電力系統(tǒng)基礎(chǔ)

1、電力系統(tǒng)分析電力系統(tǒng)分析 第一章第一章 電力系統(tǒng)的基本概念電力系統(tǒng)的基本概念1第一章第一章 電力系統(tǒng)的基本概念電力系統(tǒng)的基本概念一、電力系統(tǒng)組成一、電力系統(tǒng)組成v電力系統(tǒng)：電力系統(tǒng)：生產(chǎn)、輸送、分配和消費電能的各種電氣生產(chǎn)、輸送、分配和消費電能的各種電氣設(shè)備連接在一起而組成的整體設(shè)備連接在一起而組成的整體。u發(fā)電機、變壓器、輸配電、用電設(shè)備發(fā)電機、變壓器、輸配電、用電設(shè)備v動力系統(tǒng)：動力系統(tǒng)：電力系統(tǒng)和發(fā)電廠電力系統(tǒng)和發(fā)電廠動力部分動力部分的總和的總和。u汽輪機、鍋爐、水輪機、大壩汽輪機、鍋爐、水輪機、大壩v電力網(wǎng)：電力網(wǎng)：輸送和分配電能，包括變壓器和各種電壓等輸送和分配電能，包括變壓器和各種

2、電壓等級的輸電線路。級的輸電線路。電力系統(tǒng)分析電力系統(tǒng)分析 第一章第一章 電力系統(tǒng)的基本概念電力系統(tǒng)的基本概念2二、電力系統(tǒng)運行的基本要求二、電力系統(tǒng)運行的基本要求v電力系統(tǒng)運行的特點：電力系統(tǒng)運行的特點： 電能不能大量存儲。電能不能大量存儲。 與國民經(jīng)濟各部門緊密相關(guān)。與國民經(jīng)濟各部門緊密相關(guān)。 暫態(tài)過程非常短暫。暫態(tài)過程非常短暫。v電力系統(tǒng)運行的基本要求：電力系統(tǒng)運行的基本要求： （1 1）保證安全可靠供電；）保證安全可靠供電； （2 2）要有合乎要求的電能質(zhì)量；）要有合乎要求的電能質(zhì)量； （3 3）要有良好的經(jīng)濟性；）要有良好的經(jīng)濟性； （4 4）保護生態(tài)環(huán)境。）保護生態(tài)環(huán)境。電力系統(tǒng)分

3、析電力系統(tǒng)分析 第一章第一章 電力系統(tǒng)的基本概念電力系統(tǒng)的基本概念3三、電力系統(tǒng)額定電壓和額定頻率三、電力系統(tǒng)額定電壓和額定頻率v 電力線路電力線路 V VN N（線電壓）（線電壓） 輸電線路的首端和末端均可接用電設(shè)備輸電線路的首端和末端均可接用電設(shè)備v 用電設(shè)備用電設(shè)備的額定電壓的額定電壓 V VN N v為其他元件的參考電壓為其他元件的參考電壓3.3. 發(fā)電機發(fā)電機 1.05 V1.05 VN N 比網(wǎng)絡(luò)的額定電壓高比網(wǎng)絡(luò)的額定電壓高5% V5% VGNGNV VN N（1 15 5）電力系統(tǒng)分析電力系統(tǒng)分析 第一章第一章 電力系統(tǒng)的基本概念電力系統(tǒng)的基本概念4v 變壓器：變壓器：u一次繞

4、組：一次繞組：nV V1N1NV VN Nn與發(fā)電機直接相連與發(fā)電機直接相連 V V1N1NV VN N(1+5%)=1.05V(1+5%)=1.05VN Nu二次繞組：二次繞組：nV V2N2NV VN N(1+10%)=1.1V(1+10%)=1.1VN N （見下頁）（見下頁）n短路電壓較小或直接與用戶相連短路電壓較小或直接與用戶相連 1.05V1.05VN Nu變壓器的高壓繞組分接頭變壓器的高壓繞組分接頭n抽頭變比：抽頭變比：5 5、2.5%2.5%、2.52.5、5%5%（相對于（相對于該側(cè)繞組額定電壓該側(cè)繞組額定電壓U UN N的偏移百分數(shù)）的偏移百分數(shù)）電力系統(tǒng)分析電力系統(tǒng)分析

