始，利用前面介紹的單

一元件功率損耗和電壓降落的計算方法，采用節(jié)點4的電壓和功率

Sg計算線路支路3-4的電壓損耗和功率損耗，從而得到節(jié)點3的電

壓以及線路2-3末端的功率S；3,計算S；3時需注意還要加上節(jié)點3

的運算負荷S3；然后按同樣方法依次計算支路2-3和支路1-2的電壓

降落和功率損耗，直到計算到首端得到節(jié)點1的電壓和首端功率SI2。

在不要求特別精確時.，電壓計算中的電壓損耗可近似采用電壓降落的

縱分量代替。

(2)已知首端電壓

但是，電力系統(tǒng)在多數(shù)情況下是已知電源點電壓和負荷節(jié)點的功

率，要求確定各負荷點電壓和網(wǎng)絡(luò)中的功率分布。在這種情況下的潮

流計算方法如下：

由于功率損耗和電壓降落的計算公式都要求采用同一端的功率

和電壓，當(dāng)已知首端電壓時，就無法直接利用公式計算，此時需采用

迭代計算的辦法。迭代過程分為兩步

第一步，從末端節(jié)點4開始向電源點1方向計算功率分布。因為

各負荷節(jié)點的實際電壓未知，而正常穩(wěn)態(tài)運行實際電壓總在額定電壓

附近，因此第一次迭代時各節(jié)點電壓的初值均采用額定電壓代替實際

電壓，從末端到首端依次算出各段線路阻抗中的功率損耗和功率分

布。

第二步，從電源點1開始向末端負荷點4方向計算節(jié)點電壓，計算中

必須利用第一步求得的功率分布以及已知的首端電壓順著功率傳送

方向，依次計算各段支路的電壓降落，并求出各節(jié)點電壓。

作業(yè)布置P2447-26

主要

《電力系統(tǒng)分析》李庚銀主編.機械工業(yè)出版社，2012；

參考資料

課后自我總結(jié)

分析

第30、31課2學(xué)時

課目、課題電力網(wǎng)的運行分析備注

教學(xué)目的

掌握電力系統(tǒng)頻率的一次調(diào)整和二次調(diào)整

和要求

重點

頻率的一次調(diào)整、頻率的二次調(diào)整

難點

電力系統(tǒng)有功功率平衡

電源發(fā)出的有功功率必須滿足下列平衡式：

￡&=工七十隹

第一種負荷曲線的變化，頻率

很快，周期很短，變化幅度很小。

這是由于想象不到的小負荷經(jīng)常第一種負

性變化引起的。、第二種負

第二種負荷曲線的變化，頻率

較慢，周期較長，幅度較大。這是

由于一些沖擊性、間歇性負荷的變

教學(xué)進程（含課切是H、J，UUA-L/中天電佻、電n?t

圖7-33有功功率負荷的

堂教學(xué)內(nèi)容、教爐、電氣機車等一開一停。

學(xué)方法、輔助第三種負荷曲線的變化，非常緩工上幅度很大。這是由于生產(chǎn)、

手段、師生互動、生活、氣象等引起的。這種負荷是可￡（預(yù)計的。

時間分配、板書系統(tǒng)電源容量應(yīng)不小于包括網(wǎng)絡(luò)損耗和廠用電在內(nèi)的系統(tǒng)總發(fā)

設(shè)計）

電負荷。

一般備用容量占最大發(fā)電負荷的15%~20%。

系統(tǒng)中備用容量可分為負荷備用、事故備用、檢修備用和國民經(jīng)

濟備用,或分為熱備用和冷備用等。

最大發(fā)電負荷=PLmu,+鼻

負荷備用（2-5）%

,幺田襲且事故備用c5?10）%

檢修備用（4~5）%

［國民經(jīng)濟備用

（3-5）%

電力系統(tǒng)有功功率的最優(yōu)分2ie

電力系統(tǒng)中有功功率負荷的最優(yōu)43配，實際屬于對第三種負荷的

調(diào)整問題。電力系統(tǒng)中有功功率最優(yōu)分配的目標是：在滿足?定約束

條件的前提下，盡可能在產(chǎn)生的過程中消耗的能源最少。

發(fā)電機的耗量特性反映發(fā)電機單位時間內(nèi)消耗的能源與發(fā)出有

功功率的關(guān)系。A；=—

評價發(fā)電機組的經(jīng)濟特性，常常用到耗量特性曲線上某一點縱坐

標與橫坐標的增量比，我們稱之為耗量微增率，以2表示。

2二M二陽

'一一,

對于〃機系統(tǒng)，單位時間內(nèi)消耗燃料的目標函數(shù)為

C=C（PGlPG2……&）=由分）+乙（％）+……+*電)

