電力系統(tǒng)分析學(xué)習(xí)指導(dǎo)習(xí)題集(二)

第一局部電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析

第一章電力系統(tǒng)的根本概念

一、根本要求

掌握電力系統(tǒng)的組成和生產(chǎn)過(guò)程、電力系統(tǒng)運(yùn)行的特點(diǎn)和根本要求；了解電力系統(tǒng)

負(fù)荷的構(gòu)成；掌握電力系統(tǒng)結(jié)線方式、電力系統(tǒng)的電壓等級(jí)、電力系統(tǒng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式。

二、重點(diǎn)內(nèi)容

1、電力系統(tǒng)運(yùn)行的特點(diǎn)

電能具有易于轉(zhuǎn)換、輸送，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制的優(yōu)點(diǎn)；電能傳輸速度非?？?；電

能在電網(wǎng)中不能大量?jī)?chǔ)存，只能轉(zhuǎn)化成其它能量到達(dá)儲(chǔ)存的目的(如蓄電池)。

2、電力系統(tǒng)運(yùn)行的根本要求是：可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)。

3、電力系統(tǒng)結(jié)線方式

電力系統(tǒng)結(jié)線方式分為無(wú)備用和有備用結(jié)線兩類。無(wú)備用結(jié)線包括單回路放射式、

干線式和鏈?zhǔn)骄W(wǎng)絡(luò)，有備用結(jié)線包括雙回路放射式、干線式、鏈?zhǔn)揭约碍h(huán)式和兩端

供電網(wǎng)絡(luò)。

4、電力系統(tǒng)的電壓等級(jí)

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)電壓等級(jí)主要有：3kV、6kV、10kV、35kVUlOkV、220kV、

33()kV、5()()kV、750kV....0

5、電力系統(tǒng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式

中性點(diǎn)運(yùn)行方式主要分為兩類：中性點(diǎn)直接接地和不接地，其中中性點(diǎn)不接地還包

含中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地。中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)稱為大電流接地系統(tǒng)；中性點(diǎn)不接

地系統(tǒng)稱為小電流接地系統(tǒng)。

綜合考慮系統(tǒng)供電的可靠性以及設(shè)備絕緣費(fèi)用的因素，在我國(guó)UOkV及以上電壓等

級(jí)的系統(tǒng)采用中性點(diǎn)直接接地，35kV及以下電壓等級(jí)的系統(tǒng)采用中性點(diǎn)不接地或

經(jīng)消弧線圈接地(35kV及以下電壓等級(jí)的系統(tǒng)當(dāng)單相接地的容性電流較大時(shí)，中

性點(diǎn)應(yīng)裝設(shè)消弧線圈)。

三、例題分析

例17:舉例說(shuō)明無(wú)備用結(jié)線和有備用結(jié)線的優(yōu)缺點(diǎn)。

解：(1)無(wú)備用結(jié)線：每一個(gè)負(fù)荷只能由一回線供電，因此供電可靠性差；其優(yōu)點(diǎn)在于

簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、運(yùn)行方便。

圖IT無(wú)備用結(jié)線

圖1.1中，發(fā)電機(jī)額定容量為30ME4,輸出電，玉等級(jí)為10攵丫。經(jīng)過(guò)升壓變壓潛

T-1,將電壓等級(jí)升高到110A:VoL-1為110AV電壓等級(jí)的高壓輸電線路，長(zhǎng)度為80?。

T-2是降壓變壓器，將電區(qū)等級(jí)由110AV降為必匕52為6AV電壓等級(jí)的輸電線路。

電網(wǎng)中，A和8為負(fù)荷點(diǎn)，都是由發(fā)電機(jī)G向它們供電。

(2)有備用結(jié)線：每一個(gè)負(fù)荷都能由兩回線供電，因此供電可靠性高；其缺點(diǎn)在于

不夠經(jīng)濟(jì)。有備用結(jié)線中的環(huán)式結(jié)線和兩端供電網(wǎng)絡(luò)供電可靠性高，也較為經(jīng)濟(jì)，缺點(diǎn)

在于運(yùn)行調(diào)度較復(fù)雜。

圖1-2有備用結(jié)線

圖1.2中，節(jié)點(diǎn)①是電源節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)④和節(jié)點(diǎn)⑥是負(fù)荷節(jié)點(diǎn)。輸電線路L-l、L-2、L-3

構(gòu)成了一個(gè)閉環(huán)。這是一個(gè)環(huán)式結(jié)線網(wǎng)絡(luò)，負(fù)荷I可以由線路LT和線路L-2供電，負(fù)

荷H可以由線路L-2和線路L-3供電。供電可靠性大大提高。

第二章電力網(wǎng)絡(luò)各元件的參數(shù)和等值電路

一、根本要求

掌握電力線路的結(jié)構(gòu)；掌握電力線路的電阻、電抗、電導(dǎo)和電納，電力線路的方程

及等值電路；掌握變壓器的參數(shù)及等值電路，電力網(wǎng)絡(luò)的等值電路；掌握標(biāo)幺值的計(jì)算。

二、重點(diǎn)內(nèi)容

1、電力線路的參數(shù)和等值電路

(1)電阻R=C?L..........................(2-1)

S

式中P——導(dǎo)線材料的電阻率；s—-導(dǎo)線的額定截面積；L——導(dǎo)線長(zhǎng)度。

(2)電抗X=X)?L............................12-2)

項(xiàng)=0.14451g2+0.0157..........................(2-3)

式中第一一導(dǎo)線單位長(zhǎng)度電抗；Dm——幾何均距；r--導(dǎo)線半徑。

(3)電納B=b}?L..........................(2-4)

=7.58xl(),6.............................................(2-5)

1g—

r

式中從--導(dǎo)線單位長(zhǎng)度電納。

(4)電導(dǎo)G-0..........................(2-6)

中等長(zhǎng)度電力線路采用II形等值電路，如圖2-1所示。

2、雙繞組變壓器的參數(shù)和等值電路

(1)電阻R=PUN......................(2-7)

1000S：

式中Pk一一變壓器的短路損耗&W);SN一一變壓器額定容量(M3)；

UN一~變壓器額定電壓心口。

(2)電抗XT="'OU；......................(2-8)

IOOSN

式中3%——變壓器的短路電壓百分?jǐn)?shù)。

然后求各繞組的電抗

_U%Ul

2T1一kl

IOOSN

…(2-14)