5、第一章第一章 電力系統(tǒng)的基本概念電力系統(tǒng)的基本概念5v例題例題電力系統(tǒng)分析電力系統(tǒng)分析 第一章第一章 電力系統(tǒng)的基本概念電力系統(tǒng)的基本概念6第二章第二章 電力網(wǎng)各元件的等值電路和參數(shù)計算電力網(wǎng)各元件的等值電路和參數(shù)計算v分裂導(dǎo)線分裂導(dǎo)線v電力系統(tǒng)中，電力系統(tǒng)中，220KV以上的輸電線長采取分裂導(dǎo)以上的輸電線長采取分裂導(dǎo)線線220KV線路不分或雙分，線路不分或雙分，330KV線路雙分線路雙分裂，裂，500KV線路三分裂或四分裂線路三分裂或四分裂電力系統(tǒng)分析電力系統(tǒng)分析 第一章第一章 電力系統(tǒng)的基本概念電力系統(tǒng)的基本概念7標幺制標幺制精確計算方法精確計算方法(1)(1)基準變比法基準變比法(2)(

6、2)基本級法基本級法近似計算方法近似計算方法電力系統(tǒng)分析電力系統(tǒng)分析 第一章第一章 電力系統(tǒng)的基本概念電力系統(tǒng)的基本概念8n平均額定電壓作為基準電壓，然后在各個電壓級平均額定電壓作為基準電壓，然后在各個電壓級換算成標幺值。換算成標幺值。nV VB B1.05V1.05VN N n3.153.15，6.36.3，10.510.5，15.7515.75，3737， 115115，230230，345345，525 525 （KVKV）2*2*)(3100%L100%100%avBNNRRavBLNBSTNBGNGVSIVvXVSxXSSvXSSxX2*2*22*22)(3100%100%100%B

7、BNNRRBBLBBNNSTBBNNGNGVSIVvXVSxLXVSSVvXVSSVxX電力系統(tǒng)分析電力系統(tǒng)分析 第一章第一章 電力系統(tǒng)的基本概念電力系統(tǒng)的基本概念9第第3章章 同步發(fā)電機的基本方程同步發(fā)電機的基本方程理想同步電機的假設(shè)理想同步電機的假設(shè)假定正向的選取假定正向的選取QDfcbaQQQDQfQaQbQaDQDDDfDcDbDafQfDfffcfbfacQcDcfcccbcabQbDbfbcbbbaaQaDafacabaaQDfcbaiiiiiiLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLL電感系數(shù)電感系數(shù)電力系統(tǒng)分析電力系統(tǒng)分析 第一章第一章 電力系統(tǒng)的

8、基本概念電力系統(tǒng)的基本概念10n從物理意義上理解，它將觀察者的角度從靜止的定子繞從物理意義上理解，它將觀察者的角度從靜止的定子繞組轉(zhuǎn)移到隨轉(zhuǎn)子一同旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子上組轉(zhuǎn)移到隨轉(zhuǎn)子一同旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子上定子繞組自、互感，定子繞組自、互感，定、轉(zhuǎn)子繞組間互感變成常數(shù)，簡化同步電機的原始方程。定、轉(zhuǎn)子繞組間互感變成常數(shù)，簡化同步電機的原始方程。派克變換派克變換 PARKPARK同步電機的對稱穩(wěn)態(tài)運行同步電機的對稱穩(wěn)態(tài)運行同步電機穩(wěn)態(tài)運行的電勢方程、相量圖及等值電路同步電機穩(wěn)態(tài)運行的電勢方程、相量圖及等值電路電力系統(tǒng)分析電力系統(tǒng)分析 第一章第一章 電力系統(tǒng)的基本概念電力系統(tǒng)的基本概念11第第5 5章章 電力系統(tǒng)三

