1、电力系统分析全册配套最完整电力系统分析全册配套最完整 精品课件精品课件1 电力系统分析 讲授：马淋淋 3 v教材：教材： 电力系统分析（上、下）电力系统分析（上、下） 何仰赞等何仰赞等 编著编著 华中科技大学出版社华中科技大学出版社 v参考教材：参考教材： 电力系统稳态分析电力系统稳态分析 陈衍陈衍 电力系统暂态分析电力系统暂态分析 李光绮李光绮 绪论绪论 4 1.1.目的：掌握电力系统运行状况分目的：掌握电力系统运行状况分 析计算的原理和方法析计算的原理和方法 2.2.主要内容主要内容 电力系统元件模型及参数计算电力系统元件模型及参数计算 电力网的电压和功率分布电力网的电压和功率分布 电力系
2、统的电压和频率调整电力系统的电压和频率调整 稳态分析稳态分析故障分析故障分析稳定性分析稳定性分析 电力系统分析理论电力系统分析理论 电力系统的三相短路电力系统的三相短路 电力系统的不对称故障电力系统的不对称故障 电力系统的机电特性电力系统的机电特性 电力系统的暂态稳定电力系统的暂态稳定 电力系统的静态稳定电力系统的静态稳定 6 第一章 电力系统的基本概念 1. 电力系统的组成电力系统的组成 2. 对电力系统运行的基本要求对电力系统运行的基本要求 3. 电力系统的负荷和负荷曲线电力系统的负荷和负荷曲线 4. 电力系统的额定电压、电力输送中电力系统的额定电压、电力输送中 电压与输送容量的关系电压与
3、输送容量的关系 5. 电力传输的接线方式电力传输的接线方式 7 电电 力力 系系 统统 发电发电 输送输送- - 分配分配 用户用户 发电机发电机 变压器变压器-输电线路输电线路 用电设备用电设备 电网电网 1-1 电力系统及其发展电力系统及其发展 8 10 v电力系统：生产、输送、分配与消费电能的系 统。包括：发电机、电力网和用电设备组成。 v电力网：电力系统中输送与分配电能的部分。 v动力系统：动力部分与电力系统组成的整体。 电力系统的组成 11 1 1电力系统的发展简史电力系统的发展简史 2 2我国的电力系统我国的电力系统 电力工业发展概况电力工业发展概况 12 1.高压输电的发展历程
4、高压输电的出现与电压等级的提高 v 1882年，第一座发电厂在英国建成；输送低压直流电， 100-400V v 1882年，法国人德普列茨提高直流输电电压，1500- 2000V，2kW，57km；一般认为是第一个电力系统 v 1885年，出现了变压器单相输电线路 v 1891年，第一条三相输电线路在德国运行，12kV,180kM v 远距离大容量输电是提高输电电压的动力。 当前世界： v 交流输电：1200kV，超过1000kM，输送功率超过5000MW v 直流输电：800kV,超过1000kM,输送功率超过4000MW 13 2.中国电力工业的现状与展望 v 发电量：发电量：1980年以
5、来，平均年增长率年以来，平均年增长率9，现为世，现为世 界第二位。界第二位。 14 v 装机容量：居世界第二位（水电世界第一）装机容量：居世界第二位（水电世界第一） 15 v缺电问题与城乡电网改造缺电问题与城乡电网改造 1970年以来出现缺电问题年以来出现缺电问题 1998年低用电水平下的电力平衡。年低用电水平下的电力平衡。 v电力工业跟不上国民经济的发展速度是造成缺电电力工业跟不上国民经济的发展速度是造成缺电 的重要原因的重要原因 16 v 我国在发电、输电、配电各方面投资比例失调是缺电的 另一个方面原因。发电、输电、配电比例: 美国 1:0.43:0.7 日本 1:0.47:0.68 英国
6、 1:0.45:0.78 我国 1:0.21:0.12 v 我国居民用电比例较低 17 v我国人均电力消费极低，中国电力工业有很大我国人均电力消费极低，中国电力工业有很大 的发展空间的发展空间 （5）中国电力工业展望）中国电力工业展望 v “十五十五”期间，期间，GDP年增长率年增长率78，电力增长率将，电力增长率将 达达6以上。以上。 v 2010年，年，25000亿亿kW.h 18 v2015年，年，30000亿亿kW.h v2020年，年，36000亿亿kW.h v高压远距离输电高压远距离输电是我国面临的主要问题（水电、是我国面临的主要问题（水电、 火电），必须出现新的电压等级。火电），
