电气工程基础汇总.pptx

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1、电气工程基础(jch)汇总第一页，共125页。1.1.1 电力系统(din l x tn)的定义一次能源(primary energy)：自然界提供的动力资源，包括煤炭、石油、天然气(统称为化石燃料fossil fuel)，水能(shu nn)，风能，太阳能，地热能，潮汐能等。二次能源：由一次能源转换得到易于传输和使用的能源，最典型的就是电能。发电厂(power plants/power stations)：将不同种类的一次能源转换为电能的工厂。电力网(electrical power network/electrical power system)：将电能从发电厂输送到用电侧的网络，包括变压

2、器和输电线路。由变电站和不同电压等级输电线路组成的网络称为电力网。电力系统(electrical power system/power system)：由发电厂内的发电机、电力网和用电设备按照一定的规律连接组成的统一整体称为电力系统。动力系统：电力系统加上发电厂内的动力部分统称为动力系统。第二页，共125页。1.1.1 电力系统(din l x tn)的定义电力网电力系统动力系统第三页，共125页。1.1.2 电力系统(din l x tn)的组成电力系统就是由各种电压等级的输电线路将发电(fdin)机，变电站和用户连接成为一体的系统，完成发、输、变、配、用的完整过程发电(fdin)power

3、 generation输电 power transmission变电 power transformation配电 power distribution用电 power utility第四页，共125页。1.1.2 电力系统(din l x tn)的组成电力网根据电压等级可以分为：输电网(power grid/transmission network)：整个电力网中输电电压等级最高的部分，在我国是330kV500kV，输电距离超过300km。这部分电网将位于偏远能源产地的发电厂产生的电能输送到用电负荷中心，并作为不同的大区电网和省网之间的联络线。输电网加上发电机称为bulk power sys

4、tem(发输电系统)。地区电网(subtransmission network)：输电电压等级在我国是110kV220kV，输电线路距离在50km以上，连接发电厂并向用户负荷中心供电。配电网(distribution network)：在我国电压等级在10kV35kV，输电距离50km以内，用于从终端(zhn dun)变电站向工业用户、商业、民用和农村用电负荷直接供电的部分。第五页，共125页。1.1.2 电力系统(din l x tn)的组成变电站根据电压等级和作用可分为：枢纽变电站：一般高压500kV/330kV，中压220kV，低压(dy)110kV。处于联系电力系统各部分的中枢位置，地

5、位重要，容量大，一旦出现故障，会产生很严重的影响。中间变电站：一般高压220kV，中压110kV，低压(dy)35kV。将发电厂，枢纽变电站和负荷中心联系起来，处于电源和负荷的中心位置，一般110kV或35kV侧可以直接向较大的工业用户供电。终端变电站(local substation)：一般高压110kV，中压35kV，低压(dy)10kV。通常是降压变电站，将110kV进线功率降压到35kV供工业用户，降压到10kV供商业/民用用户。第六页，共125页。1.1.3 电力系统(din l x tn)的特点4个电能不能大量存储，生产和消费过程同时完成供需不平衡就会产生(chnshng)系统稳定

6、的破坏有功需求不平衡导致频率波动频率、有功全网统一调整无功需求不平衡导致电压波动电压、无功就地平衡过渡过程十分短暂机电暂态过程不超过秒级，必须依靠高度自动化的监测、控制、保护与自动装置保证电力系统的安全稳定运行第七页，共125页。1.1.3 电力系统(din l x tn)的特点电力系统有较强的地区性特点能源集中分布在偏远地区；负荷中心集中在城市西电东送，北煤南送水火协调(xitio)与国民经济关系密切经济发展，电力先行电力发展滞后造成大面积停电，工厂不得不停工或错峰运行第八页，共125页。1.1.5 联合(linh)电力系统的优势合理利用资源，协调不同一次能源的发电容量水电跨流域调度水火协调