9、相短路的暫態(tài)過程電力系統(tǒng)三相短路的暫態(tài)過程短路短路一切不正常的相與相之間或相與地一切不正常的相與相之間或相與地( (對于對于中性點接地的系統(tǒng)中性點接地的系統(tǒng)) )發(fā)生通路的情況。發(fā)生通路的情況。)1 , 1(f)3(f)2(f)1(f電力系統(tǒng)分析電力系統(tǒng)分析 第一章第一章 電力系統(tǒng)的基本概念電力系統(tǒng)的基本概念12恒定電勢源電路的三相短路恒定電勢源電路的三相短路電力系統(tǒng)分析電力系統(tǒng)分析 第一章第一章 電力系統(tǒng)的基本概念電力系統(tǒng)的基本概念13短路電流最大可能的瞬時值稱為短路沖擊電流，以短路電流最大可能的瞬時值稱為短路沖擊電流，以i iimim表示。表示。短短路沖擊電流出現(xiàn)的條件：路沖擊電流出現(xiàn)的條

10、件：n短路回路為純電感電路短路回路為純電感電路 9090n電壓的初相角過零值電壓的初相角過零值 =0=0n電路原來處于空載電路原來處于空載 I Im m=0=0短路電流的最大瞬時短路電流的最大瞬時值在短路發(fā)生后約半值在短路發(fā)生后約半個周期出現(xiàn)個周期出現(xiàn) t0.01s電力系統(tǒng)分析電力系統(tǒng)分析 第一章第一章 電力系統(tǒng)的基本概念電力系統(tǒng)的基本概念14短路電流的有效值短路電流的有效值在短路過程中，任一時刻在短路過程中，任一時刻t t的短路電流有效值的短路電流有效值I It t，是指以，是指以時刻時刻t t為中心的一個周期內(nèi)瞬時電流的均方根值。為中心的一個周期內(nèi)瞬時電流的均方根值。dtiiTdtiTIa

11、ptTtTtptTtTtt22/2/2/2/2)(11短路功率短路功率n短路電流有效值同短路處的正常工作電壓（一般用平短路電流有效值同短路處的正常工作電壓（一般用平均額定電壓）的乘積。均額定電壓）的乘積。3tav tSV I電力系統(tǒng)分析電力系統(tǒng)分析 第一章第一章 電力系統(tǒng)的基本概念電力系統(tǒng)的基本概念15同步電機突然三相短路的物理分析同步電機突然三相短路的物理分析apiwi2faifwiiiii0 fi電力系統(tǒng)分析電力系統(tǒng)分析 第一章第一章 電力系統(tǒng)的基本概念電力系統(tǒng)的基本概念16網(wǎng)絡(luò)變換和化簡幾種方法網(wǎng)絡(luò)變換和化簡幾種方法n網(wǎng)絡(luò)的等值變換網(wǎng)絡(luò)的等值變換u有阻抗支路串聯(lián)、并聯(lián)有阻抗支路串聯(lián)、并聯(lián)

12、u無源網(wǎng)絡(luò)的星網(wǎng)變換無源網(wǎng)絡(luò)的星網(wǎng)變換u有源支路的并聯(lián)有源支路的并聯(lián)n分裂電勢源和分裂短路點分裂電勢源和分裂短路點n利用網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對稱性利用網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對稱性n電流分布系數(shù)法電流分布系數(shù)法第六章第六章 電力系統(tǒng)三相短路電流的實用計算電力系統(tǒng)三相短路電流的實用計算電力系統(tǒng)分析電力系統(tǒng)分析 第一章第一章 電力系統(tǒng)的基本概念電力系統(tǒng)的基本概念17電流分布系數(shù)法計算轉(zhuǎn)移阻抗電流分布系數(shù)法計算轉(zhuǎn)移阻抗1 1）定義：取網(wǎng)絡(luò)中各發(fā)電機電勢為零，并僅在網(wǎng)絡(luò)中某一）定義：取網(wǎng)絡(luò)中各發(fā)電機電勢為零，并僅在網(wǎng)絡(luò)中某一支路施加電勢支路施加電勢E E，在這種情況下，各支路電流與電勢所在，在這種情況下，各支路電流與電勢所在支路

