电力系统分析复习概要.ppt

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1、电力系统分析电力系统分析期末复习期末复习第一章第一章 电力系统概述和基本概念电力系统概述和基本概念 熟练掌握以下概念：熟练掌握以下概念： 1.电力系统，电力网，对电力系统运行的基本要求电力系统，电力网，对电力系统运行的基本要求; 2.电力系统的额定电压等级电力系统的额定电压等级,电力系统负荷、负荷曲线的分电力系统负荷、负荷曲线的分类及最大负荷利用小时类及最大负荷利用小时Tmax的概念及计算。的概念及计算。 3.电力系统中性点接地的方式以及各自的优缺点电力系统中性点接地的方式以及各自的优缺点电力网：电力网：由变电所和不同电压等级的输配电线路组成的网络。由变电所和不同电压等级的输配电线路组成的网络

2、。电力系统电力系统：由各类发电厂、电力网和用户组成的一个系统，：由各类发电厂、电力网和用户组成的一个系统，能够完成发电、输电、变电、配电直到用电的全过程。能够完成发电、输电、变电、配电直到用电的全过程。 1.11.1、电力系统的基本概念电力系统的基本概念1保证供电的可靠性。保证供电的可靠性。2保证良好的电能质量。保证良好的电能质量。 对电力系统的基本要求对电力系统的基本要求 根据电力负荷对供电可靠性的要求，负荷分为一类、二类根据电力负荷对供电可靠性的要求，负荷分为一类、二类和三类负荷和三类负荷。电力系统供电的可靠性，就是要保证一级负荷在电力系统供电的可靠性，就是要保证一级负荷在任何情况下都不停

3、电，二级负荷尽量不停电，三级负荷可以停任何情况下都不停电，二级负荷尽量不停电，三级负荷可以停电。电。 保证系统的电压、频率、波形在允许的范围内变动。保证系统的电压、频率、波形在允许的范围内变动。 电压偏移：一般不超过用电设备额定电压的5%。 频率偏移：一般不超过0.2Hz。3为用户提供充足的电能。为用户提供充足的电能。1.用电设备的额定电压：用电设备的额定电压：与同级电网的额定电压相同与同级电网的额定电压相同。2.发电机的额定电压：发电机的额定电压：比同级电网的额定电压高出比同级电网的额定电压高出5%，用于补偿线路上的电压损失。用于补偿线路上的电压损失。1.2 电力系统的电压等级和负荷 一、电

4、力系统的额定电压一、电力系统的额定电压电力网的额定电压：电力网的额定电压：我国高压电网的额定电压等级有我国高压电网的额定电压等级有3kV、6 kV、10 kV、35 kV、60 kV、110 kV、220 kV、330 kV、500 kV等。等。3.变压器的额定电压变压器的额定电压变压器的变压器的一次绕组：一次绕组：相当于是用电设备，其额定电压应相当于是用电设备，其额定电压应与电网的额定电压相同与电网的额定电压相同。变压器的变压器的二次绕组：二次绕组：对于用电设备而言，相当于电源对于用电设备而言，相当于电源。注意：注意：当变压器一次绕组直接与发电机相连时，其额定电压应与发电当变压器一次绕组直接

5、与发电机相连时，其额定电压应与发电机的额定电压相同。机的额定电压相同。u当变压器二次侧供电线路较长时：应比同级电网额定电当变压器二次侧供电线路较长时：应比同级电网额定电压高压高10% u当变压器二次侧供电线路较短时：应比同级电网额定电当变压器二次侧供电线路较短时：应比同级电网额定电压高压高5%l4.4.电力线路的平均额定电压电力线路的平均额定电压Uav=1.05UN3.15kV、6.3 kV、10.5 kV、37 kV、63 kV、115 kV、230 kV、345 kV、525 kV等。等。二二. .电力系统的负荷电力系统的负荷 1 1、电力负荷的分级及其对供电的要求、电力负荷的分级及其对供

6、电的要求 供电方式供电方式:由两个由两个独立电源独立电源供电供电一级负荷：中断供电将造成人身伤亡，重大设备损坏，重大一级负荷：中断供电将造成人身伤亡，重大设备损坏，重大产品报废，或在政治、经济上造成重大损失。产品报废，或在政治、经济上造成重大损失。二级负荷：中断供电将造成主要设备损坏，大量产品报废，二级负荷：中断供电将造成主要设备损坏，大量产品报废，重点企业大量减产，或在政治、经济上造成较大损失。重点企业大量减产，或在政治、经济上造成较大损失。 供电方式供电方式:由由双回路双回路供电供电三级负荷：所有不属于一、二级负荷的电力负荷。三级负荷：所有不属于一、二级负荷的电力负荷。 供电方式供电方式:

7、对供电电源无特殊要求。对供电电源无特殊要求。 年最大负荷年最大负荷Pmax ：指全年中消耗电能最多的半小时的平均指全年中消耗电能最多的半小时的平均功率，即年负荷曲线的最高点功率，即年负荷曲线的最高点 30maxPP年最大负荷利用小时数年最大负荷利用小时数Tmax在此时间内，用户以年最大在此时间内，用户以年最大负荷持续运行所消耗的电能恰好负荷持续运行所消耗的电能恰好等于全年实际消耗的电能，如图等于全年实际消耗的电能，如图max87600maxmaxdPtpPWTa图图 年最大负荷与年最大负荷利用小时数年最大负荷与年最大负荷利用小时数2. 与负荷曲线有关的物理量与负荷曲线有关的物理量 我国电力系统

8、中性点有三种运行方式：我国电力系统中性点有三种运行方式：1 1、中性点不接地的电力系统、中性点不接地的电力系统1.正常运行时，系统的三相电压对称，地中无电流流过，正常运行时，系统的三相电压对称，地中无电流流过，2.当系统发生当系统发生A相接地故障时相接地故障时 ，A相对地电压降为零，中性相对地电压降为零，中性点电压点电压 AAUUUU000l中性点不接地中性点不接地l中性点经消弧线圈接地中性点经消弧线圈接地l中性点直接接地中性点直接接地1.3 电力系统中性点运行方式 小电流接地系统小电流接地系统大电流接地系统大电流接地系统图图1-8 中性点不接地系统发生中性点不接地系统发生A相接地故障时的电路

9、图和相量图相接地故障时的电路图和相量图AAAUUUUU000各相对地电压各相对地电压PCBUUU3在数值上在数值上相角互差相角互差60U0UA15003jACAACCCeUUUUUUU15003jABAABBBeUUUUUUU0UAUBUCUBUCUPEI特点特点中性点不接地系统发生单相接地故障时，线电压不变，而中性点不接地系统发生单相接地故障时，线电压不变，而非故障相对地电压升高到原来相电压的非故障相对地电压升高到原来相电压的 倍倍中性点对地电压升高为相电压中性点对地电压升高为相电压单相接地电流等于正常时单相对地电容电流的单相接地电流等于正常时单相对地电容电流的3倍。倍。3 单相接地电流小于

10、单相接地电流小于30A的的310kV电力网；电力网； 单相接地电流小于单相接地电流小于10A的的3560kV电力网。电力网。适用范围适用范围2 2、中性点经消弧线圈接地的电力系统、中性点经消弧线圈接地的电力系统 在电力系统中一般采在电力系统中一般采用过补偿运行方式用过补偿运行方式消弧线圈的补偿方式消弧线圈的补偿方式 欠补偿欠补偿: :CLII 全补偿全补偿:CLII 过补偿过补偿: :CLII特点：特点：中性点始终保持零电位。非故障相对地电压不变中性点始终保持零电位。非故障相对地电压不变 优点优点 节约绝缘投资。节约绝缘投资。发生发生单相短路时，非故障相对单相短路时，非故障相对地电压不变，电气

11、设备绝地电压不变，电气设备绝缘水平可按相电压考虑。缘水平可按相电压考虑。因此，我国因此，我国110kV及以上及以上的电力系统基本上都采用的电力系统基本上都采用中性点直接接地的方式中性点直接接地的方式 。1.3.3 1.3.3 中性点直接接地的电力系统中性点直接接地的电力系统 图图1-10 中性点直接接地系统的电力系统示意图中性点直接接地系统的电力系统示意图第二章第二章 电力系统元件参数和等值电路电力系统元件参数和等值电路掌握：掌握： 1.输电线路、变压器的等值电路及参数计算输电线路、变压器的等值电路及参数计算; 2.以标幺制表示的以标幺制表示的电力网络的等值电路电力网络的等值电路。第二章 电力

12、系统元件参数和等值电路 一、电力线路的元件参数与等值电路一、电力线路的元件参数与等值电路 对对220KV以上的输电线路，采用分裂以上的输电线路，采用分裂导线或扩径空心导线以减少电晕损耗导线或扩径空心导线以减少电晕损耗和线路电抗。和线路电抗。Sr10157. 0lg1445. 010)5 . 0lg6 . 4(241rDrDfxmrmmmkkeqdrrDx21eqm1r m/0157. 0lg1445. 0分裂导线分裂导线分裂根数越多，电抗下降越多。一般不超过分裂根数越多，电抗下降越多。一般不超过4根。根。6m1110lg58. 7rDCb32110UPgg式中，式中， 为实测线路单位长度的电晕