7、必须出现新的电压等级。 v电能质量问题电能质量问题是我国电力发展必须面临的又一个是我国电力发展必须面临的又一个 问题。问题。 19 v我国现已形成六大电力系统：东北，华我国现已形成六大电力系统：东北，华 东，华中，华北，华南，西北东，华中，华北，华南，西北 v原有原有五个省属独立电力系统：五个省属独立电力系统： 山东山东 福建福建 海南海南 四川四川 台湾台湾 20 21 22 v2009年1月16日，国内首条特高压示范工 程晋东南-荆门1000千伏特高压交流 输电示范工程正式投运。 v2010年7月8日，向家坝-上海800千伏 特高压直流输电示范工程成功投入运行。 这是目前规划建设的世界上电
8、压等级最高、 输送距离最远、容量最大的直流输电工程。 23 v三峡总装机容量为18.2GW，单机额定700MW(世界 第一) 黄岛发电厂： 2000年：70万kW；2007年：205万kW v工程总投资为954.6亿元人民币，工程施工总工 期自1993年到2009年共17年。 v大坝为混凝土重力坝，坝顶总长3035米，坝顶高 185米，正常蓄水位175米，总库容393亿立方米， 能够抵御百年一遇的特大洪水。 三峡简介： 24 十个世界第一： 1.世界防洪效益最为显著的水利工程。水库总库容393亿立方米，防 洪库容2215亿立方米，能有效控制长江上游洪水，增强长江中 下游抗洪能力。 2.世界最大
9、的电站。三峡水电站总装机1820万千瓦，年发电量 8468亿千瓦时。 3.世界建筑规模最大的水利工程。三峡大坝坝轴线全长230947米， 泄流坝段长483米，水电站机组70万千瓦26台，双线5级船闸和 升船机，无论单项、总体都是世界建筑规模最大的水利工程。 4.世界工程量最大的水利工程。三峡工程主体建筑土石方挖填量约 134亿立方米，混凝土浇筑量2794万立方米，钢筋4630万吨。 5.世界施工难度最大的水利工程。三峡工程2000年混凝土浇筑量为 54817万立方米，月浇筑量最高达55万立方米，创造了混凝土浇 筑的世界记录。 25 6. 施工期流量最大的水利工程。三峡工程截流流量为9010立方
10、米每秒， 施工导流最大洪峰流量79000立方米每秒。 7. 世界泄洪能力最大的泄洪闸。三峡工程泄洪闸最大泄洪能力为 1025万立方米每秒。 8. 世界级数最多、总水头最高的内河船闸。三峡工程的双线五级船闸， 总水头113米。 9. 世界规模最大、难度最高的升船机。三峡工程升船机有效尺寸为 1201835米，最大升程113米，船箱带水重量达11800吨，过船 吨位3000吨。 10. 世界水库移民最多、工作最为艰巨的移民建设工程。三峡工程水库 动态移民最终可达113万人。 十个世界第一： 26 27 28 29 30 31 1. 1. 电力系统的运行特点电力系统的运行特点 电能不能大量的储存 电
11、力系统的暂态过程非常短促 与各行业和人民生活密切相关 2. 2. 对电力系统运行的基本要求对电力系统运行的基本要求 保证安全可靠的供电 保证良好的电能质量 良好的经济性 尽可能减小对生态环境的有害影响 1-2 对电力系统运行的基本要求对电力系统运行的基本要求 32 一、保证安全可靠供电 1.1. 一级（重要）：由于中断供电会造成人身事故、一级（重要）：由于中断供电会造成人身事故、 设备损坏、产品报废、生产秩序长时间不能恢设备损坏、产品报废、生产秩序长时间不能恢 复，人民生活混乱及政治影响大的用户。如：复，人民生活混乱及政治影响大的用户。如： 医院，钢厂等。医院，钢厂等。 2.2. 二级（较重要
12、）：断电造成大量减产，人民生二级（较重要）：断电造成大量减产，人民生 活受到较大影响的用户。如：大工业企业，交活受到较大影响的用户。如：大工业企业，交 通工薪枢纽，高等学校，影剧院等通工薪枢纽，高等学校，影剧院等 3.3. 三级三级( (非重要非重要) )：不属于一、二级负荷的负荷。：不属于一、二级负荷的负荷。 如：农村负荷。如：农村负荷。 负荷及分类: 33 二、保证良好的电能质量 1.1. 电压电压（35kV35kV及以上偏移不超过及以上偏移不超过5%5%，10kV10kV 及以下及以下7%7% ） 2.2. 频率频率（偏移不超过（偏移不超过 0.2-0.5Hz 0.2-0.5Hz） 3.
