電力系統(tǒng)分析基礎(chǔ)教案按課時 (一)

院系：電力工程系

教研室：發(fā)電教研室

教師：栗然___________

電力系統(tǒng)分析基礎(chǔ)課程教案

本門

本課程總學(xué)時；64

課程名稱電力系統(tǒng)分析基礎(chǔ)課程4

學(xué)分其中：

課序

講課：64

課程號0110305

號

學(xué)時

必修課（V）選修課（）實踐環(huán)節(jié)

課程屬性實驗：0

（）

學(xué)時

授課方式課堂講授（V）實踐課（）

授課對象年級3專業(yè)電氣工程及其自動化

教材名稱出版社作者出版時間

電力系統(tǒng)分析基

機(jī)械工業(yè)出版社李庚銀等2019

礎(chǔ)

基本教材

參考書出版社作者出版時間

和主要參

考書電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分水利電力出版社陳玲1995

析

電力系統(tǒng)暫態(tài)分水利電力出版社李光琦1995

析

電力系統(tǒng)分析（第華中科技大學(xué)出版何仰贊2019

二版）社

教學(xué)重點.

L,施力系統(tǒng)的組成和運行；

2.電力系統(tǒng)主要元件的數(shù)學(xué)模型及參數(shù)計算；

本課程教3.電力系統(tǒng)潮流分布的物理特點和計算的基本方法。

4.電力系統(tǒng)頻率和電壓的調(diào)整：

學(xué)重點及5.對稱和不對稱故障的基本分析方法。

教學(xué)難點：

難點1.,廟力系統(tǒng)潮流分布的計算機(jī)算法；

2.水火廠負(fù)荷最優(yōu)分配及調(diào)頻計算

3.無功電源最優(yōu)分布及調(diào)壓計算

4.對稱分量法及不對稱故障的分析計算

院系、

授課教師職稱教研

室

注：表中（）選項請打“V”

“電力系統(tǒng)分析基礎(chǔ)”課程教案（1）

一、講授題目：電力系統(tǒng)的基本概念

二、教學(xué)目的：作為平臺課程，涉及的專業(yè)學(xué)生不同，應(yīng)在課程的開始

全面介紹電力專業(yè)的相關(guān)課程內(nèi)容，讓同學(xué)門對專業(yè)課程有個初步了

解，以便選修相關(guān)課程。通過本章內(nèi)容的講解，使學(xué)生對電力系統(tǒng)的組

成及發(fā)展歷史和方向有一個比較全面的了解，引起同學(xué)們對專業(yè)課程的

興趣。

三、重點及難點：

重點：

1）介紹電能變換和電源構(gòu)成。

2）介紹新能源技術(shù)及我國電網(wǎng)的發(fā)展藍(lán)圖。

3）理解同一標(biāo)稱電壓下，不同電氣設(shè)備的額定電壓有可能不同。

4）熟悉中性點接地方式及運行特點。

難點：

1）小電流接地系統(tǒng)的特點及運行。

四、教學(xué)手段：本章的內(nèi)容比較多，單純地靠板書無法給同學(xué)們一個深

刻的印象，應(yīng)采用多媒體等輔助教學(xué)手段，引入大量的圖片來講解。

五、教學(xué)過程、時間分配:

教學(xué)內(nèi)容學(xué)時數(shù)

電力專業(yè)的相關(guān)課程內(nèi)容介紹0.5

電力系統(tǒng)的組成、運行特點和要求0.5

電能變換和電源構(gòu)成0.5

教學(xué)過程

新能源技術(shù)及我國電網(wǎng)的發(fā)展藍(lán)圖0.5

時間分配

電力系統(tǒng)的電壓等級1.0

電力系統(tǒng)接線及中性點接地方式1.0

電力系統(tǒng)的負(fù)荷曲線及電能質(zhì)量2.0

合計6.0

六、實驗：無

七、習(xí)題：習(xí)題集1T、1-2

課時單元：1

（一）、教學(xué)內(nèi)容

1-1電力工業(yè)概況

1831年法拉第電磁感應(yīng)定律，為發(fā)電機(jī)的發(fā)明創(chuàng)造了前提條件。

1911年，楊樹浦發(fā)電廠動工，1913年開始發(fā)電，到1924年，共有12

臺發(fā)電機(jī)，裝機(jī)⑵MW。

1949年以前，有220kV,154kV等電壓等級。

1981年，建成平頂山一武漢，我國第一條500kV交流輸電線路。

1989年，建成第一條±500kV高壓直流輸電線路，葛洲壩一上海。

二、我國主要電力系統(tǒng)簡介

至今，已建成的跨省電力系統(tǒng)有五個，即華東系統(tǒng)、東北系統(tǒng)、華中

系統(tǒng)、華北系統(tǒng)和西北系統(tǒng)。另外，還有南方電網(wǎng)、川渝電網(wǎng)、山東

電網(wǎng)、福建電網(wǎng)、海南電網(wǎng)、西藏電網(wǎng)、新疆電網(wǎng)和臺灣電網(wǎng)。

1—3電力系統(tǒng)的基本特點要求

一、電力系統(tǒng)特點

1.電能不能大量存儲。發(fā)電、變電、輸電和用電同時進(jìn)行。

2.電力系統(tǒng)暫態(tài)過程非常短。

3.電力系統(tǒng)的發(fā)展和國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展密切相關(guān)「

4.電力系統(tǒng)電能質(zhì)量要求高，對電壓、頻率、波形都有嚴(yán)格的國家

標(biāo)準(zhǔn)。

二、對電力系統(tǒng)運行的基本要求

1.保證可靠持續(xù)運行的基本要求。

2.保證良好的電能質(zhì)量。

3.保證系統(tǒng)運行的經(jīng)濟(jì)性。

綜上所述，對電力系統(tǒng)運行的基本要求就是向用戶提供優(yōu)質(zhì)、可靠、經(jīng)濟(jì)

的電能。

（二）、教學(xué)手段

板書和多媒體結(jié)合，引入大量的圖片來講解。啟發(fā)學(xué)生使用網(wǎng)上電子

資源，查閱及授課內(nèi)容相關(guān)的資料，拓寬知識面。

（三）、板書設(shè)計

由于多媒體要占去一半黑板，板書只寫要點內(nèi)容，避免在黑板上抄寫大

量的及課本相同的內(nèi)容，浪費課堂時間。

（四）、作業(yè)

1.調(diào)研或查閱文獻(xiàn)了解我國電力系統(tǒng)最新發(fā)展，并撰寫相關(guān)論文。

2.了解美加&14大停電的原因、過程、危害及啟示。

3.習(xí)題集1-1

課時單元：2

（一）、教學(xué)內(nèi)容

1-4電力系統(tǒng)的接線方式

一、電力系統(tǒng)的接線形式

1.無備用接線方式：負(fù)荷只能從一個電源獲得電能一開式接線，主要優(yōu)

點在于簡單、經(jīng)濟(jì)、運行方便，主要缺點是供電可靠性差。

2.有備用接線方式：負(fù)荷可以從兩個或兩個以上電源獲得電能一閉式接

線。有兩端供電、環(huán)式、鏈?zhǔn)降?。?yōu)點在于供電可靠性和電壓質(zhì)量高,

缺點是不夠經(jīng)濟(jì)。

二、電壓等級

1.我國規(guī)定的額定電壓等級有（單位：KV）

用電設(shè)備交流發(fā)電機(jī)線電壓變壓器一次繞?變壓器二次繞4

33.153及3.153?15及3.3

66.36及6.36.3及6.6

1010.510及10.510.5及11.0

—15.7515.75—

353538.5

110110121

220220242

330330363

500500550

額定電壓的確定

1）輸電線路的額定電壓等于我國規(guī)定的額定電壓等級。

2）發(fā)電機(jī)的額定電壓比用電設(shè)備的額定電壓高5虬

3）變壓器一次繞組額定電壓等于用電設(shè)備的額定電壓，二次繞

組額定電壓高于用電設(shè)備的額定電壓的10%倍。特殊：及發(fā)

