电力系统分析学习报告.docx





《电力系统分析学习报告.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《电力系统分析学习报告.docx(26页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、电力系统分析学习报告作者:时间: 一.电力系统概述1.几个概念:(1)电力系统:生产、输送、分配和消费电能的各种电气设备连接在一起而组成的整体(2) 定义:电力系统中输送和分配电能的部分电力网:(包括升压变压器、降压变压器、相关变电设备以及各种电压等级的输电线路) 分类 按供电范围的大小和电压等级的高低:地区、区域、超高压远距离电网 按功能分:传输网、配电网(3)发电厂:电力系统的电源,把不同种类的一次能源转换成电能(4) 作用:汇集电源、升降电压、分配电能 变电所 按功能分:升压、降压变电所 分类 按设备布置的地点:户外、户内、箱式、地下 按容量和重要性:枢纽、中间、终端(5)电力系统的负荷
2、:系统中所有用电设备消耗功率的总和,也称电力系统综合用电负荷 供电负荷:综合用电负荷加上电力网的功率损耗 发电负荷:供电负荷加上发电厂的厂用电消耗的功率(6)负荷曲线 定义:以曲线描述某一时间段内负荷随时间变化的规律 分类 按负荷种类:有功功率和无功功率负荷曲线 按时间长短:日负荷曲线和年负荷曲线 负荷率:,为平均负荷 两者相近时表明负荷波动小最小负荷系数:(7)最大负荷利用小时数:在负荷始终等于最大值,经过小时消耗的电能恰好等于全年的实际耗电量 2.系统中额定电压的规定(1)发电机的额定电压与网络的额定电压为同一等级时,发电机的额定电压规定比网络的额定电压高5%,但在高于13.8V时两者相等
3、(2)变压器一次绕组的额定电压与网络额定电压相等,但直接与发电机联接时,则与发电机的额定电压相等 二次绕组的额定电压比网络的额定电压高10%,但若变压器的短路电压小于7%或直接与用户联接时,则规定比网络的额定电压高5%3.电力系统的接线方式(1)无备用接线(开式电力网)方式:任一负荷和电源之间只有一条途径,结构简单、经济、运行方便,供电可靠性差(2)有备用接线(闭式电力网)方式:任一负荷和电源间有多个途径,供电可靠、电压质量高,但是开关设备和保护电器数量增加4.电力系统的中性点:接入系统星形联接的变压器或发电机绕组的中性点(1)中性点不接地系统 正常情况 C相接地短路情况一相短路接地时,故障点
4、相电压为0,中性点对地电压升高为相电压,非故障相对地电压升高为线电压,但三相之间线电压不变,且仍对称接地点的电容电流是正常运行时一相对地电容电流的3倍。(2)中性点经消弧线圈接地消弧线圈:带气隙铁心的线性电感线圈,其电阻很小,感抗很大单相接地时,非接地相对地电压升高为线电压流过接地点的电流为接地电容电流与消弧线圈的电感电流之和。注意点:虽然=时短路电流理论上为0,但此时为产生谐振的条件,可能有过电压(3)中性点直接接地 非故障相电压不变,但短路电流过大,容易发生供电中断“保护接零”的原理:当设备故障带电后通过零线与相线形成回路,产生较大电流,通过熔断器切除电源形成保护5.电力系统运行的特点电能
5、不易贮存、暂态过程十分短暂、电能与国民经济各部门及人民的生活关系密切6.对电力系统的要求:为用户提供充足的电能;保证电力系统供电的可靠性;保证电能质量;保证电力系统运行的经济性;环保问题。二.电力系统的元件模型与参数计算1.电力系统的元件:构成电力系统的各组成部件 包括各种一次设备元件、二次设备元件及各种控制元件2.数学模型:元件或系统物理模型(物理特性)的数学描述可分为:描述静态(或稳态)问题的代数方程;描述动态(或暂态)问题的微分方程; 描述线性系统的线性方程和非线性系统的非线性方程 定常系数方程和时变系数方程;描述非确定性过程的模糊数学方程及利用人工智能和神经元技术的网络方程等3.电力系
6、统分析计算的一般过程抽象出等效电路确定其数学模型用数学方法进行求解4.输电线路的几个概念(1)架空输电线路:由导线、避雷线(架空地线)、杆塔、绝缘子和金具组成 横距:架空线路相邻杆塔之间的水平距离 弧垂:在档距中,导线的最低点和悬挂点之间的垂直距离对导线的要求:有良好的导电性能;有相当高的机械强度;有耐化学腐蚀的能力;经济性(2)电缆线路:由导体、绝缘层和保护层三部分组成5.输电线路的等值电路 r:反映线路通过电流时产生的有功功率损失效应 L:反映载流导线周围产生磁场效应 g:反映线路带电时绝缘介质中产生泄漏电流及导线附近空气游离而产生的有功功率损失 C:反映带电导线周围的电场效应(1)短输电