7、可以采用大容量发电机组，提高机组运行效益(xioy)系统故障或供需不平衡条件下，区域间可以相互提供支援减少总备用容量提高整个电网的供电可靠性和安全稳定性是不是越大越好？复杂的机电磁耦合，过大的电力系统会产生无法控制的振荡电网越大，发生联锁停电事故波及范围越广，事故影响越严重多大合适？第九页，共125页。热力网热力网水水库库23kV锅锅炉炉10kV35kV工业用户工业用户220/380V居民用户居民用户反反应应堆堆23kV220kV110kV500kV枢纽(shni)变电站地区电网中间(zhngjin)变电站配电网终端(zhn dun)变电站输电网10kV杆上变压器第十页，共125页。1.2.1

8、 火力发电厂火力发电厂的分类朗肯(Rankine)循环做功流体(lit)依次汽化、液化布雷顿(Brayton)循环做功流体(lit)始终保持气态 第十一页，共125页。1.2.1 火力发电厂特点一次性投资比较少，建设周期短，见效快。可以靠近负荷中心，减少电能的大容量、远距离传输，增强电网的稳定性。运行费用高：耗煤量大，设备繁多(fndu)，控制操作复杂，厂用电和运行人员都比较多。最优单机容量600MW左右，小型火电机组很不经济。由于锅炉本身的物理限制，火电机组爬坡速率有限，从停机到开机到带满负荷要8个小时以上，开停机成本高，适宜带基本负荷。做调峰、调频电厂会增加损耗，降低效率，而且增加设备故障

9、率。对环境还是有一定影响第十二页，共125页。1.2.2 水力发电(shu l f din)厂特点生产过程简单，设备少，可以实现高度自动化。启停迅速，发电出力调节快速，开机(ki j)到带满负荷不超过1分钟，极其适合提供调峰、调频。运行费用低。抽水蓄能电厂是目前唯一的可以大规模存储电能的实用方法。大型水电工程通常远离负荷中心，需要高电压、大容量、远距离送电，会带来电网稳定运行方面的问题。土建规模大，建设费用高昂，建设周期长。发电量受水流条件影响很大。丰水期为避免弃水，一般宜带基荷，不宜做调峰调频使用；枯水期发电量不到丰水期的30%。环境问题未来水电如何发展？我国的水电厂多了吗？第十三页，共12

10、5页。1.2.6 储能(ch nn)技术常见储能技术抽水蓄能压缩空气(ysu kngq)储能飞轮储能化学储能蓄电池铅酸电池、镍氢电池、锂电池氢气储能超导磁体储能超级电容器 可再生能源基本上都是间断性能源，功率输出不稳定，必须和储能技术配合(pih)，因此可再生能源发电的发展大大促进了储能技术的发展。第十四页，共125页。1.2.6 储能(ch nn)技术常见储能技术的比较不同的应用场景适合不同的储能方案长时间，大容量：抽水蓄能、压缩空气适合于大电网长时间，中等容量：氢气储能，铅酸电池适合于分布式发电、中低压电网短时间，大容量：飞轮，超导磁体，超级电容器适合于分布式发电、中低压电网短时间，小容量

11、：镍氢电池、锂电池适合于便携、小功率应用，也许会被超级电容取代放开思路，还有其它储能方法：储热：家庭(jitng)中可以通过热水器，热泵等设备储热；前面讲过太阳能热电厂中通过熔融硝酸盐作为介质储热相变储能 第十五页，共125页。1.3.2 负荷(fh)曲线日负荷(fh)曲线第十六页，共125页。1.3.2 负荷(fh)曲线年负荷曲线年持续负荷曲线横坐标范围是8760小时。将1年内系统负荷的数值大小从大到小按照(nzho)其持续小时数依次排列安排发电生产计划的重要依据确定发电报价策略的重要依据第十七页，共125页。1.4.3 波形(b xn)质量指标谐波正弦的电流流经非线性电路时会产生非正弦的电

12、压电力电子设备会产生谐波电流，成为电网中的谐波电流注入源电流和电压的谐波畸变会产生无功功率，降低功率因数，增大系统损耗并影响电气设备的正常运行什么是谐波？谐波是一个周期电气量的正弦波分量(fn ling)，其频率为基波频率的整数倍第十八页，共125页。1.3.1 负荷(fh)的分类按供电可靠性分类一类用户绝不允许出现供电中断2路以上(yshng)独立电源，自身备用电源二类用户尽量保证供电连续性2路以上(yshng)电源三类用户允许短时停电单路电源第十九页，共125页。1.5.2 电力系统(din l x tn)电压等级高压电压(diny)等级6、10、35、（60）、110、（154）、220