電機(jī)直接相連的升壓變壓器一次繞組電壓及發(fā)電機(jī)相等；直

接及用電設(shè)備相連的變壓器二次繞組電壓比用電設(shè)備的額定

電壓高5%o

原因：1）輸電線路有10%的電壓降落。發(fā)電機(jī)、變壓器有5%的電壓降落。

2）用電設(shè)各的電壓偏移要求不超過±5%。

例：標(biāo)出圖中各設(shè)備的額定電壓？（注：圖中所注電壓是線路的額定

電壓）

2.不同電壓等級的適用范圍

根據(jù)S二UL輸送一定功率時，電壓高，電流小，材料投資少，絕緣投資

大;

電壓低，電流大，絕緣投資少，材料投資大。

所以，輸送一定的功率有一個合適的電壓。

低壓網(wǎng)：1KV以下；中壓網(wǎng)：1KV?10KV；高壓網(wǎng)：35KV-330KV；

超身壓網(wǎng)：

三.電力系統(tǒng)中性點運行方式

1）小電流接地系統(tǒng)

中性點不接地系統(tǒng)，如果發(fā)生單相接地故障，非故障相電壓升高

至原來的6倍，對絕緣要求高（不適應(yīng)電壓等級高的系統(tǒng)，適用于

HOkV以下系統(tǒng)）。

2）大電流系統(tǒng)

中性點接地：llOkV及以上系統(tǒng)

1-5電力系統(tǒng)發(fā)展的主要趨勢

1.高參數(shù)：高溫、高壓、超臨界、單機(jī)容量

2.大容量遠(yuǎn)距離高壓輸電、大系統(tǒng)互聯(lián)

3.高度自動化

4.電力市場化

5.分布式發(fā)電

1-6電力學(xué)科范疇及本課程主要內(nèi)容

（二）、教學(xué)手段

板書和多媒體結(jié)合，引入大量的圖片來講解。啟發(fā)學(xué)生到室外多觀察。

通過反問的形式啟發(fā)學(xué)生思考。

（三）、板書設(shè)計

由于多媒體要占去?一半黑板，板書只寫要點內(nèi)容。電壓等級表格要一直

留在黑板上，以便隨時察看。

（四）、作業(yè)

習(xí)題集1-2

課時單元：3

（一）、教學(xué)內(nèi)容

一、日有功負(fù)荷曲線

負(fù)荷低谷；尖峰負(fù)荷；最大負(fù)荷匕…最小負(fù)荷匕小基本負(fù)荷的概念。

二、年最大負(fù)荷曲線

它反映從年初到年終整個一年內(nèi)的逐月（或逐日）綜合最大負(fù)荷的變化

規(guī)律。

三、年持續(xù)負(fù)荷曲線

年持續(xù)負(fù)荷曲線是根據(jù)全年的負(fù)荷變化按照其大小及在一年中累計的

持續(xù)運行時間排列組成的，電能w：

「8760

年最大負(fù)荷利用小時數(shù)：=

,ndxpp

maxmax

7_的物理意義為：當(dāng)用戶始終保持最大負(fù)荷運行時，經(jīng)過八力所

消耗的電能恰好等于其全年的實際總耗電量。可以按式W=7_%近似地求

出該負(fù)荷全年使用的電能。這種方法在電網(wǎng)計算時是常用的。

根據(jù)需要，有時還需要制定日無功負(fù)荷曲線、日電壓變化曲線、月最大

負(fù)荷曲線等。

（二）、教學(xué)手段

板書和多媒體結(jié)合，引入圖片來講解。

（三）、板書設(shè)計

板書只寫要點內(nèi)容。。

（四）、作業(yè)

“電力系統(tǒng)分析基礎(chǔ)”課程教案（2）

一、講授題目：電力網(wǎng)元件參數(shù)和等值電路

二、教學(xué)目的：使學(xué)生深入了解電力系統(tǒng)各主要元件的特性、數(shù)學(xué)模型及

相互的關(guān)系，為進(jìn)一步掌握和研究電力系統(tǒng)分析和運行問題提供良好

的基礎(chǔ)。

三、重點及難點：

重點：

1）物理模型推導(dǎo)出數(shù)學(xué)模型，理解各元件的參數(shù)含義。

2）變壓器容量比不同時的折算問題。

3）端部等值的變壓器模型。（此部分在潮流的計算機(jī)算法中應(yīng)用，放

到第四章中講解）

4）等值電路繪制中的歸算及標(biāo)幺值問題。

難點：

1）等值電路中參數(shù)歸算及標(biāo)幺值計算

四、教學(xué)手段：本章的公式比較多，但不需要死記，應(yīng)由物理模型推導(dǎo)出

數(shù)學(xué)公式，充分理解各元件的參數(shù)含義。并能通過公式解釋一些現(xiàn)象（為

什么分裂導(dǎo)線能降低電抗？、變壓器線圈的排列形式？、變壓器并列運行

的條件？等）。

五、教學(xué)過程、時間分配：

教學(xué)內(nèi)容學(xué)時數(shù)

教學(xué)過程

電力系統(tǒng)的輸電方式0.5

時間分配

電力線路的結(jié)構(gòu)0.5

線路的參數(shù)1

變壓器的參數(shù)9

端部等值的變壓器模型1

電力系統(tǒng)的等值電路2

習(xí)題1

合計8

六、實驗：無

七、習(xí)題：習(xí)題集2-1-1、2-1-2、2-1-6、2-2-1、2-2-2、2-2-3>2-2-4>

2-2-5、2-3-1、2-3-2、2-4-1、2-4-3

課時單元：4

（一）、教學(xué)內(nèi)容

2-3電力線路的參數(shù)和數(shù)學(xué)模型

一、電力線路的結(jié)構(gòu)

電力線路按結(jié)構(gòu)可分為架空線路和電纜線路。

架空線路是由導(dǎo)線、避雷線、桿塔、絕緣子和金具構(gòu)成。它們的作用。

1.導(dǎo)線和避雷線

導(dǎo)線和避雷線除了要求有良好的導(dǎo)電性能外，還必須具有較高的機(jī)械強(qiáng)

度和耐化學(xué)腐蝕的能力。目前常用的導(dǎo)線材料有鋁，銅、鋼、鋁合金。廣

泛采用鋼芯鋁絞線LGJ.。為了減小電暈損耗或線路電抗，對電壓在220kV

以上的輸電線還常常采用分裂導(dǎo)線或擴(kuò)徑導(dǎo)線。

2.桿塔

按受力的特點分為直線桿塔、耐張桿塔、轉(zhuǎn)角桿塔和直線轉(zhuǎn)角桿塔、終

端桿塔、換位桿塔及跨越桿塔等；架空線路的三相導(dǎo)線的換位.

