电力系统分析课 程学习指导资料bugi.docx
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1、电力系系统分析析课 程 学 习习 指 导 资资 料 编写 刘天琪琪适用专业业:电气气工程及及自动化化适用层次次:专升升本四 川 大 学学 网 络 教教 育 学 院院二00三三 年 十一 月电力系系统分析析课程程学习指指导资料料编写:刘刘天琪审稿(签签字):审批(主主管教学学负责人人签字):本课程学学习指导导资料根根据该课课程教学学大纲的的要求,参参照现行行采用教教材电电力系统统分析(上上下册)(何何仰赞主主编,华华中理工工大学出出版社,220022年1月月第3版版)以及及课程学学习光盘盘,并结结合远程程网络业业余教育育的教学学特点和和教学规规律进行行编写,适适用于电电气工程程及自动动化专业业专
2、科升升本科学学生。第一部分分 课程学学习目的的及总体体要求一、课程程的学习习目的电力系统统是一个个由大量量元件组组成的复复杂系统统。它的的规划、设设计、建建设、运运行和管管理是一一项庞大大的系统统工程。电电力系统统分析便便是这项项系统工工程的理理论基础础;是电电气工程程及自动动化专业业的必修修课;是是从技术术理论课课、基础础理论课课走向专专业课学学习和工工程应用用研究的的纽带,具具有承上上启下的的作用。本本课程在在整个专专业教学学和培养养高质量量学生计计划中占占有十分分重要的的地位。该课程充充分考虑虑了电气气工程及及自动化化专业涵涵盖电力力系统及及其自动动化、继继电保护护及自动动远动、电电机与
3、电电气,以以及工业业自动化化等专业业方向的的特点, 教学学内容的的组织力力图满足足各专业业方向的的共同需需要,为为学生进进一步学学习相关关领域的的理论和和从事相相关领域域的工作作奠定坚坚实的基基础。通通过该课课程的学学习,既既可让学学生获得得有关电电力系统统规划、设设计、建建设、运运行和管管理的一一些具体体知识,为为后续专专业课程程及相关关专题的的学习打打下基础础,又培培养学生生综合运运用基础础知识解解决工程程实际问问题的能能力。该课程主主要内容容有电力力系统的的运行状状态和特特性及其其基本要要求;电电力系统统元件模模型及其其参数计计算;电电力系统统的稳态态分析及及运行与与调整;电力系系统三相
4、相短路和和简单不不对称故故障的分分析计算算;电力力系统稳稳定性的的分析计计算。二、课程程的总体体要求通过该课课程的学学习要求求学生全全面掌握握电力系系统分析析计算的的基本理理论和方方法,其其中主要要内容有有:电力力系统各各元件的的基本模模型及其其参数的的计算;电力系系统稳态态运行分分析计算算,即电电力系统统电压和和功率分分布的计计算理论论和方法法;电力力系统稳稳态运行行的电压压调整和和频率调调整;电电力系统统三相短短路和简简单不对对称故障障的分析析计算;电力系系统暂态态稳定和和静态稳稳定的分分析计算算。第二部分分 课课程学习习的基本本要求及及重点难难点内容容分析第一章 电力系统统的基本本概念1
5、、学习习要求(1) 应熟悉的的内容 电力系系统的组组成;电电力系统统的额定定电压和和额定频频率;电电力系统统的运行行要求;电力系系统的接接线方式式等。(2) 应掌握的的内容电力系统统的组成成和运行行要求;电力系系统的额额定电压压和额定定频率;电力系系统的接接线方式式。(3) 应熟练掌掌握的内内容重点要求求熟练掌掌握电力力系统的的额定电电压,特特别是如如何确定定各元件件的额定定电压。2、重点点难点分分析本章的重重点是电电力系统统各元件件的额定定电压,难难点是变变压器额额定电压压的确定定。3、作业业 习习题:11-1,11-2习题解题题步骤:(1) 先确定所所给系统统包含的的各元件件的额定定电压(
