电力系统稳态分析1-13讲.ppt

《电力系统稳态分析1-13讲.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电力系统稳态分析1-13讲.ppt（265页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、Page 1电力系统稳态分析1-13讲 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望Page 2电力系统稳态分析电力系统稳态分析第一讲第一讲 电力系统基本概念电力系统基本概念（电力系统、电能生产的特点与要求、联合电力系统）（电力系统、电能生产的特点与要求、联合电力系统）主讲主讲 刘建华刘建华Page 3一、电力系统、电力网及动力系统的概念一、电力系统、电力网及动力系统的概念1 1、电力系统、电力系统 由发电机、变压器、线路、用电设备以及其测量、保护、由发电机、变

2、压器、线路、用电设备以及其测量、保护、控制装置等按一定规律联系在一起组成的用于电能生产、输送、控制装置等按一定规律联系在一起组成的用于电能生产、输送、分配和消费的系统称为电力系统。分配和消费的系统称为电力系统。2 2、电力网、电力网 电网是由变压器和各种电压等级输电线路组成的，用于电能电网是由变压器和各种电压等级输电线路组成的，用于电能输送和分配的网路。其中电压等级在输送和分配的网路。其中电压等级在110kV及以上的电力网主要及以上的电力网主要用于电能的远距离输送，称为输电网；用于电能的远距离输送，称为输电网；35kV及以下的电力网主及以下的电力网主要用于向用户配送电能，称为配电网（有时要用于

3、向用户配送电能，称为配电网（有时110kV电压也用于配电压也用于配电网）。电网）。Page 43 3、动力系统、动力系统 电力系统及其动力部分的总体称为动力系统。动力部分包电力系统及其动力部分的总体称为动力系统。动力部分包括火力发电厂的锅炉、汽轮发电机；水电厂的水库、水轮机括火力发电厂的锅炉、汽轮发电机；水电厂的水库、水轮机；原子能电厂的反应堆、汽轮机等。；原子能电厂的反应堆、汽轮机等。下图为电力系统、电力网和动力系统的示意图。下图为电力系统、电力网和动力系统的示意图。Page 5 电力系统示意图电力系统示意图Page 6二、电力系统发展简史二、电力系统发展简史 1 1、电力系统形式发展过程、

4、电力系统形式发展过程 直流直流单相交流单相交流三相交流三相交流交直流并存。交直流并存。（1）最初的直流电力系统）最初的直流电力系统 1982年法国建立了世界上第一个电力系统，电压为直年法国建立了世界上第一个电力系统，电压为直流流15002000V，输电距离，输电距离57km，输电功率约，输电功率约2KW。由于直流电压不能象交流电哪样通过变压器升高和降由于直流电压不能象交流电哪样通过变压器升高和降低电压，无法满足大容量远距离输电对高电压和用电对低低电压，无法满足大容量远距离输电对高电压和用电对低电压的要求。电压的要求。Page 7 （2）单相交流输电）单相交流输电 1985年在制成单相变压器的基

5、础上实现了交流输电，解年在制成单相变压器的基础上实现了交流输电，解决了远距离大容量输电与低压用电之间的矛盾。决了远距离大容量输电与低压用电之间的矛盾。单相交流输电的主要缺陷是经济性差；单相用电设备的单相交流输电的主要缺陷是经济性差；单相用电设备的瞬时功率是周期性变化的，所以无论是单相发电机和单相瞬时功率是周期性变化的，所以无论是单相发电机和单相电动机运行时振动都比较大。电动机运行时振动都比较大。（3）三相交流输电）三相交流输电 1891年在制成三相变压器的基础上，德国建立第一个年在制成三相变压器的基础上，德国建立第一个三相交流输电系统。发电机电压三相交流输电系统。发电机电压95V、输电线路电压

6、、输电线路电压25000V、输电距离、输电距离178Km、用电电压、用电电压112V。Page 8 三相交流输电与单相交流输电相比较主要优点是经济三相交流输电与单相交流输电相比较主要优点是经济性好，节省输电线路导线；三相发电机和三相电动机的瞬性好，节省输电线路导线；三相发电机和三相电动机的瞬时功率为常数，有效地减小了发电机、电动机运行中的振时功率为常数，有效地减小了发电机、电动机运行中的振动问题。动问题。三相交流输电存在的主要问题是同步发电机并列运行三相交流输电存在的主要问题是同步发电机并列运行的稳定性问题和不同频率系统之间的联网问题。随着电力的稳定性问题和不同频率系统之间的联网问题。随着电力

