新能源發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)

2013.9

新能源發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)

1新能源發(fā)電

并網(wǎng)技術(shù)

新能源裝置電力系統(tǒng)

電力電子

AC/DC變換電路DC/DC變換電路DC/AC變換電路AC/AC變換電路風力發(fā)電裝置太陽能發(fā)電裝置電力系統(tǒng)規(guī)劃

電力系統(tǒng)暫態(tài)分析

電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析

電力系統(tǒng)繼電保護

電力系統(tǒng)自動裝置

電力系統(tǒng)調(diào)度自動化

電力設(shè)備

2目錄新能源并網(wǎng)運行基礎(chǔ)知識

新能源并網(wǎng)運行分析

新能源電力系統(tǒng)電壓和頻率

電力變換基礎(chǔ)知識

電力變換電路

新能源發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)3學習參考文獻1．《電氣工程基礎(chǔ)》華中科技大學出版社.熊信銀編著2.《電力系統(tǒng)分析》華中科技大學出版社.何仰贊編著3.《電力電子技術(shù)》機械工業(yè)出版社．王兆安，劉進軍.4.《分布式發(fā)電技術(shù)》

機械工業(yè)出版社．殷桂梁，楊麗君，王珺．5.《新能源轉(zhuǎn)換與控制技術(shù)》機械工業(yè)出版社．惠晶．4目錄新能源并網(wǎng)運行基礎(chǔ)知識

新能源并網(wǎng)運行分析

新能源電力系統(tǒng)電壓和頻率

電力變換基礎(chǔ)知識

電力變換電路

新能源發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)51新能源并網(wǎng)運行基礎(chǔ)知識

1.1新能源發(fā)電技術(shù)概述

1.2電網(wǎng)基本元件模擬

1.3電網(wǎng)額定電壓和標幺值6能源資源1.1新能源發(fā)電技術(shù)概述1新能源并網(wǎng)運行基礎(chǔ)知識

能源資源是指為人類提供能量的天然物質(zhì)。它包括煤、石油、天然氣、水能等，也包括太陽能、風能、生物質(zhì)能、地熱能、海洋能、核能等新能源。能源資源是一種綜合的自然資源?？v觀社會發(fā)展史，人類經(jīng)歷了柴草能源時期、煤炭能源時期和石油天然氣能源時期，目前正向新能源時期過渡，并且無數(shù)學者仍在不懈地為社會進步尋找開發(fā)更新更安全的能源。目前人們能利用的能源仍以煤炭、石油、天然氣為主。7能源按使用情況進行分類，如表所示。凡從自然界可直接取得而不改變其基本形態(tài)的能源稱為一次能源。由一次能源經(jīng)過加工或轉(zhuǎn)換成另一種形態(tài)的能源稱為二次能源。在一定歷史時期和科學技術(shù)水平下，已被人們廣泛應(yīng)用的能源，稱為常規(guī)能源。那些雖古老但采用了新的先進的科學技術(shù)而加以廣泛應(yīng)用的能源稱為新能源。凡在自然界中可以不斷再生并有規(guī)律地得到補充的能源，稱為可再生能源。經(jīng)過億萬年形成的，在短期內(nèi)無法恢復的能源稱為非可再生能源。1.1新能源發(fā)電技術(shù)概述能源一次能源常規(guī)能源可再生能源：水力非可再生能源：煤、石油、天然氣、核裂變新能源可再生能源：太陽能、風能、生物質(zhì)能、海洋能、地熱能非可再生能源：核聚變材料二次能源電力、焦炭、煤氣、汽油、煤油、柴油、重油、沼氣、蒸汽、熱水

能源分類8發(fā)電廠1.1新能源發(fā)電技術(shù)概述

電能指電以各種形式做功的能力。有直流電能、交流電能、高頻電能等，這幾種電能均可相互轉(zhuǎn)換。發(fā)電廠是把各種一次能源轉(zhuǎn)換成二次能源（即電能）的場所。按照發(fā)電廠所消耗一次能源的不同，常規(guī)發(fā)電廠分為以下幾種:火力發(fā)電廠、水力發(fā)電廠、核電廠等。9火力發(fā)電：1.1新能源發(fā)電技術(shù)概述火力發(fā)電廠簡稱火電廠，是利用煤、石油、天然氣或其他燃料的化學能生產(chǎn)電能的工廠。我國電源構(gòu)成是以火電為主?；痣姀S按使用燃料的不同可分為燃煤、燃油和燃氣等幾類電廠。我國的煤炭資源比較豐富，燃煤火電廠是我國目前電能生產(chǎn)的主要方式。鍋爐、汽輪機、發(fā)電機是常規(guī)火力發(fā)電廠的三大主機。鍋爐將燃料的化學能轉(zhuǎn)化為蒸汽熱能，蒸汽機將蒸汽熱能轉(zhuǎn)化為機械能，發(fā)電機將機械能轉(zhuǎn)化為電能。從能量轉(zhuǎn)換觀點分析，其基本過程都是：燃料的化學能→熱能→機械能→電能。蒸汽動力發(fā)電廠原理圖1－鍋爐；2－汽輪機；3－發(fā)電機；4－凝汽器；5－凝結(jié)水泵；6－回熱加熱器；7－給水泵10水力發(fā)電：1.1新能源發(fā)電技術(shù)概述

水電站示意圖1－水庫；2－壓力水管；3－水電站廠房；4－水輪機5－發(fā)電機；6－尾水渠道水電站是將水能轉(zhuǎn)變成電能的工廠，其能量轉(zhuǎn)換的基本過程是：水能→機械能→電能。按利用能源的種類，水電站可分為：（1）將河川中水能轉(zhuǎn)換成電能的常規(guī)水電站，也是通常所說的水電站；（2）調(diào)節(jié)電力系統(tǒng)峰谷負荷的抽水蓄能式水電站；（3）利用海洋能中的水流的機械能進行發(fā)電的水電站，即潮汐電站、波浪能電站、海流能電站等。11抽水蓄能式水電站：1.1新能源發(fā)電技術(shù)概述抽水蓄能電站是特殊形式的水電站，具有水輪機-發(fā)電機和電動機-水泵兩種可逆的工作方式。抽水蓄能：當電力系統(tǒng)內(nèi)負荷處于低谷時，它利用網(wǎng)內(nèi)富余的電能，帶動泵站機組將下庫的水抽到上庫(電動機+水泵)，以水的勢能形式貯存起來。放水發(fā)電：系統(tǒng)負荷高時，將上庫的水放下來推動水輪發(fā)電機組(水輪機+發(fā)電機)發(fā)電，以補充系統(tǒng)中電能的不足。

因此，在電力系統(tǒng)中抽水蓄能電站既是電源又是負荷，是系統(tǒng)內(nèi)唯一的削峰填谷電源，具有調(diào)頻、負荷備用、事故備用的功能。12核電站：1.1新能源發(fā)電技術(shù)概述核電廠發(fā)電的原理與火電廠相似，都要有一個熱源，將水加熱成蒸汽，進而推動汽輪機旋轉(zhuǎn)并帶動發(fā)電機轉(zhuǎn)動而發(fā)出電能。不同的是核電廠所用的熱源不是煤或石油，它的熱源是原子核的裂變能。核電廠是利用核裂變能轉(zhuǎn)化為熱能，再按火電廠的發(fā)電方式，將熱能轉(zhuǎn)換為電能，它的原子核反應(yīng)堆相當于鍋爐。利用鈾(或钚）在反應(yīng)堆核裂變熱能→（汽輪機）機械能→電能

核電是一種清潔的能源，利用它可以大大地節(jié)約煤和減少污染。一個1000MW的火電廠一天燃燒的煤是9600t，而相應(yīng)1000MW的核電廠，一天只要3.3kg的U235，同樣容量的電廠其用燃料量竟相差300萬倍。

壓水堆核電廠發(fā)電方式示意圖13電力系統(tǒng)的構(gòu)成及其功能發(fā)電廠輸電線路升壓站配電線路樞紐、降壓站照明、動力配變1.1新能源發(fā)電技術(shù)概述14電力系統(tǒng)的概念1.1新能源發(fā)電技術(shù)概述電力系統(tǒng)——是由發(fā)電廠、變電所、輸電線、配電系統(tǒng)及負荷組成的。是現(xiàn)代社會中最重要、最龐雜的工程系統(tǒng)之一。電力網(wǎng)絡(luò)——是由變壓器、電力線路等變換、輸送、分配電能設(shè)備所組成的部分。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、汽輪機和水力發(fā)電廠的水庫、水輪機以及核動力發(fā)電廠的反應(yīng)堆等）包含在內(nèi)的系統(tǒng)。15電力系統(tǒng)組成----由圖指出電力網(wǎng),動力系統(tǒng)！1.1新能源發(fā)電技術(shù)概述16電力系統(tǒng)的概念1.1新能源發(fā)電技術(shù)概述輸電——從發(fā)電廠或發(fā)電中心向消費電能地區(qū)輸送大量電力的主干渠道或不同電網(wǎng)之間互送電力的聯(lián)絡(luò)渠道。配電——消費電能地區(qū)內(nèi)將電力分配至用戶的分配手段，直接為用戶服務(wù)。輸電和配電設(shè)施都包括變電站、線路等設(shè)備。輸電網(wǎng)——所有輸電設(shè)備連接起來組成輸電網(wǎng)。配電網(wǎng)——從輸電網(wǎng)到用戶之間的配電設(shè)備組成的網(wǎng)絡(luò)，稱為配電網(wǎng)。