6、2) 根据变压压器变比比的定义义式,确确定各变变压器的的额定变变比。第二章 电力网各各元件的的等值电电路和参参数计算算1、学习习要求本章介绍绍了电力力线路和和变压器器的等值值电路及及参数计计算。(1) 应熟悉的的内容构建电力力线路和和变压器器的等值值模型的的基本原原理和理理论。(2) 应掌握握的内容容电力线路路和变压压器的等等值电路路及参数数计算 (33) 应应熟练掌掌握的内内容 在在给定相相关数据据和条件件下能计计算出相相应等值值参数和和其等值值电路,如如书中例例题2-1、22-4和和2-55。本章章另一个个重要概概念是标标幺制,要要求掌握握各元件件统一基基准下标标幺值的的计算,如如例题22
7、-8,掌掌握平均均额定电电压的概概念和使使用场合合。2、重点点难点分分析本章要求求重点掌掌握变压压器的等等值电路路及参数数计算;本章的的难点在在标幺值值的概念念和制作作统一基基准标幺幺值的全全网等值值电路(含含几个电电压等级级系统的的标幺值值等值电电路);平均额额定电压压的概念念,制作作含理想想变压器器和不含含理想变变压器的的标幺值值等值电电路。3、典型型例题分分析(解解)例2-11 1110kkV架空空输电线线路的导导线型号号为LGG-1885,导导线水平平排列,相相间距离离为4mm。求线线路参数数。解:线路路的电阻阻由手册查查得LGG-1885的计计算直径径为199mm。线路的电电抗线路的
8、电电纳例2-44 有有一台SSFL11200000/1100型向110kVV网络供供电的降降压变压压器,铭铭牌给出出的试验验数据为为:PS=1355kW,VS%=100.5,P0=222kW,II0%=0.8。试试计算归归算到高高压侧的的变压器器参数。解:由型型号知,SN=20000kVA,高压侧额定电压VN=110kV 。各参数如下:例2-88 试试计算图图2-115(aa)输电电系统各各元件电电抗的标标幺值。已已知各元元件的参参数如下下:发电机 SG(N)=30MMVA,VG(N)=10.5kV,XG(N)=0.26;变压器T-1 ST1(N)=31.5MVA,VS%=10.5,kT1=1
9、0.5/121;变压器T-2 ST2(N)=15MVA,VS%=10.5,kT2=110/6.6;电抗器 VR(N)=6kV,IR(N)=0.3kA,XR%=5;架空线路长80km,每公里电抗为0.4;电缆线路长2.5km,每公里电抗为0.08。解:首先先选择基基准值。取取全系统统的基准准功率SSB=1000MVVA。为为了使标标幺值的的等值电电路中不不出现串串联理想想变压器器,选取取相邻段段的基准准电压比比kB(I-II)=kT1,kB(III-IIII)=kT2。这这样,只只要选出出三段中中某一段段的基准准电压,其其余两段段的基准准电压就就可以由由基准变变比确定定了。我我们选第第段的基基准
10、电压压VB()=100.5kkV,于于是各元件电电抗的标标幺值为为4、作业业习题:22-4,22-5,22-100,2-112-4,22-5解解题步骤骤: (11)由给给定的变变压器铭铭牌参数数,换算算、的标幺幺值; (2)根根据给定定的额定定变比335/111,可可以换算算得到高高压侧和和低压侧侧的各值值。2-100,2-11的的解题步步骤: (1)换换算在同同一额定定电压或或者同一一平均额额定电压压下各电电路元件件的标幺幺值。 (22)作出出等值电电路。第三章 同步发电电机的基基本方程程1、学习习要求(1) 应熟悉的的内容同步发电电机是电电力系统统的最重重要的元元件,它它的运行行特性对对电
11、力系系统的运运行状态态起决定定性的影影响。电电力系统统的电磁磁和机电电暂态分分析几乎乎都要始始涉及同同步电机机的暂态态过程。通通过本章章的学习习应熟悉悉根据理理想同步步电机内内部的各各电磁量量的关系系建立的的同步电电机比较较精确而而完整的的数学模模型,为为电力系系统的暂暂态研究究准备必必要的基基础知识识。(2) 应掌握的的内容本章应掌掌握派克克变换的的基本原原理和同同步电机机稳态运运行的电电势方程程、相量量图(图图3-112)及及等值电电路;已已知发电电机机端端电压和和电流(或或功率)确确定空载载电势。(3) 应熟练掌掌握的内内容本章重点点熟练掌掌握同步步电机稳稳态运行行的电势势方程、相相量图