13、3. 波形波形（降低谐波成分，降低波形畸变率）（降低谐波成分，降低波形畸变率） 衡量电能质量的三个指标: 34 三、提高电力系统运行的经济性三、提高电力系统运行的经济性 四、保护环境四、保护环境 35 1-3 1-3 电力系统的额定电压电力系统的额定电压 1.1. 电气设备的额定电压电气设备的额定电压( (发电机发电机, ,变压器变压器, ,线路线路) ) 2.2. 电力输送中电压与输送容量的关系电力输送中电压与输送容量的关系 3.3. 同一电压级别下各电气设备的额定电压并不同一电压级别下各电气设备的额定电压并不 完全相等完全相等。 UIS3 线电压 相电流 三相功率 36 37 电气设备的额
14、定电压 1.1. 线路额定电压线路额定电压: :等于等于系统的额定电压，与用电设备系统的额定电压，与用电设备 额定电压相等，称为额定电压相等，称为网络电压网络电压。 例如：例如：3,6,10,35,110,220,330,500,7503,6,10,35,110,220,330,500,750（kVkV）等）等 用用 表示。表示。 电力线路的电力线路的平均额定电压平均额定电压（不考虑电压偏移）（不考虑电压偏移） NNNavUUUU05. 12/ )1 . 1( NU 38 2. 用电设备用电设备和电力线路的额定电压（网络和电力线路的额定电压（网络 电压）相同，并允许电压偏移电压）相同，并允许电
15、压偏移5%， 而沿线路的电压降落一般为而沿线路的电压降落一般为10%，这就，这就 要求线路始端电压为额定值的要求线路始端电压为额定值的105%， 以使末端电压不低于额定值的以使末端电压不低于额定值的95% 3. 发电机发电机：连在线路始端，发电机的额定：连在线路始端，发电机的额定 电压比电力线路的额定电压电压比电力线路的额定电压高高5% 39 电气设备的额定电压 4. 变压器变压器 一次侧一次侧：相当于用电设备，其额定电压与系统相同；：相当于用电设备，其额定电压与系统相同； 与发电机直接相连时，则与发电机相同与发电机直接相连时，则与发电机相同 二次侧二次侧：相当于电源，其额定电压应比系统高：相
16、当于电源，其额定电压应比系统高5%， 考虑考虑大容量大容量变压器内部的电压损耗（变压器内部的电压损耗（5%），实际），实际 应定为比线路高应定为比线路高10%。 40 41 不同电压等级的实用范围 500kV，330kV，220kV：大电力系统的主干：大电力系统的主干 线（线（154kV,60kV不推广）不推广） 110kV:中小电力系统的主干线，也用于大电力中小电力系统的主干线，也用于大电力 系统的二次网络系统的二次网络 35kV：城市或大工业企业内部，广泛用于农村：城市或大工业企业内部，广泛用于农村 电网电网 10kV：最常用的低一级配电电压：最常用的低一级配电电压 6kV：只有负荷中高压
17、电动机比重较大时考虑：只有负荷中高压电动机比重较大时考虑 3kV：只用于工业企业内部：只用于工业企业内部 42 例：电力系统的部分接线图示于题图，各电压等级的额定电压及功率输 送方向已标明在图中，试求发电机及各变压器高低压绕组的额定电压。 GT-1 110kV T-4 110kV T-2 T-3 10kV 35kV 220kV 10kV 43 一电力系统的负荷 1 1、负荷、负荷：系统中所有电力用户的用电设备所消耗的电功系统中所有电力用户的用电设备所消耗的电功 率总和。也称率总和。也称电力系统的综合用电负荷。电力系统的综合用电负荷。是所有用户是所有用户 的负荷总加。的负荷总加。 2 2、综合负
18、荷：、综合负荷：工业、农业、交通运输业、商业、生活等工业、农业、交通运输业、商业、生活等 消耗功率总和。消耗功率总和。 3 3、电力系统的供电负荷：、电力系统的供电负荷：综合负荷加上电力网的功率损综合负荷加上电力网的功率损 耗。耗。 4 4、电力系统的发电负荷、电力系统的发电负荷：供电负荷加上发电厂厂用电消供电负荷加上发电厂厂用电消 耗的功率。耗的功率。 1-4 电力系统的负荷和负荷曲线电力系统的负荷和负荷曲线 44 v用曲线描述某一时间段内负荷随时间变化的规 律。 v分类：按负荷种类，按时间段，按计量地点 1. 日负荷曲线 （1）有功，无功日负荷曲线 v有功日负荷曲线是制定发电厂发电负荷计划
19、及 系统调度运行的依据。 v无功日负荷曲线在系统无功平衡时候有作用。 二、负荷曲线 45 负荷率km 最小负荷系数 max P P k av m max min P P 46 (a） 钢铁工业负荷；钢铁工业负荷； (b) 食品工业负荷；食品工业负荷； (c) 农村加工负荷；农村加工负荷； (d) 市政生活负荷市政生活负荷 47 v描述一年内每月（或每日）最大有功功 率负荷变化的情况。 2. 有功年最大负荷曲线 48 v按一年中系统负荷的数值大小及其持续小时数顺 序排列绘制而成 t1 P Pmax P1 P2 P3 t t3t2 8760 Tmax 全年耗电量 PdtA 8760 0 最大负荷利