171.1新能源發(fā)電技術(shù)概述電力系統(tǒng)組成：發(fā)電部分（各類發(fā)電廠）變電部分（包括升降壓變電所）輸電線路（220KV及以上輸電線路組成）配電線路（110KV及以下配電線路組成）用電部分（各類用電負荷）發(fā)電廠輸電線路升壓站配電線路樞紐、降壓站照明、動力配變18變電所

變電所是匯集電源、升降電壓和分配電能的場所，是聯(lián)系發(fā)電廠和用戶的中間環(huán)節(jié)。從發(fā)電廠送出的電能一般經(jīng)過升壓遠距離輸送，再經(jīng)過多次降壓后才供給用戶使用，所以電力系統(tǒng)中的變電所的數(shù)量多于發(fā)電廠，變壓器的容量約是發(fā)電機容量的7~10倍。變電所分為升壓變電所和降壓變電所，根據(jù)變電所在電力系統(tǒng)的地位與供電范圍，可以將其分為以下幾類。1.1新能源發(fā)電技術(shù)概述發(fā)電廠19

2.中間變電所

1)中間變電所高壓側(cè)與樞紐變電所連接，以穿越功率為主，在系統(tǒng)中起交換功率的作用，或使高壓長距離輸電線路分段，它一般匯集2~3個電源，這樣的變電所主要起中間環(huán)節(jié)作用。

2)電壓等級多為220~330kV，其中壓側(cè)一般是110~220kV，供給所在的多個地區(qū)用電并接入一些中小型電廠。

3)當全所停電時，將引起區(qū)域電網(wǎng)解列，影響面也比較大。1.樞紐變電所

1)樞紐變電所位于電力系統(tǒng)的樞紐點，匯集著電力系統(tǒng)中多個大電源和多回大容量的聯(lián)絡(luò)線，連接著電力系統(tǒng)的多個大電廠和大區(qū)域。

2)電壓等級一般為330~500kV。

3)樞紐變電所在系統(tǒng)中的地位非常重要，若發(fā)生全所停電事故，將引起系統(tǒng)解列，甚至系統(tǒng)崩潰的災(zāi)難局面。變電所1.1新能源發(fā)電技術(shù)概述204.終端變電所

1)終端變電所位于輸電線路的末端，靠近負荷點。

2)高壓側(cè)電壓多為110kV或者更低（如35kV），經(jīng)過變壓器降壓為6~10kV電壓后直接向用戶送電。

3)若發(fā)生全所停電事故，只是所供電的用戶停電，影響面較小。

3.地區(qū)變電所1)地區(qū)變電所主要任務(wù)是給地區(qū)的用戶供電，它是一個地區(qū)或城市的主要變電所。

2)電壓等級一般為110~220kV。

3)若發(fā)生全所停電事故，只造成本地區(qū)或城市停電。

變電所1.1新能源發(fā)電技術(shù)概述21變電所---1.1新能源發(fā)電技術(shù)概述由圖指出那種變電所！22（1）作用輸送電能，并把發(fā)電廠、變配電所和電能用戶連接起來。（2）分類按其傳輸電流的種類不同分為：交流線路和直流線路；按其結(jié)構(gòu)及敷設(shè)方式不同分為：架空線路、電纜線路及室內(nèi)配電線路。輸電線路、配電線路1.1新能源發(fā)電技術(shù)概述23用電負荷

用電負荷又稱電能用戶。在電力系統(tǒng)中，一切消費電能的用電設(shè)備均稱為電能用戶。1.1新能源發(fā)電技術(shù)概述241.1新能源發(fā)電技術(shù)概述用戶和用電負荷的分類一類負荷：指若中斷供電將造成人身傷亡、重大政治影響、經(jīng)濟損失或公共場所秩序嚴重混亂的負荷?！蕬?yīng)有兩個或兩個以上獨立電源供電，同時必須增設(shè)應(yīng)急電源。二類負荷：指中斷供電將造成較大的政治影響、較大的經(jīng)濟損失的負荷。——要求盡可能有兩個獨立電源供電，若地區(qū)供電條件困難，可由一路6KV以上專用架空線供電。三類負荷：不屬于一、二類電力負荷對供電沒有什么特別要求。上一頁下一頁返回25電力系統(tǒng)的概念1.1新能源發(fā)電技術(shù)概述總裝機容量——指該系統(tǒng)中實際安裝的發(fā)電機組額定有功功率的總和，以千瓦（KW）、兆瓦（MW）、吉瓦（GW）為單位計。年發(fā)電量——指該系統(tǒng)中所有發(fā)電機組全年實際發(fā)出電能的總和，以千瓦時（KWh）、兆瓦時（MWh）、吉瓦時（GWh）為單位計。

最大負荷——指規(guī)定時間內(nèi)，電力系統(tǒng)總有功功率負荷的最大值，以千瓦（KW）、兆瓦（MW）、吉瓦（GW）為單位計。

26電力系統(tǒng)的概念1.1新能源發(fā)電技術(shù)概述額定頻率——按國家標準規(guī)定，我國所有交流電力系統(tǒng)的額定功率為50Hz。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。271.1新能源發(fā)電技術(shù)概述電力系統(tǒng)接線方式無備用接線

有備用接線

參考文獻：《電力系統(tǒng)分析》上冊華中科技大學出版社.何仰贊編著(6-7頁)28放射式干線式樹狀無備用結(jié)線

每個負荷只能從一個供電回路取得電能的開式網(wǎng)。包括放射式接線，干線式接線和樹狀式接線。優(yōu)點：簡單、經(jīng)濟、運行方便缺點：供電可靠性差

適用范圍：三級負荷1.1新能源發(fā)電技術(shù)概述電力系統(tǒng)接線方式參考文獻：《電力系統(tǒng)分析》上冊華中科技大學出版社.何仰贊編著(6-7頁)29有備用結(jié)線

每個負荷至少能從兩個不同供電回路取得電能的網(wǎng)絡(luò)。包括環(huán)形網(wǎng)絡(luò)、雙端供電網(wǎng)絡(luò)。優(yōu)點：供電可靠性和電壓質(zhì)量高缺點：不經(jīng)濟適用范圍：電壓等級較高或重要的負荷1.1新能源發(fā)電技術(shù)概述電力系統(tǒng)接線方式環(huán)形網(wǎng)絡(luò)雙端供電參考文獻：《電力系統(tǒng)分析》上冊華中科技大學出版社.何仰贊編著(6-7頁)301．電氣一次設(shè)備

直接生產(chǎn)、轉(zhuǎn)換和輸配電能的設(shè)備稱為電氣一次設(shè)備。它們主要有以下幾種：1.1新能源發(fā)電技術(shù)概述電氣設(shè)備簡述(1)生產(chǎn)和轉(zhuǎn)換電能的設(shè)備如發(fā)電機、電動機、變壓器等，它們是直接生產(chǎn)和轉(zhuǎn)換電能的最主要的電氣設(shè)備。(2)接通或斷開電路的開關(guān)電器為滿足運行、操作或事故處理的需要，將電路接通或斷開的設(shè)備，如斷路器、隔離開關(guān)、接觸器、熔斷器等。31(3)限制故障電流和防御過電壓的電器如用于限制短路電流的電抗器和防御過電壓的避雷針、避雷線等。(4)接地裝置用來保證電力系統(tǒng)正常工作的工作接地或保護人身安全的保護接地，它們均與埋入地中的金屬接地體或接成接地網(wǎng)的接地裝置連接。1.1新能源發(fā)電技術(shù)概述電氣設(shè)備簡述(5)載流導體電氣設(shè)備必須通過載流導體按照生產(chǎn)和分配電能的順序或者說按照設(shè)計要求連接起來，常見的載流導體如母線、架空線、電力電纜等。

32(6)補償裝置如調(diào)相機、電力電容器、并聯(lián)電抗器等。它們分別用來補償系統(tǒng)的無功功率、吸收系統(tǒng)過剩的無功功率等。

(7)儀用互感器如電壓互感器和電流互感器，它們將一次回路中的高電壓和大電流變成低電壓和小電流，供給測量儀表和繼電保護裝置用。1.1新能源發(fā)電技術(shù)概述電氣設(shè)備簡述332．電氣二次設(shè)備

對電氣一次設(shè)備進行測量、控制、監(jiān)視和保護用的設(shè)備，稱為電氣二次設(shè)備。它們主要有：(1)測量儀表如電壓表、電流表、功率表、電能表等，它們用以測量一次回路的運行參數(shù)。

(2)繼電保護及自動裝置它們用以迅速反應(yīng)電氣故障或不正常運行情況，并根據(jù)要求切除故障、發(fā)出信號或作相應(yīng)的調(diào)節(jié)。1.1新能源發(fā)電技術(shù)概述電氣設(shè)備簡述34