R2IOOSN

:43%方

731OOSN

(3)電導(dǎo)、電納

三繞組變壓器導(dǎo)納的計(jì)算與雙繞組變壓器相同。

三繞組變壓器的等值電路如圖2-3所示。

4、自耦變壓器的參數(shù)和等值電路

計(jì)算自耦變壓器的參數(shù)的方法與計(jì)算三繞組變壓器時(shí)相同。自耦變壓器三個(gè)繞組的

容量比不同時(shí)，制造廠提供的短路損耗、短路電壓百分?jǐn)?shù)都需要?dú)w算。

三、例題分析

例27:一條HOkV架空線路長(zhǎng)100km,導(dǎo)線為L(zhǎng)G7-15O,水平排列，導(dǎo)線間距為4m。

(1)計(jì)算線路每公里參數(shù)，并將計(jì)算結(jié)果與查表結(jié)果相對(duì)照；(2)計(jì)算線路全長(zhǎng)參

數(shù)，畫(huà)出等值電路圖；(3)線路產(chǎn)生的容性無(wú)功功率是多少？

解：(1)方法一：用公式計(jì)算線路每公里參數(shù)：

Dm=^4x4x8=5.04m,LGJ—150導(dǎo)線的直徑為16.72加n(查表)

方法二：杳表得到線路每公里參數(shù)：

-6

%=0.21Q/km,x()=0.416Q/km,b()=2.74x10s/km

由兩種方法的結(jié)果可見(jiàn)：二者誤差是很小的，工程中一般采用查表的方法。

(2)線路全長(zhǎng)的參數(shù)：

/?=0.21xl(X)=21Q,

X=0.416x100=41.6Q,

畫(huà)出電力線路的等值電路：

(3)線路產(chǎn)生的QMVar

例2-2:電力網(wǎng)絡(luò)接線如下圖，計(jì)算網(wǎng)絡(luò)參數(shù)并畫(huà)出網(wǎng)絡(luò)等值電路。

解：(1)計(jì)算線路參數(shù)(220H/電壓等級(jí))

根據(jù)導(dǎo)線型號(hào)LGJ—40(),D”產(chǎn)6m查表得出線路每公里長(zhǎng)度門(mén)、xHb”那么

Rt=0.078xlOO=7.8Q；

X,L=0.396x100=39.6Q；

B,=2.91xK)-6x100=2.91xlO-4

-4

-BL=1.455X105

(2)計(jì)算變壓器參數(shù)(選取變壓器的高壓側(cè)為電壓根本級(jí)，將參數(shù)歸算到高壓側(cè))

根據(jù)變壓器的型號(hào)SFPL2-31.5MVA,查表得到變壓器實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù):

R=286kW,U%=14.2,P尸83.7kW,/o%=2,

計(jì)算變壓器歸算到高壓側(cè)的參數(shù)(UN取變壓器高壓側(cè)額定電壓):

號(hào)=粽=11黑券"3.950

x=uK%ur

T

~100S,V監(jiān)

83.7

Gr=1=1.73x10%；

1000以1000X2202

RJ%Sv

T1()0%靛*⑶°、心

(3)畫(huà)出電力網(wǎng)絡(luò)的等值電路

例2-3:一臺(tái)三相三繞組變壓器容量比為：30()/300/15()M四,三次側(cè)額定電壓為

UiN=13MV、U2N=\2}kV、AN=242kV,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：PK(1_2)=950kW、PK(1_3)=500kW、

PK(2_3)=620JW,C/K(1_2)%=13.73、〃(T)%=11.9.UK(2_3)%=18.64,痣=123W,

/o%=0.5,計(jì)算變壓器參數(shù)(歸算至高壓側(cè))并畫(huà)出等值電路。

解：由于的三繞組變壓器三個(gè)繞組的容量不同，因此由變壓器制造廠提供的變壓器短路

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)就存在歸算的問(wèn)題。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，制造廠提供的短路損耗是沒(méi)有歸算到各繞組中

通過(guò)變壓器額定電流時(shí)數(shù)值，而制造廠提供的短路電壓是歸算好的。因此：

(1)根據(jù)容量比歸算短路損耗：

(2)各繞組的短路損耗：PKA.I=-2(P、KA(l,l—?/)+代(I—S),SJ)/=0.235MyV

(3)各繞組短路電壓百分?jǐn)?shù)：UKA.I=-2(UKA((,I-2Z))+U“、「U人K1(/2一,3=3.495%

(4)變壓器歸算到高壓側(cè)參數(shù):

第三章簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)的分析和計(jì)算

一、根本要求

掌握電力線路中的電壓降落和功率損耗的計(jì)算、變壓器中的電壓降落和功率損耗的

計(jì)算；掌握輻射形網(wǎng)絡(luò)的潮流分布計(jì)算；掌握簡(jiǎn)單環(huán)形網(wǎng)絡(luò)的潮流分布計(jì)算；了解電力

網(wǎng)絡(luò)的簡(jiǎn)化。

二、重點(diǎn)內(nèi)容

1、電力線路中的電壓降落和功率損耗

圖3-1中，設(shè)線路末端電壓為。2、末端功率為§2=舄+102，那么

(1)計(jì)算電力線路中的功率損耗

①線路末端導(dǎo)納支路的功率損耗：U：=_卓:...........(3-1)

那么阻抗支路末端的功率為：=S2+ASr2

②線路阻抗支路中的功率損耗：聞"Z=P:(R+jX)……1：3-2)

U2

那么阻抗支路始端的功率為：s；=+A52

③線路始端導(dǎo)納支路的功率損耗：△即=fy|U—j^U：.......(3-3)

那么線路始端的功率為：S,=S；+^SYl

(2)計(jì)算電力線路中的電壓降落

選取必為參考向量，如圖3-2。線路始端電壓U1=UHJ+jbU

廿，八PR+Q：XwP：X—Q；R小，、

其中NU=二——；5U=二——..........(3-4)

u2u2

那么線路始端電壓的大小：q=加+AU)2+加)2..............(3-5)

一般可采用近似計(jì)算：U產(chǎn)=............(3-6)

■■u2

2、變壓器中的電壓降落和電能損耗

圖3-3中，設(shè)變壓器末端電壓為。2、末端功率為1=々+/。2,那么

(1)計(jì)算變壓器中的功率損耗

①變壓器阻抗支路的功率損耗：

A6=222(R『+jX丁)...(3-7)

7rIZT=2^

U2

那么變壓器阻抗支路始端的功率為：S；=S2+

②變壓器導(dǎo)納支路的功率損耗：AS、T=YU；=G+j&)U；......(3-8)

那么變壓器始端的功率為：S,=S；+o

(2)計(jì)算變壓器中的電壓降落

變壓器始端電壓：U1=U2+j6UT

其中—尸型1a..........⑶9)

力U2

那么變壓器始端電壓的大小：q=J(U2+AUJ+(比J.......(3-io)

一般可采用近似計(jì)算：qxUiUT=u1P述T+Q?XT.........(3-n)

U2

3、輻射形網(wǎng)絡(luò)潮流計(jì)算

潮流(powerflow)計(jì)算是指電力網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)電壓、各元件流過(guò)的電流或功率等的