3.絕緣子

絕緣子是用來支持和懸掛導(dǎo)線并使之及桿塔絕緣的。架空線路上所用

的絕緣子主要有針式和懸式兩種，在個別情況下也有用瓷橫擔(dān)絕緣子等型

式。

4.金具

架空線路的金具有懸垂線夾、耐張線夾、接續(xù)金具、聯(lián)結(jié)金具、保護(hù)金

具等幾大類。

二、電纜的結(jié)構(gòu)

電纜線路的造價比架空線路要高，電壓愈高，兩者的差價也愈大。另外,

電纜線路的故障點的確定和檢修比架空線路耍復(fù)雜得多。優(yōu)點，如不需要

在地面上架設(shè)桿塔，節(jié)省土地占用面積；供電可靠，極少受外力破壞和氣

象條件的影響；對人身較安全等。

1.電纜的構(gòu)造

電纜的構(gòu)造一般包括導(dǎo)體、絕緣層和保護(hù)包皮三部分。

二、電力線路的阻抗

1.電阻

直流電路中導(dǎo)體的電阻可按下式計算：R.I

修正以后的電阻率，應(yīng)考慮到下面三個因素：

(1)絞線中線股的實際長度要比導(dǎo)線的長度長2%-3%。

(2)導(dǎo)線和電纜的實際截面比額定截面要小。

(3)集膚效應(yīng)。

電阻一般查表。

乙=GO[1+M-2())](2-3)

2.線路的電抗

其中D4疽取;以為三相導(dǎo)線的幾何平均距離，簡稱幾何均

總巨（cm或mm）,

如將/=50,從=1代人，可得：玉=0.14451g4+0.0157

r

分裂導(dǎo)線減小了每相導(dǎo)線的電抗。

M=0.14451g義+^^（2-7）

rn

雙回輸電線路的總電抗為單回線并聯(lián)。

3.線路的電導(dǎo)

由沿絕緣子的泄漏電流和電暈現(xiàn)象決定。電暈現(xiàn)象，電暈的危害。

線路的電導(dǎo)處=番、10-3（2-10）

6

4.線路的電納/7,=2^=-2^_xlo-（2-12）

1g—

r

（二）、教學(xué)手段

板書和多媒體結(jié)合，引入大量的圖片來講解。啟發(fā)學(xué)生到室外多觀察

如分裂導(dǎo)線的形狀、絕緣子的形狀等。

（三）、板書設(shè)計

主要多媒體課件。

（四）、作業(yè)：習(xí)題集2-1-1、2-1-2、2-1-6

課時單元：5

（一）、教學(xué)內(nèi)容

2-2變壓器的參數(shù)和數(shù)學(xué)模型

一、雙繞組變壓器的參數(shù)和數(shù)學(xué)模型

1.電阻

冬冬（注意單位的變換）

1000S：

2.電抗

3.電導(dǎo)

4.電納

主要介紹參數(shù)的推導(dǎo)過程。

（二）、教學(xué)手段

以板書為主。復(fù)習(xí)變壓器短路實驗和空載實驗的內(nèi)容，引深到參數(shù)計

算。

（三）、板書設(shè)計

簡要畫出變壓器實驗的示意圖，準(zhǔn)確畫出雙繞組變壓器等值電路圖，一

直留在黑板上，便于參數(shù)講解。

（四）、作業(yè)：習(xí)題集2-2-1、2-2-2

課時單元：6

（一）、教學(xué)內(nèi)容

二、三繞組變壓器的參數(shù)和數(shù)學(xué)模型

三繞組變壓器三繞組的容量比有不同的組合，且各繞組在鐵芯上的排列又

有不同方式，所以存在一些歸算問題。

（一）容量比100/100/100

1.電阻

短路損耗小、%、%由銘牌給出

則按及雙繞組變壓器相似的公式計算各繞組電阻

2.電抗

由各繞組兩兩之間的短路電壓”,一)%、4(27)%、"(3T)％求出各繞

組的短路電壓

再按及雙繞組相似的計算公式求各繞組的電抗

導(dǎo)納的計算及雙繞組相同。

(二)、容量比100/100/50

Pk(l-3)=P'k(l-3)(IN/IN/2)2—4P，k(l-3)

Pk(2-3)=P'k(2-3)(IN/IN/2)2=4P'k(2-3)

有時，電壓也未歸算，貝lj：

Uk(l-3)%-U'k(l-3)%(IN/IN/2)=2Uk(l-3)%

Uk(2-3)%=U'k(2-3)%(IN/IN/2)=2U'@3)

注意：

1、有時廠家給出的數(shù)據(jù)是已經(jīng)折算好的，不必再折算。

2、新標(biāo)準(zhǔn)中廠家僅提供一個最大短路損耗Pkmax。

3、三繞組變壓器按其三個繞組在鐵芯上排列方式的不同，有兩種不同的

結(jié)構(gòu)，即升壓結(jié)構(gòu)和降壓結(jié)構(gòu)。

三、自耦變壓器的參數(shù)和數(shù)學(xué)模型

就端點而言，自耦變壓器完全等同于普通變壓器(畫圖)，而自耦變壓器

的實驗也和普通變壓器相同，故自耦變壓器的參數(shù)計算和等值電路和普

通變壓器相同。

特殊的是容量歸算問題：因為自耦變壓器的第三繞組的容量總小于變壓器

的額定容量。有時廠家提供的實驗數(shù)據(jù)中不僅短路損耗R甚至電壓百分值

〃%也是未經(jīng)歸算的數(shù)值，因此也需要歸算。

(二)、教學(xué)手段

板書和多媒體結(jié)合，引入大量的圖片來講解。啟發(fā)學(xué)生到室外多觀察

如分裂導(dǎo)線的形狀、絕緣子的形狀等。

（三）、板書設(shè)計

簡要畫出變壓器實驗的示意圖，準(zhǔn)確畫出三繞組變壓器等值電路圖，一

直留在黑板上，便于參數(shù)講解。電阻和電抗的計算公式對比寫，以便觀察

區(qū)別。

（四）、作業(yè):習(xí)題集2-2-3、2-2-4>2-2-5

課時單元：7

（一）、教學(xué)內(nèi)容

2-5電力網(wǎng)絡(luò)的數(shù)學(xué)模型

一、標(biāo)么制及其應(yīng)用

1.有名制和標(biāo)么制

標(biāo)么制的定義、優(yōu)點。

a:線電壓和相電壓的標(biāo)么值數(shù)值相等。

b.三相功率和單相功率的標(biāo)么值數(shù)值相等。

五個基準(zhǔn)值中只有兩個可以任意選擇，其余三個派生。通常是，先選

定三相功率和線電壓的基準(zhǔn)值S、％。然后求出每相阻抗、導(dǎo)納和線電流

的基準(zhǔn)值。

2.基準(zhǔn)值之間的標(biāo)么值換算

對于不同基準(zhǔn)值之間的標(biāo)么值要進(jìn)行換算，例如，某發(fā)電機(jī)的同步電

抗標(biāo)么值是以電機(jī)自身的右、/為基準(zhǔn)，若待計算的電力網(wǎng)絡(luò)基準(zhǔn)為

S八/，則必須對其進(jìn)行歸算

3,標(biāo)么值的電壓級歸算

兩條途徑：

（1）將網(wǎng)絡(luò)各元件阻抗、導(dǎo)納以及網(wǎng)絡(luò)中各點電壓、電流的有名值都

歸算到同一電壓級一一基本級，然后除以及基本級相對應(yīng)的阻抗、導(dǎo)納、

電壓、電流基準(zhǔn)值

（2）是將未經(jīng)歸算的各元件阻抗、導(dǎo)納以及網(wǎng)絡(luò)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(dǎo)納、電壓、電