(3)直流設(shè)備直流設(shè)備主要用于供給保護、操作、信號以及事故照明等設(shè)備的直流供電，它們有直流發(fā)電機組、蓄電池、硅整流裝置等。

(4)控制和信號設(shè)備及其控制電纜控制設(shè)備是指對斷路器進行手動或自動的開、合操作控制的設(shè)備。信號設(shè)備有光字牌信號、反映斷路器和隔離開關(guān)位置的信號、主控制室的中央信號等?？刂齐娎|是連接二次設(shè)備的電纜。

(5)絕緣監(jiān)察裝置用以監(jiān)察交流和直流系統(tǒng)的絕緣狀況。1.1新能源發(fā)電技術(shù)概述電氣設(shè)備簡述351.1新能源發(fā)電技術(shù)概述電力系統(tǒng)特點和要求！特點

1.電能不能大量儲存

2.暫態(tài)過程非常短促

3.與國民經(jīng)濟及日常生活關(guān)系密切4.電力系統(tǒng)的地域性特點較強要求1.安全在電能的供應(yīng)、分配和使用中，不應(yīng)發(fā)生人身事故和設(shè)備事故。2．可靠應(yīng)滿足電能用戶對供電可靠性即供電連續(xù)性的要求。3.充足電力建設(shè)優(yōu)先于其他部門，為用戶提供充足電力。4．優(yōu)質(zhì)應(yīng)滿足電能用戶對電壓和頻率等方面的質(zhì)量要求。5．經(jīng)濟應(yīng)使供配電系統(tǒng)的投資少、運行費用低，并盡可能地節(jié)約電能和減少有色金屬的消耗量。36目前我國最大的汽輪發(fā)電機組容量為100萬kW，安裝在玉環(huán)發(fā)電廠；最大的水輪發(fā)電機組容量為70萬kW，安裝在三峽水力發(fā)電廠；最大的核電發(fā)電機組容量為100萬kW，安裝在田灣核電廠；最高交流輸電電壓為1000千伏特高壓輸電線路工程——1000千伏晉東南-南陽-荊門特高壓交流試驗示范工程；最高直流輸電電壓為±800kV,如向家壩—上海直流輸電線路。

電力發(fā)展和應(yīng)用的程度，是衡量國民經(jīng)濟發(fā)展水平和社會現(xiàn)代化水平高低的重要標志之一。電力發(fā)展必須超前國民經(jīng)濟的增長。我國電力工業(yè)的幾個之最：

電力工業(yè)現(xiàn)狀

這些都說明我國電力工業(yè)已進入大機組、大電廠、大電網(wǎng)、超高壓、高度自動化的發(fā)展時期和向跨大區(qū)聯(lián)網(wǎng)、推進全國聯(lián)網(wǎng)的新階段。

1.1新能源發(fā)電技術(shù)概述37政企分開、廠網(wǎng)分開成立電網(wǎng)公司和發(fā)電集團，引入競爭。電廠五大發(fā)電集團華能發(fā)電集團大唐發(fā)電集團中電投發(fā)電集團國電發(fā)電集團華電發(fā)電集團電網(wǎng)兩大電網(wǎng)集團國家電網(wǎng)公司南方電網(wǎng)公司電力工業(yè)現(xiàn)狀1.1新能源發(fā)電技術(shù)概述38發(fā)電輸電變電用電能源電價高效率，大機組大電網(wǎng)，長距離，超高壓及特高壓微機化，數(shù)字化及綜合化無污染，可再生及清潔多樣化，低功耗，高諧波電力工業(yè)發(fā)展趨勢！1.1新能源發(fā)電技術(shù)概述市場化39分布式電力系統(tǒng)是規(guī)模不大的分布在負荷附近的發(fā)電設(shè)備實現(xiàn)經(jīng)濟、高效、可靠發(fā)電的電力系統(tǒng)。它通常采用了大量的現(xiàn)代電力技術(shù)，將燃氣輪機、風電、光伏發(fā)電、燃料電池、儲能設(shè)備等連接在一起，直接接在用戶側(cè)。對于大電網(wǎng)來說，分布式電網(wǎng)可被視為電網(wǎng)中的一個可控單元，它可以在數(shù)秒鐘內(nèi)動作以滿足外部輸配電網(wǎng)絡(luò)的需求；對用戶來說，分布式電網(wǎng)可以滿足他們特定的需求，如增加本地可靠性、降低饋線損耗、保持本地電壓穩(wěn)定、通過利用余熱提高能量利用的效率及提供不間斷電源等。分布式電力系統(tǒng)1.1新能源發(fā)電技術(shù)40發(fā)電廠輸電線路升壓站配電線路樞紐、降壓站照明、動力配變太陽能發(fā)電分布式電力系統(tǒng)1.1新能源發(fā)電技術(shù)41并網(wǎng)風力機剖面圖

風力發(fā)電是將空氣流動的動能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿纳a(chǎn)方式。從能量轉(zhuǎn)換觀點來看，風力發(fā)電的能量轉(zhuǎn)換過程為：空氣動能→旋轉(zhuǎn)機械能→電能。風力發(fā)電機組，由風輪、升速齒輪箱、發(fā)電機、偏航裝置（對風裝置）、控制系統(tǒng)、塔架等部件所組成。其中風輪完成風能到機械能的轉(zhuǎn)換，發(fā)電機及其控制系統(tǒng)完成機械能到電能的轉(zhuǎn)換。風力發(fā)電1.1新能源發(fā)電技術(shù)概述42風力發(fā)電1.1新能源發(fā)電技術(shù)概述風力發(fā)電特點：（1）風能是可再生能源，不存在資源枯竭的問題。（2）風力發(fā)電是清潔的電能生產(chǎn)方式，不會造成空氣污染。（3）風力發(fā)電機組建設(shè)工期短，單臺機組安裝僅需幾周，從土建、安裝到投產(chǎn)，只需半年至一年時間。投資規(guī)模靈活，可根據(jù)資金多少來確定，而且安裝一臺可投產(chǎn)一臺。（4）運行簡單，可完全做到無人值守。（5）實際占地少，機組與監(jiān)控、變電等建筑僅占風電場約1%的土地，其余場地仍可供農(nóng)、牧、漁使用，而且對土地要求低，在山丘、海邊、河堤、荒漠等地形條件下均可建設(shè)，還可建設(shè)大型海上風力發(fā)電場。43風力發(fā)電1.1新能源發(fā)電技術(shù)概述（6）偏遠地區(qū)地廣、人稀、風力資源豐富，風力發(fā)電獨立運行方式便于解決其供電問題。（7）風能具有間歇性，風力發(fā)電必須和一定的其他形式供能或儲能方式結(jié)合。（8）風能的能量密度低，因此，同樣單機容量下，風力發(fā)電設(shè)備的體積大、造價高，單機最大容量也受到限制。（9）風力發(fā)電機組運轉(zhuǎn)時發(fā)出噪聲及金屬葉片對電視機與收音機的信號接收會造成干擾，對環(huán)境有一定影響。44太陽能發(fā)電1.1新能源發(fā)電技術(shù)概述太陽能光伏發(fā)電是根據(jù)光生伏打效應(yīng)原理，利用太陽能電池（光伏電池）將太陽能直接轉(zhuǎn)化成電能。太陽能電池（光伏電池）發(fā)電系統(tǒng)一般由太陽能電池方陣、防反充二極管、儲能蓄電池、充電控制器、逆變器等設(shè)備組成（如圖所示）。45太陽能發(fā)電優(yōu)點無污染；可再生；資源的普遍性：太陽能資源基本上不受地域限制，只是地區(qū)之間有豐富與欠豐富之別；發(fā)電系統(tǒng)可按需要以模塊方式集成，可大可小、擴容方便；可在用電處就近發(fā)電；能源質(zhì)量高。

在包括西藏在內(nèi)的我國西部嚴寒、地形多樣的農(nóng)牧民居住地區(qū)，發(fā)展太陽能光伏發(fā)電有著得天獨厚的條件和非?，F(xiàn)實的意義。太陽能發(fā)電1.1新能源發(fā)電技術(shù)概述46太陽能發(fā)電缺點照射的能量分布密度小，即要占用巨大面積；太陽能轉(zhuǎn)換效率低；獲得的能源同地域、四季、晝夜及陰晴等氣象條件有關(guān)；但總的說來，瑕不掩瑜，作為新能源，太陽能具有極大優(yōu)點，因此受到世界各國的重視。

目前一些地區(qū)已經(jīng)有由屋頂式光伏電池發(fā)電設(shè)備聯(lián)成的PV（photovoltaic）系統(tǒng)與當?shù)仉娋W(wǎng)相聯(lián)。白天發(fā)電的盈余倒送電網(wǎng)，晚間用戶從電網(wǎng)取電，在供電企業(yè)和用戶間形成了一種新型的關(guān)系。由于技術(shù)條件的限制，目前光伏電池發(fā)電的成本太高，不能與傳統(tǒng)電力競爭，但由于它利用的是清潔、可再生的太陽能，故其前景仍被廣泛看好。太陽能發(fā)電1.1新能源發(fā)電技術(shù)概述47地熱發(fā)電地熱發(fā)電是通過熱能、機械能的中間轉(zhuǎn)換產(chǎn)生電能，但地熱發(fā)電所需的蒸汽能量是直接來源于地熱能，不需要燃料、鍋爐、運輸設(shè)備等，因此，地熱發(fā)電是一種比煤、石油、天然氣、核能等發(fā)電便宜得多的能源利用方式。1.1新能源發(fā)電技術(shù)概述48全世界地熱發(fā)電站約有300座，總裝機容量接近1×104Mw，分布在20多個國家，其中美國占40%。我國用于發(fā)電的地熱資源主要集中在西藏、云南的橫斷山脈一線，全國地熱發(fā)電裝機容量88%集中在西藏，第一座地熱電站羊八井電站已穩(wěn)定運行了近30年。