20、用小时数 Tmax Pdt PP A T 8760 0 maxmax max 1 3、年持续负荷曲线 49 A=PmaxTmax 表1-2 各类用户的年最大负荷利用小时数 负 荷 类 型 Tmax/h 户内照明及生活用电20003000 一班制企业用电 15002200 二班制企业用电30004500 三班制企业用电60007000 农 灌 用 电10001500 50 一.电力系统的电气连接方式和分类 包括发电厂、变电所、电力网（主要介绍） 1.按供电可靠性分为无备用和有备用。 无备用：每个负荷只能依靠一条线路获 得电能。 有备用：每个负荷至少可以依靠两条线 路获取电能。 2. 按接线形式分
21、为：开式、闭式（环形网 络、两端供电网络） 1-5 电力系统的接线方式电力系统的接线方式 51 每个负荷点只能沿唯一的路径获取电能。 无备用开式电网无备用开式电网 （a） 放射式样放射式样 （b） 干线式干线式 （c） 链式链式 有备用开式电网有备用开式电网 （a） 放射式样放射式样 （b） 干线式干线式 （c） 链式链式 （1 1）开式网络：）开式网络： 52 （d） 环式环式 （e） 两端供电网络两端供电网络 （2）闭式网络：每个负荷点至少通过两 条路径从不同的方向获取电能。 53 （3）不同接线方式的特点 无备用开式电网 v优点：简单、设备投资少、运行方便。 v缺点：可靠性低，任一段故障
22、或检修都要中断 部分用户，干线式和链式线路较长时线路末端 电压往往偏低。 有备用开式电网（采用双回路） v优点：可靠性提高，且同样简单，运行方便。 v缺点：设备投资费用增加很多。 54 闭式电网 v 优点：可靠性高、经济。 v 缺点：运行调度比较复杂。 单电源环网：某段线路故障开路时，正 常线路段过负荷，末节点电压偏低。 两端供电网络：可靠性相当于双源环网。 必要时也环网也可采用双回路。 55 3.按职能分：输电网和配电网 输电网的主要任务：将大容量发电厂的电 能可靠而经济的送到负荷集中地区，通常 由系统中电压等级最高的一级或两级线路 组成。 对接线方式的要求：足够的可靠性、稳定 性、有助经济
23、调度，适应运行方式的变更 和系统发展。 56 配电网的主要任务：分配电能，接线形式 取决于负荷性质。 三级负荷无备用 一、二级负荷要有备用 负荷密度较大，供电可靠性要求高时也可 采用闭式网。 对接线形式的要求：满足用户可靠性和电 压质量的要求，运行灵活，好的经济指标。 57 一电力系统中性点及其接地方式 1、电力系统的中性点及接地 中性点：星型接线的发电机或者变压 器的中点。 接地方式：按照接地电流的大小分为 大接地和小接地。 1-6 1-6 电力系统中性点的接地方式电力系统中性点的接地方式 58 v大接地电流方式：需要断路器隔断接地电流。 v小接地电流方式：单相接地电弧可自行熄灭。 大接地大
24、接地 有效接地有效接地 全接地全接地 经低电抗中电阻、低经低电抗中电阻、低 电阻接地电阻接地 小接地小接地 不接地不接地 经消弧线圈接地经消弧线圈接地 经高阻抗接地经高阻抗接地 59 大接地：（优点）快速切除故障，安全 性好，电压不会升高，绝缘水平可按相 电压考虑，经济性好。（缺点）跳闸多， 可靠性低。 小接地：（优点）可靠性高，单相接地 不是短路，可不跳闸继续工作两个小时。 （缺点）经济性差，绝缘水平按线电压 考虑。 2 2、不同接地方式的优缺点、不同接地方式的优缺点 60 110kV及220kV：中性点有效接地； 330kV和500kV：中性点全接地 35kV 60 kV：经消弧线圈接地
25、310kV：不接地或经消弧线圈接地 3、我国电力系统中性点的运行方式 大接地 小接地 61 二、消弧线圈的工作原理 00 CUI UUUU c cba cdbdd cNcd bNbd aN III UUU UUU UU 0 ad U N U bd I cd I d I bd U cd U B C b U c U a U N d I c U bd I cd I b U a U N C B A 00 0 00 33 3 cd cd c ICUI CUI CUI 1、中性点不接地系统发生单相接地故障 62 v中性点不接地系统发生单相接地 时，有接地电流非短路电流（纯电 容电流），值不大，超过一定值时