13、损耗功率（为实测线路单位长度的电晕损耗功率（kW/km）。）。 gP1 双绕组变压器双绕组变压器电力系统中，双绕组变压器一般采用由电阻、电抗、励磁电导和电纳组成电力系统中，双绕组变压器一般采用由电阻、电抗、励磁电导和电纳组成的的型等效电路。型等效电路。图图2- 双绕组变压器的等效电路双绕组变压器的等效电路a）型等效电路型等效电路 b）励磁支路用功率表示的等效电路）励磁支路用功率表示的等效电路 c）简化等效电路）简化等效电路 并用并用空载损耗代替电导空载损耗代替电导、励磁功率代替电纳励磁功率代替电纳，35kV及以及以下的变压器中，励磁支路可忽略不计，简化为等效电路下的变压器中，励磁支路可忽略不计

14、，简化为等效电路c)。注意：注意：变压器等值电路中的电纳的符号与线路等值电路中电纳的符号相变压器等值电路中的电纳的符号与线路等值电路中电纳的符号相反，前者为负，后者为正；因为前者为感性，后者为容性。反，前者为负，后者为正；因为前者为感性，后者为容性。 以上参数应根据铭牌数据计算得出以上参数应根据铭牌数据计算得出二、变压器的参数和等值电路32210NNkTSUPRNkNTSUUX%102注意：计算到的数值为折算到某一侧之后高、低压侧的电阻、注意：计算到的数值为折算到某一侧之后高、低压侧的电阻、电抗电抗之和之和。320321010NNFeTUPUPG52010%NNTUSIB说明：说明：以上各式中

15、，以上各式中， U 、S、P、Q、的单位分别为、的单位分别为kV、kVA、kW和和kvar。2 三绕组变压器三绕组变压器三绕组变压器容量比有三种不同类型：三绕组变压器容量比有三种不同类型：F100/100/100：三个绕组的容量均等于变压器的额定容量；三个绕组的容量均等于变压器的额定容量；F100/100/50：第三个绕组的容量为变压器额定容量的：第三个绕组的容量为变压器额定容量的50%；F100/50/100：第二个绕组的容量为变压器额定容量的：第二个绕组的容量为变压器额定容量的50%。13213133223232450100450100kkkkkkPPPPPP 短路试验时只能使容量小的绕组

16、达到它的额定电流（有两组数据是短路试验时只能使容量小的绕组达到它的额定电流（有两组数据是按按50%容量的绕组达到额定容量时测量的值）。而式中的容量的绕组达到额定容量时测量的值）。而式中的SN指的是指的是100%绕组的额定容量。因此，绕组的额定容量。因此，应先将各绕组的短路损耗按变压器的额定容量进应先将各绕组的短路损耗按变压器的额定容量进行折算，然后再计算电阻。如对容量比为行折算，然后再计算电阻。如对容量比为100/100/50的变压器，其折算公的变压器，其折算公式为式为式中，式中， 、 为未折算的绕组间短路损耗（铭牌数据）；为未折算的绕组间短路损耗（铭牌数据）； 、 为折算到变压器额定容量下的

17、绕组间短路损耗。为折算到变压器额定容量下的绕组间短路损耗。32kP13kP32kP13kP对对100/100/50和和100/50/100的变压器：的变压器：322333222232211101010NNkTNNkTNNkTSUPRSUPRSUPR211332313322123213211212121kkkkkkkkkkkkPPPPPPPPPPPP2.4 2.4 以以标幺制表示的等值标幺制表示的等值网络网络u基准值的选取基准值的选取通常先选定基准容量通常先选定基准容量 SB和基准电压和基准电压UB，则基准电流，则基准电流IB和基和基准电抗准电抗ZB分别为：分别为：BBBUSI3BBBBBSUI

18、UZ23u 不同基准值的标幺值间的换算不同基准值的标幺值间的换算电力系统中各电气设备所给出的标幺值都是以其自身的额电力系统中各电气设备所给出的标幺值都是以其自身的额定值为基准值的标幺值定值为基准值的标幺值 ，不能直接进行运算，必须将它们换算，不能直接进行运算，必须将它们换算成统一基准值的标幺值。成统一基准值的标幺值。 换算方法是：换算方法是： 先将以额定值为基准的标幺值还原为有名值，选先将以额定值为基准的标幺值还原为有名值，选定定SB和和UB，计算以此为基准的标幺值。计算以此为基准的标幺值。 u统一基准值下各元件电抗标幺值的计算统一基准值下各元件电抗标幺值的计算发电机：发电机：通常给出通常给出

19、SN、UN和额定电抗标幺值，则和额定电抗标幺值，则 *NGX实际值实际值NNNGNNGGSUXZXX2*22*2*BBNNNGBBGBGGUSSUXUSXZXX统一基准值下的标幺值统一基准值下的标幺值变压器：变压器：通常给出通常给出SN、UN和短路电压百分数和短路电压百分数 ， %kU1001001003100%*2NTNTNNNNTNNkkXUXSUUUXIUUUNBBNkNBBNNTBBNNNTBBTTSSUUUSSUUXSUSUXSUXX22*22*2*)(100%)(/输电线路：输电线路：通常给出线路长度和每公里的电抗值，则通常给出线路长度和每公里的电抗值，则 2*BBLBLLUSXX

