電力系統(tǒng)分析學(xué)習(xí)包

1、課程的學(xué)習(xí)目的電力系統(tǒng)分析理論是電氣工程及自動化專業(yè)的必修課；是技術(shù)理論課、基礎(chǔ)理論課走向?qū)I(yè)課學(xué)習(xí)和工程應(yīng)用研究的紐帶，具有承上啟下的作用。通過該課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握電力系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)理論和基本知識，既為后續(xù)專業(yè)課程及一些相關(guān)專題的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)，又培養(yǎng)了學(xué)生綜合運(yùn)用基礎(chǔ)知識解決工程實(shí)際問題的能力。第一章 電力系統(tǒng)的基本知識11 電力系統(tǒng)的組成1、來源火電：鍋爐汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)水電：水庫水輪機(jī)發(fā)電機(jī)核電：核反應(yīng)堆汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)其它：如風(fēng)能、地?zé)崮?、太陽能、潮汐?、基本概念（1）電力系統(tǒng)是由發(fā)電廠、變電所、輸電線、配電系統(tǒng)及負(fù)荷組成的。是現(xiàn)代社會中最重要、最龐雜的工程系統(tǒng)之一。（2）電力網(wǎng)絡(luò)是由變

2、壓器、電力線路等變換、輸送、分配電能設(shè)備所組成的部分。（3）動力系統(tǒng)在電力系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，把發(fā)電廠的動力部分（例如火力發(fā)電廠的鍋爐、汽輪機(jī)和水力發(fā)電廠的水庫、水輪機(jī)以及核動力發(fā)電廠的反應(yīng)堆等）包含在內(nèi)的系統(tǒng)。（4）總裝機(jī)容量指該系統(tǒng)中實(shí)際安裝的發(fā)電機(jī)組額定有功功率的總和，以千瓦（KW）、兆瓦（MW）、吉瓦（GW）為單位計(jì)。（5）年發(fā)電量指該系統(tǒng)中所有發(fā)電機(jī)組全年實(shí)際發(fā)出電能的總和，以千瓦時（KWh）、兆瓦時（MWh）、吉瓦時（GWh）為單位計(jì)。 （6）最大負(fù)荷指規(guī)定時間內(nèi)，電力系統(tǒng)總有功功率負(fù)荷的最大值，以千瓦（KW）、兆瓦（MW）、吉瓦（GW）為單位計(jì)。 （7）額定頻率按國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，我國所有

3、交流電力系統(tǒng)的額定功率為50Hz。 （8）最高電壓等級是指該系統(tǒng)中最高的電壓等級電力線路的額定電壓。12、電力線路一、架空線路 架空線路主要由桿塔（基礎(chǔ)）、導(dǎo)線、架空地線、絕緣子、橫旦、金具、拉線、接地裝置及附屬設(shè)備等組成 。 二、架空線路各部件的作用1、導(dǎo)線 導(dǎo)線的材質(zhì)一般采用銅、鋁、鋼和鋁合金材料，通過絕緣子固定在桿塔上，主要起傳送電流的作用。 2、架空地線 架空地線又稱避雷線，它用1根或2根導(dǎo)線架設(shè)在桿塔頂部，用于保護(hù)導(dǎo)線和桿塔不受雷擊。 3、絕緣子 絕緣子是用來保持架空導(dǎo)線和桿塔之間電器絕緣的一種瓷質(zhì)元件。又稱瓷瓶。 絕緣子應(yīng)具有良好的絕緣性能、符合線路的電壓要求、并具有較好的機(jī)械強(qiáng)度

4、、不受溫度劇變的影響以及防止水分侵入等特點(diǎn)。架空線路上絕緣子主要有針式絕緣子和懸式絕緣子2種。 4、桿塔 桿塔是用來支持架空導(dǎo)線和避雷線的，也叫做電桿或鐵塔。在鐵路供電系統(tǒng)中，使用電桿較多，使用鐵塔較少。 直線桿安裝圖跨越桿單橫擔(dān)雙綁扎安裝圖5、橫擔(dān) 采用鍍鋅角鋼（規(guī)格，三角排列為：63mm×63mm×6mm×1500mm 、水平為63mm×63mm×6mm×2240mm ）和瓷橫擔(dān)兩種。 6、金具 絕緣子與橫擔(dān)連接、絕緣子與導(dǎo)線連接、導(dǎo)線本身的連接等等，都需要一些金屬附件，這些金屬附件，例如抱箍、線夾、鉗接管、墊鐵、穿心螺栓、花籃螺

5、栓、直角掛板等，統(tǒng)稱為金具。 7、拉線 平衡導(dǎo)線的拉力差和電力線路的穩(wěn)定性。拉線一般采用不小于25mm2的鍍鋅鋼絞線，拉線底把采用不小于16mm2的鍍鋅圓鋼（取消4.0鍍鋅鐵線的拉線）。 拉線又分為普通拉線、V型拉線、自身拉線和水平拉線。13 電壓等級及其適用范圍一、變壓器的電壓等級1、一次側(cè)（高壓側(cè)）接線路末端，相當(dāng)于用電設(shè)備，一次側(cè)額定電壓等于用電設(shè)備的額定電壓；2、二次側(cè)（低壓側(cè)）向負(fù)荷供電，相當(dāng)于發(fā)電機(jī)，應(yīng)比線路的額定電壓高5%，加上變壓器內(nèi)耗5%，所以二次側(cè)額定電壓等于用電設(shè)備的額定電壓110%。二、電壓等級及其適用范圍1. 取用電設(shè)備的額定電壓為線路額定電壓，使所有設(shè)備能在接近它們

6、的額定電壓下運(yùn)行；2. 取線路始端電壓為額定電壓的105%；3. 取發(fā)電機(jī)的額定電壓為線路額定電壓的105%；4. 變壓器分升壓變和降壓變考慮一次側(cè)接電源，取一次側(cè)額定電壓等于用電設(shè)備額定電壓；二次側(cè)接負(fù)荷，取二次側(cè)額定電壓等于線路額定電壓。 復(fù)習(xí)題一、 填空：1、架空線路主要由（桿塔）、（導(dǎo)線）、（架空地線）、絕緣子、橫旦、金具、拉線、接地裝置及附屬設(shè)備等組成 。 2、絕緣子是用來保持（架空導(dǎo)線）和（桿塔）之間電器絕緣的一種瓷質(zhì)元件。3、桿塔是用來支持（架空導(dǎo)線）和（避雷線）的，也叫做電桿或鐵塔。4、電力系統(tǒng)是由（發(fā)電廠）、（變電所）、（輸電線）、配電系統(tǒng)及負(fù)荷組成的。5、架空線路上絕緣子主