計(jì)算。

輻射形網(wǎng)絡(luò)潮流計(jì)算主要有兩種類型：

(I)同一端點(diǎn)的電壓和功率求潮流分布，采用逐段推算法：

逐段推算法：根據(jù)端點(diǎn)的電壓和功率，逐段推算電網(wǎng)各點(diǎn)電壓和功率。參看例3-1o

(2)不同端點(diǎn)的電壓和功率求潮流分布，采用逐步漸進(jìn)法。

逐步漸進(jìn)法：首先設(shè)功率端點(diǎn)的電壓為口。),運(yùn)用該點(diǎn)的功率，和U,⑼推算電網(wǎng)潮

流；再由另一端點(diǎn)電壓功和求得的功率推算電網(wǎng)各點(diǎn)電壓；以此類推，反復(fù)推算，

逐步逼近結(jié)果。

逐步漸進(jìn)法的近似算法：首先設(shè)電網(wǎng)未知點(diǎn)的電壓為運(yùn)用的功率計(jì)算電網(wǎng)功率

分布；再由另一端點(diǎn)電壓U和求得的各點(diǎn)功率計(jì)算電網(wǎng)電壓分布。參看例3-3o

4、環(huán)式網(wǎng)絡(luò)的近似功率分布計(jì)算

將最簡(jiǎn)單的環(huán)式網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)化，并將電源節(jié)點(diǎn)一分為二得到等值環(huán)式網(wǎng)絡(luò)的等值電路如

圖3-4。其兩端電壓大小相等、相位相同。

圖3-4等值環(huán)式網(wǎng)絡(luò)的等值電路

環(huán)式網(wǎng)絡(luò)的近似功率分布:

S2Z2+Z3]+S3Z3

5=4~~J/一.........................(3-12)

Zi+Z?+Z3

S2214-5^!Z1+Z1

***

Sb=(3-13)

Zi+Z2+Z3

(3-14)

5、兩端供電網(wǎng)絡(luò)的近似功率分布計(jì)算

將最簡(jiǎn)單的兩端供電網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)化，得到兩端供電網(wǎng)的等值電路如圖3-5。其兩端電壓大

小不等、相位不同，，工口。

圖3?5兩端供電網(wǎng)的等值電路

由于兩端電壓它們之間存在相量差dU=U「U「就使得由節(jié)點(diǎn)1到

節(jié)點(diǎn)4產(chǎn)生了一個(gè)循環(huán)功率，以品表示

循環(huán)功率............（3-15）

Z1+Z2+Z3

兩端供電網(wǎng)絡(luò)中，各線路中流過(guò)的功率可以看作是兩個(gè)功率分量的疊加。其一為兩

端電壓相等時(shí)的環(huán)式網(wǎng)絡(luò)的近似功率；另一為循環(huán)功率（注意循環(huán)功率的方向與dU的

取向有關(guān)）。兩端供電網(wǎng)絡(luò)的近似功率分布：

S2\Z2+Z3I+S3Z3

Sa=—^—--------+Sr.......................(3-16)

Z1+Z2+Z3

?*?(**、

Z]+S3IZi+z/

3:——；-..~-Sc......................(3-17)

Zi+Z2+Z3

§23=60一82.........................（3-18）

由此可見(jiàn)，區(qū)域性開(kāi)式網(wǎng)絡(luò)與區(qū)域性閉式網(wǎng)絡(luò)在計(jì)算上的不同點(diǎn)就在于功率分布的

計(jì)算，后者的功率分布是分兩步完成的。

當(dāng)網(wǎng)絡(luò)各線段的自夕值相等時(shí)，稱之為均一網(wǎng)絡(luò)。這類網(wǎng)絡(luò)在不計(jì)功率損耗影響時(shí),

自然功率分布的有功分量和無(wú)功分量是互不影響的。這時(shí)，他們是按電阻或電抗分布的,

即

P=^—Q=J=I(3-19)

AA~RT

2”

J=l

PB=-『QA=(3-18)

RJ

將式(3-18)中的電阻換為相應(yīng)的電抗也是正確的，特別是全網(wǎng)導(dǎo)線截面相同時(shí),

功率的自然分布按長(zhǎng)度分布，即

(3-19)

應(yīng)該注意：環(huán)流高鼓功率的計(jì)算與網(wǎng)絡(luò)是否均一無(wú)關(guān)。

可以證明：在閉式電力網(wǎng)絡(luò)中，欲使有功功率損耗最小，應(yīng)使功率分布按電阻分布,

e字6.....

QBoptR(3-20)

由此可見(jiàn)：均一網(wǎng)絡(luò)功率的自然分布也就是有功損耗最小時(shí)的分布。因此，在進(jìn)行

網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)使網(wǎng)絡(luò)接近均一。對(duì)于非均一網(wǎng)絡(luò)，要達(dá)此目的，必須采用一定的

措施。

6、地方電力網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算

電壓為35kV及以下的網(wǎng)絡(luò)稱為地方電力網(wǎng)。這種電力網(wǎng)由于其自身的特點(diǎn)(電

壓較，線路較短，傳輸功率相對(duì)較小，等等)，在計(jì)算時(shí)可大大簡(jiǎn)化。一般可作如下

簡(jiǎn)化：

a、可不計(jì)線路電容的影響，線路的等值電路僅為一個(gè)串聯(lián)阻抗；

b、計(jì)算功率分布和電壓分布時(shí)，可不計(jì)功率損耗的影響，并用網(wǎng)絡(luò)額定電壓;

c、計(jì)算電壓分布時(shí)，可不計(jì)電壓降落橫分量［這對(duì)UOkV網(wǎng)絡(luò)同樣適用)，這

時(shí)，電壓降落縱分量近似等于電壓損耗，即

△Va''(號(hào)Rj+Q.X.)起石￡(Ijcos(PjRj+IJsin%X.)

VNj=lj=\

式中PjQj----通過(guò)線段j負(fù)荷功率的有功分量(realpowercomponent)和無(wú)功分

量(reactivepowercomponent);

R/Xj--線段j的電阻和電抗

Ijcoscpj---流過(guò)線段j的負(fù)荷電流及功率因數(shù)(powerfaclor)

VN---網(wǎng)絡(luò)額定電壓(ratedvoltage)

n--計(jì)算網(wǎng)絡(luò)的線段數(shù)

d、有的線段具有較均勻分布的負(fù)荷，計(jì)算時(shí)可用一個(gè)集中負(fù)荷來(lái)代替，其大

小等于均勻分布負(fù)荷的總和，其位置居均勻分布線段的中點(diǎn)，如下圖。

7、電力網(wǎng)絡(luò)的簡(jiǎn)化

實(shí)際的電力網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)較復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)。一般在計(jì)算之前，須簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)的等值電

路，即使在利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算時(shí)，也須如此。例如，將變電所和發(fā)電廠用運(yùn)算負(fù)荷和

運(yùn)算功率代替，將假設(shè)干弓源支路合并為一個(gè)等值電源支路，移置中間復(fù)負(fù)荷，網(wǎng)絡(luò)結(jié)