地熱發(fā)電1.1新能源發(fā)電技術(shù)概述49海洋能發(fā)電1.1新能源發(fā)電技術(shù)概述

海洋能通常指海洋中所蘊藏的可再生自然能源，主要為潮汐能、波浪能、海流能（潮流能）、海水溫差能和海水濃度差能。潮汐能和潮流能來源于太陽和月亮對地球的引力作用，其他海洋能均源自太陽輻射。

1、潮汐電站潮汐能是指海水潮漲和潮落形成的水的勢能，多為10m以下的低水頭，平均潮差在3m以上就有實際應(yīng)用價值，潮汐電站目前已經(jīng)實用化。在潮差大的海灣入口或河口筑壩構(gòu)成水庫，在壩內(nèi)或壩側(cè)安裝水輪發(fā)電機組，利用堤壩兩側(cè)潮汐漲落的水位差驅(qū)動水輪發(fā)電機組發(fā)電。50海洋能發(fā)電1.1新能源發(fā)電技術(shù)概述2、波浪能電站波浪能是海洋表面波浪所具有的動能和勢能，是被研究得最為廣泛的一種海洋能源。波浪能電站是利用波浪的上下振蕩、前后搖擺、波浪壓力的變化，通過某種裝置將波浪的能量轉(zhuǎn)換為機械的、氣壓的或液壓的能量，然后通過傳動機構(gòu)、氣輪機、水輪機或油壓馬達驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電的電站。3、海流能電站海流能是海水流動的動能，主要是指海底水道和海峽中較為穩(wěn)定的海水流動以及由于潮汐導致的有規(guī)律的海水流動。海流發(fā)電裝置的基本形式和風力發(fā)電相似，又稱為水下風車。51海洋能發(fā)電1.1新能源發(fā)電技術(shù)概述4、海水溫差發(fā)電海水溫差能是指海洋表層海水和深層海水之間水溫之差的熱能。海洋的表面把太陽的輻射能的大部分轉(zhuǎn)化成為熱水（25℃－58℃）并儲存在海洋的上層，而接近冰點（4℃－7℃）的深層海水大面積地在不到1000m的深度從極地緩慢地環(huán)流到赤道。這樣，海洋本身就具有天然的、穩(wěn)定的高溫和低溫兩個熱源，并在許多熱帶或亞熱帶海域終年形成20℃左右的垂直海水溫差，利用這一溫差可以實現(xiàn)熱力循環(huán)并發(fā)電，其系統(tǒng)構(gòu)成與地下熱水發(fā)電很相似。52生物能發(fā)電1.1新能源發(fā)電技術(shù)概述生物能是綠色植物通過葉綠素將太陽能轉(zhuǎn)化為化學能而儲存在生物質(zhì)內(nèi)部的能量。世界上生物質(zhì)資源數(shù)量龐大，形式繁多，其中包括薪柴，農(nóng)林作物，城市固體廢棄物，生活污水和水生植物等等（中國生物質(zhì)資源主要是農(nóng)業(yè)廢棄物及農(nóng)林產(chǎn)品加工業(yè)廢棄物、薪柴、人畜糞便、城鎮(zhèn)生活垃圾等四個方面）。生物能發(fā)電廠的種類較多，規(guī)模大小受生物能資源的制約，主要有；垃圾焚燒發(fā)電廠、沼氣發(fā)電廠、木煤氣發(fā)電廠、薪柴發(fā)電廠、蔗渣發(fā)電廠等。

林業(yè)廢棄物能源作物53生物能發(fā)電1.1新能源發(fā)電技術(shù)概述生物質(zhì)能發(fā)電的特點（1）生物質(zhì)能發(fā)電的重要配套技術(shù)是生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)化技術(shù)，且轉(zhuǎn)化設(shè)備必須安全可靠、維護方便。（2）利用當?shù)厣镔Y源發(fā)電的原料必須具有足夠數(shù)量的儲存，以保證連續(xù)供應(yīng)。（3）發(fā)電設(shè)備的裝機容量一般較小，且多為獨立運行的方式。（4）利用當?shù)厣镔|(zhì)能資源就地發(fā)電、就地利用，不需外運燃料和遠距離輸電，適用于居住分散、人口稀少、用電負荷較小的農(nóng)牧業(yè)區(qū)及山區(qū)。（5）城市糞便、垃圾和工業(yè)有機廢水對環(huán)境污染嚴重，用于發(fā)電，化害為利，變廢為寶。（6）生物質(zhì)能發(fā)電所用能源為可再生能源，資源不會枯竭、污染小、清潔衛(wèi)生，有利于環(huán)境保護。541.1新能源發(fā)電技術(shù)概述生物能發(fā)電55生物能發(fā)電農(nóng)業(yè)廢棄物下角料1.1新能源發(fā)電技術(shù)概述56分布式電力系統(tǒng)-儲能裝置通過儲能裝置儲存分布式電源的多余的能量，如超導線圈、蓄電池、儲能電容器及儲能能力巨大的超級電容器和飛輪等等，稱為分布式儲能

DS(DistributedStorage)1.1新能源發(fā)電技術(shù)概述蓄電池儲能和超級電容器儲能采取的方法是，先將交流電能變換為直流電能儲存在蓄電池或電容器中；當需要儲備電能時，再將直流電能變換為與系統(tǒng)兼容的交流電能。飛輪儲能技術(shù)是將電能轉(zhuǎn)換為機械能存儲，飛輪儲能系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)包括飛輪轉(zhuǎn)子、電力變換器等部分。

57提供備用電力，提高分布式發(fā)電機組的可調(diào)度性，負荷動態(tài)跟蹤；系統(tǒng)穩(wěn)定；VAR控制和功率因數(shù)校正；延緩系統(tǒng)對新增的發(fā)電容量的需要；提高了發(fā)電設(shè)備的有效利用率。分布式電力系統(tǒng)-儲能裝置作用和實現(xiàn)1.1新能源發(fā)電技術(shù)概述58分布式電力系統(tǒng)根據(jù)不同的負載和應(yīng)用場合，主要有三種通用的結(jié)構(gòu)：交流耦合型，直流耦合型，以及既有交流母線也有直流母線的復合型分級結(jié)構(gòu)。

分布式電力系統(tǒng)-結(jié)構(gòu)1.1新能源發(fā)電技術(shù)概述59交流耦合型將直流負載或者直流分布式電源通過DC/AC電力電子變換器實現(xiàn)與交流母線的連接，交流負載和交流分布式電源直接并在交流母線上。1.1新能源發(fā)電技術(shù)概述60直流耦合型直流耦合型是以直流母線連接各個分布式電源和負載的結(jié)構(gòu)。適用場合48V的通訊系統(tǒng)直流連接的UPS系統(tǒng)軍用飛機、汽車、艦艇等領(lǐng)域

1.1新能源發(fā)電技術(shù)概述61直流耦合型不需要無功功率通過傳輸線，可以更加有效的利用線路的傳輸容量，實現(xiàn)對功率的控制，降低線路的損耗；不需要考慮并網(wǎng)電壓電流與母線電網(wǎng)電壓電流的同步問題，沒有過沖電流和系統(tǒng)三相不平衡等情況；相對于交流母線的分布式電網(wǎng)系統(tǒng)而言，直流母線的分布式電網(wǎng)系統(tǒng)具有更高的效率。

1.1新能源發(fā)電技術(shù)概述62復合型分級結(jié)構(gòu)---1.1新能源發(fā)電技術(shù)概述圖說結(jié)構(gòu)！63復合型分級結(jié)構(gòu)1.1新能源發(fā)電技術(shù)概述64復合型分級結(jié)構(gòu)基于交流直流母線的分級微型電網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，在兼顧各個類分布式電源和負載的情況下，實現(xiàn)整個微型電網(wǎng)的布局，配置優(yōu)化。1.1新能源發(fā)電技術(shù)概述65分布式電力系統(tǒng)-優(yōu)勢提高能量利用率。減少各種碳化物的排放，比較環(huán)保。提高電能質(zhì)量和供電的可靠性。減少了由電能遠距離傳輸所帶來的線損和各種穩(wěn)定方面的問題。延緩了由于負荷不斷增長所造成的電網(wǎng)的不斷膨脹。1.1新能源發(fā)電技術(shù)概述66分布式電力系統(tǒng)-缺點分布式電源增加了配電網(wǎng)潮流的不確定性，對電力系統(tǒng)繼電保護的設(shè)置和動作值的整定增加了難度。由于大量電力電子器件應(yīng)用于分布式電源，給系統(tǒng)帶來大量諧波，同時對系統(tǒng)電壓產(chǎn)生較大影響。分布式電源并網(wǎng)時，會對配電網(wǎng)的靜態(tài)穩(wěn)定性產(chǎn)生影響，其影響程度的大小取決于不同類型的分布式電源。IEEEP1547對分布式能源的單獨并網(wǎng)標準做了規(guī)定：當電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，分布式能源必須馬上退出運行。這就大大限制了分布式能源的充分發(fā)揮，也間接限制了對新能源的利用。1.1新能源發(fā)電技術(shù)概述67發(fā)展分布式電力系統(tǒng)的意義經(jīng)濟性

