最新-第四章配电网运行分析-PPT课件.ppt
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1、供用电网络及变电所设备课程供用电网络及变电所设备课程http:/1第四章第四章 配电网运行分析配电网运行分析 章节导学章节导学 u 本章教学内容本章教学内容 1、配电网的电压计算配电网的电压计算 当输电线路传输功率时,电当输电线路传输功率时,电流将在线路的阻抗上产生电压降落。电压变化程度是衡流将在线路的阻抗上产生电压降落。电压变化程度是衡量电能质量的重要指标之一,必要研究配电网电压变化量电能质量的重要指标之一,必要研究配电网电压变化规律。规律。2、配电网的损耗计算与降损措施配电网的损耗计算与降损措施 配电网运行时,在配电网运行时,在线路和变压器中将要产生功率损耗和电能损耗。配电网线路和变压器中
2、将要产生功率损耗和电能损耗。配电网的损耗包括:与传输功率有关的损耗,产生在输电线路的损耗包括:与传输功率有关的损耗,产生在输电线路和变压器的串联阻抗上;仅与电压有关的损耗,产生在和变压器的串联阻抗上;仅与电压有关的损耗,产生在输电线路和变压器的并联导纳上。输电线路和变压器的并联导纳上。供用电网络及变电所设备课程供用电网络及变电所设备课程http:/23 3、简单配电网的潮流计算、简单配电网的潮流计算 开式网(一端电源供电的开式网(一端电源供电的网络)中的负荷只能从一个电源取得电能。潮流计算即网络)中的负荷只能从一个电源取得电能。潮流计算即是根据已知的负荷及电源电压计算出其他节点的电压和是根据已
3、知的负荷及电源电压计算出其他节点的电压和元件上的功率分布。元件上的功率分布。4 4、复杂配电网的潮流计算、复杂配电网的潮流计算 *5 5、配电网的无功补偿和电压调整、配电网的无功补偿和电压调整 影响电力系统电压影响电力系统电压的主要因素是无功功率。只有系统向负荷提供足够的无的主要因素是无功功率。只有系统向负荷提供足够的无功功率时,系统电压才有可能维持在正常水平;如果系功功率时,系统电压才有可能维持在正常水平;如果系统内的无功电源不足,系统的端电压就将被迫降低。统内的无功电源不足,系统的端电压就将被迫降低。供用电网络及变电所设备课程供用电网络及变电所设备课程http:/36 6、配电网的短路电流
4、计算、配电网的短路电流计算 在供配电系统的设计和运行在供配电系统的设计和运行中,不仅要考虑系统的正常运行状态,还要考虑系统的不中,不仅要考虑系统的正常运行状态,还要考虑系统的不正常运行状态和故障情况,最严重的故障是短路故障。无正常运行状态和故障情况,最严重的故障是短路故障。无穷大功率条件下三相短路时的物理过程和物理量;三相短穷大功率条件下三相短路时的物理过程和物理量;三相短路电流的计算。路电流的计算。7 7、低压电网短路电流计算、低压电网短路电流计算 自学自学 u 重点:配电网的电压计算;配电网的损耗计算;简单重点:配电网的电压计算;配电网的损耗计算;简单配电网的潮流计算;无功补偿和电压调整;
5、无穷大功率条配电网的潮流计算;无功补偿和电压调整;无穷大功率条件下的短路电流计算。件下的短路电流计算。u 难点:配电网的损耗计算;短路电流计算。难点:配电网的损耗计算;短路电流计算。供用电网络及变电所设备课程供用电网络及变电所设备课程http:/4一、配电网的电压降落一、配电网的电压降落 电压降落指线路首末两端电压的相量差电压降落指线路首末两端电压的相量差。1221)j()j(IXRIXRUU由上图可得由上图可得第一节第一节 配电网的电压计算配电网的电压计算供用电网络及变电所设备课程供用电网络及变电所设备课程http:/5(1)已知环节末端电压及功率)已知环节末端电压及功率 以末端电压为参考相
6、量,负荷为感性,则以末端电压为参考相量,负荷为感性,则)(j222222IUQPI可得可得221)j(IXRUU2222j)j(UQPXRU2222222jURQXPUXQRPU或或2221j UUUU2222XUQRPU2222RUQXPU供用电网络及变电所设备课程供用电网络及变电所设备课程http:/6(a)末端电压降落的纵、横分量)末端电压降落的纵、横分量112)j(IXRUU1111111jURQXPUXQRPU111j UUU(2)已知环节首端电压)已知环节首端电压及功率,参照上述推导及功率,参照上述推导供用电网络及变电所设备课程供用电网络及变电所设备课程http:/7(b)首端电压