13、電流的比值，稱為各支路電流的分布系數(shù)，用支路電流的比值，稱為各支路電流的分布系數(shù)，用c c表示。表示。fffZEI/fiiIIc/單位電流法單位電流法電力系統(tǒng)分析電力系統(tǒng)分析 第一章第一章 電力系統(tǒng)的基本概念電力系統(tǒng)的基本概念18起始次暫態(tài)電流和沖擊電流的實用計算起始次暫態(tài)電流和沖擊電流的實用計算沖擊電流實用計算步驟沖擊電流實用計算步驟n選取選取S SB B、V VB B；u選定發(fā)電機選定發(fā)電機E E =1.08 or 1=1.08 or 1；負荷的次暫態(tài)電勢；負荷的次暫態(tài)電勢E E =0.8=0.8；u確定額定標幺電抗確定額定標幺電抗u計算各元件次暫態(tài)參數(shù)在新基值下的標幺值計算各元件次暫態(tài)參

14、數(shù)在新基值下的標幺值n繪制標幺值等值電路繪制標幺值等值電路n簡化網(wǎng)絡(luò)，放射性星形網(wǎng)絡(luò)簡化網(wǎng)絡(luò)，放射性星形網(wǎng)絡(luò)n計算計算I I 、i iimimifiijXEIifiijXEII電力系統(tǒng)分析電力系統(tǒng)分析 第一章第一章 電力系統(tǒng)的基本概念電力系統(tǒng)的基本概念19短路電流周期分量的近似計算短路電流周期分量的近似計算v 根據(jù)斷路器的斷流容量根據(jù)斷路器的斷流容量GNBKBSBsSSSSSx*GNBKSSSSfBNBKBSBsxSSSSSx*fBGxSS電力系統(tǒng)分析電力系統(tǒng)分析 第一章第一章 電力系統(tǒng)的基本概念電力系統(tǒng)的基本概念20第七章第七章 電力系統(tǒng)各元件的序阻抗和等值電路電力系統(tǒng)各元件的序阻抗和等值電

15、路 對稱分量法在不對稱短路計算中的應(yīng)用對稱分量法在不對稱短路計算中的應(yīng)用電力系統(tǒng)分析電力系統(tǒng)分析 第一章第一章 電力系統(tǒng)的基本概念電力系統(tǒng)的基本概念21各序等值網(wǎng)絡(luò)特點各序等值網(wǎng)絡(luò)特點n 正序：正序：包含發(fā)電機電勢包含發(fā)電機電勢（有源網(wǎng)絡(luò)）；（有源網(wǎng)絡(luò)）；故障點正序電勢故障點正序電勢不為零不為零；在正序電勢作用下，三相正序網(wǎng)流過正序電流；在正序電勢作用下，三相正序網(wǎng)流過正序電流；對應(yīng)發(fā)電機、線路元件的電抗為對應(yīng)發(fā)電機、線路元件的電抗為正序電抗正序電抗。n 負序：不包含發(fā)電機電勢（無源網(wǎng)絡(luò)）；負序：不包含發(fā)電機電勢（無源網(wǎng)絡(luò)）；故障點負序電故障點負序電勢不為零勢不為零；在負序電勢作用下，三相負序

16、網(wǎng)流過負序電；在負序電勢作用下，三相負序網(wǎng)流過負序電流；對應(yīng)發(fā)電機、線路元件的電抗為流；對應(yīng)發(fā)電機、線路元件的電抗為負序電抗負序電抗。n 零序：不包含發(fā)電機電勢（無源網(wǎng)絡(luò)）；零序：不包含發(fā)電機電勢（無源網(wǎng)絡(luò)）；故障點零序電故障點零序電勢不為零勢不為零；在零序電勢作用下，三相零序網(wǎng)流過零序電；在零序電勢作用下，三相零序網(wǎng)流過零序電流；對應(yīng)發(fā)電機、線路元件的電抗為流；對應(yīng)發(fā)電機、線路元件的電抗為零序電抗零序電抗；電流經(jīng)電流經(jīng)過三倍接地阻抗過三倍接地阻抗。電力系統(tǒng)分析電力系統(tǒng)分析 第一章第一章 電力系統(tǒng)的基本概念電力系統(tǒng)的基本概念22變壓器的零序等值電路及其參數(shù)變壓器的零序等值電路及其參數(shù)變壓器的零