由于DG可用發(fā)電的余熱來制熱、制冷，因此能源得以合理的利用，從而提高能源的利用效率，并可降低初投資費用和網(wǎng)損;

環(huán)保性

DG發(fā)電采用天然氣做燃料或太陽能、風能為能源，大大減少了有害物的排放總量;此外，大量的就近供電減少了大容量長距離高電壓輸電線的建設(shè)，由此不但減少了高壓輸電線的電磁污染，也減少了高壓輸電線的征地面積;

多樣性

DG可利用多種新能源，并同時為用戶提供冷、熱、電等多種能源應(yīng)用方式，是解決能源危機和能源安全問題的一種很好途徑;1.1新能源發(fā)電技術(shù)概述68發(fā)展分布式電力系統(tǒng)的意義調(diào)峰作用

夏季和冬季通常是負荷的高峰，如采用以天然氣為燃料的燃氣輪機等冷、熱、電三聯(lián)供電系統(tǒng)，不但可解決夏冬季的供冷和供熱的需要，同時也提供了一部分電力，可降低電力峰荷，起到電力調(diào)峰的作用;可靠性

當大電網(wǎng)出現(xiàn)大面積停電事故時，具有特殊設(shè)計的DG系統(tǒng)仍能保持正常運行，可提高供電的安全性和可靠性;邊遠地區(qū)的供電問題

我國許多邊遠及農(nóng)村遠離大電網(wǎng)，采用太陽能光伏發(fā)電、風力發(fā)電和生物質(zhì)能發(fā)電的獨立發(fā)電系統(tǒng)成為一種可選方法。

1.1新能源發(fā)電技術(shù)概述691.2電網(wǎng)基本元件模擬

電力線路的參數(shù)和等值電路

電力線路的基本電氣參數(shù)包括導線的電阻、電抗、電導和電納。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、電導和電納都是沿線路長度均勻分布的。其中，電阻反應(yīng)線路通過電流時產(chǎn)生的有功功率損耗；電抗反映載流導線周圍產(chǎn)生的磁場效應(yīng)；電導反映線路帶電時絕緣介質(zhì)中產(chǎn)生泄漏電流及導線附近空氣游離的電暈現(xiàn)象而產(chǎn)生的有功功率損耗；電納反映載流導線周圍產(chǎn)生的電場效應(yīng)。

計算，物理意義！701、線路的電阻當電流通過導體時所受到的阻力，稱為該導體的電阻。直流電路中導體的電阻可按下式計算：

式中，為單位長度導體的電阻，為導線材料的電阻率（）；S為導線載流部分的額定截面積（），如鋼芯鋁絞線指鋁線部分的截面積，為導線的長度。在交流電路中，上式仍然適用，但由于集膚效應(yīng)和近距作用的影響，交流電阻比直流電阻略大。

1.2電網(wǎng)基本元件模擬

電力線路的參數(shù)和等值電路

－導線的電阻率，對于銅導線：18.8；對于鋁導線：31.5。71認識架空線路的標號

×××××—×/×

鋼線部分額定截面積主要載流部分額定截面積

J表示加強型，Q表示輕型

J表示多股線表示材料，其中：L表示鋁、

G表示鋼、T表示銅、HL表示鋁合金例如：LGJ—400/50表示載流額定截面積為400、鋼線額定截面積為50的普通鋼芯鋁絞線。

1.2電網(wǎng)基本元件模擬

電力線路的參數(shù)和等值電路722、線路的電抗三相導線對稱排列或雖不對稱排列但經(jīng)循環(huán)換位時，每相導線單位長度的電抗由電工原理已知，可按下式計算：如將f＝50Hz，ｕr＝1代入上式得：1.2電網(wǎng)基本元件模擬

電力線路的參數(shù)和等值電路731.2電網(wǎng)基本元件模擬

電力線路的參數(shù)和等值電路

電力系統(tǒng)中，220KV以上的輸電線采取分裂導線。對于分裂導線線路的電抗，應(yīng)按如下考慮：分裂導線的采用，改變了導線周圍的磁場分布，等效地增大了導線半徑，從而減小了每相導線的電抗。若將每相導線分裂成n根，則決定每相導線電抗的將不是每根導線的半徑，而是等效半徑。

具體說來，220KV線路不分或雙分，330KV線路雙分裂，500KV線路三分裂或四分裂，如圖示：雙分、三分和四分裂導線的等值半徑分別為：dddd:分裂間距74采用分裂導線時，分裂導線的根數(shù)愈多，電抗下降的也愈多，但分裂導線根數(shù)超過4根時，電抗的下降并不明顯。1.2電網(wǎng)基本元件模擬

電力線路的參數(shù)和等值電路

每相分裂導線的單位電抗為：753、線路的電導線路的電導是由沿絕緣子串的泄漏電流和電暈現(xiàn)象決定的。沿絕緣子串的泄漏電流通常很小，線路的電導主要取決于電暈現(xiàn)象。電暈現(xiàn)象，就是指強電場作用下導線周圍空氣的電離現(xiàn)象。導線周圍空氣電離的原因：是由于導線表面的電場強度超過了某一臨界值，以致空氣中原有的離子具備了足夠的動能，使其他不帶電分子離子化，導致空氣部分導電。電暈是要消耗有功功率、消耗電能的?？諝夥烹姇r產(chǎn)生的脈沖電磁波對無線電和高頻通信產(chǎn)生干擾，電暈還會使導線表面發(fā)生腐蝕，從而降低導線的使用壽命。因此，電線路應(yīng)考慮避免發(fā)生電暈現(xiàn)象。

1.2電網(wǎng)基本元件模擬

電力線路的參數(shù)和等值電路761.2電網(wǎng)基本元件模擬

電力線路的參數(shù)和等值電路電暈現(xiàn)象的發(fā)生，主要決定于導線表面的電場強度。在導線表面開始產(chǎn)生電暈的電場強度，稱為電暈起始電場強度。使導線表面達到電暈起始電場強度的電壓，稱為電暈起始電壓，或稱臨界電壓。對于三相三角形架設(shè)的普通導線線路，其電暈臨界電壓的經(jīng)驗公式為:771.2電網(wǎng)基本元件模擬

電力線路的參數(shù)和等值電路電暈損耗在臨界電壓時開始出現(xiàn)，而且工作電壓超過臨界電壓越多，電暈損耗就越大。實測單位長度三相線路電暈損耗功率的總功率為△Pg，線路線電壓為U，從而可確定線路的電導：

實際在設(shè)計線路時，已檢驗了所選導線的半徑是否能滿足晴朗天氣不發(fā)生電暈的要求，故一般計算可不計線路電導。784、線路的電納1.2電網(wǎng)基本元件模擬

電力線路的參數(shù)和等值電路三相線路對稱排列或雖不對稱排列但經(jīng)整循環(huán)換位時，每相導線單位長度的電容由電工原理已知，可按下式計算：采用分裂導線的線路仍可按上式計算其電納，只是這時導線的半徑應(yīng)以等效半徑替代。分裂導線的等值電容和等值電納較大。最常用的電納計算公式：791.2電網(wǎng)基本元件模擬

電力線路的參數(shù)和等值電路1）、短線路的等值電路與基本方程短線路是指線長﹤100km的架空線路，且電壓在35kV及以下。與由于電壓不高，這種線路電納的影響不大，可略去。因此短線路的等值電路十分簡單，線路參數(shù)只有一個串聯(lián)總阻抗。如圖所示：801.2電網(wǎng)基本元件模擬

電力線路的參數(shù)和等值電路由圖得基本方程為：矩陣形式為：811.2電網(wǎng)基本元件模擬

電力線路的參數(shù)和等值電路2）、中等長度線路的等值電路與基本方程對于電壓為110－330kV、線長＝100－300km的架空線路及﹤100km的電纜線路均可視為中等長度線路。這種線路，由于電壓較高，線路的電納一般不能忽略，等值電路常為Π形等值電路，如圖所示（圖b為G＝0）：821.2電網(wǎng)基本元件模擬

電力線路的參數(shù)和等值電路基本方程以圖（a）為例。始端電壓和電流為：

寫成矩陣形式為：831.2電網(wǎng)基本元件模擬

電力線路的參數(shù)和等值電路3）、長線路的等值電路對于電壓為330kV及以上、線長>300km的架空線路和線長>100km的電纜線路，一般稱之為長線路。必須考慮分布參數(shù)特性的影響。將分布參數(shù)乘以適當?shù)男拚禂?shù)就變成了集中參數(shù)，從而就可繪出用集中參數(shù)表示的等值電路。841.2電網(wǎng)基本元件模擬

