系統(tǒng)之復(fù)習(xí)電力系統(tǒng)分析

1、考點(diǎn) 2：電力系統(tǒng)各元件特性，數(shù)學(xué)模型 1、變壓器的參數(shù)和數(shù)學(xué)模型1.1、雙繞組變壓器的參數(shù)和數(shù)學(xué)模型變壓器做短路實(shí)驗(yàn)和空載實(shí)驗(yàn)測(cè)得短路損耗、短路電壓、空載損耗、空載電流可以用來求變壓器參數(shù)。1電阻由于短路試驗(yàn)時(shí)，一次側(cè)外加的電壓是很低的，只是在變壓器漏阻抗上的壓降，所以鐵芯中的主磁通也十分小，完全可以忽略勵(lì)磁電流，鐵芯中的損耗也可以忽略，由于變壓器短路損耗 Pk 近似等于額定電流流過變壓器時(shí)高低壓繞組中的總銅耗，即Pk PCu3電導(dǎo)變電器電導(dǎo) GT 反映與變壓器勵(lì)磁支路有功損耗相應(yīng)的等值電導(dǎo)，通過空載試驗(yàn)數(shù)據(jù)求得。變壓器空載試驗(yàn)接線圖如圖 211PI所示。進(jìn)行空載試驗(yàn)時(shí)，二次開路，一次加上額

2、定電壓，在一次測(cè)得空載損耗 0 和空載電流 0 。變壓器勵(lì)磁支路以導(dǎo)納YT 表示時(shí)，其中電導(dǎo)GT 對(duì)應(yīng)的是鐵芯損耗 PFe ，而空載損耗包括鐵芯損耗和空載電流引起的繞組中的銅損耗。由于空載試驗(yàn)的電流很小，變壓器二次處于開路，所以此時(shí)的繞組銅損耗很小，可認(rèn)為空載損耗主要損耗在 GT 上了，因此，PP鐵芯損耗 Fe 近似等于空載損耗 0 。22P0=GTUNGT = P0/UN變換后為P0G T1000U 2NGT變壓器的電導(dǎo)（ S ）式中P0變壓器的空載損耗（ kW ）UN變壓器的額定電壓（ kV ）4電納變壓器電納 BT 反映與變壓器主磁通的等值參數(shù)(勵(lì)磁電抗)相應(yīng)的電納，也是通過空載試驗(yàn)數(shù)據(jù)

3、求得。I變壓器空載試驗(yàn)時(shí)，流經(jīng)勵(lì)磁支路的空載電流 0 分解為有功電流I g (流過GT )和無功電流 I b (流過 BT )，且有功分量 I g 較II I無功分量 b 小得多(如圖 2-12 所示)，所以在數(shù)值上 0b ，即空載電流近似等于無功電流。I 0 UN3I % 100IBbT0IN又由得I 0 % II 0 % SNI 0N1001003UN讓式、相等，解得 I 0 % SNBT100U 2NBT變壓器的電納（ S ）I0%變壓器的空載電流百分值1.2、三繞組變壓器的參數(shù)和數(shù)學(xué)模型計(jì)算三繞組變壓器各繞組的阻抗及勵(lì)磁支路的導(dǎo)納的方法與計(jì)算雙繞組變壓器時(shí)沒有本質(zhì)的區(qū)別，也是根據(jù)廠家提

4、供的一些短路實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和空載實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)求取。但由于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。三繞組變壓器的容量比有三種（標(biāo)準(zhǔn)）：100/100/100；100/50/100；100/100/50 例：90000/90000/45000MVA非標(biāo)準(zhǔn)：100/66.7/100；100/100/66.7 (一) 容量比 100/100/100三繞組變壓器出廠時(shí)，廠家提供三個(gè)繞組兩兩間做短路試驗(yàn)時(shí)測(cè)得的短路損耗 Pk(12)、Pk(23)、Pk(13)和兩兩間的短路電壓百分值 U k(12)、U k(23)、Uk(13)；空載試驗(yàn)數(shù)據(jù)仍提供空載損耗

5、P0、空載電流百分值 Io。根據(jù)這些數(shù)據(jù)求得變壓器各繞組的阻抗及其勵(lì)磁支路的導(dǎo)納。1. 電阻P 1 (PPP)k (12)k (31)k (23)k12P 1 (PPP)k (12)k (23)k (31)k 22P 1 (PPP)k (23)k (31)k (12)k 32PPP短路損耗 k1 、 k 2 、 k 3 由銘牌給出則按與雙繞組變壓器相似的公式計(jì)算各繞組電阻U 2P k1 N RT11000S 2NU 2P k 2N RT 21000S 2NU 2P k 3 N RT 31000S 2N2電抗由各繞組兩兩之間的短路電壓 Uk（12）、Uk（23）、Uk（31）求出各繞組的短路電壓

6、U % 1 (U% U% U%)k (12)k (31)k (23)k12U% 1 (U% U% U%)k (12)k (23)k (31)k 22U% 1 (U% U% U%)k (23)k (31)k (12)k 32再按與雙繞組相似的計(jì)算公式求各繞組的電抗U %U 2 k1N XT11000S 2NU%U 2 k 2N XT 21000S 2NU%U 2 k 3N XT 31000S 2N導(dǎo)納的計(jì)算與雙繞組相同。（二）、容量比 100/100/50短路損耗數(shù)據(jù)為容量較小的繞組達(dá)到額定電流，即 IN/2 時(shí)的值。這時(shí)，應(yīng)將各繞組的短路損耗數(shù)據(jù)歸算為額定電流下的值，再運(yùn)用上列公式求各繞組的短

7、路損耗和電阻。2Pk(1-3)= Pk(1-3) (IN/ IN/2) =4 Pk(1-3)2Pk(2-3)= Pk(2-3) (IN/ IN/2) =4 Pk(2-3)有時(shí)，電壓也未歸算，則：Uk(1-3)%= Uk(1-3) % (IN/ IN/2)=2 Uk(1-3) %Uk(2-3)%= Uk(2-3)%(IN/ IN/2)=2 Uk(2-3)2.1、電力線路的結(jié)構(gòu)電力線路按結(jié)構(gòu)可分為線路和電纜線路。線路是將導(dǎo)線架設(shè)在桿塔上；電纜線路一般是敷設(shè)在或水。和檢修方線路之所以廣泛使用，是因?yàn)樗^電纜線路有一些顯著的優(yōu)點(diǎn)，如建造費(fèi)用低、施工期短、技術(shù)要求不高、便，節(jié)省有色金屬等。線路是由導(dǎo)線、

8、避雷線、桿塔、絕緣子和金具(1)導(dǎo)線用來傳導(dǎo)電流、輸送電能；。它們的作用分別是：(2)避雷線用來將雷電流引入大地，以保護(hù)電力線路免受雷擊；(3)桿塔用來支撐導(dǎo)線和避雷線，使導(dǎo)線與導(dǎo)線、導(dǎo)線與大地之間保持一定的安全距離； (4)絕緣子用來使導(dǎo)線和桿塔之間保持絕緣；(5)金具用來連接導(dǎo)線或避雷線，將導(dǎo)線固定在絕緣子上，以及將絕緣子固定在桿塔上。 1導(dǎo)線和避雷線線路的導(dǎo)線和避雷線都是架設(shè)在空中，在露天條件下運(yùn)行，它們不僅要承受自重、風(fēng)力、冰雪荷載等機(jī)械力的作用，而且還會(huì)受到空氣中有害氣體的化學(xué)侵蝕，并且受到劇烈的溫度變化的影響。因此，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