12、(图图3-112)及及等值电电路;已已知发电电机机端端电压和和电流(或或功率)确确定空载载电势,如如例题33-2。2、重点点难点分分析理解派克克变换的的实质;同步电电机稳态态运行的的电势方方程、相相量图(图图3-112),已已知发电电机机端端电压和和电流(或或功率)确确定空载载电势。3、典型型例题分分析例3-22 已知知同步电电机的参参数为:Xd=1.0, Xq=0.6, 。试求求在额定定满载运运行时的的电势EEq和EQ。解:用标标幺值计计算,额额定满载载时V=1.0, I=1.0。(一)先先计算EEQ。由图图3-114的相相量图可可得(二) 确定定的相位位。相量量和间的相相角差也可以直直接计
13、算算同的相位位差(三) 计算算电流和和电压的的两个轴轴向分量量图3-14 电势相量图(四) 计算算空载电电势Eq4、作业业习题:33-8 习题涉涉及知识识点: (11)与VV、I之之间的关关系,式式(3-70) (22)和之间的的关系,式式(3-69)。3-8解解题思路路: (11)作出出相量图图,由相相量图求求得和; (2)计计算与的相位位差,由由此可计计算、和; (3)由由已经得得到的与与,可计计算得到到。第五章 电电力系统统三相短短路的暂暂态过程程1、学习习要求(1) 应熟悉的的内容电力系统统正常运运行的破破坏多半半是由短短路故障障引起的的。发生生短路时时,系统统从一种种状态剧剧变到另另
14、一种状状态,并并伴随产产生复杂杂的暂态态现象。通通过本章章的学习习应熟悉悉突然短短路时的的电磁暂暂态现象象,恒定定电势源源电路短短路过程程的分析析,同步步发电机机突然短短路暂态态过程的的物理分分析,以以及同步步电机常常用暂态态参数的的意义及及其应用用。(2) 应掌握的的内容 重重点掌握握三相短短路的基基本概念念:短路路冲击电电流、短短路电流流的最大大有效值值和短路路功率;以及同同步电机机常用暂暂态参数数的意义义及其应应用,特特别是相相量图55-111和图55-233,已知知发电机机机端电电压和电电流(或或功率)确确定空载载电势、暂暂态电势势和次暂暂态电势势,如例例题5-1和55-3。(3) 应
15、熟练掌掌握的内内容应熟练掌掌握短路路冲击电电流、短短路电流流的最大大有效值值和短路路功率的的计算公公式;以以及同步步电机常常用暂态态参数的的意义及及其应用用,特别别是相量量图5-11和和图5-23,已已知发电电机机端端电压和和电流(或或功率)确确定空载载电势、暂暂态电势势和次暂暂态电势势,如例例题5-1和55-3。2、重点点难点分分析 无无阻尼和和有阻尼尼绕组发发电机的的短路电电流;暂暂态参数数和次暂暂态参数数的意义义及其应应用;短短路冲击击电流、短短路电流流的最大大有效值值和短路路功率。3、典型型例题分分析例5-11 就就例3-2的同同步电机机及所给给运行条条件,再再给出,试试计算电电势。解
16、:例33-2中中已算出出EQ=1.41和和Id=0.8,因因此根据相量量图5-12,可可知图5-12 例5-1的电势相量图电势同机机端电压压的相位位差为例5-33同步发发电机有有如下的的参数:,。试计计算额定定满载情情况下的的。解:本例例电机参参数除次次暂态电电抗外,都都与例55-1的的电机的的相同,可可以直接接利用例例3-22和例55-1的的下列计计算结果果:。根据上述述数据可可以继续续算出电势相量量图示于于图5-25。图5-25 例5-3的电势相量图如果按近近似公式式(5-56)计算,由由相量图图4-220可知知同前面的的精确计计算结果果相比较较,电势势幅值相相差甚小小,相角角误差略略大。
17、4、作业业习题:55-1,55-3 习题题5-11的解题题步骤:(2) 求线路参参数;(3) 由短路电电流周期期分量公公式,求求得;(3) 把及代入入的计算算公式,可可以算得得;(4) 短路功率率由公式式求得。 习题55-3的的解题步步骤: (1)作作出同步步电机向向量图; (2)由由所作向向量图求求各待求求量。第六章 三相短短路电流流的实用用计算1、学习习要求(1) 应熟悉的的内容电力系统统三相短短路计算算主要是是短路电电流周期期分量的的计算,通通过本章章应熟悉悉短路发发生瞬间间及以后后不同时时刻短路路电流周周期分量量的计算算原理和和实用方方法。(2) 应掌握的的内容 重点掌掌握起始始次暂态