7、系统输电距离的增大，制约输电容量的是不再是导体的发系统输电距离的增大，制约输电容量的是不再是导体的发热问题和输电效率问题，而是并列运行的稳定性问题；此热问题和输电效率问题，而是并列运行的稳定性问题；此外不同频率之间的电力系统不能联网，限制了优越性更高外不同频率之间的电力系统不能联网，限制了优越性更高的联合电力系统的发展，譬如跨国电力系统的发展。的联合电力系统的发展，譬如跨国电力系统的发展。Page 9（4）交直流并存的现代电力系统）交直流并存的现代电力系统 直流输电不存在稳定性问题，电力电子技术的发展为重直流输电不存在稳定性问题，电力电子技术的发展为重新采用直流输电创造了条件。新采用直流输电创

8、造了条件。现代电力系统中发电和用电仍然采用三相交流，输电则现代电力系统中发电和用电仍然采用三相交流，输电则采用三相交流和直流并用的方式。采用三相交流和直流并用的方式。直流输电不仅解决了三相交流输电的并列运行稳定性问直流输电不仅解决了三相交流输电的并列运行稳定性问题，也解决了不同频率系统之间的并网运行问题。题，也解决了不同频率系统之间的并网运行问题。现代电力系统示意图如下图所示。现代电力系统示意图如下图所示。Page 10Page 112 2、我国电力系统现状、我国电力系统现状 （1）电网建设）电网建设 目前我国已建成东北、华北、华中、华东、南方、西目前我国已建成东北、华北、华中、华东、南方、西

9、南、和西北七个区域电网。（如图所示）并在华中、南方、南、和西北七个区域电网。（如图所示）并在华中、南方、西南、华东电网之间进行了联网。进一步的发展是建立全国西南、华东电网之间进行了联网。进一步的发展是建立全国统一电网。统一电网。（2）电压等级）电压等级 除西北电网外，目前采用的电压等级有：除西北电网外，目前采用的电压等级有：交流：交流：1000KV（特高压）、（特高压）、500KV（超高压）、（超高压）、220KV、110KV、35KV、10KV。直流：直流：800KV（特高压）、（特高压）、500KV Page 12Page 13Page 14Page 15Page 16Page 17Pag

10、e 18Page 19三、电能生产的特点三、电能生产的特点1.1.连续性连续性 电能不能大量储存，电能的生产、输送和消费同时完电能不能大量储存，电能的生产、输送和消费同时完成，任何一个环节出现问题都会影响到其他环节。成，任何一个环节出现问题都会影响到其他环节。2.2.瞬时性瞬时性 电能是以接近光速的速度传输的，其过渡过程很短，所电能是以接近光速的速度传输的，其过渡过程很短，所以电力系统任何一点的故障将瞬间波及到整个电力系统。以电力系统任何一点的故障将瞬间波及到整个电力系统。3.3.重要性重要性 电能是国民经济各部门的主要能源，由于电能生产的连电能是国民经济各部门的主要能源，由于电能生产的连续性

11、和瞬时性，电能供应的中断和减少将对国名经济各部门续性和瞬时性，电能供应的中断和减少将对国名经济各部门产生重要影响。产生重要影响。Page 20四、对电能生产的基本要求四、对电能生产的基本要求1 1、保证供电可靠性、保证供电可靠性 即满足负荷对电能供应的要求。不同类型的负荷对供电即满足负荷对电能供应的要求。不同类型的负荷对供电可靠性的要求不同。可靠性的要求不同。（1 1）分类原则）分类原则 按照供电中断或减少所造成的危害大小进行划分。按照供电中断或减少所造成的危害大小进行划分。（2 2）负荷分类）负荷分类 一类负荷（重要负荷）：一类负荷（重要负荷）：指电能供应的中断或减少将造指电能供应的中断或减

12、少将造成设备损坏、人员伤亡、生产秩序混乱，人民生活在较长时成设备损坏、人员伤亡、生产秩序混乱，人民生活在较长时间内得不到恢复的用户的用电设备。间内得不到恢复的用户的用电设备。Page 21 二类负荷（较重要负荷）：二类负荷（较重要负荷）：指供电中断或减少将造成产指供电中断或减少将造成产品产量和质量下降，人民生活正常秩序受到影响的用户的用品产量和质量下降，人民生活正常秩序受到影响的用户的用电设备。电设备。三类负荷（一般负荷）：三类负荷（一般负荷）：除一类负荷和二类负荷之外的除一类负荷和二类负荷之外的用户的用电设备。用户的用电设备。（3 3）各类负荷对供电可靠性要求）各类负荷对供电可靠性要求 一类

13、负荷（重要负荷）：一类负荷（重要负荷）：任何情况下不允许停电；任何情况下不允许停电；二类负荷（较重要负荷）：二类负荷（较重要负荷）：尽可能不停电；尽可能不停电；三类负荷（一般负荷）：三类负荷（一般负荷）：允许停电；允许停电；Page 222 2、良好的电能质量、良好的电能质量 电能质量用电压偏移、频率偏移和电压波形来衡量。电能质量用电压偏移、频率偏移和电压波形来衡量。（1）电压偏移）电压偏移 电气设备的实际电压偏离额定电压的程度，百分值表电气设备的实际电压偏离额定电压的程度，百分值表示。示。（2）频率偏移）频率偏移 电力系统的实际运行频率与额定频率的差值。电力系统的实际运行频率与额定频率的差值