7、要有（針式絕緣子）和（懸式絕緣子）。二、判斷題1、避雷器也叫避雷針。（ 錯）2、電容是反映帶電線路周圍的電場效應(yīng)。（對）3、三繞組變壓器各繞組的電阻與繞組設(shè)計(jì)制造容量的大小無關(guān)。（錯）三、簡答：1、動力系統(tǒng)、電力系統(tǒng)和電力網(wǎng)的基本構(gòu)成形式如何？由生產(chǎn)、變換、傳送、分配和消耗電能的電氣設(shè)備（發(fā)電機(jī)、變壓器、電力線路以及各種用電設(shè)備等）聯(lián)系在一起組成的統(tǒng)一整體就是電力系統(tǒng)。動力系統(tǒng)是電力系統(tǒng)和發(fā)電廠動力部分的總和。電力網(wǎng)是電力系統(tǒng)中除去發(fā)電機(jī)和用電設(shè)備外的部分。2、電力線路的正序電抗與零序電抗是否相等？不相等。線路零序阻抗比正序阻抗大。3、簡述電壓等級及其適用范圍（1）、取用電設(shè)備的額定電壓為線路

8、額定電壓，使所有設(shè)備能在接近它們的額定電壓下運(yùn)行；（2）、取線路始端電壓為額定電壓的105%；（3）、取發(fā)電機(jī)的額定電壓為線路額定電壓的105%；（4）、變壓器分升壓變和降壓變考慮一次側(cè)接電源，取一次側(cè)額定電壓等于用電設(shè)備額定電壓；二次側(cè)接負(fù)荷，取二次側(cè)額定電壓等于線路額定電壓。第二章 電力系統(tǒng)的等值電路及潮流計(jì)算21 電力系統(tǒng)的等值電路 電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的分析研究，主要有兩種方法：一種是物理模擬方法，即通過實(shí)測或等效模擬系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)來進(jìn)行分析研究；另一種是數(shù)學(xué)模擬方法，其主要步驟為：建立描述電力系統(tǒng)各種運(yùn)行狀態(tài)的數(shù)學(xué)模型（即數(shù)學(xué)方程）；用數(shù)學(xué)方法和計(jì)算工具求解所建立的數(shù)學(xué)模型，求得在各種狀態(tài)下

9、的運(yùn)行參數(shù)；對求得的結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證分析。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，用數(shù)學(xué)模擬的方法進(jìn)行電力系統(tǒng)分析研究，已越來越精確和全面。本課程主要介紹的是用數(shù)學(xué)模擬的方法來分析和研究電力系統(tǒng)。不論是根據(jù)電路理論的基本關(guān)系來推算電力系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)（通常指的“手算”方法），還是使用計(jì)算機(jī)來進(jìn)行電力系統(tǒng)的分析計(jì)算，電力系統(tǒng)元件及其連接方式，都必須用等值電路來表示。因此，在進(jìn)行電力系統(tǒng)分析研究時，首先要研究電力系統(tǒng)各元件的電氣參數(shù)和等值電路，以及整個電力系統(tǒng)的等值電路。在進(jìn)行電力系統(tǒng)各元件參數(shù)計(jì)算時，認(rèn)為系統(tǒng)的頻率保持不變，即不計(jì)參數(shù)的頻率特性。22 電力線路的等值電路一、單位長度的線路參數(shù)一， 電阻（/Km） （1-

10、1）式中 -導(dǎo)線電阻率， S-導(dǎo)線載流部分截面積，。二， 電抗單導(dǎo)線： （1-2）分裂導(dǎo)線： 式中 -三相導(dǎo)線重心幾何均距，m；r-導(dǎo)線半徑，m-等效半徑，m，。三， 電納 （1-3）四， 電導(dǎo) （1-4）式中 -三相線路單位長度電暈損耗；-線路運(yùn)行電壓。工程計(jì)算中常忽略電導(dǎo)，即=0二、 輸電線路參數(shù)及等值電路各種電壓等級的輸電線路，可以采用集中參數(shù)表示的型等值電路，如圖2-1所示。2-1 輸電線路等值電路 稱為阻抗、導(dǎo)納修正系數(shù)。在工程計(jì)算中，可以根據(jù)輸電線路的電壓等級和長度，選取不同的修正系數(shù)。（1） 750km以上架空線（通常330kV以上電壓等級）或300km以上的電纜線路 （2） 3

11、00750km以上架空線（通常220kV以上電壓等級）或的電纜線路。圖1-1中（3）一般35220kV的架空線，或100km以下的電纜線路（4）35kV以下的架空線，可以近似略去導(dǎo)納支路23 變壓器等值電路及參數(shù)一、 雙繞組變壓器。1） 歸算到一個電壓等級的等值電路，如圖1-2所示。 式中單位為：。2-2 雙繞組變壓器等值電路2）多電壓等級（保留原電壓等級）的等值電路，如圖2-3所示K為理想變壓器變比。2-3 雙繞組變壓器多電壓級等值電路（2）三繞組變壓器1）歸算到一個電壓等級的等值電路，如圖2-4所示。 2-4 三繞組變壓器等值電路 其中注意，當(dāng)三繞組變壓器容量比不同時，要進(jìn)行容量換算。 2

12、）多電壓等級的等值的電路，如圖2-5、圖2-6所示（為理想變壓器變比）2-5三繞組變壓器用理想變壓器表示的多電壓等級的等值電路2-6 三繞組變壓器用阻抗表示的多電壓等級等值電路24 電力系統(tǒng)的等值電路電力系統(tǒng)是由發(fā)電機(jī)、變壓器、輸電線路、負(fù)荷等元件連接而成的，并具有多個電壓等級。在電力系統(tǒng)分析計(jì)算中，通常可以用兩類等值電路表示：一類是對應(yīng)于一個電壓等級的等值電路(“手算”時常采用)；另一類是對應(yīng)于多個電壓等級的等值電路(“計(jì)算機(jī)計(jì)算”時常采用)。1對應(yīng)于一個電壓等級的等值電路將電力系統(tǒng)各元件的等值電路按其接線的形式連接起來，即得到該系統(tǒng)的等值電路。其參數(shù)有兩種表示形式：有名值表示和標(biāo)幺值表示。

13、(1)有名值表示的等值電路。首先確定一個基本電壓級(等值電路對應(yīng)的電壓級)，而后將所有元件的參數(shù)均歸算到對應(yīng)于該電壓級(歸算時，變壓器的變比取基本級與待歸算級電壓之比)。 (2)標(biāo)幺值表示的等值電路 計(jì)算用標(biāo)幺值表示的電力系統(tǒng)等值電路中的參數(shù)，可以有兩種途徑。 1)將各元件參數(shù)的有名值先歸算到基本級，再除以對應(yīng)基本級的基準(zhǔn)值。其特點(diǎn)是：有統(tǒng)一的基準(zhǔn)值，但眾多參數(shù)的歸算較繁。另外，計(jì)算得到各支路電流、各節(jié)點(diǎn)電壓的標(biāo)幺值后，還必須歸回原電壓等級。 2)在確定了基本級的基準(zhǔn)值之后，按變壓器的實(shí)際變比歸算，求出對應(yīng)于各電壓級的基準(zhǔn)值，然后再將未經(jīng)歸算的各元件有名值參數(shù)除以自身電壓級的基準(zhǔn)值。其特點(diǎn)是：