20、XX电抗器：电抗器：通常给出通常给出IN 、UN和电抗百分数和电抗百分数 *RNX统一基准值下的标幺值统一基准值下的标幺值2*2*3/BBNNRNBBRRUSIUXSUXX在实际计算中，总是希望基准电压等于（或接近于）该电压级在实际计算中，总是希望基准电压等于（或接近于）该电压级的额定电压。考虑到电力系统中同一电压等级的各元件额定电的额定电压。考虑到电力系统中同一电压等级的各元件额定电压也不同，取该电压级的平均额定电压压也不同，取该电压级的平均额定电压Uav。将变压器的变比将变压器的变比用其两侧网络的平均额定电压之比来代替用其两侧网络的平均额定电压之比来代替，称近似计算法。，称近似计算法。F近

21、似计算法近似计算法采用近似计算法后，各段的基准电压即为该段网络的采用近似计算法后，各段的基准电压即为该段网络的Uav，不需再计算。不需再计算。必需注意：采用近似法时，各元件的额定电压一律采用该元件所必需注意：采用近似法时，各元件的额定电压一律采用该元件所在段网络的平均额定电压代替，只有电抗器除外。在段网络的平均额定电压代替，只有电抗器除外。 NBNGBBNNNGGSSXUSSUXX*22*NBkNBBNkTSSUSSUUUX100%)(100%2*第三章第三章 电力网络的潮流分析与计算电力网络的潮流分析与计算 熟练掌握电力线路的功率损耗和电压降落的计算。近似计算只计U。 熟练掌握变压器的功率损

22、耗和电压降落的计算。 熟练掌握运算功率、运算负荷和运算电路的概念。 熟练掌握简单开式网络的功率和电压计算。 了解两端供电的开式网络和环形网络的潮流计算。一、电力网的功率损耗一、电力网的功率损耗1 电力线路的功率损耗和功率平衡设已知线路末端运行电压设已知线路末端运行电压和负荷功率，求线路首端和负荷功率，求线路首端功率。功率。1 1）末端导纳支路功率损耗）末端导纳支路功率损耗222221yyQjBUjS2 2）电力网环节末端功率）电力网环节末端功率22222222jQPQjjQPSSSyy3.1 电力线路和变压器的功率损耗和电压降落电力线路和变压器的功率损耗和电压降落ZZZQjPjxRUQPS)(

23、2222221121jQPSSSZ121121yyQjBUjS3 3）阻抗支路的功率损耗）阻抗支路的功率损耗大小随功率的变化而变化大小随功率的变化而变化4 4）电力网环节首端功率）电力网环节首端功率5 5）首端导纳支路的功率损耗）首端导纳支路的功率损耗6 6）线路首端功率）线路首端功率11111jQPSSSy12QQ%10012PP在求得线路两端有功功率后可求输电效率在求得线路两端有功功率后可求输电效率 。注意。注意：线路始端的无功功率不一定大于线路末端输出的无功功率。线线路始端的无功功率不一定大于线路末端输出的无功功率。线路轻载时，电容中发出的感性无功可大于电抗中消耗的感性无路轻载时，电容中

24、发出的感性无功可大于电抗中消耗的感性无功，以至于使功，以至于使 ，由此将引起末端电压的升高。，由此将引起末端电压的升高。2 2 变压器的功率损耗变压器的功率损耗)(222TTTjXRUQPS0020)(QjPUjBGSTT阻抗支路中的功率损耗（变动损耗）阻抗支路中的功率损耗（变动损耗）导纳支路（固定损耗）导纳支路（固定损耗）线路首端电压线路首端电压有效值有效值为：为： 222221)(UUUU首端电压的相位为：首端电压的相位为： 2221tanUUU2U1U1电压降落电压降落:是指电力网任意两点电压的是指电力网任意两点电压的相量差相量差，即，即 21UUUd二、电力网中的电压平衡关系二、电力网

25、中的电压平衡关系电压降落的纵分电压降落的纵分量量 2222URQXPU电压降落的横分量电压降落的横分量 222222URQXPjUXQRP2222UXQRPU2电压损失电压损失:是指线路首末端电压的代数差，即是指线路首末端电压的代数差，即 21UUUF对于对于110kV及以下电压等级的电力网，可忽略电压降落的横及以下电压等级的电力网，可忽略电压降落的横分量分量 ，此时，电压损失就等于电压降落的纵分量此时，电压损失就等于电压降落的纵分量 ，即，即 2U2U222221UXQRPUUUU实际电力系统中，负荷点往往不直接给出负荷功率，而是降压变实际电力系统中，负荷点往往不直接给出负荷功率，而是降压变