14、。我国对电力系统频率偏移的基本要求是我国对电力系统频率偏移的基本要求是 Page 233 3、电力系统运行的经济性好、电力系统运行的经济性好 电力系统运行的经济性用燃料消耗率、厂用电率和网损电力系统运行的经济性用燃料消耗率、厂用电率和网损率衡量。率衡量。（1 1）燃料消耗率）燃料消耗率 指发电厂每发单位电能（指发电厂每发单位电能（1KWh)1KWh)所消耗标准煤（所消耗标准煤（g g）的）的多少。多少。2005 2005年统计数据：年统计数据：平均煤耗：平均煤耗：380g/KWh380g/KWh 超临界机组平均煤耗：超临界机组平均煤耗：298g/KWh298g/KWh 最低煤耗：最低煤耗：28

15、1g/KWh 281g/KWh 效益分析：效益分析：1000MW1000MW电厂，煤耗降低电厂，煤耗降低1g,1g,年节约年节约10001000万元万元.Page 24（2）厂用电率）厂用电率 为保证发电厂主要设备运行所需的用电设备的用电称为保证发电厂主要设备运行所需的用电设备的用电称为厂用电。为厂用电。厂用电率为厂用电量与同期发电厂发电量的比值的百厂用电率为厂用电量与同期发电厂发电量的比值的百分值。分值。凝汽式火力发电厂的厂用电率在（凝汽式火力发电厂的厂用电率在（68）%。（3）网损率）网损率 指一定时间内，电网在传输电能过程中所损耗的电能指一定时间内，电网在传输电能过程中所损耗的电能和发电

16、厂送入电网的电能的比值的百分数。和发电厂送入电网的电能的比值的百分数。Page 25六、联合电力系统六、联合电力系统 满足电力系统基本要求的措施很多，但根本的措施是满足电力系统基本要求的措施很多，但根本的措施是采用联合电力系统。采用联合电力系统。1 1、联合电力系统、联合电力系统 将几个区域电力系统通过联络线路联系在一起所形成的将几个区域电力系统通过联络线路联系在一起所形成的统一电力系统称为联合电力系统。统一电力系统称为联合电力系统。2 2、联合电力系统的优越性、联合电力系统的优越性3 3、联合电力系统发展现状及趋势、联合电力系统发展现状及趋势 国外：跨国电力系统；国外：跨国电力系统；国内：全

17、国联网国内：全国联网Page 26电力系统稳态分析电力系统稳态分析第二讲第二讲 电力系统基本概念电力系统基本概念（电力系统的电压等级、接线方式、中性点运行方式）（电力系统的电压等级、接线方式、中性点运行方式）主讲主讲 刘建华刘建华Page 27一、电力系统的接线方式一、电力系统的接线方式1 1、电力系统接线图、电力系统接线图（1）电气接线图）电气接线图 表示电力系统各元件之间电气联系的电路图，一般以表示电力系统各元件之间电气联系的电路图，一般以单线图表示。（如第一讲的电力系统接线示意图）单线图表示。（如第一讲的电力系统接线示意图）（2）地理接线图）地理接线图 按比例表示电力系统中各发电厂和变电

18、所的相对地理按比例表示电力系统中各发电厂和变电所的相对地理位置接线图。（如第一讲的各区域电力系统接线示意图）位置接线图。（如第一讲的各区域电力系统接线示意图）Page 282 2、电力系统的接线方式、电力系统的接线方式（1）接线方式分类）接线方式分类 无备用接线方式无备用接线方式用户只能从一个方向获得电能的接线用户只能从一个方向获得电能的接线方式，包括单回路放射式、单回路干线式、单回路链式接线；方式，包括单回路放射式、单回路干线式、单回路链式接线；无备用接线方式无备用接线方式 （a）单回路放射式）单回路放射式 （b）单回路干线式）单回路干线式 （c）单回路链式单回路链式 Page 29 （2

19、2）有备用接线方式）有备用接线方式 用户可以从两个或两个以上方向获得电能的接线方式。用户可以从两个或两个以上方向获得电能的接线方式。包括双回路放射式、干线式、链式接线；环式接线和两端供包括双回路放射式、干线式、链式接线；环式接线和两端供电方式。电方式。有备用接线方式有备用接线方式 （a）双回路放射式双回路放射式 （b）双回路干线式双回路干线式 （c）双回路链式）双回路链式 （d）环式环式 （e）两端供电网络两端供电网络Page 303 3、各种接线方式的特点、各种接线方式的特点 （1 1）无备用接线方式）无备用接线方式 优点：接线简单、投资少、运行维护方便优点：接线简单、投资少、运行维护方便