9、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。避雷線一般用鋼導(dǎo)線，在特殊情況下也有用鋁號(hào)以不同的拉丁字母表示，如鋁表示為 L，鋼表示為 G，銅表示為 T，鋁合金表示為 HL。線的。導(dǎo)線和避雷線的材料標(biāo)由于多股線優(yōu)于單股線，線路多半采用絞合的多股導(dǎo)線，稱多股絞線，多股絞線的標(biāo)號(hào)為 J，其結(jié)構(gòu)見圖 1-20，多股絞線股數(shù)的安排規(guī)律是：除中心一股芯線外，由內(nèi)向外，第一層 6 股，第二層 12 股，第三層 18 股，余類推。由于鋁線的機(jī)械強(qiáng)度較低，采用鋁導(dǎo)線時(shí)，線路的檔距不能太大，這樣就增加了桿塔的數(shù)目，從而抬高了線路的造價(jià)。所以電壓在 10kV 以上的輸電線路廣泛采用著由鋼導(dǎo)線和鋁導(dǎo)線制

10、成的鋼芯鋁絞線，見圖 1-20(b)。鋼芯鋁絞線按照其鋁線和鋼線截面比的不同有不同的機(jī)械強(qiáng)度，一般分為三類： 5.3 6.1；S / SLGJ 型普通鋼芯鋁絞線，它的鋁線截面 SL 和鋼線截面 SG 的比值為 LG 7.6 8.3；S / SLGJQ 型輕型鋼芯鋁絞線，它的 LG 4.0 4.5。S / SLGJJ 型加強(qiáng)型鋼芯鋁絞線，它的 LG導(dǎo)線型號(hào)后邊的數(shù)字總是代表主要載流部分額定截面積的平方毫米數(shù)。例如 LGJQ300 型表示輕型鋼芯鋁絞線，主要載流部分的額定截面積為 300mm2 。為了減小電暈損耗或線路電抗，對(duì)電壓在 220kV 以上的輸電線還常常采用導(dǎo)線或擴(kuò)徑導(dǎo)線。導(dǎo)線就是將每相

11、導(dǎo)線成若干根，這時(shí)，線路的每相中不只具有一根導(dǎo)線，而是具有總截面與單根導(dǎo)線截面相當(dāng)?shù)膸赘鶎?dǎo)線，相互間保持一定距離。導(dǎo)線的這種使導(dǎo)線周圍的電磁場(chǎng)發(fā)生很大變化，減小電暈和線路電抗。擴(kuò)徑導(dǎo)線是人為地?cái)U(kuò)大導(dǎo)線直徑，但又不增大載流部分的導(dǎo)線截面，擴(kuò)徑導(dǎo)線的型號(hào)為 LGJK。擴(kuò)徑導(dǎo)線和普通鋼芯鋁絞線的區(qū)別在于支撐層并不為鋁線所填滿。2桿塔桿塔的類型：按受力的特點(diǎn)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、換位桿塔及按使用的材料分為鋼筋水泥桿、木桿、鐵塔；按結(jié)構(gòu)形式、導(dǎo)線排列方式等分成各種類型。桿塔等；隨著桿塔形式的不同，也就有不同的導(dǎo)線排列方式。單回路桿塔上導(dǎo)線的排列有三角形和水平排列等，對(duì)

12、兩回路鐵塔有傘形、鼓形和雙三角形等。線路的三相導(dǎo)線的換位：由于三相導(dǎo)線在桿塔上的排列不對(duì)稱，如圖 1-24 所示，無論哪一種排列方式，三相之間和每相對(duì)地之間的互感總是不完全相同的，從而引起了三相導(dǎo)線上電抗的不對(duì)稱，故線路的三相導(dǎo)線應(yīng)該進(jìn)行換位(換位桿塔是用來進(jìn)行導(dǎo)線換位的)。線路的換位是為了相參數(shù)的不平衡。圖 1-25 所示為線路的一次整換位循環(huán)，所謂整換位循環(huán)，指在一定長(zhǎng)度內(nèi)有兩次換位，而三相導(dǎo)線都分別減處于三個(gè)不同位置，完成一次完整的換位循環(huán)。3絕緣子絕緣子是用來支持和懸掛導(dǎo)線并使之與桿塔絕緣的。它是一種瓷質(zhì)或玻璃質(zhì)元件，應(yīng)具有足夠的絕緣強(qiáng)度和機(jī)械強(qiáng)度，同時(shí)對(duì)化學(xué)雜物的侵蝕具有足夠的抵抗能

13、力，并能適應(yīng)周圍大氣條件的變化，如溫度和濕度變化對(duì)它本身的影響等。線所用的絕緣子主要有針式和懸式兩種，在個(gè)別情況下也有用瓷橫擔(dān)絕緣子等型式。國(guó)家電網(wǎng)提供 針式絕緣子使用在電壓不超過 35kV 的線。懸式絕緣子是成串使用的，用于電壓為 35kV 及以上的線，型號(hào)為 X，X 后的數(shù)字表示可以承受的荷重(：t)。線路電壓不同，每串絕緣子的片數(shù)也不同。規(guī)程規(guī)定：使用 X4.5 型時(shí)，35kV 不少于 3 片；110kV 不少于 7 片；220kV 不少于 13 片；330kV 不少于 19 片；500kV 不少于 28 片。因此，通常也可根據(jù)絕緣子串上絕緣子的片數(shù)判斷線路的電壓等級(jí)。瓷橫擔(dān)絕緣子是兩端

14、為金屬，中間為瓷質(zhì)，即起絕緣子的絕緣作用，又起橫擔(dān)的支持作用的元件。采用這種絕緣子可節(jié)省木材、鋼材，有效地降低桿塔高度。4金具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。懸垂線夾。懸垂線夾的主要作用是將導(dǎo)線固定在直線桿塔的懸垂絕緣子串上，或?qū)⒈芾拙€固定在直線桿塔上。耐張線夾。耐張線夾的主要作用是將導(dǎo)線固定在非直線桿塔的耐張絕緣子串上，或?qū)⒈芾拙€固定在非直線桿塔上。 (3)接續(xù)金具。接續(xù)金具用于導(dǎo)線或避雷線兩個(gè)終端的連接處壓接管、鉗接管等。(4)聯(lián)結(jié)金具。運(yùn)用聯(lián)結(jié)金具將絕緣子組裝成串或?qū)⒕€夾、絕緣子串、桿塔橫擔(dān)相互聯(lián)結(jié)。(5)保護(hù)金具。保護(hù)金具包括防振保護(hù)金具和絕緣保護(hù)

15、金具。防振保護(hù)金具用于防止導(dǎo)線或避雷線因風(fēng)引起的周期性振動(dòng)而造成導(dǎo)線、避雷線、絕緣子串乃至桿塔的損壞。這類金具有護(hù)線條、預(yù)絞絲、防振錘、阻尼線等。其中，護(hù)線條和預(yù)絞絲的作用在于減小導(dǎo)線振動(dòng)時(shí)所受的機(jī)械應(yīng)力，是加強(qiáng)導(dǎo)線抗振能力的金具；防振錘和阻尼線則在導(dǎo)線振動(dòng)時(shí)產(chǎn)生與振動(dòng)方向相反的阻尼力，因而是削弱導(dǎo)線振動(dòng)的金具。絕緣保護(hù)金具懸重錘可以減小懸垂絕緣子串的偏移，防止其過分靠近桿塔。2.2、電力線路的阻抗電力線路的電氣參數(shù)包括導(dǎo)線的電阻、電導(dǎo)，電感和電容四個(gè)參數(shù)。線路的電感以電抗的形式計(jì)算，而線路的電容則以電納的形式計(jì)算。電力線路是均勻分布參數(shù)的電路，也就是說，它的電阻、電抗、電導(dǎo)和電納都是沿線路長(zhǎng)