18、态电流和和冲击电电流的计计算,例例题6-7;用用短路电电流计算算曲线计计算任意意指定时时刻短路路电流周周期分量量的计算算方法和和计算步步骤,例例题6-8。(3) 应熟练掌掌握的内内本章应熟熟练掌握握起始次次暂态电电流和冲冲击电流流的具体体含义及及其计算算方法;转移电电抗和计计算电抗抗的概念念及其计计算方法法。2、重点点难点分分析 理理解起始始次暂态态电流和和冲击电电流的具具体含义义及其计计算方法法;转移移电抗和和计算电电抗的概概念及其其计算方方法。3、典型型例题分分析例6-77 试试计算图图6-188(a)的电力力系统在在f点发生生三相短短路时的的冲击电电流。系系统各元元件的参参数如下下。发电
19、机GG:600MVAA,=0.112。调调相机SSC:55 MVVA,=0.22。变压压器T-1:331.55MVAA,Vs%=110.55;T-2:220MVVA,VVs%=10.5;TT-3:7.55MVAA,Vs%=10.5。线线路L-1:660kmm;L-2:220kmm;L-3:110kmm。各条条线路电电抗均为为0.4/kkm。负负荷LDD-1:30MMVA;LD-2:118MVVA;LLD-33:6MMVA。解:先将将全部负负荷计入入,以额额定标幺幺电抗为为0.335,电电势为00.8的的电源表表示。(一)选选取SB=1000MVAA和VB=Vav,算算出等值值网络图6-18(b
20、)中各电电抗的标标幺值如如下:发电机 调相机机 负荷LDD-1 负荷荷LD-2 负荷LDD-3 变压压器T-1 变压器TT-2 变变压器TT-3 线路L-1 线路LL-2 线路L-3 取发电机机的次暂暂态电势势E1=1.008。调调相机按按短路前前额定满满载运行行,可得得(d)图6-118 例6-7的电电力系统统及其等等值网络络(二)进进行网络络化简(三)起起始次暂暂态电流流的计算算由变压器器T-33方面供供给的为为由负荷LLD-33供给的的为(四)冲冲击电流流计算为了判断断负荷LLD-11 和LLD-22是否供供给冲击击电流,先先验算一一下节点点b和c的残余余电压a点的残残余电压压为线路L1
21、的电电流为线路L-2的电电流为b点残余余电压为为c点残余余电压为为因Vb和和Vc都高于于0.88,所以以负荷LLD-11和LDD-2不不会变成成电源而而供给短短路电流流。因此此,由变变压器TT-3 方面来来的短路路电流都都是发电电机和调调相机供供给的,可可取kim=11.8。而而负荷LLD-33供给的的短路电电流则取取冲击系系数等于于1。短路处电电压级的的基准电电流为短路处的的冲击电电流为在近似计计算中,考考虑到负负荷LDD-1 和LDD-2离离短路点点较远,可可将它们们略去不不计。把把同步发发电机和和调相机机的次暂暂态电势势都取作作,此时时网络(负负荷LDD-3除除外)对对短路点点的组合合电
22、抗为为因而由变变压器TT-3方方面供给给的短路路电流为为 短路处处的冲击击电流为为这个数值值较前面面算得的的约小66%。因因此,在在实用计计算中采采用这种种简化是是容许的的。4、作业业习题:66-3,66-4,66-6 习习题6-3和66-4的的解题步步骤:(1) 首先计算算线路和和发电机机、变压压器的等等值电抗抗;(2) 作出等值值电路并并化简,求求得等值值输入电电抗;(3) 求起始次次暂态电电流;(4) 由冲击电电流和短短路电流流、短路路功率计计算公式式计算冲冲击电流流和短路路电流最最大有效效值及短短路功率率。 习题题6-66的求解解关键是是求得转转移电抗抗,计算算电抗,以以及短路路电流有
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