電力線路的參數(shù)和等值電路電阻、電抗及電納的修正系數(shù)為：

上述修正系數(shù)只適用于計算線路始、末端的電流和電壓，線路長度如超過300km、小于750km的架空線路及長度超過100km、小于250km的電纜線路。超過上述長度并要求較準確計算遠距離線路中任一點電壓和電流值時，應(yīng)按均勻分布參數(shù)的線路方程計算。

851.2電網(wǎng)基本元件模擬

電力線路的參數(shù)和等值電路例(電力工程基礎(chǔ)6-1） 有一條長100km，額定電壓110kV的輸電線路，導線水平排列，型號為LGJ-185，相間距離4m，導線表面光滑系數(shù)m1=0.85，氣象狀況系數(shù)m2=1，空氣相對密度δ=1.試求線路參數(shù)。解(1)線路單位長度線路電阻：(2)線路單位長度電抗：查表得LGJ-185型導線的計算直徑為19.02mm，則故861.2電網(wǎng)基本元件模擬

電力線路的參數(shù)和等值電路(3)線路單位長度路電納

(4)線路單位長度電導 電暈臨界電壓所以

(5)全線路參數(shù)

871.2電網(wǎng)基本元件模擬

電力線路的參數(shù)和等值電路例(電力工程基礎(chǔ)6-2） 有一條330kV的架空輸電線路，導線水平排列，相間距離8m，每相采用2×LGJQ-300分裂導線，分裂間距0.4m。試求線路單位長度的參數(shù)（假設(shè)線路不會出現(xiàn)電暈現(xiàn)象，即）。解 (1) 線路單位長度電阻： (2) 查表得LGJQ-300導線的半徑為r=11.85mm。分裂導線的等值半徑：線路單位長度電抗：881.2電網(wǎng)基本元件模擬

電力線路的參數(shù)和等值電路例(電力工程基礎(chǔ)6-2） 有一條330kV的架空輸電線路，導線水平排列，相間距離8m，每相采用2×LGJQ-300分裂導線，分裂間距0.4m。試求線路單位長度的參數(shù)（假設(shè)線路不會出現(xiàn)電暈現(xiàn)象，即）。（3）線路單位長度電納：891.2電網(wǎng)基本元件模擬

變壓器的參數(shù)和等值電路變壓器有雙繞組變壓器、三繞組變壓器、自耦變壓器等。變壓器的參數(shù)包括電阻、電導、電抗和電納，這些參數(shù)要根據(jù)變壓器銘牌上廠家提供的短路試驗數(shù)據(jù)和空載試驗數(shù)據(jù)來求取。變壓器一般都是三相的，在正常運行的情況下，由于三相變壓器是均衡對稱的電路，因此等值電路可以只用一相代表。下面以電機學為基礎(chǔ)，討論變壓器的參數(shù)和等值電路。計算物理意義!90（一）雙繞組變壓器雙繞組變壓器等值電路如圖所示1.2電網(wǎng)基本元件模擬

變壓器的參數(shù)和等值電路911、電阻變壓器電阻反映經(jīng)過折算后的一、二繞組電阻之和，通過短路試驗數(shù)據(jù)求得。變壓器短路試驗接線圖如圖所示。從一次側(cè)測得短路損耗和短路電壓。1.2電網(wǎng)基本元件模擬

變壓器的參數(shù)和等值電路92由于短路試驗時，一次側(cè)外加的電壓是很低的，只是在變壓器漏抗上的壓降，所以鐵芯中的主磁通也十分小，完全可以忽略勵磁電路，鐵芯中的損耗也可以忽略，這樣變壓器短路損耗近似等于額定電流流過變壓器時高低壓繞組中總的銅耗，于是有：可解得1.2電網(wǎng)基本元件模擬

變壓器的參數(shù)和等值電路932、電抗變壓器電抗反映經(jīng)過折算后一、二次繞組的漏抗之和，也是通過短路試驗數(shù)據(jù)求得。當變壓器二次繞組短路時，使繞組中通過額定電流，在一次側(cè)測得的電壓即為短路電壓，他等于變壓器的額定電流在一、二次繞組中所造成的電壓降。即：1.2電網(wǎng)基本元件模擬

變壓器的參數(shù)和等值電路94對于大容量的變壓器，XT》RT，則可認為短路電壓主要降落在電抗上，有：從而得而則有1.2電網(wǎng)基本元件模擬

變壓器的參數(shù)和等值電路953、電導變壓器電導反映與變壓器勵磁支路有功損耗相應(yīng)的等值電導，通過空載試驗數(shù)據(jù)求得。變壓器空載試驗接線圖如圖所示。進行空載試驗時，二次開路，一次加上額定電壓，在一次測得空載損耗和空載電流。1.2電網(wǎng)基本元件模擬

變壓器的參數(shù)和等值電路96電導對應(yīng)的是鐵芯損耗，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。由于空載試驗的電流很小，變壓器二次處于開路，所以此時的繞組銅損耗很小，可認為空載損耗主要損耗在鐵芯損耗上了，因此，鐵芯損耗近似等于空載損耗，于是有：從而得1.2電網(wǎng)基本元件模擬

變壓器的參數(shù)和等值電路974、電納變壓器電納反映與變壓器主磁通的等值參數(shù)（勵磁電抗）相應(yīng)的電納，也是通過空載試驗數(shù)據(jù)求得。變壓器空載試驗時，流經(jīng)勵磁支路的空載電流分解為有功電流和無功電流，且有功分量較無功分量小得多，所以在數(shù)值上空載電流計算約等于無功電流。

1.2電網(wǎng)基本元件模擬

變壓器的參數(shù)和等值電路98由得又由得解得1.2電網(wǎng)基本元件模擬

變壓器的參數(shù)和等值電路99在工程計算中，因變壓器的電壓變化不太大，往往將變壓器的勵磁支路以額定電壓下的勵磁功率來代替，于是變壓器的等值電路又可用下圖表示。其中勵磁功率損耗為：1.2電網(wǎng)基本元件模擬

變壓器的參數(shù)和等值電路100（二）三繞組變壓器三繞組變壓器的等值電路如圖所示。1.2電網(wǎng)基本元件模擬

變壓器的參數(shù)和等值電路三繞組變壓器的等值電路132ZT3ZT2ZT1YT三繞組變壓器電氣接線圖高中低101計算三繞組變壓器各繞組阻抗及勵磁支路導納的方法與計算雙繞組變壓器時沒有本質(zhì)的區(qū)別，也是根據(jù)廠家提供的一些短路試驗數(shù)據(jù)和空載試驗求取。但由于三繞組變壓器三繞組的容量比有不同的組合,所以存在一些歸算問題。三繞組變壓器按三個繞組容量比的不同有三種不同類型。第一種為100％/100%/100%，第二種為100%/100%/50%，第三種為100％/50%/100%，1.2電網(wǎng)基本元件模擬

變壓器的參數(shù)和等值電路1021、求各繞組的電阻對第一種類型100％/100%/100%的變壓器，由已知的三繞組變壓器兩兩間的短路損耗來求取電阻。由于

1.2電網(wǎng)基本元件模擬

變壓器的參數(shù)和等值電路所以可求得各繞組的短路損耗：103然后按與雙繞組變壓器相似的計算公式計算各繞組的電阻：

1.2電網(wǎng)基本元件模擬

變壓器的參數(shù)和等值電路104三繞組變壓器進行短路試驗時，依次使某一繞組開路，另兩個繞組按雙繞組變壓器的方式進行短路試驗。對于第二、第三種類型變壓器，由于各繞組的容量不同，短路試驗容量將受到其限制。廠家提供的短路損耗數(shù)據(jù)不是額定情況下的數(shù)據(jù)，而是使容量較小的一個繞組達到它本身的額定電流時，測得的這兩繞組間的短路損耗，所以應(yīng)先將兩繞組間的短路損耗數(shù)據(jù)折合為額定電流下的值，再運用上述公式求取各繞組的短路損耗和電阻。1.2電網(wǎng)基本元件模擬

變壓器的參數(shù)和等值電路105例如，對100％/50%/100%類型變壓器，廠家提供的短路損耗Pk(1-2)、Pk(2-3)都是第二繞組中流過它本身的額定電流，即1/2變壓器額定電流時測得的數(shù)據(jù)。因此應(yīng)首先將它們歸算到對應(yīng)于變壓器的額定電流時的短路損耗，即：

1.2電網(wǎng)基本元件模擬

變壓器的參數(shù)和等值電路1062、求各繞組的電抗

三繞組變壓器的電抗是根據(jù)廠家提供的各繞組兩兩間的短路電壓百分值來求取。1.2電網(wǎng)基本元件模擬

變壓器的參數(shù)和等值電路三繞組變壓器的等值電路132ZT3ZT2ZT1YT三繞組變壓器電氣接線圖高中低107可由繞組兩兩間短路電壓百分值求出各繞組的短路電壓百分值。所以1.2電網(wǎng)基本元件模擬

變壓器的參數(shù)和等值電路108

再按與雙繞組變壓器相似的公式，求各繞組的電抗：

與求取電阻時不同，按國家標準規(guī)定，對于繞組容量不等的普通三繞組變壓器給出的短路電壓，是歸算到各繞組通過變壓器額定電流時的值，因此計算電抗時，對短路電壓不必再進行歸算。1.2電網(wǎng)基本元件模擬