7、降落的纵、横分量)首端电压降落的纵、横分量 供用电网络及变电所设备课程供用电网络及变电所设备课程http:/8 注意:当已知末端的电压及功率求首端的电压时,取末端注意:当已知末端的电压及功率求首端的电压时,取末端电压为参考相量;当知首端的电压及功率求末端电压时,取电压为参考相量;当知首端的电压及功率求末端电压时,取首端电压为参考相量,所以有:首端电压为参考相量,所以有:21UU21UU但但22222121UUUU如图:如图:供用电网络及变电所设备课程供用电网络及变电所设备课程http:/9二、配电网的电压损耗二、配电网的电压损耗 电压损耗指线路首末两端电压的数值差。电压损耗的大电压损耗指线路首
8、末两端电压的数值差。电压损耗的大小为图中的小为图中的AG。如忽略其横分量,如忽略其横分量,电压损耗由两部分组电压损耗由两部分组成的,即:成的,即:UQXUPRU 式中第一部分与有功功率和电阻有关,第二部分与无式中第一部分与有功功率和电阻有关,第二部分与无功功率和电抗有关,这些因素对电压损耗值的影响程度是功功率和电抗有关,这些因素对电压损耗值的影响程度是由电网特性所决定的。由电网特性所决定的。供用电网络及变电所设备课程供用电网络及变电所设备课程http:/10三、配电网的电压偏移三、配电网的电压偏移 电压偏移是指线路首端或末端电压与线路额定电压的电压偏移是指线路首端或末端电压与线路额定电压的数值
9、差数值差。电压偏移常用百分值表示,即。电压偏移常用百分值表示,即:1001NNUUU首端电压偏移 1002NNUUU末端电压偏移 常以电压损耗和电压偏移作为衡量电压质量的主要指标。常以电压损耗和电压偏移作为衡量电压质量的主要指标。供用电网络及变电所设备课程供用电网络及变电所设备课程http:/11第二节第二节 配电网的损耗计算与降损措配电网的损耗计算与降损措施施 通常配电网的损耗是由两部分组成的:通常配电网的损耗是由两部分组成的:一部分是与一部分是与传输功率有关传输功率有关的损耗,它产生的损耗,它产生在在输电线路和变压器的串连阻抗输电线路和变压器的串连阻抗上,传输功率上,传输功率愈大则损耗愈大
10、,这种损耗叫愈大则损耗愈大,这种损耗叫变动损耗变动损耗,在总,在总损耗中所占比重较大;损耗中所占比重较大;另一部分损耗则仅另一部分损耗则仅与电压有关与电压有关,它产生在,它产生在输电线路和变压器的并联导纳输电线路和变压器的并联导纳上,如输电线路上,如输电线路的电晕损耗、变压器的励磁损耗等,这种损耗的电晕损耗、变压器的励磁损耗等,这种损耗叫叫固定损耗固定损耗。供用电网络及变电所设备课程供用电网络及变电所设备课程http:/121、线路的功率损耗、线路的功率损耗2222UBQB首端导纳的功率损耗:首端导纳的功率损耗:2112UBQB末端导纳的功率损耗:末端导纳的功率损耗:!负号!负号表示表示容性无
11、功功率容性无功功率212BNBQUB2工程上近似:Q=221121RPQPRU或22222223RPQPI RRU22222223XPQQI XXU221121XPQQXU或阻抗的功率损耗:阻抗的功率损耗:2223QPSUSI供用电网络及变电所设备课程供用电网络及变电所设备课程http:/132、变压器的功率损耗、变压器的功率损耗阻抗的功率损耗:阻抗的功率损耗:222222222TRTNPQPSPRUSk;或100022222222%;100kTXTNuPQSQXUS或TTRRUQPP212121TTXXUQPQ212121或:或:221000kNTNPURSNNkTSUUX100%21NUU
12、2NUU!用工程单位用工程单位供用电网络及变电所设备课程供用电网络及变电所设备课程http:/1421TGTPG U0P;或=1000210%;100TBTNQB USQ 0I或=201000NTUPG 20100%NNTUSIB导纳的功率损耗:导纳的功率损耗:000QjPST供用电网络及变电所设备课程供用电网络及变电所设备课程http:/15 对于三绕组变压器,应用这些公式同样可以求对于三绕组变压器,应用这些公式同样可以求出各侧绕组的功率损耗,即出各侧绕组的功率损耗,即12121211212121111jjTTTXTRTXUQPRUQPQPS22122222212222222jjTTTXTR