26、电所或固定出力的发电厂。为了简化计算，常常电所或固定出力的发电厂。为了简化计算，常常将变电所处理为一将变电所处理为一个等值负荷个等值负荷，称为变电所的运算负荷。，称为变电所的运算负荷。将固定出力的发电厂处理为将固定出力的发电厂处理为一等值功率一等值功率，称为发电厂的运算功率。如图：，称为发电厂的运算功率。如图：三、运算负荷和运算功率)21(3CylQjS(1)负荷功率：S4，降压变压器低压侧末端负荷的功率。 (2)等值负荷功率：在变电所高压母线上负荷从网络中吸 取的功率3S(3)运算负荷: ，为从电力线路阻抗中流出的功率3S3224333SSSSSSSylyTZTyl1 变电所运算负荷变电所的

27、运算负荷等于它的变电所的运算负荷等于它的低压母线负荷低压母线负荷加上加上变压器的总功率损变压器的总功率损耗耗(阻抗、导纳阻抗、导纳)，再加上高压母线上的负荷和，再加上高压母线上的负荷和与其高压母线相连的与其高压母线相连的所有线路电容功率的一半所有线路电容功率的一半。2 发电厂运算功率(1)电源功率：发电机母线送至系统的功率111jQPS(2)等值电源功率：变压器高压母线向系统送出的功率， 也称节点2向系统里注入的功率，此时定为正值。（3）运算功率:为流入电力线路阻抗中的功率 2S21112ylZTyTSSSSS)21(22CylQjS发电厂的运算功率等于它发出的总功率减去厂用电及地方负荷，发电

28、厂的运算功率等于它发出的总功率减去厂用电及地方负荷，再减去升压变压器中的总功率损耗和与再减去升压变压器中的总功率损耗和与其高压母线相连的所有其高压母线相连的所有线路电容功率的一半线路电容功率的一半 例：例：)2121(101CBCCABTTLDBQjQjSSSS)21(202CBCTTPGCQjSSSSS简化后的等值电路简化后的等值电路变电所运变电所运算负荷算负荷SB发电厂运算发电厂运算功率功率SC一、简单开式网潮流计算一、简单开式网潮流计算1）已知末端电压）已知末端电压 和功率和功率 ，求首端的电压和功率。，求首端的电压和功率。2U2S3）已知末端负荷）已知末端负荷 和首端电压和首端电压 。

29、2S1U2）已知首端电压和功率，求末端功率电压。分析方法同上）已知首端电压和功率，求末端功率电压。分析方法同上。根据负荷功率，以额定电压代替实际运行电压，由末端向首根据负荷功率，以额定电压代替实际运行电压，由末端向首端进行功率平衡计算直至求出端进行功率平衡计算直至求出1S。 根据给定的根据给定的 和计算到的和计算到的 ，从首端向末端进行电压平衡计，从首端向末端进行电压平衡计算至求出末端电压。算至求出末端电压。 1U1S3.2 开式网络的潮流分布开式网络的潮流分布3、地方网的潮流计算、地方网的潮流计算1 1）忽略等值电路中的导纳支路；）忽略等值电路中的导纳支路；2 2）忽略阻抗中的功率损耗；）忽

30、略阻抗中的功率损耗；3 3）忽略电压降落的横分量；）忽略电压降落的横分量；4 4）用线路额定电压代替各点实际电压计算电压损耗。）用线路额定电压代替各点实际电压计算电压损耗。3.3 简单闭式网的潮流分布简单闭式网的潮流分布3.3.1 环形网络（两端电源电压相等供电网络）的功率分布负荷功率由两端电源分担，各电源分担负荷的多少与该电源负荷功率由两端电源分担，各电源分担负荷的多少与该电源距离负荷点的电气距离成反比。距离负荷点的电气距离成反比。 aABaaaaaAaSZZSZZZS*aABaaaaaBaSZZSZZZS*流经流经Za和和Za支路的功率支路的功率与负荷功率有关，称与负荷功率有关，称供载功率

31、供载功率AcAbAaASSSS*1*ABniiiABccbbaaZSZZSZSZSZ3.3.2 3.3.2 两端电源电压不相等供电网的功率分布供电网供电网中除了供载功率外，还有循环功率。中除了供载功率外，还有循环功率。*UdZUSZZSABNaABaAa*UdZUSZZSABNaABaBaBAUUUdF以上为电网的以上为电网的基本功率分布基本功率分布( (未计元件功率损耗未计元件功率损耗) )；F在基本功率分布的功率分界点将闭式网分解为两个开式网，在基本功率分布的功率分界点将闭式网分解为两个开式网，按开式网的潮流和电压计算方法从分界点向电源点递推求电按开式网的潮流和电压计算方法从分界点向电源点