14、各電壓級的基準(zhǔn)值不同，但參數(shù)不必歸算。計(jì)算結(jié)果化成有名值時只要將標(biāo)幺值乘以自身電壓級的基準(zhǔn)值即可。 2對應(yīng)于多個電壓等級的等值電路 此種等值電路在將各元件等值電路連接起來時，只需將變壓器等值電路采用多電壓級的等值電路表示(即型等值電路)即可。此時，所有電壓等級的參數(shù)均不必進(jìn)行歸算。3近似計(jì)算時電力系統(tǒng)等值電路的簡化電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)計(jì)算時，不論是采用有名值制還是標(biāo)幺制，在各元件參數(shù)計(jì)算或電壓級的歸算中，均是采用各元件的額定電壓和變壓器的額定變比，由此得到的等值電路稱為精確計(jì)算的等值電路。在電力系統(tǒng)的故障計(jì)算時，為了簡化計(jì)算，在滿足工程對精度要求的前提下，允許對各元件的參數(shù)計(jì)算和等值電路作某些簡化，即

15、所謂的“近似”計(jì)算。近似計(jì)算主要指的是：在元件參數(shù)的計(jì)算和歸算(所有變壓器的變比)以及標(biāo)幺制的基準(zhǔn)值選取等，所有用到的電壓均可采用對應(yīng)電壓等級的平均額定電壓來進(jìn)行計(jì)算。忽略不計(jì)各元件阻抗參數(shù)中的電阻，以及對地的導(dǎo)納支路。2 電力系統(tǒng)潮流分布計(jì)算潮流計(jì)算是電力系統(tǒng)分析的一種最基本的計(jì)算，它的任務(wù)是在給定的接線方式和運(yùn)行條件下，確定系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，如各母線上的電壓（幅值和相角），網(wǎng)絡(luò)中的功率分布及功率損耗等，是電力系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)計(jì)算。潮流計(jì)算可以用傳統(tǒng)的手工方式進(jìn)行，也可以計(jì)算機(jī)為工具通過軟件完成。兩種方法各有優(yōu)缺點(diǎn)。前者物理概念清晰，可用來計(jì)算一些接線較簡單的電力網(wǎng)，但將其用于接線復(fù)雜的電力網(wǎng)則計(jì)算

16、量過大，難于保證計(jì)算準(zhǔn)確性。后者從數(shù)學(xué)上看可歸結(jié)為用數(shù)值方法解非線性代數(shù)方程，數(shù)學(xué)邏輯簡單完整，借助計(jì)算機(jī)可快速精確地完成計(jì)算，但其缺點(diǎn)是物理概念不明顯，物理規(guī)律被埋沒在循環(huán)往復(fù)的數(shù)值求解過程中。因此，在教學(xué)上通常通過前者的講述，使學(xué)生掌握傳統(tǒng)的手工計(jì)算方法，同時了解潮流分布的物理規(guī)律，為后續(xù)章節(jié)有關(guān)電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的控制和調(diào)整的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)；通過后者的講解，讓學(xué)生了解當(dāng)以計(jì)算機(jī)為工具解決物理問題時，應(yīng)怎樣考慮問題，考慮那些問題，具體的求解過程是怎樣的，幫助學(xué)生了解和掌握現(xiàn)代電力工程科學(xué)。在以下的敘述中稱前者為一般潮流計(jì)算，后者為計(jì)算機(jī)潮流計(jì)算。（但需注意，前者使用的計(jì)算方法也被編程用于配電網(wǎng)

17、的計(jì)算機(jī)潮流計(jì)算。）2. 一般潮流計(jì)算 1阻抗上的電壓降落和功率損耗、導(dǎo)納上的功率損耗電力網(wǎng)絡(luò)等值電路最基本的構(gòu)成單元是阻抗和導(dǎo)納，故需熟練掌握阻抗上的電壓降落和功率損耗的計(jì)算，導(dǎo)納上的功率損耗的計(jì)算。它們相應(yīng)的計(jì)算公式是本章乃至穩(wěn)態(tài)分析中最為常用的公式，是構(gòu)成本章其他計(jì)算過程的核心部分。先將各公式列于下：阻抗上的電壓降落 (2 - 2)阻抗的始端電壓 (2 - 3)阻抗的末端電壓 (2 - 4)阻抗上的功率損耗 (2 - 5)線路對地支路的功率損耗 (2 - 6)變壓器并聯(lián)支路的功率損耗 (2 - 7)使用以上各公式注意事項(xiàng)：（1）復(fù)數(shù)功率定義為 ，即感性無功為正，容性無功為負(fù)。（2）公式中

18、各量可用有名值也可用標(biāo)幺值。簡單網(wǎng)絡(luò)的手算用有名值即可。用有名值時，各物理量較常用的配合為三相功率（MVA），線電壓（kV），單相等值電路，其中阻抗為歐姆，導(dǎo)納單位為西門子。（3）在阻抗的電壓降落和功率損耗公式中，需用同一點(diǎn)的功率和電壓。其中功率需是直接流向或流出阻抗的功率。（4）功率正方向從始端到末端，始端電壓領(lǐng)先末端電壓時，功角為正。（5）當(dāng)功角較小時，電壓損耗電壓降落的縱分量。（電壓降落是元件始末端電壓的相量差；電壓損耗是元件始末端電壓的有效值之差）。由阻抗元件電壓降落的縱分量和橫分量的公式（式22）可知，交流電網(wǎng)功率傳輸?shù)幕疽?guī)律為：在元件的電抗比電阻大得多的高壓電網(wǎng)中，感性無功功率從

19、電壓高的一端流向電壓低的一端；有功功率從電壓相位越前的一端流向電壓相位落后的一端。由阻抗元件功率損耗的公式（式25）可知，不但有功功率的傳輸要消耗能量，無功功率的傳輸也要消耗能量。2電力線路和變壓器上的功率分布 阻抗和導(dǎo)納的組合組成電路線路和變壓器等值電路，式（25）式（26）式（27）可用來計(jì)算電力線路和變壓器的功率損耗，進(jìn)而得到它們的功率分布如圖21，圖22所示。注意：若假設(shè)變壓器為額定電壓，變壓器的負(fù)載功率損耗和空載功率損耗也可用下列公式計(jì)算 3簡單輻射形網(wǎng)絡(luò)的潮流計(jì)算此部分內(nèi)容可總結(jié)為“兩類過程”和“一般步驟”。（1） 兩類過程 。簡單輻射形網(wǎng)絡(luò)的潮流計(jì)算有兩類基本過程：1） 已知同一

20、端的功率和電壓，求另一端功率和電壓；2） 已知始端電壓、末端功率，求始端功率、末端電壓（以此居多）；或已知末段電壓、始端功率，求末端功率、始端電壓。 過程1）：總結(jié)為從已知功率、電壓端，用式（2-1）式（2-7）中適當(dāng)?shù)墓烬R頭齊進(jìn)逐段求解功率和電壓，如圖2-3所示。 過程2）：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)所有未知的電壓節(jié)點(diǎn)的電壓為線路額定電壓，用式（2-1）式（2-7）中適當(dāng)?shù)墓綇囊阎β识碎_始逐段求功率，直到推得已知電壓點(diǎn)的功率；二去即：從已知電壓點(diǎn)開始，用推得的功率和已知電壓點(diǎn)的電壓，選用式（2-1）式（2-7）中適當(dāng)?shù)墓?，往回逐段向未知電?/p>