20、缺点：供电可靠性差缺点：供电可靠性差 （2）有备用接线方式）有备用接线方式 双回路放射式双回路放射式 优点：供电可靠性高、电压质量好优点：供电可靠性高、电压质量好 缺点：投资大、经济性差缺点：投资大、经济性差 环形接线环形接线 优点：供电可靠性较高、较为经济优点：供电可靠性较高、较为经济 缺点：运行调度复杂、故障或检修切除一侧线路时，缺点：运行调度复杂、故障或检修切除一侧线路时，电压质量差，供电可靠性下降。电压质量差，供电可靠性下降。Page 31两端供电式两端供电式 优点：供电可靠性高、经济性好、故障或检修时电压质优点：供电可靠性高、经济性好、故障或检修时电压质量较好；量较好；缺点：受电源分

21、布限制、运行复杂缺点：受电源分布限制、运行复杂4 4、各种接线方式的适用场所、各种接线方式的适用场所 无备用接线方式通常用于对供电可靠性要求不高的三类无备用接线方式通常用于对供电可靠性要求不高的三类负荷的供电，在采取一定的提高供电可靠性的措施后（例如负荷的供电，在采取一定的提高供电可靠性的措施后（例如采用组合开关电气、线路装设重合闸装置等）也可用于对二采用组合开关电气、线路装设重合闸装置等）也可用于对二类负荷的供电。类负荷的供电。有备用接线方式通常用于对供电可靠性较高的一类负荷有备用接线方式通常用于对供电可靠性较高的一类负荷和二类负荷的供电。对于一类负荷供电时应有两个以上相互和二类负荷的供电。

22、对于一类负荷供电时应有两个以上相互独立的电源。独立的电源。Page 32二、电力系统的额定电压二、电力系统的额定电压1 1、输电线路的理想电压、输电线路的理想电压 对应一定的输电距离和输送容量，输电电压等级越高，电力网的电对应一定的输电距离和输送容量，输电电压等级越高，电力网的电能损耗越小，电能损耗耗费越少；但随着电压的升高，线路的投资费能损耗越小，电能损耗耗费越少；但随着电压的升高，线路的投资费用越高。如下图所示，图中用越高。如下图所示，图中C1为年电能损耗费（万元为年电能损耗费（万元/年），年），C2为归为归算到运行年的年投资费用（万元算到运行年的年投资费用（万元/年），年），C为输电线路

23、的年费用。为输电线路的年费用。显然对应于一定的输送显然对应于一定的输送 距离和输送容量存在一个距离和输送容量存在一个 电压，在该电压下运行，输电压，在该电压下运行，输 电线路的经济性最好，此电电线路的经济性最好，此电 压就是其理想电压。压就是其理想电压。Page 332 2、电力系统额定电压规定原则、电力系统额定电压规定原则 电压等级越多，越有利于输电线路选择接近理想电压的电压等级越多，越有利于输电线路选择接近理想电压的额定电压；但额定电压等级越多，越不利于电气设备的规模额定电压；但额定电压等级越多，越不利于电气设备的规模化生产。化生产。电力系统额定电压就是综合使用和制造两方面的要求，电力系统

24、额定电压就是综合使用和制造两方面的要求，经经济技术比较确定，并由国家颁布实行的。经经济技术比较确定，并由国家颁布实行的。3 3、电力系统额定电压、电力系统额定电压 国家规定的电力系统的额定电压如下表所示。国家规定的电力系统的额定电压如下表所示。Page 34Page 354 4、电力网中的电压分布与线路、发电机、变压器的额、电力网中的电压分布与线路、发电机、变压器的额定电压定电压 （1 1）电力网的电压分布）电力网的电压分布Page 36 （2）输电线路允许的电压损耗）输电线路允许的电压损耗 用电设备允许的电压偏移为用电设备允许的电压偏移为 ，所以线路允许的电压，所以线路允许的电压损耗为损耗为

25、10%。（3）输电线路的额定电压）输电线路的额定电压 输电线路的额定电压取线路各点电压的平均值，即用电输电线路的额定电压取线路各点电压的平均值，即用电设备的额定电压。设备的额定电压。（4）发电机的额定电压）发电机的额定电压 在有直配线的情况下，发电机接于线路首端，运行时电在有直配线的情况下，发电机接于线路首端，运行时电压比用电设备的额定电压高压比用电设备的额定电压高5%，为使发电机在额定电压下，为使发电机在额定电压下运行，所以发电机额定电压就取线路首端的电压，即用电设运行，所以发电机额定电压就取线路首端的电压，即用电设备额定电压的备额定电压的1.05倍。倍。在没有直配线的情况下，发电机的额定电

