電力系統分析基礎第三章

1、電力系統分析基礎第三章第1頁，共38頁，2022年，5月20日，18點7分，星期四第三章 簡單電力網的計算與分析 本章主要內容：1. 潮流計算的目的及內容 2. 電壓降落（損耗、偏移）、功率損耗的計算 3. 手算潮流的原理和方法 1)輻射型： 2)兩端型： 3)環(huán)網型：同一電壓等級：已知末端電壓或首末端電壓不同電壓等級：歸算電壓或折算參數計算自然功率（力矩原理）、強迫功率找功率分點、打開、按輻射型計算單級：從電源點打開無強迫功率多級：電磁環(huán)網歸算法、等值法 4. 潮流調整：自然分布、串聯電容、串聯電抗、附加串聯加壓器第2頁，共38頁，2022年，5月20日，18點7分，星期四第三章 簡單電力網

2、的計算與分析潮流計算的目的及內容穩(wěn)態(tài)計算不考慮發(fā)電機的參數電力網計算（潮流計算）負荷（P，Q）潮流計算給定發(fā)電機（P，V）求解各母線電壓各條線路中的功率及損耗計算目的用于電網規(guī)劃選接線方式、電氣設備、導線截面用于運行指導確定運行方式、供電方案、調壓措施用于繼電保護整定、設計第3頁，共38頁，2022年，5月20日，18點7分，星期四第一節(jié) 基本概念一、負荷的表示*負荷一般以功率表示：單位 P（kw）、 Q（kvar）、S（kva）第4頁，共38頁，2022年，5月20日，18點7分，星期四第一節(jié) 基本概念二、電壓降落、電壓損耗、電壓偏移目的：對于一條線路（變壓器）有負荷流過時，首末端電壓不等，

3、造成電壓損耗，可以推導已知端的S和U時求另一端的S和U1、已知U2及S2求U1*第5頁，共38頁，2022年，5月20日，18點7分，星期四以U2為參考電壓縱分量橫分量*第6頁，共38頁，2022年，5月20日，18點7分，星期四縱分量橫分量2、已知U1及S1求U23、實際計算時的簡化（按二次項式展開取前兩項）第7頁，共38頁，2022年，5月20日，18點7分，星期四電壓降落電壓損耗電壓損耗百分比：不超過10%當Q為負值即容性負載時，U可能為負值，末端電壓高于首端電壓電壓偏移電壓偏移%反映供電電壓質量電壓調整電壓調整%U20為線路末端空載電壓第8頁，共38頁，2022年，5月20日，18點7

4、分，星期四三、功率損耗線路、變壓器存在阻抗和導納，消耗P和Q 消耗能量，產生熱量，老化設備1、線路中功率損耗的計算R+jX末端導納中的損耗阻抗中的損耗首端導納中的損耗第9頁，共38頁，2022年，5月20日，18點7分，星期四三、功率損耗2、線路上的電能損耗輸電效率有關負荷的系數最大負荷利用小時數年負荷率年負荷損耗率K(年負荷率)+(1-K) (年負荷率)2線損率%最大負荷損耗時間：max與Tmax及功率因數有關第10頁，共38頁，2022年，5月20日，18點7分，星期四3、變壓器中功率損耗的計算RTjXT-jBTGT第11頁，共38頁，2022年，5月20日，18點7分，星期四第二節(jié) 輻射

5、型網絡的潮流計算一、同一電壓等級開式網計算計算時，開式網負荷一般以集中負荷表示，并且在計算中總是作為已知量acbdG已知：末端電壓Ua時，求Ud 及Sd，或已知首末端電壓Ud時，求Ua 及SdR+ jX R + jXR+ jXabcd第12頁，共38頁，2022年，5月20日，18點7分，星期四R+ jX R + jXR+ jXacdbcb合并簡化1、已知Ua時（精確計算）末端導納消耗功率：注入a點的功率：段線路中功率損耗：段線路中電壓降落：第一步第13頁，共38頁，2022年，5月20日，18點7分，星期四確定B點電壓：第二步：同第一步方法相同，求第II、III段中的壓降及功率損耗B點的等值