32、递推求电压和功率分布。压和功率分布。3.3.3 3.3.3 环形网络的潮流计算（略）第五章 电力系统有功功率的平衡及频率调整 掌握发电机和负荷的掌握发电机和负荷的P-f 静态特性曲线，单位调节功率静态特性曲线，单位调节功率KG和和KL的意义，的意义， KG与调差系数的关系，与调差系数的关系， KL不可调，系统的单位调节不可调，系统的单位调节功率功率K= KG+KL 。 掌握互联系统频率调整的计算：掌握互联系统频率调整的计算：1、系统不参加一次调频、系统不参加一次调频K= KL 2、系统参加一次调频、系统参加一次调频K= KG+KL 3、系统不参加二次调频、系统不参加二次调频PG=04、系统参加

33、二次调频、系统参加二次调频PG01、耗量特性发电设备单位时间内消耗的能源与发出的有功功率的关系。发电设备单位时间内消耗的能源与发出的有功功率的关系。(1)耗量微增率: 耗量特性曲线上某点切线的斜率耗量特性曲线上某点切线的斜率 /dPdF(2)比耗量：特性曲线上某点的纵坐特性曲线上某点的纵坐标和横坐标标和横坐标( (即输入与输出即输入与输出) )之比之比 / PF2、等耗量微增率准则电力系统中的各发电机组按相等的耗量微增率运行，可使总的能量损耗最小min)()(2211GGPFPFF应有应有215.2 5.2 电力系统的频率特性电力系统的频率特性 负荷从电网中取用有功功率与电网频率的关系负荷从电

34、网中取用有功功率与电网频率的关系近似表示为一条直线：LLKPf负荷的频率调节效应决定于系统中各类有功负荷的比重，不能控制。)/(HzMW*/fPffPPKLNLNLL fPKGGGNNGNGNGGGPfKffPPfPK/*发电机组的调差系数机组由空载到满载时，频率变化与发电机输出功率变化之比GPf100%1*GK调差系数与单位调节功率的关系：调差系数越小(单位调节功率越大)，频率偏移越小SLGLKKKfP/0系统的单位调节功率系数系统的单位调节功率系数负荷增量 ：0LP参与调频的机组愈多，KG越大，KS就愈大。f越稳定) 1 (0000SGLLGGLKPPKKPPf如果二次调频增发的功率 与负

35、荷增量 相等，则 ，即所谓的无差调节。0LP0GP0f()ABBAPKfKP BAABBAabKKPKPKPl 频率变化取决于两系统的功率缺额和单位调节功率。第六章 电力系统无功功率的平衡和电压的调整 掌握电力系统的电压管理采取中枢点电压管理，中枢点掌握电力系统的电压管理采取中枢点电压管理，中枢点的调压方式。的调压方式。 熟练掌握电力系统的调压措施：熟练掌握电力系统的调压措施：1 1、改变发电机的端电压进行调压，调压范围在额定电压的、改变发电机的端电压进行调压，调压范围在额定电压的5%5%，适用近距离，小范围调压。，适用近距离，小范围调压。* *2 2、熟练掌握改变变压器变比，选择变压器分接头

36、调压的、熟练掌握改变变压器变比，选择变压器分接头调压的计算。计算。3 3、改变无功功率分布调压。、改变无功功率分布调压。4 4、改善电力线路参数、改善电力线路参数串联电容调压。串联电容调压。 熟练掌握按经济电流密度选择导线截面的方法熟练掌握按经济电流密度选择导线截面的方法电力线路无功损耗 6.1 电力系统中无功功率的平衡一.无功功率负荷和无功功率损耗002Q2221222222UUBXUQP变压器无功损耗 20100%100%NNSNTSSSUSIQ二、无功功率电源 电力系统的无功功率电源包括同步发电机、同期调相机、并联电容器和静止补偿器（无功补偿装置）等。同步调相机：同步调相机： 只能发出无

37、功功率的发电机既可以过励运行，也可以欠励运行，其运行状态取决于系统电压调整的要求过激运行时向系统输送其额定容量的无功功率，做无功电源；欠励运行时从系统吸取0.50.65倍额定容量的无功功率，做无功负载电力电容器只能作为无功电源向系统输送无功功率，一般采用三角形或星形接法组成电容器组。6.2 电力系统的电压管理1 1、中枢点的调压方式、中枢点的调压方式1) 逆调压：在大负荷时升高中枢点电压，小负荷时降低中枢点电压。最大负荷方式运行时，中枢点电压高于线路额定电压5； 在最小负荷方式运行时，中枢点的电压等于线路额定电压。 顺调压：大负荷时允许中枢点电压低一些，但不低于线路额定电压的102.5；小负荷