16、度均勻分布的。1電阻直流電路中導(dǎo)體的電阻可按下式計(jì)算R lS式中 導(dǎo)線材料的電阻率， mm2 / km；S 導(dǎo)線的額定截面積， mm2 ；l 導(dǎo)線的長(zhǎng)度，km。在交流電路中，式(2-1)仍然適用，但由于集膚效應(yīng)和近距作用的影響，交流電阻與直流電阻不同。在同一種材料的導(dǎo)體上，其長(zhǎng)度的電阻 r1 是相同的，只要知道 r1 ，再乘以它的長(zhǎng)度 l 就可以求出導(dǎo)體的電阻。而長(zhǎng)度的電阻為 Sr1(2-2)在電力系統(tǒng)計(jì)算中，導(dǎo)線材料的電阻率可以查表，見表 21，表中的數(shù)據(jù)，不是各種導(dǎo)體材料原有的電阻率，而是修正以后的電阻率，應(yīng)考慮到下面三個(gè)：(1)絞線中線股的實(shí)際長(zhǎng)度要比導(dǎo)線的長(zhǎng)度長(zhǎng) 2-3。 (2)導(dǎo)線和

17、電纜的實(shí)際截面比額定截面要小。（3）集膚效應(yīng)。電阻一般查表。查表所得為 20C 的數(shù)值，而線路的實(shí)際工作環(huán)境溫度異于 20時(shí)，可按下式修正rt r201 at 20r/ km式中20 20時(shí)的電阻，；rt 實(shí)際溫度 t 時(shí)的電阻， ；a 電阻的溫度系數(shù)，對(duì)于鋁， a 0.0036 ，對(duì)于銅， a 0.00382 。2線路的電抗(2-3)三相導(dǎo)線對(duì)稱排列或雖不對(duì)稱排列但經(jīng)整循環(huán)換位時(shí)，每相導(dǎo)線長(zhǎng)度的電抗由電工原理已知，可按下式計(jì)算Dm rr2x 2104f 4.6 lg1 3DmDab DbcDcaDm 為三相導(dǎo)線的幾何平均距離，簡(jiǎn)稱幾何均距(cm 或 mm)，其其中應(yīng)與 r相同；式中X 1 導(dǎo)

18、線長(zhǎng)度的電抗， / km；r 導(dǎo)線的半徑，cm 或 mm；r 導(dǎo)線材料的相對(duì)導(dǎo)磁系數(shù)，對(duì)鋁、銅等，取 r 1；f交流電的頻率，Hz；如將=50， r 1代人式(2-4)，fx .01445lg Dm .001571r上式又可改寫為x .01445 lg Dm1rr常稱導(dǎo)線的幾何平均半徑， r =0779 r 。由于電抗與幾何均距、導(dǎo)線半徑之間為對(duì)數(shù)關(guān)系，導(dǎo)線在桿塔上的布置和導(dǎo)線截面積的大線路的電抗沒有顯著影響，線路的電抗一般都在.040 km左右。對(duì)于導(dǎo)線線路的電抗，應(yīng)按如下考慮：導(dǎo)線的采用，改變了導(dǎo)線周圍的磁場(chǎng)分布，等效地增大了導(dǎo)導(dǎo)線的電抗。若將每相導(dǎo)線成 n 根，則決定每相導(dǎo)線電抗的將不是

19、每根導(dǎo)r徑 eq ，如圖 2-1 所示。線半徑，從而減小了每相線的半徑 r ，而是等效半于是每相具有 n 根導(dǎo)線的電抗為x 0.1445lg Dm.001571rn(2-7)rd12 d13 d1n nreq其中req 式中導(dǎo)線的等效半徑；r 每根導(dǎo)線的半徑；d12 d13 d1n 某根導(dǎo)線與其余 n 1 根導(dǎo)線間的距離。采用導(dǎo)線時(shí)，導(dǎo)線的根數(shù)愈多，電抗下降的也多，但導(dǎo)線根數(shù)超過 4 根時(shí)，電抗的下降并不明顯，導(dǎo)線的根數(shù) n 與電抗 x1 的關(guān)系。目前，我國(guó)最高運(yùn)行電壓 500kV 線路采用的是四導(dǎo)線。對(duì)于同桿并架的雙回輸電線路，兩回線互相之間的互感，從整體上說，由于正常運(yùn)行時(shí) abc 三相電

20、流之和為零，所以一回線對(duì)另外一回線路的互感影響小，總影響近似為零，可略去不計(jì)，因之，仍可按式(2-5)計(jì)算電抗。雙回輸電線路的總電抗為單回線并聯(lián)。3線路的電導(dǎo)線路的電導(dǎo)主要是由沿絕緣子的泄漏電流和電暈現(xiàn)象決定的。通常由于線路的絕緣水平較高，沿絕緣子泄漏很小，往往可以忽略不計(jì)，只有在雨天或嚴(yán)重污穢等情況下，泄漏電導(dǎo)才會(huì)有所增加，所以線路的電導(dǎo)主要取決于電暈現(xiàn)象。所謂電暈現(xiàn)象，就是在強(qiáng)電磁場(chǎng)作用下導(dǎo)線周圍空氣的電離現(xiàn)象。導(dǎo)線周圍空氣之所以會(huì)產(chǎn)生電離，是由于導(dǎo)線表面的電場(chǎng)強(qiáng)度很大，而線路的絕緣介質(zhì)是空氣，一旦導(dǎo)線表面的電場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到或超過空氣分子的游離強(qiáng)度時(shí)，空氣的分子就被游離成離子。這時(shí)能聽到“滋滋

21、”的放電聲，或看到導(dǎo)線周圍發(fā)生的藍(lán)紫色熒光，還可以聞到氧分子被游離后又結(jié)臭氧(O 3 )的氣味，最后形成空氣的部分電導(dǎo)。電暈的危害：（1）消耗有功功率。（2）對(duì)無線電和高頻通信產(chǎn)生干擾。（3）電暈還會(huì)使導(dǎo)線表面發(fā)生腐蝕，從而降低導(dǎo)線的使用。因此，輸電線路應(yīng)考慮避免發(fā)生電暈現(xiàn)象。電暈現(xiàn)象的發(fā)生，主要決定于導(dǎo)線表面的電場(chǎng)強(qiáng)度。在導(dǎo)線表面開始產(chǎn)生電暈的電場(chǎng)強(qiáng)度，稱為電暈起始電場(chǎng)強(qiáng)度。使導(dǎo)線表面達(dá)到電暈起始電場(chǎng)強(qiáng)度的電壓，稱為電暈起始電壓，或稱臨界電壓。對(duì)于三相三角形架設(shè)的普通導(dǎo)線線路，校核線路是否會(huì)發(fā)生電暈，其電暈臨界電壓的經(jīng)驗(yàn)公式為Dm 49r lgmcr21r(2-8) .386b273 t其中

22、U式中cr 電暈臨界相電壓，kV；m1 導(dǎo)線表面的光滑系數(shù)，對(duì)表面完好的多股導(dǎo)線，m1 =0.830.966，當(dāng)股數(shù)在 20 股以上時(shí)，m1 均大于 0.9，可取 m1 =1；m2 反映天氣狀況的氣象系數(shù)，對(duì)于干燥晴朗的天氣，取 m2 =l； 空氣的相對(duì)密度，如當(dāng) b=7600Pa， t =20C 時(shí)， =1；b 大氣壓力，Pa；t 空氣的溫度，；r 導(dǎo)線的半徑，cm；Dm 三相導(dǎo)線的幾何均距，cm。采用導(dǎo)線時(shí)，由于導(dǎo)線的，減小了電場(chǎng)強(qiáng)度，電暈臨界相電壓也改為U 49 m m rflg Dmcr1 2ndreq(2-9)f n1 2n 1 r sin n ndd其中r式中 eq fnd 與導(dǎo)線

23、的等效半徑，cm；f狀況有關(guān)的系數(shù)，一般取 nd 1；n 導(dǎo)線根數(shù)；r 每根導(dǎo)體的半徑，cm； 其余符號(hào)的意義與式(2-8)相同。UUUU導(dǎo)線水平排列時(shí)，邊相導(dǎo)線的電暈臨界電壓 cr1 ，較按式(2-8)、式(29)求得的 cr 高 6%，即 cr1 =1.06 cr ；中間相導(dǎo)線UUUU的電暈臨界電壓 cr 2 較按式(2-8)、式(29)求得的 cr 低 4，即 cr 2 =0.96 cr 。以上介紹了電暈臨界電壓的求法，在實(shí)際線路工作電壓一旦達(dá)到或超過臨界電壓時(shí)，電暈現(xiàn)象就會(huì)發(fā)生。P電暈將消耗有功功率。電暈損耗c 在臨界電壓時(shí)開始出現(xiàn)，而且工作電壓超過臨界電壓越多，電暈損耗就越大。若再考