構(gòu)的等值變換（如星形一一三角形網(wǎng)絡(luò)的等值變換），網(wǎng)絡(luò)分塊，等等。

任何簡(jiǎn)化的計(jì)算都有兩個(gè)過(guò)程，其一是簡(jiǎn)化，其二是復(fù)原。所有上述簡(jiǎn)化的方法皆

可以從參考書(shū)［1］、［2］、［3］、［4］中找到，這里不再重復(fù)。掌握網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)化的技巧對(duì)于網(wǎng)

絡(luò)特性的計(jì)算和分析是十分有益的。

三、例題分析

例37:電力網(wǎng)絡(luò)如下圖,末端負(fù)荷S=15+刀1.25MV4,末端電壓36AV,計(jì)

算電網(wǎng)首端功率和電壓。

解：（1）選取UOkV作為旦壓的根本級(jí)，計(jì)算網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，并畫(huà)出等值電路。（計(jì)算過(guò)程

略）

（2）計(jì)算潮流分布

根據(jù)畫(huà)出的電力網(wǎng)絡(luò)等值電路可見(jiàn)：末端功率用=15+/U.25Ml%,將

末端電壓36匹歸算到電壓根本級(jí)，那么有心=36x110/38.5=102.85匹。

本網(wǎng)為輻射形電網(wǎng)，并且末端的功率和電壓，求潮流分布，因此采用逐段推算法進(jìn)

行計(jì)算。

①計(jì)算變壓器阻抗上的功率損耗

那么變壓器阻抗始端功率

②計(jì)算變壓器阻抗上的電壓損耗

那么變壓器始端電壓U2=4+八。7=102.85+7.67=110.528/

③計(jì)算變壓器導(dǎo)納上的功率損耗

④計(jì)算線路末端導(dǎo)納上的功率損耗

那么線路阻抗末端的功率

⑤計(jì)算線路阻抗上的功率損耗

?計(jì)算線路阻抗上的電壓損耗

那么線路始端電壓q=U2+AU=110.52+6.74=117.26RV

⑦計(jì)算線路始端導(dǎo)納上的功率損耗

那么線路始端功率

例3-2:如圖10kV三相配電線路。B點(diǎn)的負(fù)荷為3MW(cos0=O.8感性)，線路末端C點(diǎn)

負(fù)荷為lMW(cg?。=0.8感性)。AB間線路長(zhǎng)2km,BC間線路長(zhǎng)4km,線路的參數(shù)

為：=0.63Q/Z7M,玉)=0.4C/km,忽略電容，求線路的電壓損耗。

解：(1)計(jì)算電力網(wǎng)絡(luò)參數(shù)

(2)計(jì)算B點(diǎn)、C點(diǎn)的負(fù)荷

B點(diǎn)：PB=3MW,QB=—^―-sin^9=-^―x0.6=2.25MVar

?cos0.8

C點(diǎn)：Pc=\MW,Q(.=?sin^=—x0.6=0.75MVar

coscp0.8

(3)畫(huà)出電網(wǎng)的等值電路：

(4)計(jì)算線路BC上的電壓損耗：

那么B點(diǎn)電壓

(5)計(jì)算線路AB流過(guò)的功率：

(6)計(jì)算線路AB上的電壓損耗：

(7)計(jì)算整條線路上的電壓損耗

以上計(jì)算不計(jì)線路功率損耗。

例3-3:電力網(wǎng)絡(luò)如下圖。始端電壓117kV,c點(diǎn)負(fù)荷工=0.7+川.5M%,b點(diǎn)負(fù)荷

Sh=\\+jA.SMVA,計(jì)算電網(wǎng)始端功率和末端電壓。

解：1.選取UOkV作為電壓的根本級(jí)，計(jì)算網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，并畫(huà)出等值電路。(計(jì)算過(guò)程略)

2.計(jì)算潮流分布

根據(jù)畫(huà)出的電力網(wǎng)絡(luò)等值電路可見(jiàn)：c點(diǎn)負(fù)荷0=0.7+川.5加憶4,b點(diǎn)負(fù)荷

Sz,=ll+./48ML4,始端電壓U產(chǎn)117H4本網(wǎng)為輻射形電網(wǎng)，并且末端功率和始端電

壓，求潮流分布，因此采用逐步漸近法進(jìn)行計(jì)算。

⑴先求功率分布：司5^--------設(shè)電壓為UN——

(2)再求電壓分布：U]U------------>

LG/—95線路上的電壓損耗

。點(diǎn)電壓Ua=U「AU】=117—2.22=114.78攵丫

變壓器上電壓損耗△u-K%+&X.JL77x4.02+6.4x79.4=4.84匹

U(l114.78

h點(diǎn)電壓Ub=Ua-\UT=114.78-4.84=109.94攵V

LG/-50線路上的電壓損耗

C點(diǎn)電壓U,二。〃一八。2=109.94—0.029=109.9

匕點(diǎn)實(shí)際電壓：U；=l09.94x奇=10.994ZV

c點(diǎn)實(shí)際電壓：=109.91lx—=10.99UV

c110

例3-4：兩端供電網(wǎng)絡(luò)如下圖。電源A點(diǎn)電壓117KV,電源端B點(diǎn)電壓112KV,計(jì)算

網(wǎng)絡(luò)功率分布和電壓分布。

解：一，選取100kv作為電壓的根本級(jí)，計(jì)算網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，并畫(huà)出等值電路

線路L1:LG/—120/80km,Dm=5m

b

查表：=0.27Q/km,x0=0.423Q/b0=2.69x10s/km

線路導(dǎo)納上的功率損耗

線路匕2:LGJ-95/60km,Dni=5m

6

查表：r0=0.33C1/km,%=0.429。/左力，Z?o=2.65x10s/km

線路導(dǎo)納上的功率損耗

線路L3:LGJ一95/50km,Dm=5m

-6

查表：q=0.33Q/km,xQ=0.429。/km,b()=2.65xlO5/km

線路導(dǎo)納上的功率損耗

變壓器7；:SF-15/110

并聯(lián)參數(shù)：Zr=1號(hào)+/7)=3.44+；42.35Q

變壓器導(dǎo)納支路的功率損耗

變壓器4:5F-20/110

變壓器導(dǎo)納支路的功率損耗

電力網(wǎng)絡(luò)的等值電路為：

二，計(jì)算運(yùn)算負(fù)荷

（1）計(jì)算2點(diǎn)的運(yùn)算負(fù)荷

（2）計(jì)算3點(diǎn)的運(yùn)算負(fù)荷

電力網(wǎng)絡(luò)的簡(jiǎn)化等值電路如圖：

三，計(jì)算近似功率分布

由近似功率分布計(jì)算可見(jiàn)：鳥(niǎo)3=—L26MW<0有功功率從節(jié)點(diǎn)3流向節(jié)點(diǎn)2,所以

有功功率的分布為2節(jié)點(diǎn)；C23=2.08MW/r>0無(wú)功功率從節(jié)點(diǎn)2流向節(jié)點(diǎn)3,因此

在電壓最低點(diǎn)將電網(wǎng)拆分為兩個(gè)：

四，計(jì)算功率分布和電壓分布

1,左側(cè)電網(wǎng)Af2f3：首端電壓=1172%末端功率

=-1.264-J2.08MVA

（1）計(jì)算功率分布

（2）計(jì)算電壓分布

2,右側(cè)電網(wǎng)B-3:始端電壓/=U2",末端功率，;=16.46+刀0.58例以

（1）計(jì)算功率分布

（2）計(jì)算電壓分布

五，計(jì)算變電所低壓母線電壓〔根據(jù)電力網(wǎng)絡(luò)的等值電路圖）

5=4P—RTI+。7?X"