流基準(zhǔn)值。

（二）、教學(xué)手段

以板書為主。用人的高度比較的例子說明多電壓級網(wǎng)絡(luò)標(biāo)幺值歸算的

必要性。

（三）、板書設(shè)計

有名值和標(biāo)幺值的參數(shù)計算對比寫，標(biāo)么值的電壓級歸算方法只寫要點。

基準(zhǔn)值的歸算耍詳細(xì)寫出過程。

（四）、作業(yè)：

習(xí)題集2-3-1、232、2-4-1>2-4-3

《電力系統(tǒng)分析基礎(chǔ)》課程教案（3）

一、講授題目：簡單電力網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)態(tài)分析和計算

二、教學(xué)目的：

使學(xué)生掌握簡單電力網(wǎng)絡(luò)中功率分布和可壓分布的手算方法。

三、重點及難點：

重點：1、電力線路和變壓器中的電壓降落、功率損耗和電能損耗的計算方

法；

2、對簡單輻射形網(wǎng)絡(luò)，在已知條件不同時，用逐段推算法確定節(jié)點

電壓和傳輸功率的方法；

3、環(huán)網(wǎng)和兩端供電網(wǎng)初步功率分布的計算及功率分點的確定；

4、環(huán)網(wǎng)及兩端供電網(wǎng)的分解及潮流分布的計算。

難點：1、對簡單輻射式網(wǎng)，當(dāng)已知的功率和電壓不是同一節(jié)點的時（如：

已知首端功率和末端電壓），用逐段推算法確定其他節(jié)點電壓和傳

輸功率的方法；

2、環(huán)網(wǎng)及兩端供電網(wǎng)的分解；

3、電磁環(huán)網(wǎng)的潮流計算。

四、教學(xué)手段：

1、對基本元件（電力線路和變壓器）的電壓降落和功率損耗的計算方法

進(jìn)行詳細(xì)講解,并對計算公式進(jìn)行歸納和總結(jié)，為后續(xù)簡單電力網(wǎng)潮

流分布的計算打下基礎(chǔ)；

2、在學(xué)生掌握了簡單輻射形網(wǎng)絡(luò)潮流分布計算方法后，對環(huán)網(wǎng)和兩端供

電網(wǎng)潮流計算方法的講解，采用先講解總體思路，接著提出需解決的

問題，最后解決問題的方法（思路：將環(huán)網(wǎng)和兩端供電網(wǎng)分解為輻射

形網(wǎng)絡(luò)；提出問題：如何分解？解決方法：求初步功率分布，找功率

分點），使學(xué)生有一個清晰的思路，加深理解；

3、對于難點問題，采用簡單舉例的方法幫助學(xué)生理解。

五、教學(xué)過程、時間分配:

教學(xué)內(nèi)容學(xué)時數(shù)

電力線路和變壓器中的電壓降落、功率損

2

耗和電能損耗的計算方法

電力線路的運行特性分析，輻射形網(wǎng)絡(luò)中

2

潮流分布的計算

教學(xué)過程兩端供電網(wǎng)中初步功率分布的計算，功率

時間分配分點，兩端供電網(wǎng)的分解及潮流分布的計2

算

單電壓等級環(huán)形網(wǎng)的潮流計算，電磁環(huán)網(wǎng)

的潮流計算及復(fù)雜電力網(wǎng)中的網(wǎng)絡(luò)變換原2

理及方法

合計8

六、實驗：無

七、習(xí)題：習(xí)題集3TT、3T-2、3T-4、3-2-6、3-2-7、3-2-9、3-2-14、

3-2-15

課時單元：8

（一）、教學(xué)內(nèi)容

3-1簡單電力線路運行狀況的計算和分析

一、電力線路運行狀況的計算

1、電力線路的電壓降落和功率損耗

可以運用電路原理求解電流、電壓等，但要進(jìn)行復(fù)數(shù)運算，不利于手算,

手算時盡量避免復(fù)數(shù)運算。以下公式采用相電壓和單相功率推導(dǎo)，然后

拓展到線電壓和三相功率。

取以及實軸重合。則由

可得，+與警gjX）=5+考空）+/（坐產(chǎn)）

02U2U2

再令u,+ERtP心X=bu

U?4

將上式改寫為口=。2+W）+*〃

則又可得％=+△U『+3U）2

如果已知始端電壓和始端功率求末端電壓和功率則從左向右推導(dǎo)。（1）

功率損耗的公式不變，功率逐級相減。（2）電壓損耗的公式如下。（3）相量

圖不同c

注意：（1）以上公式完全適用于三相系統(tǒng)。

（2）電壓計算公式中，使用同一點的電壓和功率。

電壓降落：AU+網(wǎng)

電壓損耗：U,-U/bU?

電壓偏移：~UNXIOO%、U1~UnxlOO%

UNUN

討論。

（二）、教學(xué)手段

以板書為主，根據(jù)電壓損耗的公式討論影響電壓的因素。討論電壓損

耗、電壓降落、電壓偏移的區(qū)別。

（三）、板書設(shè)計

寫明復(fù)功率的計算公式。詳細(xì)寫出各支路功率和電壓降落的推導(dǎo)過程，

對比繪出不同參考向量下的始末端電壓向量圖。

（四）、作業(yè)：

習(xí)題集3T-2、3T-4

課時單元：9

（一）、教學(xué)內(nèi)容

2、電力線路的電能損耗

（1）精確的計算方法

（2）查表法

出最大負(fù)荷損耗時間「a及最大負(fù)荷時的功率損耗求得，即

叫=△匕axX%ax

（3）經(jīng)驗公式也=X年負(fù)荷損耗率X8760

三、變壓器的電壓降落、功率損耗

變壓器勵磁支路的無功功率及線路支路的無功功率符號相反。

1.變壓器的功率損耗

方法一：同線路計算

阻抗支路中的功率損耗衣"

△s"=（寸）2ZT=矢*但+jxT）=M7+心心（3-14）

勵磁支路中的功率損耗為

ASyT=U；YT=Uj(G7+jBT)=U；GT+jU[BT=\PyT+\QyT(3-15)

方法二：直接由變壓器銘牌上的數(shù)據(jù)進(jìn)行計算。

當(dāng)變壓器實際運行并非在額定的條件下，通過變壓器的功率為《時，則

變壓器的功率損耗可按下式計算

?qq

AST=△%+必。廣+[A^r（—）2+必?！ǎú涣?/p>

N（3-19）

一旦+/也處S、（J]

100100N1000SN100卜SN

對n臺并列運行的變壓器，其功率損耗為：

2.變壓器的電壓降落

類似于線路電壓降落，可列出變壓器阻抗支路中電壓降落的縱分量和橫

分量為

3.變壓器的電能損耗

推廣到n臺變壓器中的電能損耗

（二）、教學(xué)手段

以板書為主，對比輸電線路的電壓降落和功率損耗得出。

（三）、板書設(shè)計

變壓器電壓降落和功率損耗的簡化計算公式只寫兩個參數(shù)的計算公式，

其余看教材。其余部分寫要點。

（四）、作業(yè)：

習(xí)題集3-1-5、3-1-6,3-1-14,3-1-15,3-1-16

課時單元：9

（一）、教學(xué)內(nèi)容

3-2輻射網(wǎng)絡(luò)和環(huán)形網(wǎng)絡(luò)的潮流分布

一、簡單輻射網(wǎng)絡(luò)的潮流計算

1）已知同一端的功率和電壓，求另一端功率和電壓；方法為從已知

功率、電壓端，齊頭并進(jìn)逐段求解功率和電壓，如下圖所示

2）通知始端電用、末端功率3求始端功輕箱就醒（以此居多）；

或“我端電壓、懣臺鼎功率，搟瑞功率:藺|電壓。求解方法

總結(jié)為“一來、二去”共兩步來逼近需求解的網(wǎng)絡(luò)功率和電壓分

布。一來即：設(shè)所有未知電壓節(jié)點的電壓為線路額定電壓，從已

知功率端開始逐段求功率，直到推得已知電壓點得功率；二去即:

從已知電壓點開始，用推得的功率和已知電壓點的電壓，往回逐

段向未知電壓點求電壓。在計算中，上述過程一般只需要做一次。

但當(dāng)一次“來、去”完畢后，此電壓及初始假設(shè)電壓相差較大時,

可再一次假設(shè)未知電壓節(jié)點的電壓值為剛剛計算得到的節(jié)點4電

壓值，繼續(xù)進(jìn)行“來、去”計算，直到前后兩次同一點的電壓值

相差不大。

例題講解。

（二）、教學(xué)手段

以板書為主，結(jié)合具體實例著重講解已知不同端點電壓和功率時潮流

計算的方法。

（三）、板書設(shè)計

畫出已知不同端點電壓和功率時潮流計算所使用的“一來、二去”的

示意圖，不必寫計算過程的詳細(xì)步驟，主要寫求解思路。

（四）、作業(yè)：

習(xí)題集3-2-2、3-2-3

課時單元：10

（一）、教學(xué)內(nèi)容

二環(huán)網(wǎng)計算

（1）化簡網(wǎng)絡(luò)。計算出各節(jié)點的運算負(fù)荷或運算功率，從電源點將環(huán)

網(wǎng)解開。

（2）忽略功率損耗，進(jìn)行初步功率分布計算

設(shè)忽略網(wǎng)絡(luò)中的功率損耗

打開網(wǎng)絡(luò)。

同理，由力矩法，以［為支點可求得或

（3）找出功率分點，使兩端供電網(wǎng)拆成兩個輻射網(wǎng)

有功功率分點和無功功率分點的含義。有功功率分點標(biāo)以▼,無功功率

分點標(biāo)以▽,有功功率分點和無功功率分點不一定相同。

（4）按輻射網(wǎng)的計算步驟進(jìn)行潮流計算

均一網(wǎng)的計算。Sa=§3A盧*2&戶,23）=fj"

/I2+/23+/3I"

三、兩端供電網(wǎng)的功率分布計算

其中迫普孚￡為自然功率；.丫憂.為強(qiáng)制功率,方向及皿的

Z12+Z23+Z3IZ12+Z23+Z31

取向有關(guān)。

四、環(huán)網(wǎng)中變壓器不匹配時循環(huán)功率的計算

如果環(huán)網(wǎng)中兩個變壓器的變比不同，則網(wǎng)絡(luò)空載且開環(huán)運行時，開口兩側(cè)

將有電壓差，閉環(huán)運行時有循環(huán)功率。

（二）、教學(xué)手段

以板書為主，結(jié)合具體實例著重講解環(huán)網(wǎng)怎樣打開及怎樣拆開為福射

網(wǎng)的方法。

（三）、板書設(shè)計

詳細(xì)畫出環(huán)網(wǎng)解開的示意圖，不必寫計算過程的詳細(xì)步驟，主要寫求

解思路。

（四）、作業(yè)：

習(xí)題集3-2-6、3-2-7>3-2-9.3-2-14>3-2-15

《電力系統(tǒng)分析基礎(chǔ)》課程教案（4）

一、講授題目：電力系統(tǒng)潮流的計算機(jī)算法

二、教學(xué)目的：

使學(xué)生掌握應(yīng)用計算機(jī)計算電力系統(tǒng)潮流分布方法。

三、重點及難點：

重點：1、節(jié)點導(dǎo)納矩陣的形成及修改；

2、節(jié)點的分類和功率方程；

3、修正方程的形成及雅克比矩陣的計算；

4、牛頓一拉夫遜法計算潮流分布的步驟。

難點：1、考慮變壓器非標(biāo)準(zhǔn)變比時節(jié)點導(dǎo)納矩陣的形成和修改方法；

2、牛頓―拉夫遜法計算復(fù)雜電力系統(tǒng)潮流分布的數(shù)學(xué)模型。

四、教學(xué)手段

1、詳細(xì)分析變壓器的n形等值電路，使學(xué)生對口形等值電路的端口條件

及T作原理有深入的理解，則根據(jù)變玨器的n形等值電路可計算出相

應(yīng)節(jié)點的自導(dǎo)納和互導(dǎo)納；

2、對于難點2,采用從簡單到難，逐步深入的講解方法，即：首先介紹

牛頓一拉夫遜法求解一維非線性方程的方法，然后將該方法推廣于多

變量非線性方程組，接著形成潮流計算非線性方程組，最后用牛頓一

拉夫遜法對其求解。

五、教學(xué)過程、時間分配：

教學(xué)過程教學(xué)內(nèi)容學(xué)時數(shù)

時間分配節(jié)點導(dǎo)納矩陣的形成及修改2

功率方程、節(jié)點分類和約束條件，牛頓一

2

拉夫遜法的基本原理，

牛頓一拉夫遜法計算潮流分布的直角坐標(biāo)

2

法

牛頓一拉夫遜法計算潮流分布的極坐標(biāo)

2

法，P—Q分解法計算潮流分布的步驟

合計8

六、實驗：

有條件的學(xué)生可以編寫采用牛頓一拉夫遜法計算電網(wǎng)潮流分布的計算

機(jī)程序。

七、習(xí)題：習(xí)題集4-1-2、4-1-3.4-1-5、4-2-3>4-2-4

課時單元：11

（一）、教學(xué)內(nèi)容

準(zhǔn)備知識：變壓器等值模型。

一、潮流計算的數(shù)學(xué)模型

1.節(jié)點電壓方程I.=YM

⑴自、互導(dǎo)納的物理意義

自導(dǎo)納匕在數(shù)值上等于及該節(jié)點I直接連接的所有支路導(dǎo)納的總和。

如兀=九+坨+凹3。

互導(dǎo)納y,在數(shù)值上等于連接節(jié)點??支路導(dǎo)納的負(fù)值，即小-力。如打—

⑵節(jié)點導(dǎo)納矩陣K為對稱方陣。

⑶節(jié)點導(dǎo)納矩陣人為稀疏矩陣。

⑷節(jié)點導(dǎo)納矩陣及具有對角優(yōu)勢。2.節(jié)點導(dǎo)納矩陣的形成

2用直接形成法形成節(jié)點導(dǎo)納矩陣及。節(jié)點導(dǎo)納矩陣即可根據(jù)自導(dǎo)納和

互導(dǎo)納的定義直接形成，也可用支路一一節(jié)點關(guān)聯(lián)矩陣計算。

3.節(jié)點導(dǎo)納矩陣的修改

⑴從原有網(wǎng)絡(luò)引出一支路，同時增加一節(jié)點，節(jié)點導(dǎo)納矩陣將增加一

階。

新增的對角元y小坊;

新增的非對角元丫4,%=-%；

原有矩陣中的對角元方將增加瑞，，牝=為。

⑵在原有網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點之間增加一支路。

⑶在原有網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點?之間切除一支路

⑷原有網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點i、）之間的導(dǎo)納由力改變?yōu)榱Γ?/p>

（5）原有網(wǎng)絡(luò)節(jié)點i、j之間變壓器的變比由K.改變?yōu)镵：

（二）、教學(xué)手段

以板書為主，結(jié)合具體實例著重講解導(dǎo)納矩陣的形成和修改。

（三）、板書設(shè)計

詳細(xì)寫出變壓器等值模型的推導(dǎo)過程；導(dǎo)納矩陣的形成過程。

（四）、作業(yè)：

習(xí)題集4-1-2、4-1-3、4-1-5

課時單元：12

（一）、教學(xué)內(nèi)容

一、潮流計算基本方程

UB

(3-66)

其展開式為

力/嚴(yán)匚旦(，=1,2,,〃)(3-67)

或E+(i=l,2,n)

(3-68)

節(jié)點分類：

⑴PQ節(jié)點。(2)PV節(jié)點。(3)平衡節(jié)點。

二、高斯一塞德爾法計算潮流

特點和步驟。

應(yīng)用高斯-塞德爾法計算的主要步驟如下：

(1)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、參數(shù)，形成節(jié)點導(dǎo)納矩陣YB；