38、时允许其电压高一些，但不超过线路额定电压的107.5的。 恒调压：即在任何负荷下，中枢点电压保持为大约恒定的数值，一般较线路额定电压高25。（1）调节发电机励磁电流以改变发电机机端电压UG；（2）改变变压器的变比k1、k2；（3）改变网络无功功率Q的分布；（4）改变网络参数R+jX（主要是X）2. 2.电压调整的措施电压调整的措施：二、改变变压器变比调压1、降压变压器分接头的选择KUUUT12为了达到调压的目的，双绕组变压器在高压侧、三绕组变压器在高压侧和中压侧都装有分接头开关。改变变压器变比调压，实质上就是如何根据低压侧的调压要求合理选择变压器的分接头电压U1t降压变压器高压侧运高压侧运行电

39、压行电压归算到高归算到高压侧后的压侧后的电压损耗电压损耗变压器低压侧按调压要求的实际运行电压U2为高压侧分高压侧分接头电压接头电压低压绕组低压绕组额定电压额定电压NtTUUUU211得高压侧分接头电压为NTtUUUUU2211当变压器通过不同的负荷时，分接头电压有不同的计算值然后求取它们的算术平均值，即 选择一个与它最接近的标准分接头电压作为公用分接头，然后根据所选取的分接头校验最大负荷和最小负荷时低压母线的实际电压是否符合要求2/ )(min1max11tttavUUU) 1 (2max2maxmax1max1NTtUUUUU)2(2min2minmin1min1NTtUUUUU最大负荷方式

40、下变最大负荷方式下变压器低压母线要求压器低压母线要求的运行电压的运行电压最小负荷方式下变最小负荷方式下变压器低压母线要求压器低压母线要求的运行电压的运行电压2、升压变压器分接头的选择升压变压器 分接头电压的选择同降压变压器相同。注意：升压变压器中功率方向从低压侧指向高压侧，因此式中UT为正)3(2max2maxmax1max1NTtUUUUU)4(2min2minmin1min1NTtUUUUU上面各式中U2N的取值同式(1)(2)中不同，通常为发电机的额定电压。注意：在无功有裕或无功平衡的电力系统中，改变变压器变比注意：在无功有裕或无功平衡的电力系统中，改变变压器变比有很好的调压效果。但在无

41、功不足的系统中，不宜采用改变变有很好的调压效果。但在无功不足的系统中，不宜采用改变变比调压。比调压。6.4 输电线路导线截面的选择 一、按经济电流密度选择导线截面一、按经济电流密度选择导线截面ececjIA30说明：说明：计算出经济截面计算出经济截面Aec后，应选后，应选最接近而又偏小最接近而又偏小一点的标准截面。一点的标准截面。 7.1 7.1 短路的基本概念短路的基本概念短路的种类短路的种类对称短路：对称短路： 三相短路三相短路k（3）不对称短路：不对称短路：单相接地短路单相接地短路k（1）两相接地短路两相接地短路k（1,1）两相短路两相短路k（2）在各种短路故障中，单相接地占大多数（在各

42、种短路故障中，单相接地占大多数（65%65%），三相短路的机会最少（），三相短路的机会最少（5%5%）. .但但三相短路的短路电流最大，后果最严重。三相短路的短路电流最大，后果最严重。7.2 7.2 无限大功率电源供电系统的三相短路无限大功率电源供电系统的三相短路一、无限大容量系统u无限容量系统（又叫无限大功率电源），是指系统的容量无限容量系统（又叫无限大功率电源），是指系统的容量为为 ，内阻抗为零。，内阻抗为零。u无限容量系统的特点：在电源外部发生短路，无限容量系统的特点：在电源外部发生短路，系统频率恒系统频率恒定定，电源母线上的，电源母线上的电压基本不变电压基本不变，即认为它是一个恒压源。

43、，即认为它是一个恒压源。u在工程计算中，当电源内阻抗不超过短路回路总阻抗的在工程计算中，当电源内阻抗不超过短路回路总阻抗的5%10%时，就可认为该电源是无限大功率电源。时，就可认为该电源是无限大功率电源。 二、由无限容量系统供电时三相短路计算二、由无限容量系统供电时三相短路计算 1 短路电流短路电流 （只计算周期分量）（只计算周期分量）*1XIP*13XUSIIIBBPBP2 短路冲击电流短路冲击电流 在最严重短路情况下，三相短路电流的在最严重短路情况下，三相短路电流的最大可能瞬时值最大可能瞬时值。 作用：检验电气设备和载流导体的动稳定度作用：检验电气设备和载流导体的动稳定度F短路前空载（即短

44、路前空载（即 ）0mIF短短路路瞬瞬间间电电源源电电压压过过零零值，值，即即初初始始相相角角 00满足的条件应为：满足的条件应为：F短路回路为纯电感电路（短路回路为纯电感电路（ ）0pimpimpIKi2冲击电流出现时刻：冲击电流出现时刻：短路发生后半个周期短路发生后半个周期(t=0.01s ) 4) 短路容量：短路容量：pavkIUS3222) 1(pimppimpIkII2) 1(21imppKI3. 短路冲击电流有效值短路冲击电流有效值其中，其中，短路电流冲击系数。短路电流冲击系数。 aTimpK01. 0e1*133XIIIIUIUSSSPBPBBpavBkk*XSSSSBkBk系统中