20.18x3.444-17.2x42.35

變電所I=107.49-=100.07八

107.49

100.07

實(shí)際電壓為:=10-

0-110/11

變電所II

107.22+107.34

=107.28八

42

U；=U「々X&107,28-

=615X4.75+13.97X63.53=%34,V

334107.28

實(shí)際電壓為：必-=生上=9.83人，

KT2110/11

電力網(wǎng)絡(luò)的潮流分布圖

例3-5:由鋼芯鋁絞線架設(shè)的35KV網(wǎng)絡(luò)，其線路公里數(shù)，導(dǎo)線型號(hào)以及負(fù)荷兆伏安數(shù)

和功率因數(shù)均已示于圖中。線路參數(shù)如下

r.=0.910/幻7，

LGJ—35：1

當(dāng)=0.4420/^7?

r.=0.330./km

LGJ—95：1

x}=0..40C/Z〃?

求網(wǎng)絡(luò)的最大電壓損耗。

解這也是一個(gè)地方電力網(wǎng)絡(luò)。由圖中所示各負(fù)荷功率及功率因數(shù)可求出節(jié)點(diǎn)復(fù)功率

A-a段的電壓損耗

△V="[(乙+丹+月+5+5)出?+(Q.+Q,+Q.+?！?Qe)XAa]

"v

=—^―X[(6.4+0.7+0.3+0.4+0.6)X0.33xl5+(4.8+0.713+0.4+0.3+0.8)x0.40x15J

2x35

=1.2IKV

a-b段的電壓損耗〔疊加計(jì)算法〕

a-c段的電壓損耗

所以，網(wǎng)絡(luò)最大電壓損耗為

第四章復(fù)雜電力系統(tǒng)的潮流計(jì)算

一、根本要求

掌握電力系統(tǒng)潮流計(jì)算的數(shù)學(xué)模型［節(jié)點(diǎn)電壓方程)和解算方法；掌握電力網(wǎng)絡(luò)的

節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣；掌握電力系統(tǒng)潮流計(jì)算中的功率方程和變量、節(jié)點(diǎn)的分類；了解高斯-

塞德?tīng)柗ǔ绷饔?jì)算；掌握牛頓-拉夫遜法潮流計(jì)算。

二、重點(diǎn)內(nèi)容

1、節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣

導(dǎo)納矩陣中的對(duì)角元素稱為自導(dǎo)納％,。數(shù)值上等于與該節(jié)點(diǎn)相連的所有支路導(dǎo)納

的總和。導(dǎo)納矩陣中的非對(duì)角元素稱為互導(dǎo)納力，。數(shù)值上等于相連節(jié)點(diǎn)i、j支路導(dǎo)

納的負(fù)值，而且4=今，如果節(jié)點(diǎn)，、/之間無(wú)支路相連，那么％=今=00

節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣的特點(diǎn)：

(1)節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣是一個(gè)"X〃階方陣?！殡娋W(wǎng)的節(jié)點(diǎn)數(shù)［不包括接地點(diǎn))。

(2)節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣是一個(gè)對(duì)稱方陣。

(3)節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣具有對(duì)角優(yōu)勢(shì)，其對(duì)角元素絕對(duì)值大于非對(duì)角元素。

(4)節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣是一個(gè)稀疏矩陣，即節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣中有零元素存在。

2、電力網(wǎng)絡(luò)功率方程

電力網(wǎng)絡(luò)方程采用節(jié)點(diǎn)電壓方程：心工力....................(3-1)

根據(jù)節(jié)點(diǎn)注入電流和注入功率的關(guān)系：，得到以節(jié)點(diǎn)注入功率表示的節(jié)點(diǎn)電壓

方程：rxT=YB將矩陣方程展開(kāi)為：

Ui>

.....................................(3-2)

〃

sn=UfJYnlq+unYn2U2+uny34++U〃Ynn5為電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)數(shù))

j=n**

展開(kāi)通式為r,其中3尸1、2、……將有功、無(wú)功功率分開(kāi)，得到

7=1

以節(jié)點(diǎn)注入功率表示的實(shí)數(shù)方程：

j=n?*

"Re口，力”

Q,=ImUiZYij?Uj

_J=i_

3、電力網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的分類

（1）PQ節(jié)點(diǎn)：節(jié)點(diǎn)的注入功率亍=P+/Q,節(jié)點(diǎn)的電壓向量U（U,心）為待求量；

[2）PV節(jié)點(diǎn)：節(jié)點(diǎn)的注入有功功率尸利電壓大小口節(jié)點(diǎn)注入無(wú)功功率Q和電壓相

位5為待求量；

（3）平衡節(jié)點(diǎn)：節(jié)點(diǎn)的電壓大小U和電壓相位節(jié)點(diǎn)注入有功功率尸和無(wú)功功率Q

為待求量。又稱U6節(jié)點(diǎn)。

4、牛頓一拉夫遜法潮流計(jì)算

運(yùn)用牛頓一拉夫遜法進(jìn)行潮流計(jì)算的核心問(wèn)題是修正方程式的建立和修改。每次迭

代時(shí)都要先求解修正方程式，然后用解得的各節(jié)點(diǎn)電壓修正量求各節(jié)點(diǎn)電壓的新值。這

些修正方程式為：

用直角坐標(biāo)表示時(shí)用極坐標(biāo)表示時(shí)

用極坐標(biāo)表示的牛頓一拉夫遜法潮流計(jì)算的根本步驟:

（I）形成節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣七；

（2）設(shè)PQ節(jié)點(diǎn)電壓的初值。，⑼=1.0、6⑼二0。，設(shè)PV節(jié)點(diǎn)電壓的初值U?=U、

靖）二0。；

（3）求解修正方程式中的不平衡量M⑼、AQ，）；

（4）求解修正方程式中系數(shù)矩陣的各個(gè)元素〃⑼、N⑼、J?、Z*0）；

API[HN△6

（5）解修正方程式:

AQ_|_[/LAU/U

求出各點(diǎn)電壓的相位、大小的修正量AM。）、AU,⑻；

（6）修正各節(jié)點(diǎn)電壓的相位、大小，得到各點(diǎn)電壓的新值:

砂二筋⑼+八用⑻；U2=U?）+必。）

（7）運(yùn)用各節(jié)點(diǎn)電壓的新值返回第（3）步進(jìn)入下一次迭代計(jì)算。這樣重復(fù)迭代求解（3）

~（6）步，每次迭代都要判斷是否滿足收斂條件：

|△爾勺]△。叫

Ihnax?Imax

當(dāng)條件都滿足時(shí)，迭代收斂，得到各節(jié)點(diǎn)電壓的結(jié)果；否那么迭代不收斂，繼續(xù)迭代計(jì)

算。

（8）計(jì)算平衡節(jié)點(diǎn)的功率和PV節(jié)點(diǎn)的無(wú)功功率;

（9）計(jì)算各支路功率。

三、例題分析

例47:電力網(wǎng)絡(luò)接線如圖，寫(xiě)出節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣。

解：電力網(wǎng)絡(luò)中共有4個(gè)節(jié)點(diǎn)(接地點(diǎn)除外)，

那么導(dǎo)納矩陣是4X4階方陣：

例4-2:非線形方程為

(1)用高斯一塞德?tīng)柗ㄇ蠼獠⒌巍?/p>

(2)用牛頓一拉夫遜法求解并迭代三次。

解：

(1)將方程組改寫(xiě)成便于迭代的形式

①取初值X；°)=OX；°)=O

②第一次迭代

③第二次迭代

④第三次迭代

(2)用牛頓一拉夫遜法求解

①取初值=ox￡=0

②第一次迭代

故得

和

X,=X；°)-AX；0)=0+0.5=0.5

因而

X)=X，—AX￡=0—0.5=-0.5

③第二次迭代

(1)

-0.25=1.5AXI+0.5AX^

故得

(,)，)

0.25=0.5AXI+1.5AXi

解得

④第三次迭代

-0.0625=1.25AX,(2)+0.75AX?

故得

0.0625=0.75AX：2)+1.25AX『)

解得

例4-3:電力系統(tǒng)的等值電路如圖：網(wǎng)絡(luò)各支路導(dǎo)納為0.1。試用矩陣分塊法計(jì)算消去5、

6兩節(jié)點(diǎn)，簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)的導(dǎo)綱矩陣。并計(jì)算節(jié)點(diǎn)2、3間支路阻抗。

解：電力系統(tǒng)的導(dǎo)納矩陣:

其中B、C、C\。分別對(duì)應(yīng)矩陣中各塊。

列出節(jié)點(diǎn)電壓方程:

q

其中u24

3U6

力

BUp+CUq=Ip

那么有:

T

CUp+DUq=Iq=O

TxT

消去U一DUq=-CUp,那么Uq=-D-CUp代入上面的方程

1T7

BUP-CD-CUP=IP,A[B-CD-'C]UP=IP

]T

即消去5、6節(jié)點(diǎn)之后的節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣為：Y^=B-CD-Co

先計(jì)算。一%

--0.1

10

00

1030-0.1

D=，CD一1二*03=—c

11

0-0.1-0.100.3

03_-0.1-0.103.

例4-4：系統(tǒng)接線如圖。線路X/=o.i，y=10,a=0.l,p.=p.=2o,Q=Q=i°

運(yùn)行條件：u=U=1'5=0'P/i5,求潮流分布，畫(huà)出潮流分布。,

解：。是阻抗角，其定義為:

代入教材中的公式:

P62+10sin(o-2+a)-20.1=0

解方程:10sin(cF2+cr)-5.1=0

QCI+10COS((T2+a)-19.9=0

Q2+10cos(cr2+a)-19.9=0

由方程⑵解得：/+。=—30?67°。=0.01弧度=0.57°巴=一31,24°

(

代入方程(1)解得：pG|=20.1-10xsin30.67=25.20

代入方程(3),(4)解得：Q=?].24=Q

潮流分布如圖：

分析此系統(tǒng)得潮流分布可知:

JT

(1)由于R/=Oa=,線路中不產(chǎn)生有功損耗。

(2)有功從母線1流向母線2,3=&-3=0一(一40.95")=40.95"

(3)由于線路電抗較大，母線得電壓損耗為0.237標(biāo)幺值，無(wú)功損耗也相當(dāng)可觀。

由于在正常運(yùn)行時(shí)線路電壓偏移值一般不允許超過(guò)10%,故母線2的電壓偏移值

低。提高心的措施有減小線路的電抗值；提高母線1的電壓；在母線2設(shè)置無(wú)

功補(bǔ)償裝置，改變線路無(wú)功分布等等。

(4)現(xiàn)假設(shè)要求將電壓U2的值提高到1，可將5=1作為條件給定，但必須放開(kāi)與

之關(guān)系密切的QG2,將它作為未知量待求。

第五章電力系統(tǒng)的有功功率和頻率調(diào)整

一、根本要求

了解電力系統(tǒng)有功功率和頻率之間的關(guān)系、電力系統(tǒng)的有功功率平衡及備用容量；

掌握電力系統(tǒng)中各類電廠的運(yùn)行特點(diǎn)及合理組合、電力系統(tǒng)中有功功率負(fù)荷的最優(yōu)分

布；了解負(fù)荷和發(fā)電機(jī)的功率-頻率靜特性，掌握電力系統(tǒng)頻率的一次調(diào)整及二次調(diào)整。

二、重點(diǎn)內(nèi)容

1、電力系統(tǒng)中有功功率電源的最優(yōu)組合

根據(jù)各類發(fā)電廠的運(yùn)行特點(diǎn)可見(jiàn)：

原子能電廠建設(shè)投資大，運(yùn)行費(fèi)用小，因此原子能電廠應(yīng)當(dāng)盡可能的利用，讓它滿

發(fā)。

火力發(fā)電廠機(jī)組投入或者退出運(yùn)行的時(shí)間較長(zhǎng)（十幾個(gè)小時(shí).），而且機(jī)組頻繁的啟

?；蛟鰷p負(fù)荷既消耗能量又易于損壞設(shè)備，因此?般火電廠承當(dāng)根本不變的負(fù)荷。其中,

高溫高壓火電廠效率高，應(yīng)該優(yōu)先投入；中溫中壓火電廠效率低一些，但它的負(fù)荷調(diào)節(jié)

能力較強(qiáng)，可以承當(dāng)一定的負(fù)荷變動(dòng)。

水力發(fā)電廠機(jī)組投入或者退出運(yùn)行的時(shí)間短（幾分鐘），操作簡(jiǎn)單、靈活，具有快

速啟動(dòng)、快速增減負(fù)荷的突出優(yōu)點(diǎn)。因此水電廠調(diào)節(jié)能力強(qiáng)，可以承當(dāng)急劇變動(dòng)的負(fù)荷。