(2)迭代計算各節(jié)點電壓a。

1)對PQ節(jié)點：

a.設(shè)某節(jié)點為平衡節(jié)點。

b.設(shè)各節(jié)點電壓的初始值。

c.據(jù)初始值電壓(i=2、3、…n)及已知的節(jié)點注入功率￡、

2進(jìn)行第一次迭代，求射、而)、…、山即有

d.第二次迭代。

e.第Z+1次迭代。

f.第k+1次迭代后，當(dāng)所有節(jié)點電壓都滿足巾：【力：工￡(精度)口寸，

表明迭代收斂，則第k+1次的結(jié)果即為所求。

(3)計算功率。

(二)、教學(xué)手段

板書和多媒體結(jié)合，本章重點是。

(三)、板書設(shè)計

主要多媒體課件，板書只寫解釋內(nèi)容。

(四)、作業(yè)：

習(xí)題集4-2-3

課時單元：13、14

(一)、教學(xué)內(nèi)容

三、牛頓-拉夫遜法計算潮流

(一)概述

1.牛頓-拉夫遜法的意義和推導(dǎo)過程

把/*)按泰勒級數(shù)在”點展開

修正方程/[X(0)]-/,[X(0)]AY(0)=0

2.牛頓一拉夫遜法的特點

(1)牛頓-拉夫遜法是迭代法，逐漸逼近的方法；

(2)修正方程是線性化方程，它的線性化過程體現(xiàn)在把非線性方程在那

按泰勒級數(shù)展開，并略去高階小量；

(3)用牛頓一拉夫遜法解題時，其初始值要求嚴(yán)格(較接近真解)，否則

迭代不收斂。

3.多變量非線性方程的解

仆;。）、犬、物

打染,、?）、…嫖’］

牛頓-拉夫遜法的修正方程

以鏟、犬、…琛］

縮寫為

（3-89）

雅可比矩陣含義。

（二）潮流計算時的修正方程

1.直角坐標(biāo)表示的修正方程

P-%3廠%力）+工（G/+約q）］=0

j=l(3-93)

Qt-t"（G曲-BJj）-生（GJj+B臼）1=0

j=i

雅可比矩陣的各個元素表達(dá)式。

雅可比矩陣特點：

2.極坐標(biāo)表示的修正方程

雅可比矩陣的各元素

（三）牛頓-拉夫遜法的求解過程及框圖

四、PQ分解法的基本思路

（二）、教學(xué)手段

板書和多媒體結(jié)合。

（三）、板書設(shè)計

主要多媒體課件，板書只寫解釋內(nèi)容。

（四）、作業(yè)

習(xí)題集4-2-4

電力系統(tǒng)分析基礎(chǔ)課程教案（5）

講授題目：電力系統(tǒng)有功功率平衡及頻率調(diào)整

二、教學(xué)目的：

掌握有功平衡及調(diào)頻的關(guān)系及調(diào)頻方法；有功負(fù)荷最優(yōu)分配

三、重點及難點：

重點：

D有功功率變化及調(diào)整控制；

2）耗量特性、目標(biāo)函數(shù)及約束條件；

3）等耗量微增率準(zhǔn)則及有功負(fù)荷最優(yōu)分配；

4）聯(lián)合電力系統(tǒng)頻差及聯(lián)絡(luò)線上功率的計算。

難點：

1）水火電廠有功負(fù)荷最優(yōu)分配；

2）調(diào)頻計算。

四、教學(xué)手段：

黑版教學(xué)及投影教學(xué)相結(jié)合

五、教學(xué)過程、時間分配:

教學(xué)內(nèi)容學(xué)時數(shù)

有功變化及一二次調(diào)頻，負(fù)荷預(yù)測，備用

1

教學(xué)過程容量

時間分配耗量特性、目標(biāo)函數(shù)及約束條件1

等耗量微增率準(zhǔn)則1.5

一、二次調(diào)頻1.5

聯(lián)合電力系統(tǒng)頻差及聯(lián)絡(luò)線上功率的計算1

合計6

六、實驗：無

七、習(xí)題：習(xí)題集5-1-2、5-1-3、5-2-1、5-2-2、5-2-4、5-2-7、5-2-8

課時單元：15

（一）、教學(xué)內(nèi)容

5-1電力系統(tǒng)中有功功率的平衡

一、有功功率負(fù)荷的變動和調(diào)整控制

1.電力系統(tǒng)頻率變化的影響

（D頻率變化引起電動機(jī)轉(zhuǎn)速的變化，影響產(chǎn)品質(zhì)量。

（2）頻率降低，電動機(jī)功率降低。

（3）頻率變化影響電鐘的準(zhǔn)確性，頻率過低使雷達(dá)和計算機(jī)無法工

作。

（4）低頻運行，汽輪機(jī)葉片共振。

（5）頻率降低，系統(tǒng)無功損耗增加。

2.有功和頻率的關(guān)系

系統(tǒng)穩(wěn)定運行時，有功保持平衡。￡P(guān)G=￡P(guān)LFPL，作用在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)

子軸上的兩個轉(zhuǎn)矩-機(jī)械轉(zhuǎn)矩科和電磁轉(zhuǎn)矩ME平衡。機(jī)械轉(zhuǎn)矩決定于原動

機(jī)的機(jī)械功率P「，電磁轉(zhuǎn)矩取決于電磁功率PE亦即負(fù)荷功率。負(fù)荷變化，

機(jī)械功率由于慣性很難跟上電磁功率的變化,發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速變化。因口=2叮f,

速度變化，頻率變化。

3.負(fù)荷變化及頻率的調(diào)整

第一種變動幅度很小，周期又很短，這種負(fù)荷變動有很大的偶然性。

第二種變動幅度較大，周期也較長，屬于這一種的主要有電爐、壓延機(jī)械、

電氣機(jī)車等帶有沖擊性的負(fù)荷。第三種變動幅度最大，周期也最長，這一

種是由于生產(chǎn)、生活、氣象等變化引起的負(fù)荷變動。第三種負(fù)荷基本上可

以預(yù)計。

一次調(diào)整、二次調(diào)整、三次調(diào)整的概念。

二、有功功率負(fù)荷曲線的預(yù)計（負(fù)荷預(yù)測）

三、有功功率電源和備用容量

裝機(jī)容量、電源容量、備用容量

系統(tǒng)備用容量可分為熱備用和冷備用或負(fù)荷備用、事故備用、檢修備

用和國民經(jīng)濟(jì)備用等。

熱備用、負(fù)荷備用、事故備用、檢修備用。

具備了備用容量，才可能談?wù)撍鼈冊谙到y(tǒng)中各發(fā)電設(shè)備和發(fā)電廠之間

的最優(yōu)分配以及系統(tǒng)的頻率調(diào)整問題C

5-2電力系統(tǒng)中有功功率的最優(yōu)分配

一、有功功率最優(yōu)分配的含義

二、最優(yōu)分配負(fù)荷時的目標(biāo)函數(shù)和約束條件

1.耗量特性

發(fā)電設(shè)備輸入及輸出的關(guān)系。這關(guān)系稱耗量特性。

耗量特性曲線上某一點縱坐標(biāo)和橫坐標(biāo)的比值，即單位時間內(nèi)輸入能

量及輸出功率之比稱比耗量4。HP

耗量特性曲線上某點切線的斜率稱耗量微增率八

2.目標(biāo)函數(shù)和約束條件

in

目標(biāo)函數(shù)就應(yīng)該是總耗量。即牲"（分j+K（%）+…+死（％）=ZE（%）

r=l

等式約束條件也就是有功功率必須保持平衡的條件。即

不等約束條件有三，分別為各節(jié)點發(fā)電設(shè)備有功功率分.、無功功率QG,和電

壓大小不得逾越的限額，

（二）、教學(xué)手段

板書和多媒體結(jié)合。通過現(xiàn)場實例分析頻率對電力系統(tǒng)的影響、強(qiáng)調(diào)