17、序等值電路與外電路的連接變壓器的零序等值電路與外電路的連接電力系統(tǒng)分析電力系統(tǒng)分析 第一章第一章 電力系統(tǒng)的基本概念電力系統(tǒng)的基本概念23電力系統(tǒng)各序網(wǎng)絡(luò)的制定電力系統(tǒng)各序網(wǎng)絡(luò)的制定電力系統(tǒng)分析電力系統(tǒng)分析 第一章第一章 電力系統(tǒng)的基本概念電力系統(tǒng)的基本概念240faV0fbI0fcIn用對稱分量表示為用對稱分量表示為:0)0()2()1(fafafaVVV0)0()2()1(2fafafaIIaIa0)0()2(2)1(fafafaIIaIa第八章第八章 電力系統(tǒng)不對稱故障的分析和計算電力系統(tǒng)不對稱故障的分析和計算電力系統(tǒng)分析電力系統(tǒng)分析 第一章第一章 電力系統(tǒng)的基本概念電力系統(tǒng)的基本概念2

18、50)0()2() 1 (fafafaVVV)0()2() 1 (fafafaIII)()0()2()1()0()1(ffffffffaXXXjVI電力系統(tǒng)分析電力系統(tǒng)分析 第一章第一章 電力系統(tǒng)的基本概念電力系統(tǒng)的基本概念26所有短路類型短路電流的正序分量可以統(tǒng)一寫成所有短路類型短路電流的正序分量可以統(tǒng)一寫成)()()1()0()()1(nfffnfaXXjVI)(nX表示附加電抗，上角標（表示附加電抗，上角標（n）代表短路類型。）代表短路類型。)()1()()(nfannfImI短路電流的絕對值與正序分量的絕對值成正比，即短路電流的絕對值與正序分量的絕對值成正比，即式中式中)(nm為比例系

19、數(shù)，其值視短路類型而定。為比例系數(shù)，其值視短路類型而定。 正序等效定則正序等效定則電力系統(tǒng)分析電力系統(tǒng)分析 第一章第一章 電力系統(tǒng)的基本概念電力系統(tǒng)的基本概念27正序等效定則的物理意義正序等效定則的物理意義v 把不對稱短路可以轉(zhuǎn)化為對稱短路把不對稱短路可以轉(zhuǎn)化為對稱短路v 通過添加附加電抗通過添加附加電抗電力系統(tǒng)分析電力系統(tǒng)分析 第一章第一章 電力系統(tǒng)的基本概念電力系統(tǒng)的基本概念28Uf1=Uf2Uf1=0Uf1=Uf2=Uf0Uf1=Uf2+Uf0f(1)f(1,1)f(2)f(3)U1U2U0U1U2U0U1U2U0不對稱短路時不對稱短路時網(wǎng)絡(luò)中電壓的網(wǎng)絡(luò)中電壓的分布分布電力系統(tǒng)分析電力系統(tǒng)分析 第一章第一章 電力系統(tǒng)的基本概念電力系統(tǒng)的基本概念29電壓和電流對稱分量經(jīng)變壓器后的相位變換電壓和電流對稱分量經(jīng)變壓器后的相位變換)1(aV)1(BV)1(CV)1(AV)1(bV)1(cV)2(AV)2(aV)2(CV)2(BV)2(bV)2(cV電力系統(tǒng)分析電力系統(tǒng)分析 第一章第一章 電力系統(tǒng)的基本概念電力系統(tǒng)的基本概念30nYY：正序分量逆時針移：正序分量逆時針移3030；負序分量順時針移；負序分量順時針移3030；側(cè)無零序。側(cè)無零序。nYY：正序分量順時針移：正序分量順