21、點(diǎn)求電壓（如圖2-4所示）。在計(jì)算中，上述過程一般只需做一次。但當(dāng)一次“來、去”過程完畢求得節(jié)點(diǎn)4（如圖2-4所示）電壓后，此電壓與初始假設(shè)電壓相差較大時，可再一次假設(shè)未知電壓節(jié)點(diǎn)的電壓值為剛剛計(jì)算得到的節(jié)點(diǎn)4電壓值，繼續(xù)進(jìn)行“來、去”計(jì)算，直到前后兩次同一點(diǎn)電壓值相差不大時為止。（2） 一般步驟。當(dāng)系統(tǒng)接線圖由較多的電力設(shè)備（輸電線、變壓器）組成時，若做出每個設(shè)備的詳細(xì)等值電路后再計(jì)算則計(jì)算量太大，因此此時采用如下的簡化步驟：1） 由已知系統(tǒng)接線圖做系統(tǒng)主干網(wǎng)的簡化等值電路（即只有阻抗元件的等值電路；2） 求運(yùn)算功率或運(yùn)算負(fù)荷；3） 根據(jù)已知條件的具體情況，在簡化的等值電路上，選前述“兩類過

22、程”之一，計(jì)算網(wǎng)絡(luò)的功率和電壓分布。以如圖2-5所示的電力系統(tǒng)接線為例：其中變壓站b為降壓站，變壓站c為升壓站。由步驟1）得簡化等值電路，其中為ab，bc段線路的阻抗。由步驟2）得等值簡化電路圖中的負(fù)荷功率。其中稱為降壓變壓站的運(yùn)算負(fù)荷，稱為升壓變壓站的運(yùn)算功率；應(yīng)是點(diǎn)b以下被簡化掉的等值電路元件上的所有功率損耗（包括ab、bc段電路的單端充電功率之和）以及變壓站b的所有負(fù)荷之和；應(yīng)是點(diǎn)c以下被簡化掉的等值電路元件上的功率損耗（包括bc段電路的單端充電功率）和變壓站c低壓母線的所有注入功率之差。 經(jīng)過步驟1）2）的簡化，得功率用運(yùn)算負(fù)荷（或運(yùn)算功率）表示的只含有主干網(wǎng)阻抗的簡化等值電路后，就可

23、據(jù)已知條件是同一端的功率和電壓，選擇運(yùn)用“兩類過程”之一進(jìn)行主干網(wǎng)功率和電壓分布計(jì)算了。若接著還需計(jì)算b點(diǎn)（或c點(diǎn)）以下功率和電壓的分布，則可再由已計(jì)算出（或已知）的b點(diǎn)（或c點(diǎn)）電壓和低壓側(cè)功率，作出變壓站b（或c）中變壓器等值電路計(jì)算。 4簡單閉式網(wǎng)絡(luò)的潮流計(jì)算 閉式網(wǎng)絡(luò)包括環(huán)網(wǎng)和兩端供電網(wǎng)，環(huán)網(wǎng)在電源點(diǎn)分裂，即可等效為兩端供電網(wǎng)，故下面針對兩端供電網(wǎng)論述。 (1)簡單閉式網(wǎng)計(jì)算步驟歸納如下。 步驟1)、2)與簡單輻射網(wǎng)絡(luò)潮流計(jì)算中的步驟1)、2)相同。 3)在簡化的等值電路上，由運(yùn)算功率和運(yùn)算負(fù)荷求初步功率分布(即不計(jì)損耗時的功率分布)。 4)據(jù)初步功率分布，確定功率分點(diǎn)(即電壓最低點(diǎn))

24、；在功率分點(diǎn)將兩端供電網(wǎng)拆開成兩個開式網(wǎng)。如果有功功率分點(diǎn)與無功功率分點(diǎn)不在同一點(diǎn)，通常網(wǎng)絡(luò)電壓最低點(diǎn)在無功分點(diǎn)處，此時可在無功分點(diǎn)上將兩端供電網(wǎng)拆開成兩個開式網(wǎng)。 5)在兩個開式網(wǎng)上，分別根據(jù)已知條件的具體情況，選用“兩類過程”之一，計(jì)算網(wǎng)絡(luò)的功率和電壓分布。 上述各步可概括為先進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)簡化步驟1)、2)；然后將兩端供電網(wǎng)化為輻射網(wǎng)步驟3)、4)，以建立起與已知知識的聯(lián)系；最后在輻射網(wǎng)上求潮流步驟5)。 步驟3)中的初步功率分布，由基本功率分布和循環(huán)功率疊加構(gòu)成。其中基本功率分布(又稱自然功率分布)是由網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和負(fù)荷功率決定的，與兩端電源電壓差無關(guān)；循環(huán)功率與兩端電源電壓差有關(guān)，與負(fù)荷功率無

25、關(guān)。由基本功率分布和循環(huán)功率疊加成初步功率分布時，可選初步功率正方向與基本功率正方向相同，循環(huán)功率與基本功率正方向一致時基本功率加循環(huán)功率得初步功率；相反時基本功率減循環(huán)功率得初步功率。 計(jì)算基本功率分布可用不計(jì)電壓損耗和功率損耗時推導(dǎo)出的復(fù)數(shù)力矩法。在此方法中，將簡化的等值電路和其上的運(yùn)算負(fù)荷或運(yùn)算功率類比作力學(xué)中的杠桿系統(tǒng)，杠桿各段的長度為各對應(yīng)段阻抗的共軛，杠桿各節(jié)點(diǎn)上的作用力為等值電路對應(yīng)點(diǎn)上的運(yùn)算負(fù)荷或運(yùn)算功率。計(jì)算循環(huán)功率所用公式為 （2-9） 計(jì)算初步功率分布的最終目的是為了找功率分點(diǎn)，以使兩端供電網(wǎng)得以拆開成兩個開式網(wǎng)。功率分點(diǎn)實(shí)際上是功率的匯聚點(diǎn)，也是該環(huán)路上電壓最低的點(diǎn)。拆

26、開成兩個開式網(wǎng)后，它是兩個開式網(wǎng)功率流的最末段。功率分點(diǎn)的總運(yùn)算負(fù)荷或運(yùn)算功率應(yīng)根據(jù)初步功率分布計(jì)算結(jié)果一分為二，分別掛在兩個開式網(wǎng)的末端。此即步驟4)。 (2)注意1)當(dāng)環(huán)網(wǎng)中含幾個電壓等級時，循環(huán)功率的正方向和開口電壓的正方向關(guān)系如圖27所示，即端口開路電壓差正方向與循環(huán)功率在通過此端口時正方向一致。 2)假想端口一定要在參數(shù)歸算側(cè)。 3)假想端口開路電壓差的值會因端口具體位置的不同而有所變化，但這種變化不會影響到開路電壓差的正負(fù)性質(zhì)?？紤]到循環(huán)功率的影響，兩個及兩個以上變壓器并聯(lián)運(yùn)行時，若各變壓器短路電壓百分?jǐn)?shù)相等，則變比相等時各變壓器的負(fù)載率相等；變比不等時各變壓器負(fù)載率不等，此時有些