24、慮沿PP絕緣子的泄漏損耗t (很小)，則總的功率損耗g從而可確定線路的電導(dǎo) Pc PlP。一般g 為實(shí)測(cè)的三相線路的泄漏損耗和電暈損耗之總和。 Pg103g1U 2(2-10)式中 g1 導(dǎo)線長(zhǎng)度的電導(dǎo)，Skm；Pg三相線路泄漏損耗和電暈損耗功率之和，kWkm；U 線路的工作線電壓，kV。應(yīng)該，實(shí)際上路設(shè)計(jì)時(shí)，經(jīng)常按式(2-8)校驗(yàn)所選導(dǎo)線的半徑能否滿足在晴朗天氣不發(fā)生電暈的要求。若在晴朗天氣就發(fā)生電暈，則應(yīng)加大導(dǎo)線截面或考慮采用擴(kuò)徑導(dǎo)線或?qū)Ь€。規(guī)程規(guī)定：對(duì)普通導(dǎo)線，330kV 電壓線路，直徑不小于 332mm(相當(dāng)于 LGJQ-600 型)；220kv 電壓線路，直徑不小于 213mm(相當(dāng)

25、于 LGJQ-240 型)；110kv 電壓線路，直徑不小于 9.6mm(相當(dāng)于 LGJ-50型)，就可不必驗(yàn)算電暈。因?yàn)樵趯?dǎo)線制造時(shí)，已考慮了躲開電暈發(fā)生。通常由于線路泄漏很小，所以一般情況下都可設(shè) g1 =0。4線路的電納線路的電納取決于導(dǎo)線周圍的電場(chǎng)分布，與導(dǎo)線是否導(dǎo)磁無關(guān)。因此，各類導(dǎo)線線路電納的計(jì)算方法都相同。在三相線路中，導(dǎo)線與導(dǎo)線之間或?qū)Ь€與大地之間僅有磁的聯(lián)系，相當(dāng)于存在著電容，線路的電納正是導(dǎo)線與導(dǎo)線之間及導(dǎo)線與大地之間存在著電容的反映。三相線路對(duì)稱排列或雖不對(duì)稱排列但經(jīng)整循環(huán)換位時(shí)，每相導(dǎo)線長(zhǎng)度的電容由電工原理已知，可按下式計(jì)算.00241 106C1Dlg m r(211

26、)式中 C1 導(dǎo)線長(zhǎng)度的電容，F(xiàn)km；Dm 、 r 的意義與式(2-4)相同。于是，頻率為 50Hz 時(shí)，長(zhǎng)度的電納為.758b 2fC 10611Dlg m r(2-12)式中 b1 導(dǎo)線長(zhǎng)度的電納，Skm。線路的電納變化也不大，其值一般在 285 106 Skm 左右。顯然，由于電納與幾何均距、導(dǎo)線半徑之間存有對(duì)數(shù)關(guān)系，r采用導(dǎo)線的線路仍可按式(2-12)計(jì)算其電納，只是這時(shí)導(dǎo)線的半徑 r 應(yīng)以等效半徑 eq 替代。另外，對(duì)于同桿并架的雙回線路，在正常穩(wěn)態(tài)狀況下仍可近似按式(2-12)計(jì)算每回每相導(dǎo)線的等值電納?？键c(diǎn) 3：電潮流手工計(jì)算方法，計(jì)算機(jī)潮流算法（吉老師認(rèn)為本科生這個(gè)不是重點(diǎn)，1

27、、電力網(wǎng)絡(luò)的數(shù)學(xué)模型直接看的高等電力系統(tǒng)分析）電力網(wǎng)絡(luò)的數(shù)學(xué)模型指的是將網(wǎng)絡(luò)有關(guān)參數(shù)相變量及其相互關(guān)系歸納起來所組成的可以反映網(wǎng)絡(luò)性能的數(shù)學(xué)方程式組。也就是對(duì)電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)、變量和網(wǎng)絡(luò)參數(shù)之間相互關(guān)系的種數(shù)學(xué)描述。電力網(wǎng)絡(luò)的數(shù)學(xué)模型有節(jié)點(diǎn)電壓方程和回路電流方程等，前者在電力系統(tǒng)潮流計(jì)算中廣泛采用。節(jié)點(diǎn)電壓方程又分為以節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣表示的節(jié)點(diǎn)電壓方程和以節(jié)點(diǎn)阻抗矩陣表示的節(jié)點(diǎn)電壓方程。1）節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣在電路理論課中。已講過了用節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣表示的節(jié)點(diǎn)電壓方程：對(duì)于 n 個(gè)節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)其展開為：上式中，I 是節(jié)點(diǎn)注入電流的列向量。在電力系統(tǒng)計(jì)算點(diǎn)注入電流可理解為節(jié)點(diǎn)電源電流與負(fù)荷電流之和，并規(guī)定電源

28、向網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的注人電流為正。那么，只有負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的注入電流為負(fù)，而僅起聯(lián)絡(luò)作用的聯(lián)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的注入電流為零。U 是節(jié)點(diǎn)電壓的列向量。網(wǎng)絡(luò)中有接地支路時(shí)，通常以大地作參考點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)電壓就是各節(jié)點(diǎn)的對(duì)地電壓。并規(guī)定地節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣，其階數(shù) n 就等于網(wǎng)絡(luò)中除參考節(jié)點(diǎn)外的節(jié)點(diǎn)數(shù)。為 0。y 是一個(gè) nn 階物理意義：節(jié)點(diǎn) i互導(dǎo)納。電壓，其余節(jié)點(diǎn)接地，此時(shí)各節(jié)點(diǎn)向網(wǎng)絡(luò)注入的電流就是節(jié)點(diǎn) i 的自導(dǎo)納和其余節(jié)點(diǎn)的與節(jié)點(diǎn) i 之間的特點(diǎn)：對(duì)稱矩陣，稀疏矩陣，對(duì)角占優(yōu)2）節(jié)點(diǎn)阻抗矩陣對(duì)導(dǎo)納陣求逆，得：其中稱為節(jié)點(diǎn)阻抗矩陣，是節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣的逆陣。物理意義：節(jié)點(diǎn) i 注入互阻抗。電流，其余節(jié)點(diǎn)不注入電流，此時(shí)各節(jié)點(diǎn)

29、的電壓就是節(jié)點(diǎn) i 的自阻抗和其余節(jié)點(diǎn)的與節(jié)點(diǎn) i 之間的特點(diǎn)：滿陣，對(duì)稱，對(duì)角占優(yōu)2、功率方程、變量和節(jié)點(diǎn)分類1）功率方程已知的是節(jié)點(diǎn)的注入功率，因此，需要重新列寫方程：S I B Y UBBBUB其展開式為：Pi jQinY U ijjUij 1所以：nP jQ U YU iiiijjj 1展開寫成極坐標(biāo)方程的形式：nPi Ui U j (Gij cos ij Bij sin ij )j 1nQi Ui U j (Gij sin ij Bij cos ij )j 1所以節(jié)點(diǎn)的功率方程為：nPi PGi Pdi Ui U j (Gij cos ij Bij sin ij )j 1nQdi U

30、i U j (Gij sin ij Bij cos ij )j 1Gi2）變量分類負(fù)荷消耗的有功、無功功率取決于用戶，因而是無法控制的，故稱為不可控變量或擾動(dòng)變量。一般以列向量 d 表示，即電源發(fā)出的有功、無功功率是可以控制的變量，故稱為控制變量，以列向量 u 表示，即Pi jQinI Y U Y Ui 1.2.nii iijjUj 1, j ii再改寫為以節(jié)點(diǎn)電壓為求解對(duì)象的形式：( Pi jQi1YnY U )i 1.2.nU iijjUj 1, j iiii則雅可比迭代法求解潮流方程的迭代格式為：1 ( Pi jQinK 1Y UK )Ui 1.2.niijjYUj 1, j iiii收