26、， 可产生间歇性电弧，产生过电压， 甚至烧坏电气设备。 63 2、消弧线圈的原理、消弧线圈的原理 欠补偿（不常用） 过补偿（常采用） 全补偿（不允许） , , , dL dL dL II II II 0 ad U N U bd I cd I d I bd U cd U B C b U c U a U N d I c U bd I cd I b U a U N C B A L I L I 64 电力网的电压和功率分布 电力系统分析电力系统分析 第三章第三章 65 第三章 电力网的电压和功率分布 v网络元件的电压降落和功率损耗网络元件的电压降落和功率损耗 v开式网络的电压和功率分布开式网络的电压和
27、功率分布 v闭式网络的电压和功率分布闭式网络的电压和功率分布 v多级电压环网的功率分布多级电压环网的功率分布 v电力网的电能损耗电力网的电能损耗 66 1. 网络元件的电压降落 元件首末端两点电压的向量差。 3-1 网络元件的电压降落和功率损耗 1 U 1 S 1 I RjX 2 S 2 I 2 U LD S 1221 )()(IjXRIjXRUU 67 v若以若以 参考向量，已知参考向量，已知 , , 就是电压降就是电压降 向量向量 v把之分解为与把之分解为与 平行和垂直的两个向量平行和垂直的两个向量 和和 22 cos,I 2 U )( 2 jXRI 2 U ADBD 22222 2222
28、2 sincos sincos RIXIUBD XIRIUAD AB 68 22221 )(UUDBADIjXRUU v式中 和 分别称为电压降落的纵分量 和横分量。 v电力网习惯用功率运算 2 U 2 U 2 22 2 2 22 2 U RQXP U U XQRP U 22222 22222 sincos sincos RIXIU XIRIU 22222222 2 * 22 sincosIjUIUjQPIUS 69 因此, 由末端电压和功率可求得首端电压 1 2 22 2 22 2 2221 U U RQXP j U XQRP U UUUU 2 2 2 221 )()(UUUU 22 2 1
29、 - UU U tg 70 1 11 1 1 11 1 U RQXP U U XQRP U 2 1 2 112 )()(UUUU 11 1 1 UU U tg 若以若以U U1 1 为参考向量则 为参考向量则 71 同样同样, ,也可由首端电压和功率求得末端电压。若以也可由首端电压和功率求得末端电压。若以U U1 1为参考向为参考向 量则：量则： 2 1 2 112 )()(UUUU 11 1 1 UU U tg 1 11 1 1 11 1 U RQXP U U XQRP U 1112 UUUU 2 1 11 1 11 1 U U RQXP j U XQRP U 72 两种分解两种分解: :
30、特别注意特别注意: : 计算电压降落时计算电压降落时, ,必须用同一端的电压与功率。必须用同一端的电压与功率。 功角为负值时，无功应该改变符号功角为负值时，无功应该改变符号 2 22 2 2 22 2 U RQXP U U XQRP U 1 11 1 1 11 1 U RQXP U U XQRP U U QRPX U U QXPR U 2 U 2 U 2U 1 U 1 U 1 U 21 UU 73 电压降落公式的分析电压降落公式的分析 v高压输电线路的特性高压输电线路的特性 XR,XR,可令可令R R 0,0,则则： U QRPX U U QXPR U U PX U U QX U 纯电抗元件中
31、，电压降落的纵分量是因传送无功产生，横分纯电抗元件中，电压降落的纵分量是因传送无功产生，横分 量是因传送有功产生；换句话说，幅值差是传送无功的条件，量是因传送有功产生；换句话说，幅值差是传送无功的条件， 相角差是传送有功的条件；感性无功由电压幅值高的一端流相角差是传送有功的条件；感性无功由电压幅值高的一端流 向低的一端，有功从相位越前的一端流向滞后的一端。向低的一端，有功从相位越前的一端流向滞后的一端。 2 U 2 U 2U 1 U 1 U 1 U 21 UU 74 电压损耗和电压偏移电压损耗和电压偏移 v电压损耗电压损耗: :两点间电压模值之差两点间电压模值之差 v或表示为百分值或表示为百分
32、值: : v电压偏移电压偏移: :线路始末端电压与线路额定电线路始末端电压与线路额定电 压之差压之差 O AD B G 1 U 2 U 2 U 221 UAGUUU %100(%) N N U UU 电压偏移 %100% 21 N U UU U 75 2. 网络元件的功率损耗 1 U 1B Qj 2 B j 1, 1 IS jXR 2, 2 IS 2 U 2 B j 2B Qj 线路线路 U T jB T G IS , RT+jXT 变压器变压器 76 (1) 电流流过串联阻抗产生的功率损耗 )()()( )()()( 2 1 1 2 1 2 2 2 2 2 jXR U S jXRI jXR
