第三章-电力系统..ppt

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1、第三章第三章 电力网的电压和功率分布电力网的电压和功率分布网络元件的电压降落和功率损耗网络元件的电压降落和功率损耗开式网络的电压和功率分布开式网络的电压和功率分布闭式网络的电压和功率分布闭式网络的电压和功率分布多级电压环网的功率分布多级电压环网的功率分布电力网的电能损耗电力网的电能损耗1.网络元件的电压降落 元件首末端两点电压的向量差。3-13-1 网络元件的电压降落和功率损耗网络元件的电压降落和功率损耗若以若以 参考向量，已知参考向量，已知 ,就是电压降向就是电压降向量量把之分解为与把之分解为与 平行和垂直的两个向量平行和垂直的两个向量 和和式中式中 和和 分别称为电压降落的分别称为电压降落

2、的纵分量纵分量和和横分量。横分量。电力网习惯用功率运算电力网习惯用功率运算因此,由末端电压和功率可求得首端电压若以若以U U1 1 为参考向量则为参考向量则同样同样,也可由首端电压和功率求得末端电压。若以也可由首端电压和功率求得末端电压。若以U U1 1 为参考向量则：为参考向量则：两种分解两种分解特别注意特别注意:计算电压降落时计算电压降落时,必须用同一端的电压与功率。必须用同一端的电压与功率。功角为负值时，无功应该改变符号功角为负值时，无功应该改变符号电压降落公式的分析高压输电线路的特性高压输电线路的特性 XR,XR,可令可令R R 0,0,则则：纯电抗元件中，电压降落的纵分量是因传送无功

3、产生，横纯电抗元件中，电压降落的纵分量是因传送无功产生，横分量是因传送有功产生；换句话说，幅值差是传送无功的分量是因传送有功产生；换句话说，幅值差是传送无功的条件，相角差是传送有功的条件；感性无功由电压幅值高条件，相角差是传送有功的条件；感性无功由电压幅值高的一端流向低的一端，有功从相位越前的一端流向滞后的的一端流向低的一端，有功从相位越前的一端流向滞后的一端。一端。电压损耗和电压偏移电压损耗电压损耗:两点间电压模值之差两点间电压模值之差或表示为百分值或表示为百分值:电压偏移电压偏移:线路始末端电压与线路额定电线路始末端电压与线路额定电压之差压之差2.2.网络元件的功率损耗网络元件的功率损耗线

4、路线路RT+jXT变压器变压器(1)电流流过串联阻抗产生的功率损耗视在功率(2)电压加在并联导纳产生的功率损耗直接用变压器空载试验数据计算直接用变压器空载试验数据计算线路线路变压器变压器3-2 3-2 开式网络的电压和功率分布开式网络的电压和功率分布 开式网络及其等值电路开式网络及其等值电路 电压和功率分布的计算电压和功率分布的计算降压变降压变的处理的处理近似计算的原则：近似计算的原则：（1）用）用UN求得各点的运算负荷。求得各点的运算负荷。（2）从末段线路开始，用）从末段线路开始，用UN依次计算各段线路依次计算各段线路的功率损耗的功率损耗（3）用）用UA和已求得的功率分布，从和已求得的功率分

5、布，从A点开始逐点开始逐段计算电压降落，求得段计算电压降落，求得Ub Uc和和Ud（4）求得）求得Ub和和 Uc Ud重复（重复（1）（）（3）1 1、同级电压的开式电力网、同级电压的开式电力网UAbcd123 S L D b SL D cS L D dA（1 1）用）用U UN N求得各点的运算负荷求得各点的运算负荷bcdS L D dA R1+jX1R2+jX2R3+jX3j B2/2 S L D b S L D cjQB1j B1/2j B1/2j B2/2j B3/2j B3/2比如：比如：S d S b S cS3S3S1S2S1S2bcdA R1+jX1R2+jX2R3+jX3j