27、變壓器過載，另一些變壓器輕載，變壓器容量得不到充分利用。復(fù)習(xí)題：一、填空題1、電力網(wǎng)絡(luò)等值電路最基本的構(gòu)成單元是（阻抗）和（導(dǎo)納）。2、常用的網(wǎng)絡(luò)變換法有（等值電源法）、（負(fù)荷移置法）和（星網(wǎng)變換法）。二、判斷題1、當(dāng)架空線路運(yùn)行電壓小于電暈臨界電壓時，全線路會發(fā)生電暈。（錯）2、自耦變壓器的等值電路和參數(shù)計(jì)算的原理和普通變壓器相同。（對）3、降壓變電所計(jì)算負(fù)荷實(shí)際上就是低壓母線上的等值負(fù)荷。（錯）三、簡答題1、電力系統(tǒng)的近似計(jì)算主要指的是：在元件參數(shù)的計(jì)算和歸算(所有變壓器的變比)以及標(biāo)幺制的基準(zhǔn)值選取等，所有用到的電壓均可采用對應(yīng)電壓等級的平均額定電壓來進(jìn)行計(jì)算。忽略不計(jì)各元件阻抗參數(shù)中的

28、電阻，以及對地的導(dǎo)納支路。2、計(jì)算用標(biāo)幺值表示的電力系統(tǒng)等值電路中的參數(shù)，可以有哪兩種途徑？ 1)將各元件參數(shù)的有名值先歸算到基本級，再除以對應(yīng)基本級的基準(zhǔn)值。其特點(diǎn)是：有統(tǒng)一的基準(zhǔn)值，但眾多參數(shù)的歸算較繁。另外，計(jì)算得到各支路電流、各節(jié)點(diǎn)電壓的標(biāo)幺值后，還必須歸回原電壓等級。 2)在確定了基本級的基準(zhǔn)值之后，按變壓器的實(shí)際變比歸算，求出對應(yīng)于各電壓級的基準(zhǔn)值，然后再將未經(jīng)歸算的各元件有名值參數(shù)除以自身電壓級的基準(zhǔn)值。其特點(diǎn)是：各電壓級的基準(zhǔn)值不同，但參數(shù)不必歸算。計(jì)算結(jié)果化成有名值時只要將標(biāo)幺值乘以自身電壓級的基準(zhǔn)值即可。四、電力系統(tǒng)接線如圖 2-1所示，圖中標(biāo)明了各級電力線路的額定電壓（k

29、V），試求： G 10 T1 220 T2 110 T3 10 T5 3 35 T4 6 圖2-1 電力系統(tǒng)接線圖發(fā)電機(jī)和變壓器各繞組的額定電壓，并標(biāo)在圖中；設(shè)變壓器T1工作于+5%抽頭，T2、T5工作于主抽頭（T5為發(fā)電廠廠用變壓器），T3工作于-2.5%抽頭，T4工作于-5%抽頭，求各變壓器的實(shí)際變比；求各段電力線路的平均額定電壓，并標(biāo)在圖中。解： 發(fā)電機(jī)和變壓器各繞組的額定電壓： 10.5kV 10.5/242kV 220/121/38.5kV 110/11kV 10.5/3.3kV 35/6.6kV 變壓器實(shí)際變比： T1：10.5/254.1kV T2：220/121/38.5kV

30、T3：110/10.725kV T4：35/6.27kV T5：10.5/3.3kV 電力線路平均額定電壓： 230kV 115kV 10.5kV 3.15kV 37kV 6.3kV五、計(jì)算題1、某35kV變電所有二臺變壓器并聯(lián)運(yùn)行，其參數(shù)分別為：T1：； T2：。兩臺變壓器均忽略勵磁支路。變壓器低壓側(cè)通過的總功率為。試求：當(dāng)變壓器變比為時，每臺變壓器通過的功率為多少？當(dāng)，時，每臺變壓器通過的功率為多少？解： 變壓器變比相等時，ST1=6.539+j4.253MVA，ST2=1.961+j1.047MVA 變壓器變比不等時，ST1=6.6349+j4.8342MVA，ST2=1.5941+j0

31、.4628MVA2、 有一臺SFL120000/110型向10kV網(wǎng)絡(luò)供電的降壓變壓器，銘牌給出的試驗(yàn)數(shù)據(jù)為：PS=135kW，VS%=10.5，P0=22kW，I0%=0.8。試計(jì)算歸算到高壓側(cè)的變壓器參數(shù)。解：由型號知，SN=20000kVA，高壓側(cè)額定電壓VN=110kV 。各參數(shù)如下：第三章 電力系統(tǒng)有功功率平衡及頻率調(diào)整3. 1 電力系統(tǒng)有功功率的平衡 頻率是衡量電能質(zhì)量的重要指標(biāo)。電力系統(tǒng)的頻率與有功功率密切相關(guān)。實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)在額定頻率下的有功功率平衡，并留有必要的備用容量，是保證頻率質(zhì)量的前題。 1有功功率平衡和備用容量 電力系統(tǒng)中的有功功率電源是各類發(fā)電廠的發(fā)電機(jī)。在電力系統(tǒng)運(yùn)

32、行中，所有有功功率電源發(fā)出的功率必須與電力系統(tǒng)的發(fā)電負(fù)荷相平衡，即 (3-1)式中 為系統(tǒng)中所有有功功率電源發(fā)出的功率； 為系統(tǒng)中所有負(fù)荷消耗的有功功率； 為系統(tǒng)中各元件總的有功功率損耗。 電力系統(tǒng)中各發(fā)電機(jī)組額定容量的總和，稱為電力系統(tǒng)的裝機(jī)容量。由于各發(fā)電設(shè)備并不都是按額定容量運(yùn)行，所以系統(tǒng)調(diào)度部門必須隨時準(zhǔn)確掌握可投入的各發(fā)電設(shè)備的可發(fā)功率系統(tǒng)電源容量。為保證電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠和具有良好的電能質(zhì)量，系統(tǒng)電源容量應(yīng)大于發(fā)電負(fù)荷，大于的部分稱為備用容量。 備用容量按發(fā)電設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)可分為熱備用和冷備用。熱備用是運(yùn)行中的備用，冷備用是未運(yùn)轉(zhuǎn)的備用。 備用容量按發(fā)電設(shè)備的用途分為負(fù)荷備用、事故

33、備用、檢修備用和國民經(jīng)濟(jì)備用。負(fù)荷備用是調(diào)整系統(tǒng)中短時負(fù)荷波動并擔(dān)負(fù)計(jì)劃外的負(fù)荷增加而設(shè)置的備用；事故備用是使電力用戶在發(fā)電設(shè)備發(fā)生偶然性事故時不受嚴(yán)重影響、維持系統(tǒng)正常供電所需的備用；檢修備用是為使系統(tǒng)中的發(fā)電設(shè)備能定期檢修而設(shè)置的備用；國民經(jīng)濟(jì)備用是計(jì)及負(fù)荷的超計(jì)劃增長而設(shè)置的備用。 上述四種備用是以熱備用和冷備用的形式存在著的。其中負(fù)荷備用和一部分事故備用需為熱備用，其余備用視需要確定為熱備用或冷備用。 2有功功率負(fù)荷的變動及其調(diào)整 電力系統(tǒng)的總負(fù)荷根據(jù)變化規(guī)律可分為以下三種：第一種是變化幅度很小、變化周期很短的負(fù)荷；第二種是變化幅度較大、變化周期較長的負(fù)荷；第三種是變化幅度很大，變化周