7、线路:只考虑r和L(长度不超过100Km的架空输电线路,线路额定电压为60KV及以下以及不长的电缆线路)阻抗:(2)中等长度的输电线路:线路电压为110KV220KV,架空输电线路长度为100Km300Km,电缆线路长度不超过100Km的线路形等值电路 T形等值电路(3)长距离输电线路:长度超过100300Km的架空线路和长度超过100Km的电缆线路形等值电路 T形等值电路准确参数: 近似分布参数 近似分布参数同准确参数的误差随线路长度的增加而增大6.输电线路的参数计算(1)电阻:,为导线的电阻率,s为导线载流部分的标称截面积在tC精确计算时:为电阻的温度系数,铜取0.00382,铝取0.00
8、36(2)电抗a.单导线线路每相单位长度的电感和电抗 为三相输电线路的一相的等值电感 为导线单位长度的电抗为导线材料的真空导磁系数,为额定频率50Hz为导线的几何均距,为三相导线的几何平均距离b.分裂导线线路每相单位长度的电感和电抗,为分裂导线每相的自几何均距,当分裂根数为2时, 当分裂根数为3时, 当分裂根数为4时,(3)电纳:三相导线单位长度的电容及电纳分别相等a.单导线:,当,b.分裂导线:用一相导线组的等值半径代替导线半径二分裂导线:,三分裂导线:,四分裂导线:(4)电导一般认为线路的电导为零7.变压器的等值电路由短路试验得到短路损耗,短路电压,用以确定和由空载试验得到空载损耗,空载电
9、流 ,用以确定和(1)双绕组参数计算变比(两侧绕组实际抽头的空载线电压之比):对于Y/Y及D/D接法的变压器 对于Y/D接法的变压器(2)三绕组参数计算各绕组的短路损耗 ,当三个绕组的额定容量不同时,应先折算试验数据各绕组的短路电压 各绕组的等值电抗(3)自耦变压器短路电压试验值的折算8.理想变压器的特点:无损耗、无漏磁、无需励磁电流的变压器变压器的等值电路 9.发电机的等值电路(单相)10.综合负荷:电力系统中每一个变电所的众多用户常用一个等值负荷表示时称之负荷特性:反映综合负荷的功率随系统的运行参数(电压、频率)的变化而变化的曲线分类: 动态特性:反映电压和频率急剧变化的负荷功率随时间的变
10、化 静态特性:稳态下负荷功率与电压和频率的关系11.常用的负荷静态模型(1)恒功率负荷模型(2)恒定阻抗负荷模型(3)用电压静态特性表示的综合负荷模型(4)用电压及频率静态特性表示的综合模型12.多电压等级参数归算的依据:归算前后功率保持不变 注意点:变压器的变比为靠近基本级一侧的电压与靠近需归算一侧的电压之比 精确计算时,各变压器用实际电压比; 简化计算时,用各变压器平均额定电压之比13. ,没有量纲基准值的选择原则:(1)全系统只能有一套基准值 (2)一般取额定值为基准值 (3)电压、电流、阻抗(导纳)和功率的基准值必须满足电路定理不同基准值和标幺值之间的换算:(1)发电机、变压器标幺电抗
11、(2)限制短路电流的电抗器标幺值的特点:(1)易于比较电力系统各元件的特性及参数 (2)采用标幺值,可以简化计算公式(三相电路中的计算和单相相同) (3)能在一定程度上简化计算工作(变压器各侧的电气量标幺值相同) (4)没有量纲,物理概念不明确工程上规定:各个电压等级都以其平均额定电压Vav作为基准值电压三.电力网的电压和功率分布1.电压降落:元件首末端两点电压的相量差(以为参考时) (以为参考时)首末端电压相量的相位差 电压降落的纵分量 电压降落的横分量 纵分量决定电压幅值差,因传送无功功率而产生;横分量决定电压相角差,因传送有功功率而产生。交流电网中功率传送的重要概念:(1)感性无功功率从
12、电压较高的一端流向电压较低的一端(2)有功功率从电压相位超前的一端流向电压相位滞后的一端2.电压损耗:始末端电压的数值差() 常以百分值表示3.电压偏移:网络中某节点的实际电压同网络该处的额定电压之间的数值差 直接反映供电电压的质量4.网络元件的功率损耗(1)电流通过元件串联等值阻抗产生的规律功率损耗, 为线路末端有功功率,为线路首端输送的有功功率(2)电压施加于元件对地等值导纳时产生的功率损耗变压器的励磁损耗5.同级电压的开式电力网的电压和功率分布计算步骤(1)用求得各点的运算负荷(2)从末段线路开始,用依次计算各段功率损耗(3)用和功率分布,从A点开始依次求出电压降落,进而求出各点电压(4
13、)用求得的各点电压重复以上步骤,直到相邻两次的误差在一定范围内a.若含有负荷变压器,则首先计算出对应高压侧的负荷功率,再求相应的运算功率b.当线路中包含理想变压器时,经过变压器功率保持不变,两侧电压之比等于实际变比K,或者将参数归算到同一个等级后计算6.两级电压的开式电力网法一:由末端向首端逐步算出各点的功率,然后用首端功率和电压算出线路的电压损耗和节点电压,并依次向后推算法二:将线路的参数按变比进行归算7.简单环形网的功率分布流经阻抗的功率:流经阻抗的功率:此时的功率分布是不计功率损耗和电压损耗的初始功率分布8.带两个负荷的两端供电网络求解步骤(1)每个电源点送出的功率包含两个部分:a.由负