變壓器的參數(shù)和等值電路1093、電導和電納求取三繞組變壓器勵磁支路導納的方法與雙繞組變壓器相同。1.2電網(wǎng)基本元件模擬

變壓器的參數(shù)和等值電路1101.2電網(wǎng)基本元件模擬

變壓器的參數(shù)和等值電路例(電力工程基礎(chǔ)6-3）某降壓變電站有一臺SFL1-20000/110型雙繞組變壓器，變比為110/11，銘牌給出的試驗數(shù)據(jù)為：，試求變壓器歸算至高壓側(cè)和低壓側(cè)的參數(shù)。解：(1)歸算至高壓側(cè)的參數(shù)

1111.2電網(wǎng)基本元件模擬

變壓器的參數(shù)和等值電路（2）歸算至低壓側(cè)的參數(shù)

（3）變比KT1121.2電網(wǎng)基本元件模擬

變壓器的參數(shù)和等值電路例(電力工程基礎(chǔ)6-4）

有一臺SFL1-8000/110型三相三繞組變壓器，其銘牌數(shù)據(jù)為：額定容量8000kV·A，容量比100/50/100，電壓比110kV/38.5kV/11kV，，，，，，。試計算以變壓器高壓側(cè)電壓為基準的變壓器參

(1)變壓器的導納

數(shù)值。解：1131.2電網(wǎng)基本元件模擬

變壓器的參數(shù)和等值電路（2）各繞組的電阻：由于各繞組容量比不同，先將短路損耗折算至額定容量下的值；然后，再利用式(6-18)和式(6-19)計算各繞組電阻，即

1141.2電網(wǎng)基本元件模擬

變壓器的參數(shù)和等值電路

（3）各繞組的電抗1151.2電網(wǎng)基本元件模擬

發(fā)電機的參數(shù)和等值電路同步電機

電力系統(tǒng)普遍采用三相交流同步發(fā)電機感應(yīng)電勢的頻率取決于同步電機轉(zhuǎn)速和極對數(shù)，故在極對數(shù)和頻率要求一定的情況下，轉(zhuǎn)速必須為某些固定值。1161.2電網(wǎng)基本元件模擬

發(fā)電機的參數(shù)和等值電路結(jié)構(gòu)簡單，無勵磁回路。輸送有功，但卻從電網(wǎng)吸收無功功率。

風力發(fā)電等類型：隱極同步發(fā)電機氣隙均勻，轉(zhuǎn)子機械強度高，適合于高速旋轉(zhuǎn)。

汽輪發(fā)電機，核電站，生物質(zhì)能發(fā)電，地熱等發(fā)電等凸極同步發(fā)電機的氣隙不均勻，旋轉(zhuǎn)時的空氣阻力較大，比較適合于中速或低速旋轉(zhuǎn)場合。

水電站，潮汐發(fā)電站等異步電機

117

隱極式同步發(fā)電機穩(wěn)態(tài)運行等效電路：

發(fā)電機穩(wěn)態(tài)運行相量圖及功角特性曲線

qE

dxIj&

U&

I&

dj

d

隱極式發(fā)電機的相量圖

IdIq1.2電網(wǎng)基本元件模擬

發(fā)電機的參數(shù)和等值電路QP,

P

2/p

p

d

Q

隱極式發(fā)電機的功角特性曲線圖

118決定隱極式發(fā)電機組運行極限的因素：定子繞組溫升約束。取決于發(fā)電機的視在功率。以O(shè)點為圓心，以O(shè)B為半徑的圓弧S。勵磁繞組溫升約束。取決于發(fā)電機的空載電勢。以O(shè)’點為圓心，以O(shè)’B為半徑的圓弧F。原動機功率約束。即發(fā)電機的額定功率。直線BC。其他約束。當發(fā)電機以超前功率因數(shù)運行的場合。綜合為圓弧T。

1.2電網(wǎng)基本元件模擬

發(fā)電機的參數(shù)和等值電路隱極發(fā)電機組的運行限額和數(shù)學模型119

發(fā)電機組在約束的上、下限運行。通?？梢杂脙蓚€模型(PQ模型和PU模型)表示，即發(fā)出的有功功率P和端電壓U的大小或發(fā)出的有功功率P和無功功率Q的大小。發(fā)電機組的數(shù)學模型：1.2電網(wǎng)基本元件模擬

發(fā)電機的參數(shù)和等值電路1201.2電網(wǎng)基本元件模擬

負載的參數(shù)和等值電路負荷的功率和阻抗這里所指的負荷是系統(tǒng)中母線上所帶的負荷。根據(jù)工程上對計算要求的精度不同，負荷的表示方法也不同，一般有如下幾種表示方法：（1）把負荷表示成恒定功率；（2）把負荷表示成恒定阻抗；（3）用負荷的靜態(tài)特性表示負荷；（4）用負荷的動態(tài)特性表示負荷。通常最常用的是前面兩種，其等值電路如圖所示。1211.2電網(wǎng)基本元件模擬

1、500kV輸電線路長600km，采用三分裂導線，分裂間距為400mm，三相水平排列，相間距離為11m，導線的計算半徑r=10.88mm。試計算輸電線路型不計線路參數(shù)的分布特性等值電路參數(shù)。（假設(shè)線路不會出現(xiàn)電暈現(xiàn)象）2、有一臺SFSL-31500/110型三繞組變壓器，額定變比為110/38.5/11，容量比為100/100/66.7，空載損耗80kW，激磁功率850kvar，短路損耗=450kW，=270kW，=240kW，短路電壓=11.55，=8.5，=21。試計算變壓器歸算到各電壓級的參數(shù)。

122電氣設(shè)備額定參數(shù)------用以表明電氣設(shè)備在一定條件下的長期工作最佳運行狀態(tài)的特征量的值叫做額定參數(shù)。主要有額定電壓、額定電流等。

額定電壓-----電氣設(shè)備的額定電壓是按長期正常工作時具有最大經(jīng)濟效果所規(guī)定的電壓。為使電氣設(shè)備實現(xiàn)標準化和系列化生產(chǎn)，國家規(guī)定了標準電壓系列。額定電流-----電氣設(shè)備的額定電流是指周圍介質(zhì)在額定環(huán)境溫度時，其絕緣和載流導體及其連接的長期發(fā)熱溫度不超過極限值所允許長期通過的最大電流值。（我國基準環(huán)境溫度的規(guī)定40℃）1.3電網(wǎng)額定電壓和標幺值

電氣設(shè)備額定參數(shù)123

1．電力線路（或電網(wǎng)）的額定電壓電力線路（或電網(wǎng)）的額定電壓等級是國家根據(jù)國民經(jīng)濟發(fā)展的需要及電力工業(yè)的水平，經(jīng)全面技術(shù)經(jīng)濟分析后確定的。它是確定各類用電設(shè)備額定電壓的基本依據(jù)。1.3電網(wǎng)額定電壓和標幺值

額定電壓國家標準1243．發(fā)電機的額定電壓發(fā)電機的額定電壓高于同級線路額定電壓的5%

理由：由于電力線路允許的電壓損耗為±5%，因此為了維護線路首端與末端平均電壓的額定值，線路首端（電源端）電壓應(yīng)比線路額定電壓高5%，而發(fā)電機是接在線路首端的，所為了補償線路上的電壓損耗，如圖所示，發(fā)電機的額定電壓高于同級線路額定電壓的5%。1.3電網(wǎng)額定電壓和標幺值

額定電壓國家標準2．用電設(shè)備的額定電壓規(guī)定與同級電力線路的額定電壓相同

理由：由于用電設(shè)備運行時，電力線路上要有負荷電流流過，因而在電力線路上引起電壓損耗，造成電力線路上各點電壓略有不同，如圖虛線所示。但成批生產(chǎn)的用電設(shè)備，其額定電壓不可能按使用地點的實際電壓來制造，而只能按電力線路的額定電壓來制造。

用電設(shè)備和發(fā)電機的額定電壓1254．電力變壓器的額定電壓（1）電力變壓器一次繞組的額定電壓有兩種情況：

1）當電力變壓器直接與發(fā)電機相連，如圖中的變壓器T1，一次繞組的額定電壓應(yīng)與發(fā)電機額定電壓相同，即高于同級線路額定電壓5%。

電力變壓器一、二次額定電壓說明圖2）當變壓器不與發(fā)電機相連，而是連接在線路上，如圖中的變壓器T2，則可將變壓器看作是線路上的用電設(shè)備，因此其一次繞組的額定電壓應(yīng)與線路額定電壓相同。1.3電網(wǎng)額定電壓和標幺值

額定電壓國家標準126（2）變壓器二次繞組的額定電壓變壓器二次繞組的額定電壓，是指變壓器一次繞組接上額定電壓而二次繞組開路時的電壓，即空載電壓。而變壓器在滿載運行時，二次繞組內(nèi)約有5%的阻抗電壓降。因此分兩種情況討論：1）變壓器二次側(cè)供電線路很長（例如較大容量的高壓線路），如圖中的變壓器T1，變壓器二次繞組額定電壓要比線路額定電壓高10%。原因：一方面要考慮補償變壓器二次繞組本身5%的阻抗電壓降，另一方面還要考慮變壓器滿載時輸出的二次電壓要滿足線路首端應(yīng)高于線路額定電壓的5%，以補償線路上的電壓損耗。1.3電網(wǎng)額定電壓和標幺值