33、U S jXRIS )( 2 2 2 2 2 2 jXR U QP )( 2 1 2 1 2 1 jXR U QP X U QP jR U QP 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 QjP 视在功率 77 (2) 电压加在并联导纳产生的功率损耗 2 0 )(UjBGS TT N S I jPQjPS 100 % 0 0000 直接用变压器空载试验数据计算直接用变压器空载试验数据计算 2 1 2 1 1 BUQB 2 2 2 1 2 BUQB线路线路 变压器变压器 78 3-2 开式网络的电压和功率分布 v 开式网络及其等值电路开式网络及其等值电路 v 电压和功率分布的计算电压和功率
34、分布的计算 79 降压变降压变 的处理的处理 近似计算的原则：近似计算的原则： 1、用、用UN求得各点的运算负荷。求得各点的运算负荷。 2、从末段线路开始，用、从末段线路开始，用UN依次计算各段线依次计算各段线 路的功率损耗路的功率损耗 3、用、用UA和已求得的功率分布，从和已求得的功率分布，从A点开始点开始 逐段计算电压降落，求得逐段计算电压降落，求得Ub 、 、Uc和 和Ud 求得求得Ub和和 Uc、 、 Ud重复（ 重复（1）（）（3） UA bc d12 3 SLDb SLD cSLDd A (1) 已知供电点电压和负荷节点功率的计算方法 80 2 2 1 NiBi UBQ 3 32
35、21 BLDdd BBLDcc BBLDbb QjSS QjQjSS QjQjSS 用用U UN N求得各点的运算负荷求得各点的运算负荷 bcd S L D d A R1+ jX1R2 +jX2 R3+ jX3 j B2/2 S L D b S L D c jQB1 j B1/2 j B1/2 j B2/2 j B3/2j B3/2 bbNLDbLDbBBLDbb jQPUBBQjPQjQjSS 2 2121 2 1 比如：比如： 81 S d S b S c S3 S3S1 S2 S1 S2 bcd A R1+ jX1R2 +jX2 R3+ jX3 j B1/2 从末段线路开始，用从末段线路
36、开始，用U UN N依次计算各段线路的功率损耗依次计算各段线路的功率损耗 ),()(,SS ),()(,SS ),()(, 1 1 111 2 1 1 2b 1 2 2 222 2 2 2 3c 2 3 3 333 2 3 33 L N L L N L L N Ld SSSjXR U S SS SSSjXR U S SS SSSjXR U S SSS 82 22 2 22 22 22 2 22 1 11 11 11 1 )()( , )()( , bcbccc b bc b bc AbAbAb A Ab A Ab UUUU U RQXP U U XQRP U UUUU U RQXP U U X
37、QRP U 用用UA和已求得的功率分布，逐段计算电压降落，求得和已求得的功率分布，逐段计算电压降落，求得Ub、 Uc和和Ud S d S b S c S3 S3S1 S2 S1 S2 bcd A R1+ jX1R2 +jX2 R3+ jX3 j B1/2 83 含负荷变压器的计算 NTT N LD T TLDLD S I jPSjXR U S S SSSS 100 % , )()( 0 00 2 0 首先计算出对应高压侧的负荷功率，再求相应的运算功率首先计算出对应高压侧的负荷功率，再求相应的运算功率 T1 A bcd SLDb ST S0LDd S SLDcSLDd T2 T3 84 T1T2
38、 T3 A SLDbSLDc SLDd dbc 85 如果节点如果节点b b接发电机接发电机 210BBbTbGb QjQjSSSS SG T1 T2 T3 A bc d SLDc SLDd 86 最大电压损耗和电压最低点的电压 b cd Sc Sd Sb jQB1 Z1 Z2 Z3 A Sd Sb Sc d b c 1 3 2 87 A L-1 b T c d SLD L-2 2 2、两级电压的开式电力网、两级电压的开式电力网 A R1+jX1 ZTR2+jX2 j B1/2j B1/2 j B2/2 b c d j B2/2 c S0 SLD 方法一：方法一：包含理想变压器，计算时，经过理