備用容量的重耍性。

（三）、板書設(shè)計

繪出各類負(fù)荷的曲線圖，對比說明頻率調(diào)整的概念。

（四）、作業(yè)：習(xí)題集

課時單元：16

（一）、教學(xué)內(nèi)容

三、等耗量微增率準(zhǔn)則

等耗量微增率準(zhǔn)則。它表示為使總耗量最小，應(yīng)按相等的耗量微增率在發(fā)

電設(shè)備或發(fā)電廠之間分配負(fù)荷。

5-3電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整

一、調(diào)整頻率的必要性

二、頻率靜態(tài)特性

1、自動調(diào)速系統(tǒng)及其調(diào)節(jié)特性（動畫）

2、發(fā)電機(jī)的頻率特性

發(fā)電機(jī)的單位調(diào)節(jié)功率先=-竽=-娶與

機(jī)組的調(diào)差系數(shù)…——上4=九二金

△PG4N-。PGN

單位調(diào)節(jié)功率的標(biāo)么值為：

3、負(fù)荷的頻率特性

負(fù)荷從電網(wǎng)中取用有功功率及電網(wǎng)頻率的關(guān)系。

負(fù)荷的單位調(diào)節(jié)功率勺二學(xué)，

三、一次調(diào)頻

△PLO=_（a+KL）bf或-/A/=KG+KL=Ks

這個Ks稱系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率。

一次調(diào)頻為有差調(diào)頻。

（二）、教學(xué)手段

板書和多媒體結(jié)合。通過動畫演示說明自動調(diào)速系統(tǒng)的工作原理。通

過習(xí)題講解說明等耗量微增率準(zhǔn)則的應(yīng)用。

（三）、板書設(shè)計

主要推導(dǎo)等耗量微增率準(zhǔn)則和一次調(diào)頻的一些公式，圖部分由課件演示。

（四）、作業(yè)：習(xí)題集5T-2、5T-3、5_2_K5-2-2

課時單元：17

（一）、教學(xué)內(nèi)容

四、二次調(diào)頻

類似于一次調(diào)頻可得

如4%即發(fā)電機(jī)如數(shù)增發(fā)了負(fù)荷功率的原始增量短。，則

A/-0,亦即實現(xiàn)了所謂的無差調(diào)節(jié)。

五、互聯(lián)電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整

思考題：電力系統(tǒng)互聯(lián)的益處？潛在威脅？

如上圖所示，聯(lián)結(jié)前A、8為兩個獨立電力系統(tǒng)

互聯(lián)前4：bP1Az

聯(lián)合后+△%-△②=-KM

聯(lián)合后，兩系統(tǒng)的頻率應(yīng)相等，即有

令A(yù)PM-△心…△?，AP/LML,?！?，分別為A,3兩系統(tǒng)的功率缺

額，則

而電力系統(tǒng)通過調(diào)度來控制頻率紂、功率△尸y

教材習(xí)題講解。

（二）、教學(xué)手段

板書和多媒體結(jié)合。

（三）、板書設(shè)計

主要推導(dǎo)二次調(diào)頻和聯(lián)絡(luò)線功率的一些公式，圖部分由課件演示。

（西）、作業(yè)：習(xí)題集5-2-4、5-2-7.5-2-8

電力系統(tǒng)分析基礎(chǔ)課程教案（6）

一、講授題目：電力系統(tǒng)無功功率平衡及電壓調(diào)整

二、教學(xué)目的：

掌握電力系統(tǒng)無功功率電源及無功功率平衡；無功電源最優(yōu)分布；電

力系統(tǒng)調(diào)壓的手段、電壓調(diào)整計算

三、重點及難點：

無功功率最優(yōu)分布；重點

1）電力系統(tǒng)無功功率平衡；

2）電力系統(tǒng)

3）電力系統(tǒng)的電壓調(diào)整。

難點：

D無功功率電源的最優(yōu)分布及無功負(fù)荷最優(yōu)補償；

2）電壓調(diào)整計算。

四、教學(xué)手段：黑板教學(xué)及投影教學(xué)相結(jié)合

五、教學(xué)過程、時間分配：

教學(xué)內(nèi)容學(xué)時數(shù)

無功負(fù)荷及無功損耗；無功電源；無功平

1

衡

教學(xué)過程

無功電源最優(yōu)分布2

時間分配

調(diào)壓重要性；中樞點電壓管理1

借改變發(fā)電機(jī)端電壓調(diào)壓1

改變變壓器變比調(diào)壓2

并聯(lián)無功補償裝置調(diào)壓及串聯(lián)電容器調(diào)壓1

合計8

六、實驗：無

七、習(xí)題：習(xí)題集6-3-2、6-3-3、6-3-46-3-10、6-3-14、6-3-17

課時單元：18

（一）、教學(xué)內(nèi)容

6-1電力系統(tǒng)總無功功率的平衡

一、無功功率負(fù)荷和無功功率損耗

1.無功負(fù)荷：除白只燈消耗有功外，絕大部分異步電動機(jī)消耗無功。

2.變壓器無功損耗

3.輸電線路無功損耗

二、電網(wǎng)中的無功電源

1.發(fā)電機(jī)

同步發(fā)電機(jī)既是有功功率電源，乂是最基本的無功功率電源。

2.電容器和調(diào)相機(jī)

并聯(lián)電容器只能向系統(tǒng)供應(yīng)感性無功功率。特點有：電容器所供應(yīng)的感

性無功及其端電壓的平方成正比，電容器分組投切，非連續(xù)可調(diào)。

調(diào)相機(jī)實質(zhì)上是只能發(fā)出無功功率的發(fā)電機(jī)。

3.靜止補償器和靜止調(diào)相機(jī)

靜止無功功率補償器（SVC）P245頁和靜止調(diào)相機(jī)是分別及電容器和

調(diào)相機(jī)相對應(yīng)而又同屬“靈活交流輸電系統(tǒng)”范疇的兩種無功功率電源。

4.并聯(lián)電抗器

就感性無功功率而言，并聯(lián)電抗器顯然不是電源而是負(fù)荷，但在某

些電力系統(tǒng)中的確裝有這種設(shè)備，用以吸取輕載或空載線路過剩的

感性無功功率。而對高壓遠(yuǎn)距離輸電線路而言，它還有提高輸送能

力，降低過電壓等作用。

無功調(diào)度原則，無功就地平衡，分層平衡。

三、無功功率平衡

（二）、教學(xué)手段

板書和多媒體結(jié)合。

（三）、板書設(shè)計

將各個無功電源的特點對比寫出。

（四）、作業(yè)：習(xí)題集6-1-2

課時單元：19

（一）、教學(xué)內(nèi)容

6—3電力系統(tǒng)的電壓調(diào)整

一、調(diào)整電壓的必要性

二、中樞點電壓管理

由于電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，負(fù)荷很多，如對每個用電設(shè)備電壓都進(jìn)行監(jiān)視

和調(diào)整，不僅沒可能，而且也沒必要。系統(tǒng)電壓的監(jiān)視和調(diào)整可以通過監(jiān)

視、調(diào)整電壓中樞點的電壓而實現(xiàn)。因很多負(fù)荷都由這些中樞點供電，如

能控制住這些點的電壓偏移，也就控制住了系統(tǒng)中大部分負(fù)荷的電壓偏移。

于是，電力系統(tǒng)的電壓調(diào)整問題也就轉(zhuǎn)化為保證各電壓中樞點的電壓偏移

不越出給定范圍的問題。

方式:

1）逆調(diào)壓

高峰負(fù)荷下，升高中樞點電壓5%;