整個系統(tǒng)的耗量函數(shù)即是系統(tǒng)中各臺機組的耗吊函數(shù)之和。若以

這個耗量函數(shù)作為目標函數(shù)，該目標函數(shù)還應(yīng)滿足一定的約束條件。

根據(jù)電能不能大量儲存的特點，系統(tǒng)功率平衡關(guān)系為

￡七,一￡七=0（略網(wǎng)損）

i-li-l

該式即為目標函數(shù)的等式約束條件，目標函數(shù)除需滿足該等式條

件之外，還應(yīng)滿足一定的不等式約束條件如下：

^Ginin—^Gi—^Gimax、QGImin—0<ji&QG/max、"G/min—Gi—Gimax

建立一個新的不受約束的目標函數(shù)一拉格朗日函數(shù)：

C'=C（4%…………七）

2……F)

=-（七）+以％）……以2”）-*小+%+……+PGH

各變量對函數(shù)求偏導(dǎo)，然后令偏導(dǎo)等于零，求其最小值。

dC八dC*八dCadC八

----------=0------------=0...........................=0A---------=0

MloPG2叫.。

解得：殂四=在』=…=皿=2

dPG2dPGn

即：2.1=2.L....................2〃—2.

此式為有功功率負荷最優(yōu)分配的等耗量微增率準則，滿足這個條

件的解（不上；2……已”）為最優(yōu)分配方案。

電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整

通過調(diào)節(jié)發(fā)電機組的調(diào)速器系統(tǒng)可進行頻率的一次調(diào)整。

發(fā)電機的單位調(diào)節(jié)功率：

K（.=\P（i/\f=Tga

負荷的單位調(diào)節(jié)功率:

3=bpj國=皿

系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率等于發(fā)電機的單位調(diào)節(jié)功率與負荷的單位

調(diào)節(jié)功率之和

NPG+W.二孤

KS=KG+KL=

所以A/=—△a

K,po

發(fā)電機的單位調(diào)△PG4

節(jié)功率與調(diào)差系數(shù)。%

有互為倒數(shù)關(guān)系：Po

—xlOO

(T%

所以常常用調(diào)差系

數(shù)0%未描述?次調(diào)頻

時發(fā)電機組的頻率特性。調(diào)差系數(shù)b%與之對應(yīng)的發(fā)電機組的單位調(diào)

節(jié)功率是可以整定的。一般整定為如下數(shù)值：

汽輪發(fā)電機組：＜7%=3-5K,^=33.3-20

水輪發(fā)電機組：。％=2~4%；.=50~25

通過調(diào)節(jié)發(fā)電機組的調(diào)頻器系統(tǒng)可進行頻率的二次調(diào)整，增加發(fā)

電機組發(fā)出的功率A2.。

紂憶+勺）=短。-軌。

由此可知，有二

次頻率時與僅有一次

頻率調(diào)整時的區(qū)別僅

在于因操作調(diào)頻器而

增發(fā)了一個功率

△Pen,而正是由

于發(fā)電機組增發(fā)了這

部分功空，才使得系

統(tǒng)頻率的下降有所減foZfo

小,負荷獲得的功率

有所增大。

如果調(diào)頻廠不位于負荷的中心，則應(yīng)避免調(diào)頻廠與系統(tǒng)其它部分

聯(lián)系的聯(lián)絡(luò)線上的流通功率超出允許值，然而必須在調(diào)整系統(tǒng)頻率的

同時控制聯(lián)絡(luò)線上的流通功率。

△Pab

AIAPGA△PGB|

△PL△PLB

對A系統(tǒng)有△心-

對B系統(tǒng)有一汨=KM

在聯(lián)合后，全系統(tǒng)的頻率變化量將一致，即有4/\=曠.=k。

通過聯(lián)絡(luò)線由A向B輸送的交換功率為△?一對A系統(tǒng)，可把這個

交換功率看作是一個負荷功率，對B系統(tǒng)，可把這個交換功率看作是

一個電源功率，從而有

8=K8v

將以上兩式相加，整理得

AG（A——A＞）+（A%-A%）

KA+KB

作業(yè)布置

主要

《電力系統(tǒng)分析》李庚銀主編.機械工業(yè)出版社，2012；

參考資料

課后自我總結(jié)

分析

第32、33課2學(xué)時

課目、課題電力網(wǎng)的運行分析備注

教學(xué)目的

掌握電力系統(tǒng)無功功率和電壓調(diào)整

和要求

重點

電力系統(tǒng)的電壓調(diào)整

難點

無功功率負荷和無功功率損耗

電力系統(tǒng)中，各種無功電源發(fā)出的無功功率應(yīng)能滿足系統(tǒng)負荷和電網(wǎng)

損耗的需求。QGC-QLD-QL=Qies

無功功率電源

電力系統(tǒng)的無功功率電源，除了發(fā)電機外，還有同步調(diào)相機、靜

止電容器和靜止無功補償器。這三種裝置又稱為無功補償裝置。

1、發(fā)電機既是最基本的有功功率電源，同時也是最基本的無功功率

電源。

QGN=SGNSE（PN=生/g。'