31、斂條件為：U max max U K1 U K 變化幅度很小、變化周期較短，負(fù)荷變動(dòng)有很大的偶然性。變化幅度較大、變化周期較長(zhǎng)，如電爐。電氣機(jī)床。變化緩慢的持續(xù)變動(dòng)負(fù)荷，如由生產(chǎn)、生活、氣象變化引起的負(fù)荷變動(dòng)。電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度的第一個(gè)問題就是研究用戶的需求，即進(jìn)行電力負(fù)荷，按照調(diào)度計(jì)劃的周期，可分為日負(fù)荷，荷和年負(fù)荷。不同的周期的負(fù)荷有不同的變化規(guī)律。負(fù)荷的精度直接影響經(jīng)濟(jì)調(diào)度的效益，提高的精度就可以降低備用容量，減少臨時(shí)出力調(diào)整和避免計(jì)劃外開停機(jī)組，以利于電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和安全性。根據(jù)負(fù)荷變化，電力系統(tǒng)的有功功率和頻率調(diào)整大體上也可分為：一次調(diào)頻：由發(fā)電機(jī)調(diào)速器進(jìn)行；二次調(diào)頻：由發(fā)電機(jī)調(diào)頻器

32、進(jìn)行；三次調(diào)頻：由調(diào)度部門根據(jù)負(fù)荷曲線進(jìn)行最優(yōu)分配。前兩種是事后的，第三種是事前的。一次調(diào)頻是所有運(yùn)行中的發(fā)電機(jī)組都可參加的，取決于發(fā)電機(jī)組是否已經(jīng)滿負(fù)荷發(fā)電。這類 發(fā)電廠稱為負(fù)荷監(jiān)視廠。二次調(diào)頻是由平衡節(jié)點(diǎn)來承擔(dān)。2、有功功率平衡和備用容量PG發(fā)電廠發(fā)出的有功功率總和PL系統(tǒng)的總負(fù)荷PG PL PD PS PcP 用戶的有功負(fù)荷DPS發(fā)電廠廠用有功負(fù)荷PC網(wǎng)絡(luò)的有功損耗系統(tǒng)的備用容量：系統(tǒng)電源容量大于發(fā)電負(fù)荷的部分，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(guó)民經(jīng)濟(jì)備用等。負(fù)荷備用：為滿足系統(tǒng)中短時(shí)的負(fù)荷波動(dòng)和一天中計(jì)劃外的負(fù)荷增加而留有的備用容量。一般為系統(tǒng)最大負(fù)荷的 25事故備

33、用：為使電力用戶在發(fā)電設(shè)備發(fā)生偶然事故時(shí)不受嚴(yán)重影響，能夠維持系統(tǒng)正常供電所需的備用容量。一般為系統(tǒng)最大負(fù)荷的 510檢修備用：為保證系統(tǒng)中的發(fā)電設(shè)備進(jìn)行定期檢修時(shí)，不影響供電而在系統(tǒng)中留有的備用容量。國(guó)名經(jīng)濟(jì)備用：考慮到工農(nóng)業(yè)用戶超計(jì)劃生產(chǎn)，新用戶的出現(xiàn)等而設(shè)置的備用容量。一般為系統(tǒng)最大負(fù)荷的 35 3、有功功率的最優(yōu)分配有功功率的最優(yōu)分配，包括有功功率電源的最優(yōu)組合和有功功率負(fù)荷的最優(yōu)分配。 (1).有功功率電源的最優(yōu)組合有功功率電源的最優(yōu)組合：是指系統(tǒng)中發(fā)電設(shè) 備或發(fā)電廠的合理組合。通常所說的機(jī)組的合理開停，大體上包括三個(gè)部分： 1）機(jī)組的最優(yōu)組合順序機(jī)組的最優(yōu)組合數(shù)量機(jī)組的最優(yōu)開停時(shí)間

34、2、電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整頻率是電力系統(tǒng)運(yùn)行的一個(gè)重要的質(zhì)量指標(biāo)，直接影響著負(fù)荷的正常運(yùn)行。負(fù)荷要求頻率的偏差一般應(yīng)控制在（0.2 0. 5） Hz 的范圍內(nèi)。要維持頻率在正常的范圍內(nèi)，其必要的條件是系統(tǒng)必須具有充裕的可調(diào)有功電源。 2.1、電力系統(tǒng)負(fù)荷的有功功率頻率的靜態(tài)特性當(dāng)電力系統(tǒng)處于穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)中的有功負(fù)荷隨頻率變化特性稱為負(fù)荷的有功功率頻率靜態(tài)特性。fffPL a0PLN a1PLN () a2PLN ()2 a3PLN ()3 fNfNf NPL為電力系統(tǒng)頻率為f時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)的有功負(fù)荷PLN為電力系統(tǒng)頻率為額定頻率f N時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)的有功負(fù)荷KL tg PL (MW / Hz)fK

35、L tg PL PLN PLNf f NfKLN KL、KL：有功負(fù)荷的頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù) KL1302.2、頻率的一次調(diào)整ffN簡(jiǎn)述：由于負(fù)荷突增，發(fā)電機(jī)組功率不變動(dòng)而使機(jī)組，系統(tǒng)頻率下降，同時(shí)，發(fā)電機(jī)組功率由于調(diào)速器的一次調(diào)整作用而增大，負(fù)荷功率因其本身的調(diào)節(jié)效應(yīng)而減少，經(jīng)過一個(gè)衰減的振蕩過程，達(dá)到新的平衡。PAop0P0f0f0f0PL0 AO OB B A KG KL fPL0 / f KG KL KS KS (PL0 / PL ) /(f / fN )2.3、頻率的二次調(diào)整1、當(dāng)負(fù)荷變動(dòng)幅度較大（0.5%1.5%），周期較長(zhǎng)（幾分鐘），僅靠一次調(diào)頻作用不能使頻率的變化保持在允許范圍內(nèi)，

36、這時(shí)需要調(diào)速系統(tǒng)中的調(diào)頻器動(dòng)作，以使發(fā)電機(jī)組的功頻特性平行移動(dòng)，從而改變發(fā)電機(jī)的有功功率以保持系統(tǒng)頻率不變或在允許范圍內(nèi)。pL0BBAoB考點(diǎn) 5：無功功率平衡及電壓調(diào)整 1、電力系統(tǒng)中無功功率平衡在電力系統(tǒng)中，無功功率為電力網(wǎng)絡(luò)及各種電力設(shè)備提供勵(lì)磁。無功功率的電源：發(fā)電機(jī)、高壓輸電線路、大型同步電、補(bǔ)償裝置無功功率對(duì)電壓的影響：要求電源的無功出力在任何時(shí)候都同負(fù)荷的無功功率和網(wǎng)絡(luò)無功損耗相等。據(jù)此，無功功率電源可能發(fā)出的無功功率應(yīng)該大于或者只是等于負(fù)荷所需的無功功率和網(wǎng)絡(luò)中的無功損耗。同時(shí)，系統(tǒng)必須配置一定的無功備用容量，保證運(yùn)行可靠性和適應(yīng)無功負(fù)荷的增長(zhǎng)。設(shè) Q 為無功功率備用；Q0，無