26、压根据发电机在没有直配线的情况下，发电机的额定电压根据发电机运行的经济性确定。运行的经济性确定。Page 37 （5）变压器的额定电压）变压器的额定电压 原边绕组：原边绕组：对于降压型变压器，其原边绕组既可能接于线路首端，也对于降压型变压器，其原边绕组既可能接于线路首端，也可能接于线路末端，为保证不管哪种情况下，其实际电压都在可能接于线路末端，为保证不管哪种情况下，其实际电压都在允许的范围内，所以其额定电压取用电设备的额定电压。允许的范围内，所以其额定电压取用电设备的额定电压。对于发电厂的升压变压器，由于其与发电机直接连接，所对于发电厂的升压变压器，由于其与发电机直接连接，所以取发电机的额定电

27、压。以取发电机的额定电压。副边绕组：副边绕组：副边绕组接于线路首端，运行时其电压比用电设备的额定副边绕组接于线路首端，运行时其电压比用电设备的额定电压高电压高5%，但变压器副边绕组的额定电压是指原边绕组加额定，但变压器副边绕组的额定电压是指原边绕组加额定电压，副边绕组开路时的端电压，注意到变压器正常运行时变电压，副边绕组开路时的端电压，注意到变压器正常运行时变压器的内部电压损耗约为压器的内部电压损耗约为5%，所以变压器副边绕组的额定电压，所以变压器副边绕组的额定电压应取用电设备额定电压的应取用电设备额定电压的1.1倍。倍。Page 38 只有当与变压器副边绕组相连接的线路路很短（或直接只有当与

28、变压器副边绕组相连接的线路路很短（或直接与用电设备相连接），线路压降很小时；或变压器本身的短与用电设备相连接），线路压降很小时；或变压器本身的短路电压较小（小于路电压较小（小于7.5%）时，允许变压器副边额定电压取）时，允许变压器副边额定电压取用电设备额定电压的用电设备额定电压的1.05倍。倍。用线电压表示的抽头额定电压用线电压表示的抽头额定电压220kV升压变压器降压变压器Page 395 5、不同电压等级的适用范围、不同电压等级的适用范围 3KV3KV：工企业内部使用（如：工企业内部使用（如3KV3KV电动机）；电动机）；1000 1000、500500、330330、220kV220kV

29、：用于大电力系统的主干线；：用于大电力系统的主干线；110KV 110KV：小电力系统的主干线、大电力系统的二次网络；：小电力系统的主干线、大电力系统的二次网络；35KV 35KV：大城市或大工业企业内部配电网络；农村电力网络；：大城市或大工业企业内部配电网络；农村电力网络；10kV 10kV：配电网络。：配电网络。各级电压架空线路的输送能力各级电压架空线路的输送能力 Page 40三、电力系统中性点运行方式三、电力系统中性点运行方式1 1、电力系统中性点、电力系统中性点 电力系统中星形接线的发电机或变压器的中性点称为电电力系统中星形接线的发电机或变压器的中性点称为电力系统的中性点。力系统的中

30、性点。2 2、电力系统中性点的运行方式、电力系统中性点的运行方式 Page 413 3、各种中性点运行方式的特点、各种中性点运行方式的特点（1 1）直接接地运行方式）直接接地运行方式 优点优点:正常或单相接地情况下非故障线路对地电压为相正常或单相接地情况下非故障线路对地电压为相电压；电压；缺点缺点:单相短路电流大，需要切除故障线路单相短路电流大，需要切除故障线路.Page 42（2 2）不接地运行方式）不接地运行方式 Page 43 优点优点:正常或单相接地情况下三个线电压保持对称，单正常或单相接地情况下三个线电压保持对称，单相接地情况下接地点流过很小的电流相接地情况下接地点流过很小的电流 ，

31、只要该电流小于规定的数值，接地点不会出现电弧，所以不只要该电流小于规定的数值，接地点不会出现电弧，所以不影响用电设备的正常运行。影响用电设备的正常运行。缺点缺点:中性点电压升高为相电压，非故障相电压升高为中性点电压升高为相电压，非故障相电压升高为线电压，对电气设备的对地绝缘要求较高，增大电气设备造线电压，对电气设备的对地绝缘要求较高，增大电气设备造价。价。Page 44 （3 3）经消弧线圈接地运行方式）经消弧线圈接地运行方式 经消弧线圈接地运行方式的目的经消弧线圈接地运行方式的目的 在中性点不接地系统中，当线路较长，线路对地电容较在中性点不接地系统中，当线路较长，线路对地电容较大，或电源电压

32、较高时，单相接地时流过接地点的电流可能大，或电源电压较高时，单相接地时流过接地点的电流可能较大，当电流超过规定值时较大，当电流超过规定值时（一般认为（一般认为3560KV超过超过10A；10KV超过超过20A；36KV超过超过30A），），就会在接地点产生电就会在接地点产生电弧，从而引起弧光过电压。采用经消弧线圈接地的目的就是弧，从而引起弧光过电压。采用经消弧线圈接地的目的就是在发生单相接地时，用电感电流补偿电容电流，使接地点电在发生单相接地时，用电感电流补偿电容电流，使接地点电流小于规定值，避免电弧产生。流小于规定值，避免电弧产生。工作原理：工作原理：由图可以看到，单相接地时，由于中性点电感