低谷負(fù)荷下，中樞點電壓為額定值。

2）順調(diào)壓

高峰負(fù)荷下，中樞點電壓不低于102.5%或某值；

低估負(fù)荷下，中樞點電壓為不高于107.5%或某值。

3）常調(diào)壓

高峰、低估負(fù)荷下，中樞點電壓保持在一個基本不變的值102%?105虬

三、電壓調(diào)整的基本原理

如上圖

所以調(diào)壓措施有：

1）改變發(fā)電機(jī)端電壓；

2）調(diào)節(jié)變壓器分接頭；

3）并聯(lián)無功補償：

4）串聯(lián)電容器補償。因運行和技術(shù)方面的原因，已很少用。

四、借改變發(fā)電機(jī)端電壓調(diào)壓

（二）、教學(xué)手段

板書和多媒體結(jié)合。

（三）、板書設(shè)計

繪出簡單電網(wǎng)圖，說明調(diào)壓措施，圖解中樞點電壓管理的重要性。

（四）、作業(yè)：習(xí)題集

課時單元：20

（一）、教學(xué)內(nèi)容

五、借改變變壓器變比調(diào)壓

1、降壓變壓器

雙繞組變壓器的高壓繞組和三繞組變壓器的高、中壓繞組往往有若干分接

頭可供選擇，例如，可有±5%或八±2x2.5%,即可有三個或五個分接頭

供選擇，所以合理地選擇變壓器的分接頭也可調(diào)壓。

符號解釋：

Ga——高壓側(cè)母線電壓；八力2一歸算到高壓側(cè)的變壓器中的電壓損

耗；

心——低壓側(cè)的額定電壓；UM,一一低壓側(cè)要求的實際電壓；

——應(yīng)選擇的高壓側(cè)分接頭電壓；〃百一歸算到高壓側(cè)的低壓母線電壓

最大負(fù)荷下：力鵬=空若當(dāng)回"％

^iinax

最小負(fù)荷下：=

Ui加n

如果變壓器為無載調(diào)用變壓器，(分接頭不能在線調(diào)節(jié))

根據(jù)力選定一個最接近的分接頭后，再按選定的分接頭校驗?zāi)妇€實際電壓

是否滿足要求。

其返回校驗過程為：

⑴求低壓母線電壓

最大負(fù)荷時：=”》最小負(fù)荷時:%=u1m.牛

⑵求電壓偏移百分?jǐn)?shù)

最大負(fù)荷時：=xioo最小負(fù)荷時：△5A=%也＞1()0

2、升壓變壓器

及降壓變壓器的區(qū)別只是功率流向是從低壓側(cè)到高壓側(cè)，故高壓母線電壓

應(yīng)及變壓器損耗相加，其余步驟相同。

最大負(fù)荷下：力鵬=空啥也姬UM

°imax

最小負(fù)荷下：U.

U加in

3、三繞組變壓器

三繞組變壓器在高中壓繞組有分接頭，可兩次套用雙繞組變壓器分接

頭的選擇方法。一般先按低壓側(cè)調(diào)壓要求確定高壓側(cè)分接頭，然后再用選

定的高壓側(cè)分接頭考慮中壓側(cè)調(diào)壓要求，確定中壓側(cè)分接頭。最后再校驗。

4、有載調(diào)壓變壓器

有載調(diào)壓變壓器可以在帶負(fù)載情況下調(diào)整分接頭，可以在最大和最小

負(fù)荷時分別選用合適的分接頭，而且調(diào)節(jié)范圍比較大，一般在15%以上。

三繞組變壓器一般在高壓側(cè)有有載分接頭，中壓側(cè)選平均值。

（二）、教學(xué)手段

本單元公式推導(dǎo)較多，以板書為主，輔以習(xí)題講解。

（三）、板書設(shè)計

結(jié)合變壓器圖詳細(xì)寫出公式推導(dǎo)的過程。繪圖解釋有載調(diào)壓變壓器的

原理。

（四）、作業(yè)：習(xí)題集6-3-2、6-3-3.6-3-4

課時單元：21

（一）、教學(xué)內(nèi)容

6-3借補償設(shè)備調(diào)壓和組合調(diào)壓

無功不足時以上措施不起作用，有時會起反作用。

一、借補償設(shè)備調(diào)壓

1、各種補償設(shè)備的調(diào)節(jié)方式

P268頁

2、補償設(shè)備容量的計算

u和以分別為補償前和補償后低壓側(cè)歸算到高壓側(cè)的低壓母線電壓

補償前：5=%+寫警補償后：.

UjUjc

設(shè)Ui不變，則上兩式相等可得：

Q”41(%「Uj)+(與警一寫萼)］忽略第二項

XU..Uj。cuj

3、最小補償設(shè)備容量的確定

實際上補償設(shè)備容量的計算一般和變壓器變比配合進(jìn)行。設(shè)u;為變電所低

壓側(cè)要保持的電壓，變壓器變比為k二Uu/氏,Ujc=kU：

(D選用電容器

按最大負(fù)荷時全部投入，最小負(fù)荷時全部退出的運行條件考慮C即按

呢,而=紂外選定變壓器分接頭后，再按選則電容

器容量。

(2)選調(diào)相機(jī)

最大負(fù)荷時，過激運行發(fā)出額定容量的無功，最小負(fù)荷時，欠激運行吸收

"2額定容量的無功。

kU'

Q”短

Xij

-M=y^(kUjX?、?/p>

x

右u

兩式聯(lián)立求解，解得變壓器變比k后，選擇分接頭，再將對應(yīng)所選分接頭

的變比代入（1）式求得調(diào)相機(jī)容量Qc,然后選擇最接近Qc的調(diào)相機(jī)。

靜止補償器容量的計算可參考調(diào)相機(jī)。

二、幾種調(diào)壓措施的比較

首先考慮發(fā)電機(jī)調(diào)壓，因不需附加投資；無功充足的系統(tǒng)可采用變壓

器分接頭調(diào)壓；無功不足的系統(tǒng)，首要問題是增加無功電源。

為合理選擇調(diào)壓措施應(yīng)進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。

（二）、教學(xué)手段

本單元公式推導(dǎo)較多，以板書為主，輔以習(xí)題講解。

（三）、板書設(shè)計

結(jié)合變壓器圖詳細(xì)寫出公式推導(dǎo)的過程，對比寫出電容器組調(diào)壓和調(diào)

相機(jī)調(diào)壓的區(qū)別。

（四）、作業(yè)：習(xí)題集6-3-10、6-3-14、6-3-17

電力系統(tǒng)分析基礎(chǔ)課程教案（7）

講授題目：電力系統(tǒng)故障分析基本知識及三相短路實用計算

二、教學(xué)目的

使學(xué)生了解電力系統(tǒng)短路的種類和危害以及進(jìn)行短路分析的目的和作

用；掌握電力系統(tǒng)三相短路電流的實用計算方法。

三、重點及難點：

重點：

1）電力系統(tǒng)短路的種類、現(xiàn)象和危害；

2）短路計算中常采用的標(biāo)么值的近似計算法；

3）無窮大電源供電的系統(tǒng)三相短路電流的計算，沖擊電流及沖擊電流

出現(xiàn)的條件；

4）采用運算曲線進(jìn)行任意時刻三相短路電流的實用計算。

難點：

1）沖擊電流出現(xiàn)的條件；

2）三相短路電流實用計算中的網(wǎng)絡(luò)化簡。

四、教學(xué)手段：

課堂授課為主，對了解性質(zhì)的內(nèi)容如短路的原因可結(jié)合現(xiàn)場錄象和圖

片等多媒體輔助形式。

五、教學(xué)過程、時間分配:

教學(xué)內(nèi)容學(xué)時數(shù)

教學(xué)過程