37、功功率可以平衡且有適量的備用；Q0，無功功率，應(yīng)考慮加設(shè)無功補(bǔ)償裝置；Q=0，無功功率剛好平衡，但有小小干擾都將破壞系統(tǒng)平衡。電力系統(tǒng)中一般要求發(fā)電機(jī)按照額定功率因數(shù)運(yùn)行，可按額定功率因數(shù)計(jì)算發(fā)電機(jī)所發(fā)出的無功功率。其他無功補(bǔ)償裝置按額定容量來計(jì)算其無功功率。2、電力系統(tǒng)的電壓調(diào)整電力系統(tǒng)在各種運(yùn)行方式下，維持各用電設(shè)備端電壓不超過規(guī)定的允許范圍，保證電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全可靠、電能質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)性。由于電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對(duì)網(wǎng)絡(luò)中各母線電壓及用電設(shè)備的端電壓進(jìn)行監(jiān)測(cè)是不可能的。常常在電力系統(tǒng)中選擇一些代表性的點(diǎn)（母線）作為電壓中樞點(diǎn)。只要中樞點(diǎn)電壓質(zhì)量滿足要求，其他各點(diǎn)的電壓質(zhì)量基本滿足要求。一般選擇

38、下列母線作為中樞點(diǎn)大型發(fā)電廠的高壓母線（高壓母線上有多回出線時(shí)）樞紐變電站的二次母線有大量地方性負(fù)荷的發(fā)電廠母線1）調(diào)壓方式根據(jù)樞紐點(diǎn)所管轄的電力網(wǎng)中負(fù)荷分布的遠(yuǎn)近和變動(dòng)程度，對(duì)樞紐點(diǎn)電壓提出原則性要求，以確定一個(gè)大致的電壓變動(dòng)范圍。逆調(diào)壓：大型網(wǎng)絡(luò)，線路較長(zhǎng)，負(fù)荷變動(dòng)較大順調(diào)壓：小型網(wǎng)絡(luò)，線路不長(zhǎng)，負(fù)荷變動(dòng)不大常調(diào)壓：中型網(wǎng)絡(luò)，大小負(fù)荷波動(dòng)差不多 2）調(diào)壓措施根據(jù)系統(tǒng)各節(jié)點(diǎn)的具體要求，在不同節(jié)點(diǎn)采用不同調(diào)壓方法。常見的四種調(diào)壓方法：改變發(fā)端電壓調(diào)節(jié)、改變變壓器分接頭調(diào)壓、并聯(lián)電容器或調(diào)相機(jī)調(diào)壓、借串聯(lián)電容器調(diào)壓?？键c(diǎn) 6：電力系統(tǒng)短路基本概念及三相短路計(jì)算6.1、短路的一般概念無限大容量系統(tǒng)

39、。無限大容量電力系統(tǒng)指，容量相對(duì)于被供電系統(tǒng)容量大得多的電力系統(tǒng)，其特征是，當(dāng)被供電系統(tǒng)中負(fù)荷變動(dòng)甚至發(fā)生短路故障，電力系統(tǒng)母線電壓及頻率基本維持不變。一般，電力系統(tǒng)等值電源阻抗不超過短路電路阻抗的 510，或電力系統(tǒng)容量超過被供電系統(tǒng)容量 50 倍時(shí)，可視為無限大容量電力系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱無限大系統(tǒng)或無窮大系統(tǒng)。實(shí)際應(yīng)用中對(duì) 11OkV 配電網(wǎng)，可將供電變壓器看作無窮大系統(tǒng)對(duì) 11OkV 配電網(wǎng)供電。短路電流周期分量。電力系統(tǒng)發(fā)生短路故障時(shí)，與正常負(fù)荷狀態(tài)相比，供電回路的阻抗大為減小，因此出現(xiàn)數(shù)值很大的短路電流。顯然，短路電流的大小由電源電壓和短路回路阻抗決定，電源電壓是正弦周期分量，與之對(duì)應(yīng)，產(chǎn)生

40、的是短路電流中的周期分量。在計(jì)算中，通常求取的就是這個(gè)短路電流周期分量，即在非周期分量衰減完畢后的穩(wěn)態(tài)短路電流。短路電流非周期分量。電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，線路和設(shè)備上流過負(fù)荷電流，當(dāng)發(fā)生短路時(shí)，在短路回路中將流過短路電流。由于短路回路存在電感，導(dǎo)致電流不能突變，因此，在電流變化的過渡過程中，將出現(xiàn)一個(gè)隨時(shí)間衰減的非周期分量電流，即短路電流中的非周期分量。(4)短路沖擊電流。短路全電流中的最大瞬時(shí)值稱為短路沖擊電流，其數(shù)值約為短路電流周期分量的 1.8 2 倍。6.2、三相對(duì)稱短路在電力系統(tǒng)的各種短路故障中，雖然三相短路發(fā)生的幾率最小，但其對(duì)電力系統(tǒng)的影響和危害最大。無窮大系統(tǒng)發(fā)生三相短路示意圖如

41、圖 1-9 所示。三相短路時(shí)，三相仍然對(duì)稱，三相的短路回路完全相同，短路電流相等，相位互差 120o 因此只計(jì)算一相即可。根據(jù)電路計(jì)算原理，采用有名值計(jì)算三相短路電流周期分量如下：Es / 3I ()3kX（1-1）I3()k式中三相短路電流周期分量有效值；Es 等值電源線電動(dòng)勢(shì)，實(shí)際計(jì)算時(shí)可采用平均額定電壓；X 短路回路總電抗，通常計(jì)算時(shí)不考慮回路的電阻。例 1-1某電力系統(tǒng)如圖 1-10 所示，在母線 B 和母線 C 分別發(fā)生三相短路，試求短路點(diǎn)的短路電流周期分量。（等值電源電抗X .022為s，線路電抗為 x1 .038 / km，變壓器 T1、T2 的額定容量為 1000kVA、短路電

42、壓為Uk % 4.5 ）解：（1）母線 B 三相短路。 x1LAB 0.38 5 1.9X AB 0.22 1.9 2.12ABUA10.5kV 2.86kAI (3)k13 2.123X(k1)（2）母線 C 三相短路。計(jì)算時(shí)需要將等值電源電抗和線路電抗折算到 0.4kV 側(cè)，并計(jì)算變壓器電抗（詳細(xì)論述請(qǐng)參考電力系統(tǒng)故障分析計(jì)算的有關(guān)書籍）。2 U 0.4 2X X C A 3.2 104 0.22 ssU10.5 2 U 0.4 2X X C A 2.76 103 1.9 ABABU10.5 U 24.5(0.4)2U %XT 1 XT 2 kC 7.2 10 3100ABSN T1001

43、000XT 1 / XT 2 3.2 104 2.76 103 7.2 103 / 2 6.68 103 UC0.4kV 34.57kAI (3)k 23 6.68 103 3X(k 2)考點(diǎn) 7：同步電機(jī)突然三相短路分析與計(jì)算定、轉(zhuǎn)子各個(gè)分量的劃分，是為了理解其產(chǎn)生原因及其相互關(guān)系，從而方便分析和計(jì)算。經(jīng)常需要的是定子周期分量（基頻）的計(jì)算，而非周期分量主要考慮其對(duì)短路總電流最大瞬時(shí)值（沖擊電流）和最大有效值的影響。一、定子周期分量的計(jì)算通過對(duì) Park 方程的推導(dǎo)和求解，設(shè)置發(fā)電機(jī)的 Eq、xd、Eq(Ed)、xd(xq)，這些虛構(gòu)電勢(shì)、虛構(gòu)電抗的引入主要方便求取短路電流周期分量的初始值。

44、 不計(jì)及阻尼繞組情況圖 1：正常運(yùn)行的電力系統(tǒng)電壓電流矢量圖對(duì)稱分量法是分析電力系統(tǒng)三相不平衡的有效方法，其基本是把三相不平衡的電流、電壓分解成三組對(duì)稱的正序相量、負(fù)序相量和零序相量，這樣就可把電力系統(tǒng)不平衡（電壓或電流），可以分解為 3 組三相對(duì)稱的分量。轉(zhuǎn)化成平衡問題進(jìn)行處理。在三相電路中，對(duì)于任意一組不對(duì)稱的三相相量圖 2：正序相量、負(fù)序相量和零序相量（以電流為例）當(dāng)選擇 A 相作為基準(zhǔn)相時(shí)，三相相量與其對(duì)稱分量之間的關(guān)系（如電流）為： IA=Ia1+Ia2+Ia012IB=Ib1+Ib2+Ib0= Ia1+Ia2 + Ia022IC=Ic1+Ic2+Ic0= Ia1+ Ia2+Ia03