綜合考慮以上因素，得到結(jié)論：枯水季節(jié)，原子能電廠、火電廠承當(dāng)根本不變的負(fù)

荷，主要由帶調(diào)節(jié)水庫(kù)的水電廠調(diào)節(jié)負(fù)荷的波峰和波谷的變動(dòng)；洪水季節(jié)，為防止水資

源的浪費(fèi)，水電廠、原子能電廠、高溫高壓火電廠承當(dāng)根本不變的負(fù)荷，由中溫中壓火

電廠承當(dāng)調(diào)節(jié)任務(wù)。

2、電力系統(tǒng)中有功負(fù)荷的最優(yōu)分配

電力系統(tǒng)有功負(fù)荷的最優(yōu)分配的目標(biāo)是：在滿足系統(tǒng)有功功率平衡的條件下，使系

統(tǒng)一次能源的消耗量為最低，使系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性到達(dá)最優(yōu)。

汽輪發(fā)電機(jī)組的耗量特性為：

F=a+bPc+cPc........................C5-1）

其中廠為燃料的消耗量（噸〃卜時(shí)），PG為發(fā)電機(jī)發(fā)出的功率。

機(jī)組的耗量微增率：

2=—........................（5-2）

dP

要實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)中各機(jī)組之間有功負(fù)荷的最優(yōu)分配，必須遵守等耗量微增率準(zhǔn)那

么；

=4==4；=兄......................（5-3）

同時(shí)必須滿足：等約束條件七=七］+七2+……+PGn

.不等約束條件空神工先工心皿

3、電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整

電力系統(tǒng)負(fù)荷的變化引起系統(tǒng)頻率的變動(dòng)，而頻率變動(dòng)對(duì)系統(tǒng)中的用戶會(huì)產(chǎn)生不利

影響，所以必須保持頻率在額定值50Hz±0.2Hz范圍之內(nèi)。對(duì)于負(fù)荷變化引起的系統(tǒng)頻

率的波動(dòng)，系統(tǒng)采用“一次調(diào)整”、“二次調(diào)整”、“三次調(diào)整”進(jìn)行調(diào)頻。

(1)系統(tǒng)的頻率特性

負(fù)荷的頻率特性反映的是：系統(tǒng)負(fù)荷所消耗的有功功率與系統(tǒng)頻率之間的關(guān)系。如

圖5-1所示，系統(tǒng)負(fù)荷所消耗的有功功率隨著系統(tǒng)頻率的增大而增大；如果系統(tǒng)頻率降

低，那么負(fù)荷消耗的有功功率也降低。

發(fā)電機(jī)的頻率特性反映的是：在調(diào)速器的作用下，發(fā)電機(jī)發(fā)出的有功功率與系統(tǒng)頻

率之間的關(guān)系。如圖5-2所示，發(fā)電機(jī)發(fā)出的有功功率隨著系統(tǒng)頻率的增大而減??；如

果系統(tǒng)頻率降低，那么發(fā)電機(jī)發(fā)出的有功功率反而增大。

12)頻率的一次調(diào)整

針對(duì)第一種負(fù)荷變動(dòng)所引起的頻率偏移，由發(fā)電機(jī)組的調(diào)速器進(jìn)行的頻率調(diào)整稱為

頻率的一次調(diào)整。頻率的一次調(diào)整是在發(fā)電機(jī)的調(diào)速器和負(fù)荷自身調(diào)節(jié)特性的共同作用

下完成的，只能做到有差調(diào)節(jié)。

(3)頻率的二次調(diào)整

針對(duì)第二種負(fù)荷變動(dòng)所引起的頻率偏移，由發(fā)電機(jī)組的調(diào)頻器進(jìn)行的頻率調(diào)整稱為

頻率的二次調(diào)整。頻率的二次調(diào)整是在發(fā)電機(jī)的調(diào)頻器、調(diào)速器和負(fù)荷自身調(diào)節(jié)特性三

者共同作用下完成的，能夠到達(dá)無(wú)差調(diào)節(jié)。

(4)頻率的三次調(diào)整

三次調(diào)整的名詞不常用，它其實(shí)就是指：將第三種負(fù)荷變動(dòng)按照最優(yōu)化原那么在各

發(fā)電廠之間進(jìn)行分配。

三、例題分析

例57:兩臺(tái)發(fā)電機(jī)共同承當(dāng)負(fù)荷，他們的耗量特性分別為：

￡=2.5+0.25%+0.0014緇(t/h)

F2=5.0+0.18/^2+0.0018/^2(t/h)

它們的有功功率的上下限分別為：

20MVV<PG,<1OOMW,20MVV<P(.2<100MW

試求負(fù)荷為100MW時(shí)，兩臺(tái)發(fā)電機(jī)組間的最優(yōu)分配方案。

解：兩臺(tái)機(jī)組的耗量微增率分別為：

根據(jù)最優(yōu)分配的等耗量微增率準(zhǔn)那么應(yīng)該有：??二2

代入?yún)?shù)得到方程組:

求解方程組那么%=45.3MW,匕2=54.7MW。滿足發(fā)電機(jī)的發(fā)電極限范圍。

例5-2:系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)組的容量和它們的調(diào)差系數(shù)分別為：

水輪機(jī)組：100MW/臺(tái)x7臺(tái),o%=2；汽輪機(jī)組：200MW/臺(tái)x4臺(tái)，。％二3；

50MW/臺(tái)x5臺(tái),o%=3；100MW/臺(tái)x8臺(tái)，o%=3.5；

其它容量汽輪機(jī)組等效為1500MW,Q%=4O系統(tǒng)總負(fù)荷為3500MW,KL*=1.5。假設(shè)

全部機(jī)組都參加調(diào)頻，當(dāng)負(fù)荷增加1%時(shí)，試計(jì)算系統(tǒng)頻率下降多少？

解：先計(jì)算系統(tǒng)發(fā)電機(jī)的KG

計(jì)算負(fù)荷的KL

全部機(jī)組都參加調(diào)頻時(shí)，KS=YKG+K,=2607.143+105=2712.143MWjH,

即全部機(jī)組都參加調(diào)頻，當(dāng)負(fù)荷增加1%時(shí)，頻率將下降0.0129Hz。

例5-3:A,B兩系統(tǒng)并款運(yùn)行，A系統(tǒng)負(fù)荷增大500MW時(shí)，B系統(tǒng)向A系統(tǒng)輸送的交

換功率為300M肌如這時(shí)將聯(lián)絡(luò)線切除，那么切除后，A系統(tǒng)的頻率為49Hz,B系統(tǒng)的

頻率為50Hz,試求：

(1)A,B兩系統(tǒng)的系統(tǒng)單位調(diào)節(jié)功率KB；

(2)A系統(tǒng)負(fù)荷增大750M肌聯(lián)合系統(tǒng)的頻率變化量。

解：

(1)聯(lián)絡(luò)線切除前得

故2K8=3/^^

聯(lián)絡(luò)線切除后

解法一：設(shè)f為負(fù)荷增大后聯(lián)絡(luò)線切除前系統(tǒng)頻率，/八，二分別為聯(lián)絡(luò)線切除后A，

B系統(tǒng)頻率。那么

?300300「

由②和③得—+Ar=-—+A

KAKH

300300

---------1---------=A-A=I?