6、負荷：最終：說明：各線路電壓降縱分量相位不同，不能做代數相加第14頁，共38頁，2022年，5月20日，18點7分，星期四2、已知Ud時（簡化計算）取各點電壓為UN，計算各點對地電納中的功率Qi，然后與負荷合并R+ jX R + jXR+ jXacdb再計算各點功率，仍從第I段起算功耗及各點注入功率I段II段第15頁，共38頁，2022年，5月20日，18點7分，星期四最后計算各點電壓，以Ud為參考，由III段回算III段其余以此類推第16頁，共38頁，2022年，5月20日，18點7分，星期四3、35KV及以下線路的簡化處理忽略線路電納計算電壓時不考慮線路中的損耗各段中損耗各段電壓降落縱分量

7、電壓損耗作業(yè)：電網如圖所示，線路額定電壓110KV，首端電壓為118KV，求運行中各點電壓及各斷線路中功率損耗R1=6.8X1=16.36B1=1.1310-4SR2=6.3X2=12.48B3=0.8210-4SR3=13.8X3=13.2B3=0.7710-4SSc=20.3+j15.8MVASb=8.6+j7.5MVASa=12.2+j8.8MVAabcd第17頁，共38頁，2022年，5月20日，18點7分，星期四二、不同電壓等級開式網計算電網中有變壓器時需歸算：降壓 一次側，升壓 二次側T kL1L2abcdSLR+ jX RT + jXTR + jXacdbII II kR+ jX

8、 RT + jXTR + jXacdbII II折算后的阻抗與具有變比為K的理想變壓器串聯只用折算后的參數這種方法在兩側電壓經變壓器時要歸算開始時按一次側（或二次側）額定電壓計算，計算結果反歸算第18頁，共38頁，2022年，5月20日，18點7分，星期四第三節(jié) 兩端供電網計算概念：兩個電源同時從兩側向網內供電兩端供電網模型：L1L3abcaSL1L2SL2等值圖：略去導納支路ZIabZIIcZIIIa推導過程：第19頁，共38頁，2022年，5月20日，18點7分，星期四兩邊取共扼乘3UN不考慮網絡中功率損耗時第20頁，共38頁，2022年，5月20日，18點7分，星期四同理從a端推導：對于

9、有n+1段，n個負荷的情況：物理解釋：第一部分：力矩原理，自然分布第二部分：強迫循環(huán)功率上述推導初步功率分布（不計線路功率損耗）第21頁，共38頁，2022年，5月20日，18點7分，星期四幾點說明：兩端網絡從功率點分開，按開式網計算功率損耗及電壓降計算循環(huán)功率時，兩端電壓及額定電壓已有效值帶入計算（各點電壓的相位差角不大）均一電力網絡：功率分點某一節(jié)點功率，有兩側電源供給，標記 有功與無功功率分點可能不在同一點上求功耗時，功率分點電壓未知，近似以UN代如單位長度電阻相同：第22頁，共38頁，2022年，5月20日，18點7分，星期四第四節(jié) 環(huán)形網絡中的潮流計算一、單電壓等級環(huán)形網的潮流計算概

10、念：單電壓級環(huán)形網絡環(huán)路中無變壓器接入模型：等值圖：從母線1上將環(huán)網分開，把變壓器損耗記入負載Z3113Z232Z121L1123S3S2L2L3第23頁，共38頁，2022年，5月20日，18點7分，星期四推導：按兩端供電網絡計算，取U1=U1二、多級電壓閉式網的潮流計算概念：電磁環(huán)網閉式電網中具有變壓器接入模型：k1:1 ( 1:k1 )L1k2:1 ( 1:k2 )L2第24頁，共38頁，2022年，5月20日，18點7分，星期四推導：有兩種解題方法1、歸算法，折算到線路側k1:1 ( 1:k1 )k2:1 ( 1:k2 )當k1k2時，兩端有壓降：有循環(huán)功率：第25頁，共38頁，202