45、所有的元件参数都用次暂态参数表示系统中所有的元件参数都用次暂态参数表示短路瞬间同步电机的短路瞬间同步电机的 保持为短路前的瞬时值保持为短路前的瞬时值 E 7.3 三相短路的实用计算 一、 有限容量系统供电时三相短路起始次暂态电流计算000Ix jUEd 0000sindXIUE 20020000cossin）（）（ddXIXIUE 短路前瞬间的电压、电流值短路前瞬间的电压、电流值1.起始次暂态电流的计算)( 0 fdxxEI xf 机端至短路点的组合电抗。机端至短路点的组合电抗。125. 0 dX8 . 0cos010U10I例：若短路前发电机额定满载运行，例：若短路前发电机额定满载运行，则0

46、75. 16 . 01125. 010 E08. 18 . 0125. 06 . 0125. 01220 ）（）（E（或）机端发生短路时机端发生短路时，64. 8125. 008. 1 I（为额定电流的8.64倍） 2.短路点附近有大容量异步电动机时短路后瞬间，电动机由于机械和电磁惯性会送出短路电流。stIx1 2 . 0 x次暂态电抗标幺值：起动电流标幺值，47,通常取5，故000Ix jUE 20020000cossin）（）（XIXIUE 二、复杂网络的变换与化简(求转移电抗)nknkkkxExExEI.2211式中：式中：xik节点节点i和短路点和短路点k之间的转移电抗。之间的转移电抗

47、。1. 网络变换与化简mkknjninijZZZZ112 单位电流法计算转移电抗（适用于辐射形网络）令令E1=E2=E3=0，k点加点加EkUa=I1x1=x1；I2=Ua/x2=x1/x2；I4=I1+I2； Ub=I4x4+Ua；I3= Ub/x3；Ik=I4+I3；令令I1=1，则有，则有则各电源对短路点的转移电抗：则各电源对短路点的转移电抗：xik=Ek /IiEk=Ub+Ikx5 三、应用运算曲线求任意时刻的短路电流8.1 对称分量法在不对称短路计算中的应用021221 1 1 1 1aaacbaFFFaaaaFFFcbaaaaFFFaaaaFFF1 1 1 1 13122021若不

48、对称的电气分量为电流，由若不对称的电气分量为电流，由 可见可见，只有只有)(310cbaaIIII当三相电流之和不为零时才有零序电流分量当三相电流之和不为零时才有零序电流分量无零序分量无零序分量。当三相系统为三角形或不接地的星形接法时当三相系统为三角形或不接地的星形接法时采用采用YN接法时，中性线流过电流接法时，中性线流过电流03acbaNIIIII为一相零序电流的为一相零序电流的3倍倍零序电流必须以中性线为通路。零序电流必须以中性线为通路。 三相对称系统中不存在零序三相对称系统中不存在零序分量。分量。8.1.2 序电抗的概念序电抗的概念在三相元件参数对称时，各序分量具有独立性，当电路在三相元

49、件参数对称时，各序分量具有独立性，当电路中通以某序对称分量的电流时，只产生同一序对称分量中通以某序对称分量的电流时，只产生同一序对称分量的电压，故可对正、负和零序分量分别计算。的电压，故可对正、负和零序分量分别计算。 不对称短路时的正序、负序、零序网络图如下图所示。不对称短路时的正序、负序、零序网络图如下图所示。各序网的基本方程为：各序网的基本方程为： 0002221111jjjXIUXIUXIEUaaaaaaa 8.1.3 对称分量法在不对称短路计算中的应用对称分量法在不对称短路计算中的应用8.3 电力系统序网络 应用对称分量法分析不对称故障时，必须先形成系统的应用对称分量法分析不对称故障时

50、，必须先形成系统的各序网络，包括元件各序参数及各序网络的建立。各序网络，包括元件各序参数及各序网络的建立。正序正序网络网络。与三相短路时等值网络的制定方法基本相同。与三相短路时等值网络的制定方法基本相同。正序电流通过的所有元件均包含在正序网络中。正序电流通过的所有元件均包含在正序网络中。 1 1）中性点接地阻抗、不计导纳支路的空载线路和不计励）中性点接地阻抗、不计导纳支路的空载线路和不计励磁支路的空载变压器不应包括在正序网络中；磁支路的空载变压器不应包括在正序网络中； 2 2）所有同步发电机都是网络中的正序电源，其电势为）所有同步发电机都是网络中的正序电源，其电势为 正序电势正序电势 3 3）