14、荷功率和网络参数确定:每个负荷的功率都是以该负荷点到两个电源点间的阻抗共轭值成反比的关系分配给两个电源点b.由两个供电点的电压差和网络参数确定:也称为循环功率(2)在求得的初始功率分布之后,在功率分点(在电力网中功率由两个方向流入的节点)处将电力网断开形成两个开式网络,然后分别计算两个开式网络的功率损耗和功率分布(3)将两个开式网络联在一起,得到原网络计及功率损耗时的功率分布9.沿线有K个负荷的两端供电网络为整条线路的总阻抗;和分别为第i个负荷点到供电点和的总阻抗均一电力网的特点:各段线路的电抗和电阻的比值都相等,有功功率和无功功率分布彼此无关10.在具有分支线的闭式电力网中,功率分点只是对干
15、线而言的电压最低点,不一定是整个电力网的电压最低点11.两台并联变压器构成的多电压级环网1:k1K2:1(1)折算到高压侧时:, 其中为高压侧的额定电压若,则存在循环功率 环路电势 循环功率(2)折算到低压侧时:循环功率 其中为低压侧的额定电压12.几个概念和指标(1)供电量:在给定的时间(日、月、季或年)内,系统中所有发电厂的总发电量同厂用电之差称之(2)电力网的损耗率:同一时间内,电力网损耗量占供电量的百分比 (3)年负荷率(4)年负荷损耗率,为年电能损耗,为通过最大负荷时的功率损耗,一般取K=0.10.4,较低时取较小的数值(5)最大负荷损耗时间(6)变压器的年电能损耗,为变压器一年中接
16、入运行的小时数13.降低网损的措施(1)减少无功功率的传输(可减少有功损耗) 选择电动机的容量尽量接近它所带动的机械负载 装设并联电容进行补偿以提高用户的功率因数(2)在闭式网络中实行功率的经济分布 (功率在环形网中与电阻成反比分布时,功率损耗最小,这种功率分布为经济分布) 选择适当地点作开环运行(闭环运行时短路电流大,继电保护困难) 对环网中比值R/X特别小的线段进行串联电容补偿 在环网中增设混合型加压调压变压器(3)合理确定电力网的运行电压 对于变压器和铁损在网络总损耗所占比重小于50%的电力网,适当提高运行电压可以降低网损 对于变压器铁损所占比重大于50%的电力网,适当降低电压可以降低网
17、损原理:铁心功率损耗在额定电压附近大致与电压平方成正比,而线路和变压器绕组中的功率损耗与电压的平方成反比(4)组织变压器的经济运行 定义:使并联运行的变压器总损耗时的负荷功率 临界功率的表达式,当时,投入k台变压器并联运行 当时,投入(k-1)台变压器并联运行四.电力系统有功功率和频率调整1.衡量电能质量的主要指标:频率、电压和波形2.频率变化对用户的影响(1)引起电动机转速的变化,影响用户生产产品的质量 (2)使异步电动机的功率降低,影响所传动机械的出力 (3)电力系统的频率不稳定,将会影响电子设备的准确度3.频率变化对发电厂和电力系统本身的影响(1)频率降低将使发电厂中由异步电动机拖动的重
18、要设备出力降低,从而引起频率的进一步降低(2)电力系统在低频率运行时,容易引起汽轮机低压叶片的共振,可能造成重大事故(3)电力系统的频率降低时,系统的无功功率损耗增加,在备用无功电源不足的情况下,可能导致电压的降低4.电力系统的有功功率平衡:全系统发电机发出的有功功率之和,在任何时刻都与系统中有功功率负荷及网络上的有功功率损耗相平衡5.电力系统的频率与有功功率平衡的关系当转矩平衡时,为机械转矩,为电磁转矩当增加时,有负的加速度而减小,转子转速改变,根据,引起频率下降我国电力系统的额定频率在50Hz,额定的频率偏差范围为0.20.5Hz6.负荷曲线的分类(1)第一种负荷曲线:变化幅度小、频率高、
19、周期短;用调速器进行频率的一次调整(2)第二种负荷曲线:变化幅度较大、频率较低、周期较长;用调频器进行频率二次调整(3)第三种负荷曲线:变化幅度很大、变化缓慢、周期最长;进行经济运行调整(预测)7.有功功率平衡的关系式:为所有电源发出的有功功率之和为所有负荷消耗的有功功率之和为网络中有功功率损耗之总和8.几个概念及分类(1)总装机容量:所有发电机的额定容量之和称之(2)备用容量:系统中电源容量大于发电负荷的部分称之(3)备用容量的分类a.按用途分 负荷备用:为满足系统中短时的负荷波动和一天中计划外的负荷增加而在系统中留有的备用容量,一般为最大发电负荷的2%5% 事故备用:为防止系统总某些发电设
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 电力系统 分析 学习 报告

限制150内