34、期很長的負(fù)荷。 根據(jù)有功功率平衡關(guān)系見式(31)，負(fù)荷功率變化時，發(fā)電機(jī)發(fā)出的電磁功率將隨之變化，以達(dá)到有功功率平衡。又根據(jù)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子運(yùn)動方程 (3-2) 可知，發(fā)電機(jī)電磁功率 變化，而機(jī)械功率 由于機(jī)組慣性不能馬上變化，功率平衡破壞，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速 發(fā)生變化(偏離額定轉(zhuǎn)速( )，即系統(tǒng)頻率發(fā)生變化。 由第一種負(fù)荷變化引起的頻率偏移將由發(fā)電機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速器進(jìn)行調(diào)整，稱為頻率的一次調(diào)整；第二種負(fù)荷變化引起的頻率偏移將由發(fā)電機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)頻器進(jìn)行調(diào)整，為頻率的二次調(diào)整；第三種負(fù)荷變化引起的頻率偏移將在有功功率平衡的基礎(chǔ)上，責(zé)成各電設(shè)備按最優(yōu)(經(jīng)濟(jì))分配原則進(jìn)行有功功率的分配，稱為頻率的三次調(diào)整

35、(將在第五章紹)。3. 2 電力系統(tǒng)的頻率特性 電力系統(tǒng)處于穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時，系統(tǒng)有功功率隨頻率變化的特性稱為電力系統(tǒng)的有功功頻率靜態(tài)特性。它可以分為負(fù)荷的有功功率一頻率靜態(tài)特性和發(fā)電機(jī)組(電源)的有功 一頻率靜態(tài)特性，簡稱功一頻靜特性。負(fù)荷和發(fā)電機(jī)組的功一頻率靜態(tài)特性可用來分析的調(diào)整過程和調(diào)整結(jié)果。 1負(fù)荷的有功功率一頻率靜態(tài)特性 在電力系統(tǒng)的總有功負(fù)荷中，有與頻率變化無關(guān)的負(fù)荷，如照明、整流設(shè)備等；有率的一次方成正比的負(fù)荷，如球磨機(jī)、往復(fù)式水泵等；有與頻率的二次方成正比的負(fù)荷，變壓器的渦流損耗；有與頻率的三次方成正比的負(fù)荷，如通風(fēng)機(jī)、循環(huán)水泵等；有與頻；更高次方成正比的負(fù)荷，如給水泵等。整個系統(tǒng)

36、的有功功率負(fù)荷與頻率的關(guān)系可寫成 (3-3)式中 為頻率等于f時系統(tǒng)的有功負(fù)荷； 為頻率等于額定頻率 時系統(tǒng)的有功負(fù)荷：系數(shù) 為與頻率的i次方成正比的負(fù)荷在 中所占的份額，且有。將式(33)兩邊同除以 ，即得到標(biāo)幺值表示的負(fù)荷的功一頻靜特性 （3-4）當(dāng)頻率偏差不大時，負(fù)荷的功一頻靜特性常用一條直線近似表示，如圖31所示。圖中直線的斜率為 （3-5） 稱為負(fù)荷的頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù)，也稱負(fù)荷的單位調(diào)節(jié)功率，它的標(biāo)幺值是 （3-6） 負(fù)荷的頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù)表征負(fù)荷的頻率調(diào)節(jié)特性，即隨著頻率的升高和降低，負(fù)荷消耗的功率增加或減少的多少。 關(guān)于是 需要注意以下幾點(diǎn)： (1)負(fù)荷的頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù)不能整定

37、，其 的大小取決于全系統(tǒng)各類負(fù)荷所占的比重，不同系統(tǒng)或同一系統(tǒng)不同時刻，可能不同。在實(shí)際系統(tǒng)中， 取13。 (2)負(fù)荷的頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù)是反映系統(tǒng)進(jìn)行一次調(diào)整性能的一個重要數(shù)據(jù)，它是調(diào)度部門確定按頻率減負(fù)荷方案以及低頻事故切負(fù)荷來恢復(fù)頻率的計(jì)算依據(jù)。 2電力系統(tǒng)的有功功率一頻率靜態(tài)特性當(dāng)電力系統(tǒng)負(fù)荷發(fā)生變化引起頻率變化時，頻率的調(diào)整是由負(fù)荷和發(fā)電機(jī)組兩者的調(diào)節(jié)效應(yīng)共同承擔(dān)的，其調(diào)整過程正是頻率的一次調(diào)整。圖33示出了電力系統(tǒng)的功一頻靜特性(以一個負(fù)荷和一臺發(fā)電機(jī)為例)。圖中，原始運(yùn)行點(diǎn)為A點(diǎn)，即當(dāng)系統(tǒng)負(fù)荷為 時，負(fù)荷的功一頻靜特性為 ，與發(fā)電機(jī)的功一頻靜特性 相交于A點(diǎn)，此時系統(tǒng)頻率為 。當(dāng)系

38、統(tǒng)負(fù)荷增加 ，負(fù)荷的功一頻靜特性由 躍變?yōu)?。這時，一方面發(fā)電機(jī)組的輸入輸出功率平衡被打破，轉(zhuǎn)速變化引起頻率下降，調(diào)速器動作，發(fā)電機(jī)出力增加 ；另一方面由于轉(zhuǎn)速變化引起頻率下降又使負(fù)荷所需的有功功率按自身的調(diào)節(jié)效應(yīng)減少 ， 與 重新相交于B點(diǎn)， 即在發(fā)電機(jī)和負(fù)荷調(diào)節(jié)效應(yīng)共同作用下，運(yùn)行點(diǎn)由A至B，運(yùn)行頻率由 下降至 ，即有也即 （3-12）或 （3-13）其中 稱為電力系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率，它的標(biāo)幺值為 或 （3-14） 式中 Kr 備用系數(shù)，表示發(fā)電機(jī)組額定容量與系統(tǒng)在額定頻率時的總有功負(fù)荷之比。正常情況下，系統(tǒng)總有一定的備用容量，故Kr>1。 電力系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率表征系統(tǒng)的頻率調(diào)節(jié)特性

39、，即系統(tǒng)負(fù)荷增加或減少時，在發(fā)電機(jī)和負(fù)荷調(diào)節(jié)效應(yīng)共同作用下系統(tǒng)頻率下降或上升的多少。 關(guān)于K需要注意以下幾點(diǎn)： (1)由 可知，系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率K的調(diào)整只能通過調(diào)整發(fā)電機(jī)單位調(diào)節(jié)功率實(shí)現(xiàn)。越大， K越大，負(fù)荷增減引起的頻率變化越小，系統(tǒng)頻率也就越穩(wěn)定。 (2)當(dāng)發(fā)電機(jī)滿載( 即 )時， ，即負(fù)荷增加時其增量只能靠負(fù)荷本身的調(diào)節(jié)效應(yīng)承擔(dān)， 的數(shù)值很小，所以負(fù)荷增加引起的頻率下降非常嚴(yán)重。這就要求發(fā)電機(jī)出力不僅應(yīng)滿足額定頻率下系統(tǒng)對有功功率的要求，而且應(yīng)設(shè)有一定的備用容量。3. 3 電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整1、頻率的一次調(diào)整 頻率的一次調(diào)整正是圖33所示的電力系統(tǒng)有功功率一頻率靜態(tài)特性反映的調(diào)節(jié)過程，