39、想变压包含理想变压器，计算时，经过理想变压 器功率保持不变，两侧电压之比等于实际变比器功率保持不变，两侧电压之比等于实际变比k k。 88 A R1+ jX1 ZTR2+ j X2 j B1/2j B1/2 j B2/2 b d j B2/2 c S0 方法二方法二：将线路：将线路L L2 2的参数归算到的参数归算到L L1 1电压级电压级 2 222 2 22 2 2 k/BBXkXRkR A L-1 b T c d SLD L-2 89 3-3 闭式网络的电压和功率分布 1 1、两端供电网络的功率分布、两端供电网络的功率分布 (1) (1) 不计功率损耗的功率初分布不计功率损耗的功率初分布
40、 2 1 21 III III IZIZIZUUAA A2A1ZZZ II,I S IIII,I S IIIIII,I S 11,I S 22,I S 90 ZZZ UU ZZZ IZZIZ I ZZZ UU ZZZ IZIZZ I AAAA 12212121 )()( SS ZZZ UUU ZZZ SZZSZ S SS ZZZ UUU ZZZ SZSZZ S CLD NAA CLD NAA * 1 * 2 * * 2 * 1 * * 2 * 1 * * 2 * 1 * )()( )()( 1 SSS 由前面的方程组可解出由前面的方程组可解出 忽略功率损耗的功率分布计算式 循环功率循环功率 N
41、 NN U IUSUU 后全式乘以对式各量取共轭值，然 ，并认为忽略网络功率损耗，令 0 由负荷决定由负荷决定 的功率的功率 91 (2) (2) 计及功率损耗的功率分布计及功率损耗的功率分布 v 功率分点：功率由两功率分点：功率由两 个方向流入的节点个方向流入的节点。 有功分点和无功分点有功分点和无功分点 可能出现在不同节点。可能出现在不同节点。 v 将网络在功率分点处将网络在功率分点处 解开，形成两个开式解开，形成两个开式 网络，用前述的开式网络，用前述的开式 网络计算方法进行计网络计算方法进行计 算。算。 A2A1 S S S S S S 122 S1 SS A2A1ZZZ IS . ,
42、 IS . , IS . , 1 . ,1IS2 . ,2IS 92 闭式网络的计算过程闭式网络的计算过程 93 2.2.沿线有沿线有k个负荷点的情况个负荷点的情况 SS Z UUU Z SZ S SS Z UUU Z SZ S CLD NAA k i i CLD NAA k i ii i * 1 * 2 * * 1 * * 2 * 1 * * 1 * )( )( A1 A2 i Z i Z Z S1 Si Sk k S II S 94 与开式网计算方法相同与开式网计算方法相同 v有功和无功分点在同一处时,功率分点处 的电压最低； v若不在同一点，则需分别计算实际电压 值，确定电压最低点。 例
43、例3 33 3 3.闭式网的电压损耗 95 3-4 多级电压环网的功率分布 一、两台并联变压器构成的多电压级环网一、两台并联变压器构成的多电压级环网 96 一、两台并联变压器构成的多电压级环网 v已知一次侧电压已知一次侧电压, ,则：则： AAAA UkUUkU 2211 2 * 1 * 1 * 2 2 * 1 * 1 * 2 2 * 1 * 2 * 1 * 2 * 1 * 2 * 1 )( )( TT HN AA TT LD T T TT HN AA TT LD T T ZZ UUU ZZ SZ S ZZ UUU ZZ SZ S 97 环路电势：环路电势： 循环功率：循环功率： 1 2 12
44、121 1)( k k kUkkUUUE AAAA 2 * 1 * * 2 * 1 * 2 * 1 * )( TT HN TT HN AA c ZZ UE ZZ UUU S 循环功率计算 98 )( 21 kkUUUE APP 空空 载载 环路电势的确定 99 阻抗归算到低压侧阻抗归算到低压侧 11 2 1 1 2 2 k k U k k k U UUE A B ee 1 2 2 * 2 * 1 * * 2 * 1 * 1 k k k U ZZ U E ZZ U S B TT LN TT LN c 100 简化计算或电力网电压未知简化计算或电力网电压未知 1 2 1 2 1 1 k k UE
45、k k UE LN HN 2 * 1 * 1 2 2 2 * 1 * 1 2 2 11 TT LN TT HN c ZZ k k U ZZ k k U S 例例35 101 二、多个电压级的环网二、多个电压级的环网 v环路电势的确定环路电势的确定 （1）作等值电路并进行参数归算；作等值电路并进行参数归算； （2）空载时将环路断开，端口电压即为环路电势。）空载时将环路断开，端口电压即为环路电势。 注意：注意：参数归算等级与断口所在位置一致参数归算等级与断口所在位置一致 v循环功率计算循环功率计算 * * Z UE S N c 102 三级电压环网举例 ka=121/10.5 kb=242/10.