33、电流与接由图可以看到，单相接地时，由于中性点电感电流与接地电容电流相位相反，流过接地点的总电流为二者数值之差，地电容电流相位相反，流过接地点的总电流为二者数值之差，适当选择电感值就可以使流过接地点的电流小于规定值，适当选择电感值就可以使流过接地点的电流小于规定值，Page 45 从而使故障处不会出现电弧，避免了电弧引起的弧光过从而使故障处不会出现电弧，避免了电弧引起的弧光过电压对电气设备和线路绝缘的威胁，所以该电感称为消弧线电压对电气设备和线路绝缘的威胁，所以该电感称为消弧线圈。圈。Page 46 补偿方式补偿方式 欠补偿：欠补偿：接地点电流为容性；接地点电流为容性；过补偿：过补偿：接地点电流

34、为感性；接地点电流为感性；全补偿：全补偿：接地点电流为零。接地点电流为零。Page 47 补偿方式选择补偿方式选择 全补偿谐振情况分析全补偿谐振情况分析 由于全补偿时由于全补偿时 ，即，即 ；当电力系统；当电力系统在正常运行情况下出现零序电压时，就会发生串联谐振，引起谐振过电在正常运行情况下出现零序电压时，就会发生串联谐振，引起谐振过电压。压。所以电力系统经消弧线圈接地时，不应采用全补偿方式；而欠补偿方所以电力系统经消弧线圈接地时，不应采用全补偿方式；而欠补偿方式在系统运行方式变化时，可能转变为全补偿，所以通常采用的补偿方式式在系统运行方式变化时，可能转变为全补偿，所以通常采用的补偿方式应为过

35、补偿。应为过补偿。Page 48 无自然中性点的三相系统中性点的获取方法无自然中性点的三相系统中性点的获取方法 对于对于10KV电力系统变压器绕组通常采用三角形接线，电力系统变压器绕组通常采用三角形接线，系统无自然中性点，为获取中性点可以在母线上装设接地变系统无自然中性点，为获取中性点可以在母线上装设接地变压器。接地变压器绕组采用压器。接地变压器绕组采用“Z”形接线，目的是获得大的正序形接线，目的是获得大的正序和负序电抗，很小的零序电抗。和负序电抗，很小的零序电抗。Page 49正序电流流过时：正序电流流过时：零序电流流过时：零序电流流过时：Page 50 中性点不接地中性点不接地 中性点直接

36、接地中性点直接接地电流电流中性点电压中性点电压非故障相点非故障相点电压电压线电压线电压 经消弧线圈接地经消弧线圈接地:适当选择线圈感抗适当选择线圈感抗,接地点电流可减小到很接地点电流可减小到很小小,熄灭接地电流产生的电弧。其他特点与不接地系统基本相熄灭接地电流产生的电弧。其他特点与不接地系统基本相同。同。接地点的电容电流是正常运行时一相对地电容电流的3倍故障相电流和流入故障点的电流很大中性点电压升高为相电压故障相和中性点电压为零非故障相对地电压升高为线电压非故障相对地电压仍为相电压三相之间的线电压保持与正常时相同与故障相相关的线电压降低为相电压Page 514 4、各种中性点运行方式的应用、各

37、种中性点运行方式的应用 110kV110kV及以上电力系统采用中性点直接接地运行方式，以及以上电力系统采用中性点直接接地运行方式，以减低输电线路和电气设备的对地绝缘要求，降低造价。减低输电线路和电气设备的对地绝缘要求，降低造价。但但110kV110kV及以上输电线路传输功率大，单相接地短路时跳及以上输电线路传输功率大，单相接地短路时跳闸，将造成大面积停电，所以必须采取其他措施提高供电可闸，将造成大面积停电，所以必须采取其他措施提高供电可靠性，常用的措施有线路装设重合闸，沿线路全线假设避雷靠性，常用的措施有线路装设重合闸，沿线路全线假设避雷线等。线等。35kV 35kV及以下电力系统，在单相接地

38、电容电流未超过规定及以下电力系统，在单相接地电容电流未超过规定值时，采用中性点不接地运行方式；超过规定值时，采用经值时，采用中性点不接地运行方式；超过规定值时，采用经消弧线圈接地的运行方式。这是因为电压等级较低，即使按消弧线圈接地的运行方式。这是因为电压等级较低，即使按承受线电压设计输电线路和电气设备的绝缘也不会过多增加承受线电压设计输电线路和电气设备的绝缘也不会过多增加造价，但却可提高供电可靠性。造价，但却可提高供电可靠性。Page 52 电力系统稳态分析电力系统稳态分析第三讲第三讲 电力系统元件的数学模型电力系统元件的数学模型（输电线路的参数计算）（输电线路的参数计算）主讲主讲 刘建华刘建