13、TXUQPRUQPQPS32123233212323333jjTTTXTRTXUQPRUQPQPS供用电网络及变电所设备课程供用电网络及变电所设备课程http:/163、配电网的电能损耗、配电网的电能损耗配电网的电能损耗:在给定的时间内,配电配电网的电能损耗:在给定的时间内,配电网的所有送电、变电环节损耗的电量。网的所有送电、变电环节损耗的电量。在同一时间内,配电网的电能损耗占供在同一时间内,配电网的电能损耗占供电量的百分比,称为配电网的损耗率,简称电量的百分比,称为配电网的损耗率,简称网损率或线损率。网损率或线损率。100%电能损耗网损率或线损率供电量(1)电能损耗和损耗率)电能损耗和损耗率
14、供用电网络及变电所设备课程供用电网络及变电所设备课程http:/17影响因素:影响因素:1)有一部分与元件通过的电流的平方)有一部分与元件通过的电流的平方(或功率)成正比,如变压器绕组和(或功率)成正比,如变压器绕组和线路导线中的损耗;线路导线中的损耗;2)另一部分则同施加给元件的电压有)另一部分则同施加给元件的电压有关,如变压器铁芯损耗、电缆和电容关,如变压器铁芯损耗、电缆和电容器绝缘介质中的损耗等。器绝缘介质中的损耗等。供用电网络及变电所设备课程供用电网络及变电所设备课程http:/18 假定在一段时间内线路的负荷不变,则功率损耗假定在一段时间内线路的负荷不变,则功率损耗也不变,相应的电能
15、损耗:也不变,相应的电能损耗:32223210103RTUQPRTIPTA 由于电力系统的实际负荷是随时都在改变由于电力系统的实际负荷是随时都在改变的,线路的功率损耗也随时间而改变。的,线路的功率损耗也随时间而改变。dtRUQPdtRIPdtATTT30222320010103(2)电力线路的电能损耗的计算)电力线路的电能损耗的计算(kWh)复杂!复杂!I(A)、P(kW)、Q(kvar)、)、U(kV)P(MW)、Q(Mvar)、)、U(kV)22232310PQAPTI RTRTU(MWh)供用电网络及变电所设备课程供用电网络及变电所设备课程http:/1928 7 6 03m a x02
16、233m a xm a x1 01 01 0c o sSAPRd tUSPRRUU 工程上采用工程上采用“最大负荷损耗时间法最大负荷损耗时间法”最大负荷损耗时间最大负荷损耗时间可以理解为:如果线路中输送的可以理解为:如果线路中输送的功率一直保持为最大负荷功率功率一直保持为最大负荷功率SmaxSmax(此时的有功损耗(此时的有功损耗为为PmaxPmax),在),在小时内的电能损耗恰好等于线路全小时内的电能损耗恰好等于线路全年的实际电能损耗,则称为年的实际电能损耗,则称为最大负荷损耗时间。最大负荷损耗时间。供用电网络及变电所设备课程供用电网络及变电所设备课程http:/20?如何求先介绍:先介绍:
17、maxT(最大负荷年利用小时数)(最大负荷年利用小时数)maxTmaxPmaxTA的定义:如果用户以年最大负荷的定义:如果用户以年最大负荷持续运行持续运行小时,其所消耗的电能等价于该用户以实际负荷运行时全小时,其所消耗的电能等价于该用户以实际负荷运行时全年消耗的电能年消耗的电能 。8760maxmax0()AP t dtPT供用电网络及变电所设备课程供用电网络及变电所设备课程http:/21?求由表由表4 41 1可得不同行业的最大负荷年利用小时数可得不同行业的最大负荷年利用小时数maxT maxT由由和用户功率因数,从表42中查出的值。供用电网络及变电所设备课程供用电网络及变电所设备课程ht
18、tp:/22的值 供用电网络及变电所设备课程供用电网络及变电所设备课程http:/230maxAPtP 当变压器两侧电压在额定电压附近时,可由下式计算变压器全年的电能损耗,即(3)变压器电能损耗的计算)变压器电能损耗的计算空载损耗空载损耗负载绕组损耗负载绕组损耗 变压器铁芯中电能损耗按全年投入运行的实际小时变压器铁芯中电能损耗按全年投入运行的实际小时数来计算;变压器绕组中电能损耗的计算也可采用最数来计算;变压器绕组中电能损耗的计算也可采用最大负荷损耗时间法。大负荷损耗时间法。供用电网络及变电所设备课程供用电网络及变电所设备课程http:/242max0NkSSPTPA2222maxmaxmax