11、2年，5月20日，18點7分，星期四2、用型等值網絡利用兩端供電的公式計算（比較麻煩）第26頁，共38頁，2022年，5月20日，18點7分，星期四第五節(jié) 電力網絡的簡化方法及其應用一、電力網的簡化方法推導：結論：1、等值電源法第27頁，共38頁，2022年，5月20日，18點7分，星期四2、負荷轉移法(1) 二點變一點(2)一點變二點1ikj2Z1iZikZj2Zkj1ikj2Z1iZikZj2Zkj第28頁，共38頁，2022年，5月20日，18點7分，星期四3 、消去節(jié)點法采用 負荷移置和星網變換Z1nZ2nZkn1k2nZ12Z1kk21Z2k第29頁，共38頁，2022年，5月20日

12、，18點7分，星期四二、簡單電力網絡潮流計算的實踐P123例3-5：等效電源法及負荷轉移法求解。 結論：等效電源法可得真解，負荷轉移法不能隨意使用P124例3-6：多環(huán)網系統利用負荷轉移法求解。 計算過程：先消節(jié)點（負荷轉移）化簡網絡，形成主環(huán)，算主環(huán)網潮流，再把負荷移回原處，求原網潮流，在功率分點處解開算功率損耗，最后計算電壓降落。 結論：負荷轉移法可以在各節(jié)點電壓的大小和相位相差不大情況下使用。P129例3-7：計及負荷靜態(tài)電壓特性后的潮流計算。 結論：費時，費力，一般不考慮。第30頁，共38頁，2022年，5月20日，18點7分，星期四作業(yè)1、某電力系統等值電路如圖2所示，已知ZAB=4

13、+j24 歐，若始末兩端電壓有效值分別為240kv和220kv,末端無功為QB=150Mvar,末端有功未知。求：末端功率因數和始端視在功率。 2、一環(huán)形電力系統如圖4所示，電源點在D點，負荷在A，B，C點，其中從A經D到C的弧形距離為400米，弧線AB和BC的長度分別是200米和100米。圖中BC作為環(huán)網的聯絡線，為使BC之間不流過電流，試求電源D的具體位置應在何處？（其中線路單位長度的阻抗相同，各負荷功率因數也相同）。 50AA40ADCB10A400m200m100m圖4第31頁，共38頁，2022年，5月20日，18點7分，星期四第六節(jié) 電力網絡潮流的調整控制潮流調整開式網無法調整，取

14、決于各點負荷環(huán)網變壓器分接頭，一般用于調整無功功率兩端供電電源電壓或功率（幅度?。┮弧⒄{整控制潮流的必要性及調控原理功率自然分布單位長度參數相等時按長度分布不等時，取有功功耗最小按電阻分布缺點：有時不能滿足安全、優(yōu)質、經濟的要求 手段串聯電容串聯在阻抗相對過大的線路上附加串聯加壓器產生環(huán)流或強制循環(huán)功率串聯電抗限流，避免該線段過載 第32頁，共38頁，2022年，5月20日，18點7分，星期四 調控原理：附加串聯加壓器產生強迫循環(huán)功率加入附加電動勢：考慮到R X ，取R =0，則：串聯電勢縱向產生強迫循環(huán)功率的無功部分橫向產生強迫循環(huán)功率的有案可查功部分改變電壓大小改變網絡中無功功率的分布改變

15、電壓相位改變網絡中有功功率的分布第33頁，共38頁，2022年，5月20日，18點7分，星期四 舉例說明：j20140MW200MW100MWj20j1060MW160MW300MW175MW200MW100MW60MW125MW-j10300MW175MW200MW100MWj1460MW125MW300MW175MW200MW100MW-j8kv60MW125MW300MW第34頁，共38頁，2022年，5月20日，18點7分，星期四二、具體實現方法1、串聯電抗原理上存在缺陷，未使用2、串聯電容高壓輸電系統中提高穩(wěn)定中壓配電系統中改善電壓質量未能作為控制潮流手段須開關頻繁投切3、借附加串聯加壓器控制潮流第35頁，共38頁，2022年，5月20日，18點7分，星期四4、借靈活交流輸電裝置控制潮流概念：靈活交流輸電系統是指以晶閘管（即可控硅）置換傳統交流輸電系統中各種機械式調節(jié)器和開關后所呈現的新系統可控串聯電容改變晶閘管的觸發(fā)角可平