39、华Page 53一、一、系统等值模型的基本概念系统等值模型的基本概念1 1、电力系统分析和计算的一般过程电力系统分析和计算的一般过程 首先首先将待求物理系统进行分析简化，抽象出等效电路将待求物理系统进行分析简化，抽象出等效电路(物理模型物理模型)；然后然后确定其数学模型，也就是说把待求物理问题变成数确定其数学模型，也就是说把待求物理问题变成数学问题；学问题；最后最后用各种数学方法进行求解，并对结果进行分析。用各种数学方法进行求解，并对结果进行分析。不同情况下，同一元件的数学模型不同。不同情况下，同一元件的数学模型不同。Page 542、例：输电线路模型、例：输电线路模型 直流稳态直流稳态 交流

40、稳态交流稳态n 暂态暂态 输电线路等值电路输电线路等值电路 数学模型数学模型Page 55二、输电线路的结构二、输电线路的结构1 1、架空输电线路、架空输电线路 导线导线n 避雷线避雷线n 杆塔杆塔n 绝缘子绝缘子n 金具金具Page 56 （1 1）导线和避雷线）导线和避雷线 电性能，机械强度，抗腐蚀能力；电性能，机械强度，抗腐蚀能力；主要材料：铝，铜，钢；例：主要材料：铝，铜，钢；例：LJ TJ LGJLJ TJ LGJPage 57 （2 2）杆塔杆塔n木塔：较少采用木塔：较少采用n铁塔：主要用于铁塔：主要用于220kV220kV及以上系统及以上系统n钢筋混凝土杆：应用广泛钢筋混凝土杆：

41、应用广泛 （3 3）绝缘子绝缘子n针式：针式：10kV10kV及以下线路及以下线路Page 58Page 59 悬式绝缘子悬式绝缘子 主要用于主要用于35kV35kV及以上系统，根据电压等级的高低组成数目及以上系统，根据电压等级的高低组成数目不同的绝缘子链。不同的绝缘子链。Page 60Page 61n棒式绝缘子棒式绝缘子 起到绝缘和横担的作用，应用于起到绝缘和横担的作用，应用于101035kV35kV农网。农网。Page 62Page 632.2.电缆线路电缆线路n导体导体n绝缘层绝缘层n保护层保护层Page 64三、架空输电线路的参数三、架空输电线路的参数1 1、参数类型、参数类型（1 1

42、）电阻）电阻r r0 0：反映线路通过电流时产生的有功功率损耗效应，：反映线路通过电流时产生的有功功率损耗效应，实际上就是导体对电流的阻碍作用。实际上就是导体对电流的阻碍作用。（2 2）电感）电感L L0 0：反映载流导体的磁场效应，实际上就是电流磁场：反映载流导体的磁场效应，实际上就是电流磁场 在导线中所产生的感应电动式对电流的阻碍作用。在导线中所产生的感应电动式对电流的阻碍作用。（3 3）电导）电导g0 g0：线路带电时绝缘介质中产生的泄漏电流及导体：线路带电时绝缘介质中产生的泄漏电流及导体 附近空气游离而产生有功功率损耗。附近空气游离而产生有功功率损耗。（4 4）电容）电容C0 C0：带

43、电导体周围的电场效应，实际上就是导线与大地：带电导体周围的电场效应，实际上就是导线与大地 和导线之间的电容。和导线之间的电容。输电线路的以上四个参数沿线路均匀分布输电线路的以上四个参数沿线路均匀分布。Page 652 2、架空输电线路的参数确定、架空输电线路的参数确定（1 1）电阻）电阻 计算法计算法 式中：式中：计算时，所采用的导线的电阻率，它比导体材料计算时，所采用的导线的电阻率，它比导体材料的直流电阻率要大，原因如下：的直流电阻率要大，原因如下：交流集肤效应和邻近效应。交流集肤效应和邻近效应。绞线的实际长度比导线长度长绞线的实际长度比导线长度长2 23 3 。绞线的影响，导线的实际截面比

44、标称截面略小。绞线的影响，导线的实际截面比标称截面略小。铜：铜：铝：铝：导线的标称截面，即导线导电部分的截面积，单导线的标称截面，即导线导电部分的截面积，单位位Page 66 查表法查表法 国内生产的各种型号导线单位长度的电阻，已经列表，国内生产的各种型号导线单位长度的电阻，已经列表，应用时，只要根据导线型号查表即可。应用时，只要根据导线型号查表即可。精确计算时的修正精确计算时的修正 导线的电阻与温度有关，表中所给出的数值和计算所得数导线的电阻与温度有关，表中所给出的数值和计算所得数值都是导体温度为值都是导体温度为 时的数值，精确计算时需进行修正，修时的数值，精确计算时需进行修正，修正公式正公