40、即負(fù)荷的增量是由調(diào)速器作用使發(fā)電機(jī)有功出力增加和負(fù)荷功率隨頻率的下降而自動減少兩個方面共同調(diào)節(jié)來平衡的。一次調(diào)整的調(diào)節(jié)特性方程式即為式(312)或式(313)。 當(dāng)有n臺裝有調(diào)速器的機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行時，等值發(fā)電機(jī)組的單位調(diào)節(jié)功率為 （3-15）一次調(diào)整的調(diào)節(jié)特性方程變?yōu)?（3-16）或 （3-17） 關(guān)于頻率的一次調(diào)整需注意以下幾點(diǎn)： (1)式(315)中的n臺機(jī)組均未滿載，一旦機(jī)組已滿載運(yùn)行，應(yīng)取 。由此也可見，參加并列的未滿載機(jī)組越多，系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率K越大。 (2)由式(316)或式(317)可知，對一定的負(fù)荷變化量 ，系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率K越大(也即 越大或調(diào)差系數(shù) 越小)，頻率變化 越小

41、，系統(tǒng)頻率就越穩(wěn)定。但受調(diào)速機(jī)構(gòu)穩(wěn)定性的影響，發(fā)電機(jī)的單位調(diào)節(jié)功率不可整定得過大(或調(diào)差系數(shù)整定得過小)。假設(shè)調(diào)差系數(shù)整定為零，這時，雖然負(fù)荷的變動不會引起頻率的變動，似乎可確保頻率恒定，但這樣將會出現(xiàn)負(fù)荷變化量在各發(fā)電機(jī)組間的分配無法固定，從而出現(xiàn)各發(fā)電機(jī)組的調(diào)速系統(tǒng)不能穩(wěn)定工作的問題。 (3)根據(jù)“(2)”的結(jié)論可知，頻率的一次調(diào)整是有差調(diào)整，即調(diào)整后的頻率不可能回 到原來的值。因此頻率的一次調(diào)整只能適應(yīng)負(fù)荷變化幅度小、周期短的不規(guī)則變化情況。(4)具有一次調(diào)整的各機(jī)組間負(fù)荷的分配，按其單位調(diào)節(jié)功率或調(diào)差系數(shù)自然分配。即各機(jī)組承擔(dān)的功率增量為 （3-18）即調(diào)差系數(shù)越小的機(jī)組承擔(dān)的有功出力

42、(相對于本身的額定容量)就越多。 2互聯(lián)系統(tǒng)的頻率調(diào)整 對由n個分系統(tǒng)組成的大型電力系統(tǒng)，如果某一分系統(tǒng)因負(fù)荷變化進(jìn)行頻率調(diào)整時，將會伴隨著與其他系統(tǒng)交換功率的變化，此時需要注意系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)線上交換功率的控制問題。 圖36示出了由A、B兩系統(tǒng)組成的互聯(lián)系統(tǒng)。圖中分別為A、B兩系統(tǒng)的負(fù)荷增量，為A、B兩系統(tǒng)二次調(diào)整增發(fā)的功率，為A、B兩系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率 為A、B兩系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)線上交換的功率，且在圖中的參考方向下(由A流向B時為正值)，對A系統(tǒng)而言， 相當(dāng)于負(fù)荷，對B系統(tǒng)而言， 相當(dāng)于電源。根據(jù)二次調(diào)整特性方程，有 （3-20）兩系統(tǒng)負(fù)荷變化引起的頻率偏移應(yīng)相同，即。聯(lián)立求解上兩個方程，可得 （3-21

43、） （3-22） 式中 分別稱為A、B兩系統(tǒng)的功率缺額。 對互聯(lián)系統(tǒng)的頻率調(diào)整作以下幾點(diǎn)討論： (1)從式(321)可知，當(dāng)B系統(tǒng)的功率缺額完全由A系統(tǒng)增發(fā)的功率所抵償，即或互聯(lián)系統(tǒng)增發(fā)功率的總和與負(fù)荷增量的總和相平衡，即 ，則可實(shí)現(xiàn)無差調(diào)節(jié)，即 ，否則將出現(xiàn)頻率偏移。 (2)當(dāng)A、B兩系統(tǒng)都進(jìn)行二次調(diào)整，且兩系統(tǒng)滿足條件 時，聯(lián)絡(luò)線上的交換功率 其值達(dá)最小。復(fù)習(xí)題一、填空題1、（頻率）是衡量電能質(zhì)量的一個重要指標(biāo)。2、電力系統(tǒng)的備用容量可以分為（熱備用）和（冷備用）3、（檢修備用容量）是指系統(tǒng)中的發(fā)電設(shè)備能定期檢修而設(shè)置的備用。二、簡答題1、作為主調(diào)頻電廠應(yīng)滿足哪些條件？（1）具有足夠的調(diào)頻

44、容量和調(diào)頻范圍。（2）能比較迅速的調(diào)整出力。（3）調(diào)整出力時符合安全及經(jīng)濟(jì)運(yùn)行原則。2、電力系統(tǒng)低頻運(yùn)行時有什么危害？（1）影響用戶，使工農(nóng)業(yè)用戶的產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量降低。（2）影響工廠用電和氣輪機(jī)的安全（3）影響電壓使得發(fā)電機(jī)無功出力減小。（4）影響系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。 三、計(jì)算題1、有n臺發(fā)電機(jī)組共同承擔(dān)負(fù)荷，它們的耗量特性分別為： 試推導(dǎo)耗量微增率與PL的關(guān)系式以及與Pk的關(guān)系式（推導(dǎo)時不計(jì)網(wǎng)絡(luò)損耗和各機(jī)組的功率限額）。解： ： ： 2、某電力系統(tǒng)中，一半機(jī)組的容量已完全利用；其余25%為火電廠，有10%備用容量，其單位調(diào)節(jié)功率為16.6；25%為水電廠，有20%的備用容量，其單位調(diào)節(jié)功率為25

45、；系統(tǒng)有功負(fù)荷的頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù)KD*=1.5。試求：(1)系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率K*；(2) 負(fù)荷功率增加5%時的穩(wěn)態(tài)頻率f ；(3) 如頻率容許降低0.2Hz，系統(tǒng)能夠承擔(dān)的負(fù)荷增量。解：(一)計(jì)算系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率令系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)的總額定容量等于1，利用公式(4-25)可算出全部發(fā)電機(jī)組的等值單位調(diào)節(jié)功率系統(tǒng)負(fù)荷功率 系統(tǒng)備用系數(shù) 于是 (二)系統(tǒng)負(fù)荷增加5%時的頻率偏移為一次調(diào)整后的穩(wěn)態(tài)頻率為(三)頻率降低0.2Hz，即f*=0.004,系統(tǒng)能夠承擔(dān)的負(fù)荷增量第四章 電力系統(tǒng)的無功功率平衡和電壓調(diào)整4. 1 電力系統(tǒng)無功功率的平衡 電壓是衡量電能質(zhì)量的另一項(xiàng)重要指標(biāo)。電力系統(tǒng)的電壓和無功功率