46、5 kc1=220/121 kc2=220/11 103 v 选110kV作为参考电压级，断口选在110kV线路 v 若若A A端电压已知端电压已知： v 若若B B端电压已知：端电压已知： 1 1 1 k kUk k k UUUE aAa c b APP )1 (1 1 kU k kk UUUE B b ac BPP 0,1 Ek的情况考虑 104 v 在环网中引入环路电势使之产生循环功率，是对环网进在环网中引入环路电势使之产生循环功率，是对环网进 行潮流控制和改善功率分布的有效手段。行潮流控制和改善功率分布的有效手段。 3-5 环网中的潮流控制 2.2.闭式网络中功率的经济分布闭式网络中功
47、率的经济分布 3 * 2 * 1 * 3 * 2 * 2 * 1 )( ZZZ ZZSZS S bc 3 * 2 * 1 * 3 * 1 * 1 * 2 )( ZZZ ZZSZS S cb 上式说明功率在环形网络是与阻抗成反比分布的。这种上式说明功率在环形网络是与阻抗成反比分布的。这种 分布称为功率的分布称为功率的自然分布。自然分布。 105 欲使网络功率损耗为最小： 3 2 2 1 2 1 2 2 2 1 2 1 1 2 2 1 2 1 3 2 2 3 2 3 2 2 2 2 2 2 1 2 2 1 2 1 3 2 3 2 2 2 1 2 1 )()()()( R V QQPP R V QQ
48、QPPP R V QP R V QP R V QP R V QP R V S R V S R V S P bbcbcb L 0 )(2)(22 3 2 1 2 2 1 1 2 1 1 R V PP R V PPP R V P P P bcbL 0 )(2)(22 3 2 1 2 2 1 1 2 1 1 R V QQ R V QQQ R V Q Q P bcbL 分别对分别对P1和和Q1求偏导，并令求偏导，并令 其等于零其等于零 106 v求得求得 v说明功率在环形网络中与电阻成反比分布，功说明功率在环形网络中与电阻成反比分布，功 率损耗为最小。称这种分布为率损耗为最小。称这种分布为经济分布。经
49、济分布。 v只有每段线路的比值只有每段线路的比值R/XR/X都相等的均一网络中，都相等的均一网络中， 功率的自然分布才是经济分布功率的自然分布才是经济分布 321 232 1 321 232 1 )( )( RRR RQRRQ Q RRR RPRRP P cb ec cb ec 107 v如果在环网中引入附加电势如果在环网中引入附加电势 ，假定其产生与，假定其产生与 同方向的循环功率，且满足条件同方向的循环功率，且满足条件 就可以使功率分布符合经济分布要求。由此可得：就可以使功率分布符合经济分布要求。由此可得： v循环电势为循环电势为 E ec1cir1 SSS circir11ec11ec1
50、1ec1cir j)-j()(QPQQPPSSS yx circir N circir N cir * jj/EE R RQXP V XQRP VSZE 1 S 108 产生环路电势的方法：产生环路电势的方法： 1.利用加压调压变压器（纵向，横向，混合） 2.利用FACTS装置 109 电力系统无功功率平衡和电压调整 电力系统分析电力系统分析 第十二章第十二章 110 电压偏移过大对电压偏移过大对电力系统本身电力系统本身以及以及用电设备用电设备会带来不良的影会带来不良的影 响。响。 （1 1）效率下降，经济性变差。）效率下降，经济性变差。 （2 2）电压过高，照明设备寿命下降，影响绝缘。）电压