額定電壓國家標準

電力變壓器一、二次額定電壓說明圖127

2）變壓器二次側(cè)供電線路不長（例如為低壓線路或直接供電給高、低壓用電設(shè)備的線路），如圖中變壓器T2，變壓器二次繞組的額定電壓，只需高于其所接線路額定電壓5%。原因：僅考慮補償變壓器內(nèi)部5%的阻抗電壓降。

綜上所述，在同一電壓等級中，電力系統(tǒng)中各個環(huán)節(jié)(發(fā)電機、變壓器、電力線路、用電設(shè)備)的額定電壓數(shù)值并不都相同。1.3電網(wǎng)額定電壓和標幺值

額定電壓國家標準

電力變壓器一、二次額定電壓說明圖128我國交流電力網(wǎng)和電氣設(shè)備的額定電壓（kV）用電設(shè)備額定電壓與電力網(wǎng)額定電壓發(fā)電機額定電壓變壓器額定電壓原邊繞組副邊繞組0.220.230.220.230.380.400.380.4033.153/3.153.15/3.366.36/6.306.3/6.61010.510/10.510.5/11353538.56060661101101212202202423303303635005005507507508001.3電網(wǎng)額定電壓和標幺值

額定電壓國家標準1291.3電網(wǎng)額定電壓和標幺值

額定電壓國家標準！130電網(wǎng)電壓等級低壓網(wǎng)：1KV以下中壓網(wǎng)：1——10KV高壓網(wǎng)：35——220KV超高壓網(wǎng)：330——750KV特高壓網(wǎng)：1000KV以上1.3電網(wǎng)額定電壓和標幺值

131線路輸送容量及輸送距離與電壓關(guān)系

輸電電壓（kV）35110220330500輸送容量（MW）10～2020～70100～250300～6001000～1500輸送距離（km）20～5050～100200～300250～500300～8001.3電網(wǎng)額定電壓和標幺值

132所謂標么制是相對單位制的一種表示方法，在標么制中參與計算的各物理量都是用無單位的相對數(shù)值表示。標么值的一般數(shù)學表達式為：標幺值

1.3電網(wǎng)額定電壓和標幺值

133標幺值

1.3電網(wǎng)額定電壓和標幺值

基本概念有名制：用實際有名單位表示物理量的單位制系統(tǒng)。在電力系統(tǒng)計算時，采用有單位的阻抗、導納、電壓、電流和功率等進行計算。標幺制：用相對值表示物理量的單位制系統(tǒng)。在電力系統(tǒng)計算時，采用沒有單位的阻抗、導納、電壓、電流和功率等進行計算。基準值：對于相對值的相對基準。三者之間的關(guān)系： 標幺值=有名值/基準值4）基本級：將參數(shù)和變量歸算至同一個電壓級。一般取網(wǎng)絡(luò)中最高電壓級為基本級。1341、三相系統(tǒng)中基準值的選擇通常，對于對稱的三相電力系統(tǒng)進行分析和計算時，均化成等值星型電路。因此，電壓、電流的線和相之間的關(guān)系以及三相功率與單相功率之間的關(guān)系為：標幺值

1.3電網(wǎng)額定電壓和標幺值

135有名值中

在基準值中，由于基準值選擇有兩個限制條件：（1)基準值的單位與有名值單位相同；(2)各電氣量的基準值之間符合電路的基本關(guān)系式。因此有：標幺值

1.3電網(wǎng)額定電壓和標幺值

136

一般首先選定SB、UB為功率和電壓的基準值，其他三個基準值可按電路關(guān)系派生出來，即有：標幺值

1.3電網(wǎng)額定電壓和標幺值

1372、標么值用于三相系統(tǒng)雖然在有名制中某物理量在三相系統(tǒng)中和單相系統(tǒng)中是不相等的，但它們在標么制中是相對的，即有：

標幺值

1.3電網(wǎng)額定電壓和標幺值

標幺制的優(yōu)點：線電壓和相電壓的標幺值數(shù)值相等，三相功率和單相功率的標幺值數(shù)值相等，給計算帶來方便。

138一、用有名值計算電壓歸算求得各元件的等值電路后，就可以根據(jù)電力系統(tǒng)的電氣接線圖繪制出整個系統(tǒng)的等值電路圖。選取基本級，注意電壓等級的歸算，其參數(shù)歸算過程如下。電網(wǎng)的等值電路

1.3電網(wǎng)額定電壓和標幺值

待歸算級的參數(shù)與歸算到基本級后的參數(shù)關(guān)系為：139

多電壓等級網(wǎng)絡(luò)中，有名制的主要問題在于參數(shù)的折算，對于圖示電力系統(tǒng)。折算到I時：ⅠⅡⅢKT1：1KT2：1電網(wǎng)的等值電路

1.3電網(wǎng)額定電壓和標幺值

XL1XL2XC140二、用標幺值計算電壓歸算

其參數(shù)歸算過程如下：（1）選基本級?；炯壍拇_定取決于研究的問題所涉及的電壓等級。（2）確定變比。變壓器的變比分為兩種，即實際額定變比和平均額定變比。電網(wǎng)的等值電路

1.3電網(wǎng)額定電壓和標幺值

（3）參數(shù)歸算。工程上要求的精度不同，參數(shù)的歸算要求也不同。在精度要求比較高的場合，采用變壓器的實際額定變比進行歸算，即準確歸算法。在精度要求不太高的場合，采用變壓器的平均額定變比進行歸算，即近似歸算法。

141準確歸算法

下面以圖中所指的基本級和待歸算級為例，說明參數(shù)的歸算方法。其歸算途徑有兩個：（1）先將網(wǎng)絡(luò)中各待歸算級各元件的阻抗、導納以及電壓、電流的有名值參數(shù)歸算到基本級上，然后再按除以基本級上與之相對應(yīng)的基準值，得到標么值參數(shù)，即先有名值歸算，后取標么值計算。電網(wǎng)的等值電路

1.3電網(wǎng)額定電壓和標幺值

142歸算過程中用到的公式如下：（歸算）（取標么）

電網(wǎng)的等值電路

1.3電網(wǎng)額定電壓和標幺值

143（2）先將基本級上的基準值電壓或電流、阻抗、導納歸算到各待歸算級，然后再被待歸算級上相應(yīng)的電壓、電流、阻抗、導納分別去除，得到標么值參數(shù)，即先基準值歸算，后取標么值。電網(wǎng)的等值電路

1.3電網(wǎng)額定電壓和標幺值

144歸算過程中用到的公式如下：（歸算）（取標么）

電網(wǎng)的等值電路

1.3電網(wǎng)額定電壓和標幺值

145發(fā)電機、變壓器、電抗器的標么值電抗為：

電網(wǎng)的等值電路

1.3電網(wǎng)額定電壓和標幺值

146

變壓器兩側(cè)電網(wǎng)的平均額定電壓一般較網(wǎng)絡(luò)的額定電壓近似高5％電網(wǎng)的等值電路

1.3電網(wǎng)額定電壓和標幺值

多電壓級網(wǎng)絡(luò)的平均額定電壓額定電壓（KV)361035110220500平均額定電壓3.156.310.537115230525近似歸算法：

取相鄰電壓等級平均額定電壓為基準電壓。認為變壓器的變比等于相鄰電壓等級基準電壓之比，即采用相鄰電壓等級平均額定電壓進行參數(shù)歸算。變壓器平均額定變比：147電網(wǎng)的等值電路

1.3電網(wǎng)額定電壓和標幺值

按近似計算法歸算，對于發(fā)電機和變壓器，其電抗標幺值計算公式也只需進行功率歸算，而不必進行電壓歸算。采用平均額定電壓的優(yōu)越性在于：對多電壓等級的復雜網(wǎng)，參數(shù)的歸算按近似歸算法進行時，可以大大減輕計算工作量。148以上講了采用標么制時的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)歸算，顯然較有名值歸算復雜些。但它可以體現(xiàn)電壓變換，在多電壓等級網(wǎng)絡(luò)計算中，可以不必進行參數(shù)和變量的歸算，對以后的電力系統(tǒng)潮流計算、調(diào)壓計算及短路計算等，采用以標么值參數(shù)表示的等值電路進行計算較為方便。電網(wǎng)的等值電路

1.3電網(wǎng)額定電壓和標幺值

149電網(wǎng)的等值電路

1.3電網(wǎng)額定電壓和標幺值

例對圖所示的輸電系統(tǒng)，試分別用準確計算法及近似計算法計算等值網(wǎng)絡(luò)中各元件的標幺值及發(fā)電機電勢的標幺值。計算！圖具有三段不同電壓的系統(tǒng)（a）電路圖（b）等值電路150電網(wǎng)的等值電路

1.3電網(wǎng)額定電壓和標幺值

解取第I端電路為基本段。（1）準確計算法。先選基準值，取基準功率，第I段的基準電壓，其余兩段的基準電壓為各元件電抗的標幺值為發(fā)電機

變壓器

151電網(wǎng)的等值電路

1.3電網(wǎng)額定