45、2對(duì)于正序分量：Ib1= Ia1 ，Ic1=Ia12對(duì)于負(fù)序分量：Ib2=Ia2 ，Ic2= Ia2對(duì)于零序分量：Ia0= Ib0=Ic0式中， 為運(yùn)算子，=1120,有 21240, 31, +2+1=0由各相電流求電流序分量：2I1=Ia1= 1/3(IA +IB + IC)1/3(IA +2 IB +IC)1/3(IA +IB +IC)I2=Ia2=I0=Ia0=以上 3 個(gè)等式可以通過代數(shù)方法或物理意義（方法）求解。以求解正序電流為例，對(duì)物理意義簡(jiǎn)單說明，以便于：求解正序電流，應(yīng)過濾負(fù)序分量和零序分量。參考圖 2，將 IB 逆時(shí)針旋轉(zhuǎn) 120、IC 逆時(shí)針旋轉(zhuǎn) 240后，3 相電流相加

46、后得2到 3 倍正序電流，同時(shí)，負(fù)序電流、零序電流被過濾，均為 0。故 Ia1= 1/3(IA +IB + IC)對(duì)應(yīng)代數(shù)方法：1 式+2 式+21/3(IA +IB +2 IC)。3 式易得：Ia1=實(shí)例說明：例 1、對(duì) PMC-6510 僅施加 A 相電壓 60V0，則裝置應(yīng)顯示的電壓序分量為： U1=U2=U0=1/3UA=20V0例 2、對(duì) PMC-6510 施加正常電壓，UA60V0，UB60V240，UC60V120，當(dāng) C 相斷線時(shí)，U1=？U2=？U0=？2解：U1=Ua1= 1/3(UA +UB + UC)=1/3(60V0+ 1120*60V240)=400；（當(dāng) C 相斷

47、線時(shí)，接入裝置的 UC=0。）1/3(UA +2 UB +UC)=1/3(60V0+ 1240*60V240)U2=Ua2=2060；U0=Ua0=1/3(UA + UB +UC)=1/3(60V0+ 60V240)=20300。8.2、各元件序參數(shù)和等值電路1、同步發(fā)電機(jī)的負(fù)序和零序電抗1）同步發(fā)電機(jī)負(fù)序電抗：發(fā)電機(jī)端點(diǎn)的負(fù)序電壓基頻分量與流入定子繞組的負(fù)序電流基頻分量的比值。實(shí)用計(jì)算中，負(fù)序電抗?。?）同步發(fā)電機(jī)的零序電抗：施加在發(fā)電機(jī)端點(diǎn)的零序電壓基頻分量與流入定子繞組的零序電流基頻分量的比值。定子繞組的零序電流只產(chǎn)生定子繞組漏磁通，與此磁通相對(duì)應(yīng)的電抗就是零序電抗，其變化范圍為：2、異

48、步電的負(fù)序和零序電抗異步電在擾動(dòng)瞬時(shí)的正序電抗為；從實(shí)驗(yàn)曲線看出異步電的負(fù)序電抗為：實(shí)際上，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生不對(duì)稱故障時(shí)，異步電端點(diǎn)的正序電壓低于正常值，使電的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩相應(yīng)減??；另一方面，端點(diǎn)的負(fù)序電壓產(chǎn)生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩使得電的轉(zhuǎn)速迅速下降，轉(zhuǎn)差率增大，使得轉(zhuǎn)子相對(duì)于負(fù)序的轉(zhuǎn)差率接近于 1。注：異步電三相繞組通常接成三角形或不接地星形，因而即使在其端點(diǎn)施加零序電壓，定子繞組中也沒有零序電流流通，即異步電的零序電抗為：考點(diǎn) 9：不對(duì)稱故障的分析和計(jì)算電力系統(tǒng)不對(duì)稱短路包括兩相短路、兩相接地短路和單相接地短路。（一）序分量的概念當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生不對(duì)稱短路時(shí)，三相不再對(duì)稱，三相的電流和電壓數(shù)值也不再相等。如果將此

49、不對(duì)稱的電流或電壓進(jìn)行分解，可以分解出正序分量、負(fù)序分量，對(duì)于接地短路還有零序分量，分別用下標(biāo) 1、2 和 0 表示。以電流為例，各序分量電流相量圖如圖 1-11 所示，對(duì)于工頻 50Hz，正序電流三相對(duì)稱，即大小相等，相位互差 120o；負(fù)序電流三相對(duì)稱，即大小相等，相位互差 120o；但相序與正序電流相反；零序電流三相大小相等，相位相同。三相短路電流為IkA IkB IkC IA1 IA2 I0 IB1 IB 2 I0 IC1 IC 2 I0（1-2）零序電流為 1 (I I I )I0kAkBkC3用瞬時(shí)值表示為i (t) 1 i (t) i (t) i (t)0kAkBkC3顯然，電力

50、系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)僅有正序分量。（二）短路電流1、兩相短路無窮大系統(tǒng)供電發(fā)生 BC 兩相短路示意圖如圖 1-12 所示。電力系統(tǒng)發(fā)生兩相短路，經(jīng)故障相和短路點(diǎn)短路回路，由故障相電源的線電動(dòng)拋產(chǎn)生短路電流，流過故障線路，非故障線路沒有短路電流，因此出現(xiàn)三相不對(duì)稱。不在計(jì)負(fù)荷電流的情況下，三相的短路電流分別為IkA IA1 IA2 IkB IB1 IB 2 IkC IC1 IC 2 0 IkB（1-4）可見兩相短路時(shí)的特點(diǎn)是，三相不對(duì)稱，出現(xiàn)負(fù)序電流；只有故障相存在短路電流，且兩相的短路電流數(shù)值相等，相位相反。根據(jù)圖 1-12，短路電流數(shù)值可計(jì)算如上：EsI2()k2 X（1-5）I (2)k式中兩相

51、短路電流周期分量有效值。Es 等值電源線電動(dòng)勢(shì)，實(shí)際計(jì)算進(jìn)可以采用平均額定電壓；X 一相短路回路總電抗。將式（1-5）與式（1-1）比較3I2()I.0866I3()3()kkk2（1-6）式（1-6）說明，兩相短路電流數(shù)值為同一地點(diǎn)三相短路電流的 0.866 倍，在實(shí)際計(jì)算中，常常求出三相短路電流后，直接用以上關(guān)系得到兩相短路電流。2、單相接地短路（1）中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)。中性點(diǎn)直接接地的無窮大系統(tǒng)供電，發(fā)生 A 相單相接地短路示意圖如圖 1-13 所示。中性點(diǎn)直接接地電力系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)，經(jīng)直接接地的中性點(diǎn)、故障相和短路點(diǎn)短路回路，由故障相電源電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生短路電流，流過故障線路，非故障線路

52、沒有短路電流，因此出現(xiàn)三相不對(duì)稱，在不計(jì)負(fù)荷電流的情況下，三相的短路電流分別為IkA IkB IkC IA1 IA2 IA0 3I0 IB1 IB1 IB 2 IB0 0 IC1 IC 2 IC 0 0（1-7）可見單相接地短路時(shí)的特點(diǎn)是，三相不對(duì)稱，出現(xiàn)負(fù)序電流和零序電流；故障相存在短路電流，在圖 1-13（b）中的數(shù)值為 3I。關(guān)于單相接地短路電流計(jì)算及兩相接地短路問題需要用到復(fù)合序網(wǎng)等概念，在此不作介紹。（2）中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)。中性點(diǎn)不接地的無窮大系統(tǒng)供電，發(fā)生單相接相短路時(shí)的特點(diǎn)和短路電流分布見第三章的第三節(jié)。（三）短路特征根據(jù)以上分析，歸納不對(duì)稱短路的部分特征如表 1-2。表 1-2