46、密切相關(guān)。正如第三章有功功率的平衡和頻率調(diào)整一樣，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)在正常電壓水平下的無功功率平衡，并留有必要的備用容量，則是保證電壓質(zhì)量的前題。 (一)無功功率負(fù)荷在電力系統(tǒng)的各種用電設(shè)備中，除一小部分照明負(fù)荷消耗有功功率、為數(shù)不多的同步電動機(jī)發(fā)出一部分無功功率外，大量的異步電動機(jī)消耗無功功率。異步電動機(jī)的等值電路如圖41所示，其消耗的無功功率為 (4-1) 其中 為勵磁電抗消耗的無功功率，與電壓U近似成二次曲線關(guān)系(因?yàn)殡妷狠^高時，由于磁飽和使有所下降)，為漏抗消耗的無功功率，隨著電壓的降低而增大(因?yàn)殡妷航档?，?fù)載功率不變的情況下，電流增大)。 對應(yīng)的負(fù)荷的無功功率一電壓特性如圖42所示。 圖

47、中， 為電動機(jī)的受載系數(shù)(實(shí)際負(fù)荷與額定負(fù)荷之比)。由圖可見，在額定電壓附近，電動機(jī)的無功功率隨電壓的升高或降低而增大或減小；當(dāng)電壓明顯低于額定值時，無功功率隨電壓的下降而增大(起主要作用)。 (二)無功功率損耗 電力系統(tǒng)的無功損耗包括變壓器和線路的無功損耗。 變壓器的無功損耗包括勵磁損耗 和漏抗中的損耗 ，即 (4-2)可見，變壓器的無功損耗一電壓特性與異步電動機(jī)類似。線路的無功損耗包括線路串聯(lián)電抗中的無功損耗與線路電容的充電功率 ，即 (4-3) 對35kV及以下的線路，充電功率甚小，線路消耗無功功率。對110kV及以上線路，當(dāng)線路傳輸功率較大時，線路電抗消耗的無功功率大于充電功率，線路無

48、功損耗成為無功負(fù)載；當(dāng)傳輸功率較小(小于自然功率)時，充電功率大于線路電抗消耗的無功，線路無功損耗成為無功電源。 (三)無功功率電源 電力系統(tǒng)的無功電源，除發(fā)電機(jī)外，還有同步調(diào)相機(jī)、靜電電容器、靜止無功補(bǔ)償器及近年來發(fā)展起來的靜止無功發(fā)生器。后四種裝置又稱無功補(bǔ)償裝置。靜止電容器只能發(fā)出感性無功功率(即吸收容性無功功率)，其余幾類補(bǔ)償裝置既可發(fā)出感性無功功率，又能發(fā)出容性無功功率。 1發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)既是惟一的有功功率電源，又是最基本的無功功率電源。發(fā)電機(jī)在額定狀態(tài)下運(yùn)行時，可發(fā)出無功功率為 (4-4)式中 發(fā)電機(jī)的額定視在功率、額定有功功率和額定功率因數(shù)角。 圖43示出了發(fā)電機(jī)的運(yùn)行相量圖(額定

49、運(yùn)行條件下的)，圖中相量正比于定子額定電流，也可按比例表示發(fā)電機(jī)的額定視在功率 ，其在縱、橫軸上的投影即為 ；相量比于轉(zhuǎn)子額定電流。據(jù)此相量圖作出了發(fā)電機(jī)的運(yùn)行極限圖。運(yùn)行極限圖表明在不同功率因數(shù)下，受發(fā)電機(jī)定子額定電流(額定視在功率)、轉(zhuǎn)子額定電流(空載電勢)、原動機(jī)出力(額定有功功率)等的限制，發(fā)電機(jī)應(yīng)發(fā)有功功率和無功功率的限額。圖中，以A為圓心，以AC為半徑的圓弧表示定子額定電流的限制；以O(shè)為圓心，OC為半徑的圓弧表示轉(zhuǎn)子額定電流的限制；水平線DC表示原動機(jī)出力的限制。此外，曲線DF表示當(dāng)發(fā)電機(jī)超前功率因數(shù)運(yùn)行即進(jìn)相運(yùn)行時，發(fā)電機(jī)靜態(tài)穩(wěn)定性和定子端部溫升的限制。發(fā)電機(jī)應(yīng)發(fā)有功功率、無功功

50、率的限額在圖中體現(xiàn)為曲線段AB、BC、CD、DF包圍的面積。即發(fā)電機(jī)發(fā)出的有功功率和無功功率所對應(yīng)的運(yùn)行點(diǎn)位于這一面積內(nèi)時，發(fā)電機(jī)組可保證安全運(yùn)行。發(fā)電機(jī)只有在額定電壓、額定電流、額定功率因數(shù)下運(yùn)行時，視在功率才能達(dá)額定值，其容量才能最充分利用。當(dāng)發(fā)電機(jī)發(fā)出的有功功率小于額定值 時，發(fā)出的無功功率允許略大于額定值 4. 2 電力系統(tǒng)的電壓調(diào)整(一) 中樞點(diǎn)的電壓調(diào)整任何電氣設(shè)備都按額定電壓來設(shè)計(jì)制造，這些設(shè)備在額定電壓下運(yùn)行其性能最佳于在電能的輸送過程中電網(wǎng)存在電壓損耗，使用電設(shè)備的電壓都偏離額定值。為了使負(fù)荷的電壓偏移在允許范圍內(nèi)，必須借助于電力系統(tǒng)的電壓調(diào)整。 由于電力系統(tǒng)中，負(fù)荷點(diǎn)數(shù)目眾

51、多而又分散，不可能也沒有必要對每個負(fù)荷點(diǎn)電壓進(jìn)行監(jiān)視調(diào)整。系統(tǒng)中經(jīng)常選擇一些有代表性的發(fā)電廠和變電站母線作為電壓監(jiān)視點(diǎn)，又稱電壓中樞點(diǎn)，控制這些點(diǎn)的電壓使之符合要求，其他各點(diǎn)的電壓質(zhì)量也就得以保證?？刂浦袠悬c(diǎn)電壓的方法是作出最大、最小負(fù)荷下滿足各負(fù)荷點(diǎn)電壓要求的中樞點(diǎn)電壓曲線，控制中樞點(diǎn)電壓使之運(yùn)行在電壓曲線的公共部分(滿足各負(fù)荷點(diǎn)電壓的部分)，即可保證各負(fù)荷點(diǎn)電壓要求了。但對規(guī)劃中的系統(tǒng)，無法作出中樞點(diǎn)的電壓曲線，對中樞點(diǎn)的電壓調(diào)整則提出原則性的要求。為此，將中樞點(diǎn)的調(diào)整方式分為三種：逆調(diào)壓、順調(diào)壓、恒調(diào)壓。 在電力網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行中，最大負(fù)荷下電網(wǎng)的電壓損耗大，中樞點(diǎn)電壓較低；最小負(fù)荷下電網(wǎng)的電壓損耗小，中樞點(diǎn)電壓較高。