6、B1/2从末段线路开始，用从末段线路开始，用U UN N依次计算各段线路的功率损耗依次计算各段线路的功率损耗用UA和已求得的功率分布，逐段计算电压降落，求得Ub、Uc和UdS d S b S cS3S3S1S2S1S2bcdA R1+jX1R2+jX2R3+jX3j B1/2含负荷变压器的计算含负荷变压器的计算T1T2T3AbcdSLDbSLDcSLDdSTS0SLDd首先计算出对应高压侧的负荷功率，再求相应的运算功率首先计算出对应高压侧的负荷功率，再求相应的运算功率T1T2T3AbcdSLDbSLDcSLDd如果节点如果节点b b接发电机接发电机SGT1T2T3AbcdSLDcSLDd最大电

7、压损耗和电压最低点的电压最大电压损耗和电压最低点的电压b cdScSdSbjQB1 Z1 Z2 Z3 A SdSb Sc d b c 1 3 2A L-1 bT c d SLD L-22 2、两级电压的开式电力网、两级电压的开式电力网 A R1+jX1 ZTR2+jX2j B1/2j B1/2j B2/2bc dj B2/2cS0SLD方法一：方法一：包含理想变压器，计算时，经过理想变压包含理想变压器，计算时，经过理想变压器功率保持不变，两侧电压之比等于实际变比器功率保持不变，两侧电压之比等于实际变比k k。A R1+jX1 ZTR2+j X2j B1/2j B1/2j B2/2b d j B

8、2/2cS0方法二：方法二：将线路将线路L L2 2的参数归算到的参数归算到L L1 1电压级电压级A L-1 bT c d SLD L-23-33-3 闭式网络的电压和功率分布闭式网络的电压和功率分布1 1、两端供电网络的功率分布、两端供电网络的功率分布(1)(1)不计功率损耗的功率初分布不计功率损耗的功率初分布由前面的方程组可解出由前面的方程组可解出忽略功率损耗的功率分布计算式循环功率循环功率由负荷决定由负荷决定的功率的功率(2)计及功率损耗的功率分布功率分点：功率由两功率分点：功率由两个方向流入的节点个方向流入的节点。有功分点和无功分点有功分点和无功分点可能出现在不同节点。可能出现在不同

9、节点。将网络在功率分点处将网络在功率分点处解开，形成两个开式解开，形成两个开式网络，用前述的开式网络，用前述的开式网络计算方法进行计网络计算方法进行计算。算。闭闭式式网网络络的的计计算算过过程程2.沿线有k个负荷点的情况与开式网计算方法相同与开式网计算方法相同有功和无功分点在同一处时,功率分点处的电压最低；若不在同一点，则需分别计算实际电压值，确定电压最低点。例例3 33 33.闭式网的电压损耗3-43-4 多级电压环网的功率分布多级电压环网的功率分布一、两台并联变压器构成的多电压级环网一、两台并联变压器构成的多电压级环网一、两台并联变压器构成的多电压级环网一、两台并联变压器构成的多电压级环网

10、已知一次侧电压已知一次侧电压,则：则：循环功率计算循环功率计算环路电势：环路电势：循环功率：循环功率：空空载载环路电势的确定阻抗归算到低压侧阻抗归算到低压侧简化计算或电力网电压未知简化计算或电力网电压未知例例35二、多个电压级的环网二、多个电压级的环网环路电势的确定环路电势的确定 （1）作等值电路并进行参数归算；作等值电路并进行参数归算；（2）空载时将环路断开，端口电压即为环路电势。）空载时将环路断开，端口电压即为环路电势。注意：参数归算等级与断口所在位置一致注意：参数归算等级与断口所在位置一致循环功率计算循环功率计算三级电压环网举例三级电压环网举例ka=121/10.5kb=242/10.5

11、kc1=220/121kc2=220/11选选110kV110kV作为参考电压级，断口选在作为参考电压级，断口选在110kV110kV线路线路若若A A端电压已知：端电压已知：若若B B端电压已知：端电压已知：3.5 3.5 电力网的电能损耗电力网的电能损耗一、电能损耗和损耗率一、电能损耗和损耗率年电能损耗年电能损耗供电量：发电量与厂用电之差供电量：发电量与厂用电之差损耗率（网损率、线损率）：是衡量供电企业技术和损耗率（网损率、线损率）：是衡量供电企业技术和管理水平的重要标志。管理水平的重要标志。1.1.年负荷损耗率法年负荷损耗率法年负荷率年负荷率线路年负荷损耗率线路年负荷损耗率线路年负荷损耗