19、max2()()()10001000kNkTNNSSp UpSPRUUSS注:注:(kWh)(MWh)供用电网络及变电所设备课程供用电网络及变电所设备课程http:/254、配电网的降损措施、配电网的降损措施合理使用变压器;合理使用变压器;(三相负载力求平衡,采用节能型变压器等)(三相负载力求平衡,采用节能型变压器等)合理进行无功补偿;合理进行无功补偿;对电力线路进行改造,扩大导线的载流水平对电力线路进行改造,扩大导线的载流水平;调整负荷,使负荷平衡。调整负荷,使负荷平衡。供用电网络及变电所设备课程供用电网络及变电所设备课程http:/26第三节第三节 简单配电网的潮流计算简单配电网的潮流计算
20、三种情况、两种类型三种情况、两种类型开式网:开式网:只有一端电源供电的网络。只有一端电源供电的网络。潮流计算:潮流计算:根据已知的根据已知的负荷负荷(功率)及电源电压功率)及电源电压计算计算出其它节点的出其它节点的电压电压和元件上的和元件上的功率功率分布。分布。供用电网络及变电所设备课程供用电网络及变电所设备课程http:/27三种情况三种情况两种类型两种类型1、已知末端电压和功率,求首端电压和功率、已知末端电压和功率,求首端电压和功率2、已知首端电压和功率,求末端电压和功率、已知首端电压和功率,求末端电压和功率3、已知末端功率和首端电压,求首端功率和、已知末端功率和首端电压,求首端功率和末端
21、电压(末端电压(常见常见)A、同一电压等级的开式网计算、同一电压等级的开式网计算B、不同电压等组的开式网计算、不同电压等组的开式网计算供用电网络及变电所设备课程供用电网络及变电所设备课程http:/281、已知末端电压和功率,求首端电压和功率、已知末端电压和功率,求首端电压和功率00:SU,SUcc和求首端和已知即(1)功率计算)功率计算(2)电压计算)电压计算(3)对功率和电压交替计算)对功率和电压交替计算222()ccccccccPQSRjXPj QU bccbbbSSSSSS ccccccUXQRPU00:SU和求ccbUUU供用电网络及变电所设备课程供用电网络及变电所设备课程http:
22、/292、已知首端电压和功率,求末端电压和功率、已知首端电压和功率,求末端电压和功率0000:,ccUSPjQUS即 已知和求末端和(1)功率计算)功率计算220020()aaaaaPQSRjXPj QU 0aaaaaSSSSSS(2)电压计算)电压计算000aaaP RQ XUU0aaUUU(3)对功率和电压交替计算)对功率和电压交替计算:ccUS求和供用电网络及变电所设备课程供用电网络及变电所设备课程http:/303、已知末端功率和首端电压,求首端功率和末端电压、已知末端功率和首端电压,求首端功率和末端电压00:ccccUSPjQUS即 已知和,求末端和首端(1)设定各节点电压等于其额定
23、电压)设定各节点电压等于其额定电压近似计算(常用):近似计算(常用):aNabNbcNcUUUUUU;(2)与第一种情况一样求出功率分布)与第一种情况一样求出功率分布0SS、UUccNc(3)与第二种情况一样求出各节点电压分布)与第二种情况一样求出各节点电压分布00,()abcSUUUU新精确计算:精确计算:不断迭代!不断迭代!供用电网络及变电所设备课程供用电网络及变电所设备课程http:/31A、同一电压等级的开式网计算、同一电压等级的开式网计算属于第三种情况属于第三种情况!做出等值电路后,可以直接计算做出等值电路后,可以直接计算!供用电网络及变电所设备课程供用电网络及变电所设备课程http
24、:/32B、不同电压等级的开式网计算、不同电压等级的开式网计算用变压器阻抗与具有变比为用变压器阻抗与具有变比为k的理想变压器串联来表示:的理想变压器串联来表示:(1)变压器有两种表示法)变压器有两种表示法 变压器两侧的电压不同,经过变压器时要进行变变压器两侧的电压不同,经过变压器时要进行变换(功率不变换)换(功率不变换)供用电网络及变电所设备课程供用电网络及变电所设备课程http:/33把变压器低压侧的线路参数按变比把变压器低压侧的线路参数按变比k归算到高压侧表示:归算到高压侧表示:2222222221,BkBXkXRkRkUUcc(2)计算过程)计算过程1)设各点电压等于其额定电压值;)设各
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