在使用過程中應(yīng)注意，發(fā)電機供給的無功功率不是無限可調(diào)的，當(dāng)發(fā)

教學(xué)進程（含課

堂教學(xué)內(nèi)容、教電廠距月戶較遠時，無功功率所引起的線損較大，這種情況下，則應(yīng)

學(xué)方法、輔助該在用戶中心設(shè)置補償裝置。

手段、師生互動、2、同步調(diào)相機實質(zhì)上是只發(fā)無功功率的同步發(fā)電機，它在過勵運行

時間分配、板書時向系統(tǒng)供給無功功率，欠勵運行時從系統(tǒng)吸取無功功率。但在欠勵

設(shè)計）

狀態(tài)下運行時，其容量約為過勵運行時額定容量的50%、60%。

3、靜止電容器只能向系統(tǒng)供給無功功率，它可以根據(jù)需要由許多電

容器連接組成,。

電容器所供出的無功功率Qc與其端電壓U的二次方成正比，

即

Qc蕓

4、靜止補償器是由電力電容器和電抗器并聯(lián)組成的。電容器可

發(fā)出無功功率，電抗器可吸收無功功率，兩者結(jié)合起來，再配以適當(dāng)

的調(diào)節(jié)裝置，就成為能夠平滑的改變輸出（或吸收）無功功率的靜止

無功補償器。

電力系統(tǒng)的電壓調(diào)整

電力系統(tǒng)電壓調(diào)整的必要性

目前，我國規(guī)定的在正常狀況下各類用戶的允許電壓偏移如下：

35KV及以上電壓供電的負荷為±5%

10KV及以下電壓供電的負荷為±7%

低壓照明負荷為+5%、-10%

農(nóng)村電網(wǎng)為+7.5%、-10%

在事故狀態(tài)下，允許在上述基礎(chǔ)上再增加5%,但正偏移最大不能超

過+10%。

電力系統(tǒng)的電壓管理

一般各負荷點都允許有一定的電壓偏移，例如，負荷點允許電壓

偏移為±5%,再計及由負荷點到中樞點的線路上的電壓損耗，

便可確定中樞點電壓的波動范圍。

這種電壓調(diào)整方式一般分為逆調(diào)壓、順調(diào)壓和常調(diào)壓三類。

逆調(diào)壓：對于大型網(wǎng)絡(luò)，如中樞點至負荷點的供電線路較長，且

負荷變動較大(即最大負荷與最小負荷的差值較大)，則在最大負荷

時要提高中樞點電壓，以抵償線路上因最大負荷而增大的電壓損耗，

在最小負荷時要將中樞點電壓降低?些，以防止負荷點的電壓過高。

采用逆調(diào)壓方式的中樞點電壓，在最大負荷時比線路的額定電壓高

5%,即1.05在最小負荷時等于線路的額定電壓，即

1.0%。

順調(diào)壓：對于小型網(wǎng)絡(luò)，如中樞點至負荷點的供電線路不長，負

荷大小變動不大，線路上的電壓損耗也很小，在這種情況下，可對中

樞點采用“順調(diào)壓采用順調(diào)壓方式的中樞點電壓，在最大負荷時允

許中樞點電壓低一些，但不低于線路額定電壓的+2.5%,即

1.025UN；在最小負荷時允許中樞點電壓高一些，但不高于線路

額定電R的+7.5%,即1.075UN。

常調(diào)壓：對于中型網(wǎng)絡(luò)，如負荷變動較小，線路上電壓損耗也較

小，這種情況只要把中樞點電壓保持在比線路電壓高2%~5%的數(shù)值,

即(1.025-1.05)UN,不必隨負荷變化來調(diào)整中樞點的電壓，仍

可保證負荷點的電壓質(zhì)量，這種方式稱為“常調(diào)壓

電壓調(diào)整措施

(1)改變變壓器端電壓調(diào)壓

改變發(fā)電機轉(zhuǎn)子電流，就可以改變發(fā)電機定子的端電壓。

(2)改變變壓器變比調(diào)壓

普通變E器不能帶負荷調(diào)節(jié)分接頭，只能停電后改變分接頭，因此需

要事先選擇好一個合適的分接頭，以使系統(tǒng)在最大、最小運行方式下

電壓偏移均不超出允許波動范圍。

變區(qū)器的電壓比為

由于U=KU所以

田=噴

UlmsAUinux、AUtanax'U

最大負荷時已知，分接頭電

壓為

U】jnlii、AUimtai、AUfHa、Hm.

最小負荷時

已知，分接頭電壓為

對于不能帶負荷調(diào)壓的變壓器，為使最大、最小負荷兩種情況F

變壓器的分接頭均適用，則變壓器高壓繞組的分接頭電壓取最大和最

小負荷時分接頭電壓的平均值，即為

5_51tlM

(3)利用無功補償設(shè)備調(diào)壓

當(dāng)系統(tǒng)中某些節(jié)點電壓偏低的原因是由于無