45、式式中式中 温度修正系数。温度修正系数。铜：铜：铝：铝：Page 67（1 1）电抗）电抗 电抗的物理本质电抗的物理本质 电抗实际上是线路中电流所产生的与线路交链的磁通电抗实际上是线路中电流所产生的与线路交链的磁通（包括本相线路的自感磁通和其他两相电流在本相中所产生（包括本相线路的自感磁通和其他两相电流在本相中所产生的互感磁通）在线路中所产生的感应电动势对电流的阻碍作的互感磁通）在线路中所产生的感应电动势对电流的阻碍作用。用。导线的全换位导线的全换位 如果三相导线之间的距离不同，则互感磁通大小不一如果三相导线之间的距离不同，则互感磁通大小不一样，三相线路的电抗不同，这是所不希望的。保证三相线路

46、样，三相线路的电抗不同，这是所不希望的。保证三相线路电抗相同的措施有：电抗相同的措施有：三相导线对称布置（等边三角形布置）三相导线对称布置（等边三角形布置）三相线路全换位三相线路全换位Page 68Page 69 计算法计算法单导线每相单位长度电感和电抗：单导线每相单位长度电感和电抗：式中：式中：为三相导线间的互几何均距，为三相导线间的互几何均距，为导线的计算半径；为导线的计算半径；为导线材料的相对磁导率；为导线材料的相对磁导率；等效半径；等效半径；非铁磁材料的单股线：非铁磁材料的单股线：非铁磁材料的多股线：非铁磁材料的多股线：钢芯铝线：钢芯铝线：Page 70对于铜（铝）绞线对于铜（铝）绞线

47、同杆双回路架空线路的电感与电抗同杆双回路架空线路的电感与电抗 近似计算时，由于一近似计算时，由于一回路的三相电流在另一回回路的三相电流在另一回路中的任何一相导线中产路中的任何一相导线中产生的互感磁通可忽略不计，生的互感磁通可忽略不计，所以其电抗的计算同单回所以其电抗的计算同单回路一样。路一样。Page 71分裂导线架空线路的电感与电抗分裂导线架空线路的电感与电抗 在远距离输电线路中，限制输送容量主要是线路的电抗，在远距离输电线路中，限制输送容量主要是线路的电抗，为减小电抗可以通过增加导线截面和缩小导线之间的距离来实为减小电抗可以通过增加导线截面和缩小导线之间的距离来实现，后者受绝缘限制不能现，

48、后者受绝缘限制不能减小，前者将增加有色金减小，前者将增加有色金属耗量，且效果也不明显。属耗量，且效果也不明显。通常采用的方式是利用分通常采用的方式是利用分裂导线，其原理是在裂导线，其原理是在 不增不增加导线实际有色金属耗量加导线实际有色金属耗量的基础上，增加导线的计的基础上，增加导线的计算半径算半径。Page 72四分四分裂导裂导线线Page 73Page 74n分裂导线的电抗分裂导线的电抗式中式中 为分裂导线的等值半径，其值按下式确定。为分裂导线的等值半径，其值按下式确定。为分裂导线的分裂根数；为分裂导线的分裂根数；为每根子导线的计算半径；为每根子导线的计算半径；为某根子导线到其余子导线之间

49、的中心距。为某根子导线到其余子导线之间的中心距。输电线路电抗的查表确定输电线路电抗的查表确定 实际工作中，可以根据导线型号和几何平均距离查表得到。实际工作中，可以根据导线型号和几何平均距离查表得到。Page 75 （3）电纳）电纳 电纳的物理本质电纳的物理本质 电纳反应了线路对地分布电容和导线之间电容的作用，它电纳反应了线路对地分布电容和导线之间电容的作用，它取决于导线周围的电场分布，与导线是否导磁无关，因此各类取决于导线周围的电场分布，与导线是否导磁无关，因此各类导线线路的计算方法都相同。导线线路的计算方法都相同。电纳计算电纳计算 经全换位的单回输电线路的电容与电纳计算经全换位的单回输电线路

50、的电容与电纳计算 经全换位的双回输电线路的电容与电纳计算经全换位的双回输电线路的电容与电纳计算 一般不考虑双回输电线路之间的相互影响，即各条线路仍一般不考虑双回输电线路之间的相互影响，即各条线路仍按单回路计算。按单回路计算。Page 76分裂导线线路的电容与电纳计算分裂导线线路的电容与电纳计算 查表法查表法 实际工作中，可以根据导线型号和几何平均距离通过查实际工作中，可以根据导线型号和几何平均距离通过查表确定。表确定。Page 77 （4）电导）电导 电导的物理实质电导的物理实质 电导反应沿绝缘子的泄露损耗和电晕损耗，通常泄露损耗很小电导反应沿绝缘子的泄露损耗和电晕损耗，通常泄露损耗很小可以忽