KA降

將①代入④式得KA=500MW/Hz,KB=750MW/Hz

解法二：因負(fù)荷變化前聯(lián)合系統(tǒng)頻率等于聯(lián)絡(luò)線切除后B系統(tǒng)得頻率，即50Hz。

故=^^=—=500(MW/Hz)t代入①

AA1

得KB=750MW/Hz

-750

⑵N==-0.6(Hz)

必+3500+750

故A系統(tǒng)負(fù)荷增大150MW時(shí)，聯(lián)合系統(tǒng)頻率下降0.6Hz。

第六章電力系統(tǒng)的無(wú)功功率和電壓調(diào)整

一、根本要求

掌握電力系統(tǒng)的無(wú)功功率電源及其特點(diǎn)，電力系統(tǒng)的無(wú)功功率平衡；了解電力系統(tǒng)

的電壓管理的方法和要求；掌握電力系統(tǒng)各種調(diào)壓措施的原理、特點(diǎn)及計(jì)算方法。

二、重點(diǎn)內(nèi)容

1、無(wú)功功率電源

電力系統(tǒng)有功功率電源是發(fā)電機(jī)。無(wú)功功率電源除了發(fā)電機(jī)外，還有調(diào)相機(jī)、電容

器和靜止補(bǔ)償器。

調(diào)相機(jī)、電容器和靜止補(bǔ)償器統(tǒng)稱為無(wú)功補(bǔ)償裝置。調(diào)相機(jī)實(shí)質(zhì)上就是只能發(fā)出無(wú)

功功率的發(fā)電機(jī)，通過(guò)調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流可以向系統(tǒng)發(fā)出或吸取無(wú)功功率；并聯(lián)電容器可以

向系統(tǒng)發(fā)出無(wú)功功率：靜止補(bǔ)償器既可向系統(tǒng)發(fā)出無(wú)功功率,也可吸取無(wú)功功率C目前,

系統(tǒng)多采用并聯(lián)電容器進(jìn)行無(wú)功功率的補(bǔ)償。

2、電壓管理

電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，負(fù)荷眾多，不可能對(duì)系統(tǒng)中每一點(diǎn)的電壓都進(jìn)行監(jiān)視和調(diào)整。

電力系統(tǒng)可以通過(guò)監(jiān)視和調(diào)整中樞點(diǎn)的電壓來(lái)到達(dá)調(diào)壓的目的。所謂中樞點(diǎn)就是指電力

系統(tǒng)中反映電壓水平的節(jié)點(diǎn)，如主要發(fā)電廠母線和樞紐變電所母線。我們可以根據(jù)負(fù)荷

對(duì)電壓的要求以及供電線路上的電壓損耗來(lái)確定中樞點(diǎn)的電壓偏移范圍。如果控制了系

統(tǒng)中樞點(diǎn)的電壓偏移，也就控制住了系統(tǒng)中大局部節(jié)點(diǎn)的電壓偏移，實(shí)現(xiàn)了電壓管理。

3、調(diào)壓措施

(1)借改變發(fā)電機(jī)端電壓調(diào)壓

各種調(diào)壓手段中，首先應(yīng)考慮調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)電壓，可為這種調(diào)壓措施不需增加任何附

加設(shè)備，簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)。但它的缺點(diǎn)是可調(diào)節(jié)范圍有限，對(duì)于電氣距離較遠(yuǎn)的負(fù)荷調(diào)壓效

果較差。

(2)借改變變壓器變比調(diào)壓

通過(guò)合理的選擇變壓器的分接頭可以到達(dá)良好的調(diào)壓目的。對(duì)無(wú)功功率供給充裕的

系統(tǒng)，改變有載調(diào)壓變壓器分接頭進(jìn)行調(diào)壓，是目前常用的、有效的調(diào)壓措施。

(3)借并聯(lián)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備調(diào)壓

根據(jù)系統(tǒng)負(fù)荷的需要，裝設(shè)并聯(lián)補(bǔ)償設(shè)備一一電容器、調(diào)相機(jī)和靜止補(bǔ)償器進(jìn)行調(diào)

壓。盡管這種調(diào)壓措施需要增設(shè)專門(mén)的補(bǔ)償設(shè)備，增大投資，但是對(duì)于無(wú)功功率缺乏的

系統(tǒng)應(yīng)優(yōu)先采用。采用無(wú)功功率的就地補(bǔ)償可以降低網(wǎng)絡(luò)損耗，因此系統(tǒng)中大量采用并

聯(lián)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備進(jìn)行調(diào)壓。

(4)借串聯(lián)電容器調(diào)壓

作為調(diào)壓措施，串聯(lián)補(bǔ)償電容器由于設(shè)計(jì)、運(yùn)行等方面的原因，目前很少使用。

三、例題分析

例6-1:一臺(tái)降壓變壓器變比為110±2x2.5%ZV/6.3K/,變壓器阻抗歸算到高壓側(cè)

為：

R=2.44Q,X=40Qo當(dāng)變壓器末端負(fù)荷最大3儂=28+刀4〃歷時(shí)，變壓器首端

電

壓為110ZV；當(dāng)變壓器末端負(fù)荷最小3min=1。+時(shí)，變壓器首端電壓為113攵Vo

為了保證變壓器低壓側(cè)電壓保持在6AV?6.6ZV范圍內(nèi)，請(qǐng)選擇變壓器分接頭。

解：1、首先計(jì)算變壓器中的電壓損耗

一旦［...PR+QX28x2.44+14x40_....

(1)最大負(fù)荷時(shí)：AUmax=--------=-----------------------=5.1kV

maxU110

c口|々力”|"PR+QX10x2.44+6x40

(2)最小負(fù)荷時(shí)：AU向二一~^—=-----------=2.34&丫

2、計(jì)算分接頭電壓

(1)最大負(fù)荷時(shí)，變壓器電壓損耗大，低壓側(cè)電壓不能低于6&V,因此變比Z應(yīng)當(dāng)

變壓器高壓側(cè)分接頭電壓

UlImIIIC”4/\=&x6.3=109.44V

(2)最小負(fù)荷時(shí)，變壓器電壓損耗小，低壓側(cè)電壓不能高于6.6ZV,因此變比人應(yīng)

當(dāng)

變壓器高壓側(cè)分接頭電壓U】min=-6.3=105.6匹

(3)變壓器高壓側(cè)分接頭電壓取兩者的平均值

考慮到變壓器高壓側(cè)的分接頭有五個(gè)，分別為：115.5W、112.75W、110亞、

107.25%V、104.5