53、不對(duì)稱短路部分特征短路類 型兩相短路單相接地短路（中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)）兩相接地短路對(duì)稱性三相不對(duì)稱三相不對(duì)稱三相不對(duì)稱負(fù)序電 流有負(fù)序電流有負(fù)序電流有負(fù)序電流零序電 流無零序電流有零序電流有零序電流態(tài)穩(wěn)定問題仍可用暫穩(wěn)方法解決，但由于靜態(tài)穩(wěn)定問題較為簡(jiǎn)單而無此必要，于是采用了較為簡(jiǎn)單的小擾動(dòng)法。（2）所謂周期失步是指：系統(tǒng)受擾后形成周期性振蕩，振蕩的幅值隨時(shí)間越來越大，無法穩(wěn)定運(yùn)行而失步，也稱為自發(fā)振蕩。所謂非周期失步是指，系統(tǒng)受擾后不形成振蕩，但幅值隨時(shí)間單調(diào)增大，同樣無法穩(wěn)定運(yùn)行而失步，也稱為滑行失步。前者具有正實(shí)部的共軛復(fù)根(簡(jiǎn)稱正實(shí)共軛根下同),后者則具有正實(shí)根?？傊?有特征根位于復(fù)平

54、面的右半部分,故系統(tǒng)不穩(wěn)定。由此可推理,如系統(tǒng)的特征根為負(fù)實(shí)共軛根,則將為周期性減幅振蕩,能穩(wěn)定運(yùn)行,如系統(tǒng)的特征根為負(fù)實(shí)根,則將為周期性單調(diào)減幅運(yùn)動(dòng),也能穩(wěn)定運(yùn)行。11.2 電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性的分類電力系統(tǒng)兩大國(guó)際組織國(guó)際大電網(wǎng)會(huì)議和國(guó)際電氣與電子工程師學(xué)會(huì)電力工程分會(huì)穩(wěn)定定義聯(lián)合工作組 IEEE/CIGRE提出的電力系統(tǒng)穩(wěn)定定義和分類與行標(biāo) DL 755-2001 中的定義和分類有所不同。IEEE/CIGRE 和行標(biāo) DL 755-2001 均認(rèn)為電力系統(tǒng)穩(wěn)定是一個(gè)整體性問題，客觀上只有穩(wěn)定或不穩(wěn)定狀態(tài)，但依據(jù)系統(tǒng)的穩(wěn)定特性、擾動(dòng)大小和時(shí)間框架的不同，系統(tǒng)失穩(wěn)可表現(xiàn)為多種不同的形式。為識(shí)別

55、導(dǎo)致電力系統(tǒng)失穩(wěn)的主要誘因，在分析特定問題時(shí)進(jìn)行簡(jiǎn)化假設(shè)以及采用恰當(dāng)?shù)哪Ｐ秃陀?jì)算方法，從而安排合理的方式、制定提高系統(tǒng)安全穩(wěn)定水平的控制策略、規(guī)劃和優(yōu)化電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，IEEE/CIGRE 和行標(biāo) DL755-2001 均將電力系統(tǒng)穩(wěn)定分為功角穩(wěn)定、頻率穩(wěn)定和電壓穩(wěn)定，這種分類對(duì)于分析和解決電力系統(tǒng)實(shí)際穩(wěn)定問題十分必要，也有助于正確理解和有效處理電力系統(tǒng)穩(wěn)定性問題。表 2.1 給出了兩種定義的比較與對(duì)應(yīng)關(guān)系。電力系統(tǒng)簡(jiǎn)要分類圖如圖 2.1 所示。表 2.1電力系統(tǒng)穩(wěn)定性功角穩(wěn)定性頻率穩(wěn)定性電壓穩(wěn)定小干擾電壓穩(wěn)暫態(tài)穩(wěn)定性大干擾 電壓穩(wěn) 小干擾功角穩(wěn)短期穩(wěn)定性長(zhǎng)期穩(wěn)定短期穩(wěn)定短期穩(wěn)定性長(zhǎng)期穩(wěn)定性圖 2.

56、1 電力系統(tǒng)分類圖（1）功角穩(wěn)定IEEE/CIGRE 從數(shù)學(xué)計(jì)算方法和穩(wěn)定的角度，將功角穩(wěn)定分為小干擾功角穩(wěn)定和大干擾功角穩(wěn)定。在這種分類下，小干擾功角穩(wěn)定認(rèn)為擾動(dòng)足夠小，從而可采用基于線性化微分方程的小干擾穩(wěn)定分析方法來研究，而大干擾功角穩(wěn)定必須基于保留電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)的非線性微分方程加以研究。小干擾功角穩(wěn)定可通過特征根分析以和判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定特性，而大干擾功角穩(wěn)定可基于時(shí)域仿真和判斷穩(wěn)定性。IEEE/CIGRE 認(rèn)為，小干擾功角穩(wěn)定研究的時(shí)間框架通常是擾動(dòng)之后的 1020 s 時(shí)間，第一擺失穩(wěn)的大干擾功角穩(wěn)定研究的時(shí)間框架通常是擾動(dòng)之后的 35 s 時(shí)間，振蕩失穩(wěn)的大干擾功角穩(wěn)定研究的時(shí)間框架通

57、常延長(zhǎng)到擾動(dòng)之后 1020比較項(xiàng)IEEE/CIGRE航標(biāo) DL755-2001功角穩(wěn)定小干擾功角 穩(wěn)定短期過程靜態(tài)穩(wěn)定小干擾動(dòng)態(tài) 穩(wěn)定大干擾功角 穩(wěn)定短期過程暫態(tài)穩(wěn)定大干擾動(dòng)態(tài) 穩(wěn)定第一、二搖擺過程短、長(zhǎng)期過程電壓穩(wěn)定小干擾電壓 穩(wěn)定短、長(zhǎng)期過程靜態(tài)電壓穩(wěn) 定大干擾電壓 穩(wěn)定短、長(zhǎng)期過程大干擾電壓 穩(wěn)定短、長(zhǎng)期過程頻率穩(wěn)定短、長(zhǎng)期過程短、長(zhǎng)期過程s 的時(shí)間。因此，IEEE/CIGRE 將功角穩(wěn)定(小干擾功角穩(wěn)定和大干擾功角穩(wěn)定)歸為短期穩(wěn)定問題。IEEE 和 CIGRE 在早前各自給出的電力系統(tǒng)穩(wěn)定的定義中曾將“動(dòng)態(tài)穩(wěn)定”作為功角穩(wěn)定的一種穩(wěn)定形式。但因?yàn)椤皠?dòng)態(tài)穩(wěn)定”在和歐洲分別表示不同的現(xiàn)象：在，動(dòng)態(tài)穩(wěn)定一般表示考慮控制(主要指發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制)的小干擾穩(wěn)定，以區(qū)別于不計(jì)發(fā)電機(jī)控制的經(jīng)典“靜態(tài)穩(wěn)定”；而在歐洲卻表示暫態(tài)穩(wěn)定。為避免應(yīng)用“動(dòng)態(tài)穩(wěn)定”這一術(shù)語造成的，IEEE/CIGRE 在新的定義中不再采用“動(dòng)態(tài)穩(wěn)定”的術(shù)語表示。行標(biāo) DL 755-2001 從穩(wěn)定物理特性和數(shù)學(xué)計(jì)算方法的角度，將功角穩(wěn)定細(xì)分為靜態(tài)穩(wěn)定、小干擾動(dòng)態(tài)穩(wěn)定、暫態(tài)穩(wěn)定和大干擾動(dòng)態(tài)穩(wěn)定。這種分類既考慮了失穩(wěn)的不同原因，又兼顧了受到擾動(dòng)的大小從而可以采用不同的分析方法加以研究。行標(biāo) DL755-2001中，靜態(tài)穩(wěn)定的物理特性是指與同步力矩相關(guān)的小干擾動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性，主要用以定義系