12、率与年负荷率的近似关系线路年负荷损耗率与年负荷率的近似关系K K为经验数值。一般取为经验数值。一般取K K=0.1=0.10.40.4，k kmymy较低时取较小数值。较低时取较小数值。计算过程：计算过程：1.1.年负荷损耗率法年负荷损耗率法变压器的年电能损耗：电阻损耗空载损耗变压器的年电能损耗：电阻损耗空载损耗t tT T为变压器一年中接入运行的小时数，为变压器一年中接入运行的小时数，缺乏具体数据时可取缺乏具体数据时可取t tT T=8000h=8000h 2.2.最大负荷损耗时间法最大负荷损耗时间法最大负荷损耗时间最大负荷损耗时间：如果线路中输送的功率一直保持：如果线路中输送的功率一直保持

13、为最大负荷为最大负荷Smax，在，在小时内的电能损耗等于线路全小时内的电能损耗等于线路全年的实际电能损耗，则称年的实际电能损耗，则称为最大负荷损耗时间。为最大负荷损耗时间。其大小由视在功率表示的其大小由视在功率表示的负荷曲线决定，因此，与负荷曲线决定，因此，与线路负荷的功率因数和最线路负荷的功率因数和最大负荷利用小时数有关大负荷利用小时数有关线路线路变压器变压器一条线路有多个负荷的情况一条线路有多个负荷的情况S S1 1,S,S2 2,S,S3 3分别为各段的最大负荷功率；分别为各段的最大负荷功率；分别为各段的最大负荷损耗时间分别为各段的最大负荷损耗时间 例例36二、降低网损的技术措施二、降低

14、网损的技术措施1.1.减少无功功率的传输减少无功功率的传输如果将功率因数由原来的如果将功率因数由原来的 提高到提高到 ，则线，则线路中的功率损耗可降低路中的功率损耗可降低 措施措施：电机选择：电机选择 无功补偿：就地无功平衡无功补偿：就地无功平衡2.2.闭式网络中功率的经济分布闭式网络中功率的经济分布网络功率损耗网络功率损耗分别对分别对P P1 1和和Q Q1 1求偏导，求偏导，并令其等于零并令其等于零结论：功率在环网中与电阻成反比分布结论：功率在环网中与电阻成反比分布 时，功率损耗最小。时，功率损耗最小。使自然功率分布接近经济功率分布的措施使自然功率分布接近经济功率分布的措施(1)(1)选择

15、适当地点作开环运行。为了限制短路电流或满足选择适当地点作开环运行。为了限制短路电流或满足继电保护动作选择性要求，需将闭式网络开环运行时，继电保护动作选择性要求，需将闭式网络开环运行时，开环点的选择也尽可能兼顾到使开环后的功率分布更开环点的选择也尽可能兼顾到使开环后的功率分布更接近于经济分布。接近于经济分布。(2)(2)对环网中比值对环网中比值R RX X特别小的线段进行串联电容补偿。特别小的线段进行串联电容补偿。(3)(3)在环网中增设混合型加压调压变压器，由它产生环路在环网中增设混合型加压调压变压器，由它产生环路电势及相应的循环功率，以改善功率分布电势及相应的循环功率，以改善功率分布(见第见第5 5章章)。3.3.合理确定电力网的运行电压合理确定电力网的运行电压变压器铁损和电压平方成正比。变压器铁损和电压平方成正比。线路和变压器绕组中的功率损耗与电压平方成线路和变压器绕组中的功率损耗与电压平方成反比。反比。一般情况，铁损一般情况，铁损50的电力网，的电力网，适当降低运行电压可以降低网损。适当降低运行电压可以降低网损。4.4.组织变压器的经济运行组织变压器的经济运行k k台变压器的总损耗台变压器的总损耗K-1K-1台变压器的总损耗台变压器的总损耗令令 可求得临界负荷功率可求得临界负荷功率