13、、330和500KV制定电压(diny)等级的基本假设用电设备的容许电压(diny)偏移一般为5%沿线路的电压(diny)降落一般为10%在额定负荷下，变压器内部的电压(diny)降落约为5%第二十页，共125页。1.5.2 电力系统电压(diny)等级根据以上假设规定电压等级(dngj)线路额定电压就是电压等级(dngj)规定的额定电压UN用电设备额定电压为线路额定电压UN发电机额定电压为线路额定电压的105%UN变压器额定电压一次侧(算用电设备)额定电压等于用电设备额定电压UN直连发电机的升压变等于发电机的额定电压1.05 UNN，加变压器内耗5%)额定电压等于用电设备额定电压的110%U

14、N第二十一页，共125页。1.5.2 电力系统(din l x tn)电压等级示例(shl)：第二十二页，共125页。1.6.1 接地(jid)的概念如何实现工作接地？电气设备（电力变压器、电压互感器或发电机）的中性点接地 又称为电力系统(din l x tn)中性点接地。电力系统(din l x tn)的中性点：星形连接的变压器或发电机的中性点。中性点接地方式的分类非直接(zhji)接地系统直接接地系统大电流接地系统大电流接地系统小电流接地系统小电流接地系统中性点直接接地中性点直接接地经小阻抗接地经小阻抗接地中性点不接地中性点不接地经消弧线圈接地经消弧线圈接地第二十三页，共125页。1.6.

15、2 小电流(dinli)接地系统中性点经消弧线圈接地补偿方式全补偿IL=IC，电容电流全部被补偿，接地点电流为零电网将产生串联谐振，中性点电压可能会达到(d do)很高的数值，不能采用欠补偿ILIC，补偿后的残余电流呈电感性第二十四页，共125页。1.4.2 频率(pnl)质量指标我国规定的电网标准频率为50Hz频率的波动(bdng)对电动机等设备会造成严重影响，频率过低会导致频率崩溃，引起电网瓦解规定限值第二十五页，共125页。1.5.1 电力系统(din l x tn)接线方式输电网接线(ji xin)方式双端电源输电(shdin)线路并架双回线第二十六页，共125页。1.5.1 电力系统

16、(din l x tn)接线方式输电网接线(ji xin)方式环网结构(jigu)第二十七页，共125页。本章(bn zhn)小结电力系统的组成电力系统：发、输、变、配、用(牢记)电网：输电网、地区电网、配电网(牢记)变电站：枢纽、中间、终端(zhn dun)发电生产过程3种电厂的发电生产过程和各自的优缺点(熟悉，尤其是水电、火电)负荷3类负荷日负荷曲线、年负荷曲线的作用电能质量指标电压、频率允许的波动范围(牢记)电压等级的规定(牢记)第二十八页，共125页。1.6.4 中性点接地方式(fngsh)的确定大部分110kV和220kV及以上电网中性点直接接地1066kV电网中性点不接地 经消弧线

17、圈接地10kV电缆线路经小电阻接地发电机中性点不接地 经消弧线圈接地第二十九页，共125页。2.1.2 架空(jikng)线路架空(jikng)线路的换位ABCAAABBBCCC目的在于减少目的在于减少(jinsho)(jinsho)三相参数不平衡三相参数不平衡 整换位循环：指一定长度内有两次换位而三相导线都分别处整换位循环：指一定长度内有两次换位而三相导线都分别处于三个不同位置，完成一次完整的循环。于三个不同位置，完成一次完整的循环。滚式换位滚式换位 换位方式换位方式 换位杆塔换位换位杆塔换位第三十页，共125页。2.2.1 架空(jikng)线路的等值参数有哪些参数？电阻：反映线路通过电流

18、产生的有功功率损失效应电抗：反映载流导线周围(zhuwi)产生的磁场效应电导：反映线路带电时绝缘介质中产生泄漏电流以及导线附近空气游离产生的有功功率损失电纳：反映带电导线周围(zhuwi)的电场效应假定每假定每单单位位长长度的度的电电阻阻为为r1(/km)，电电抗抗为为x1(/km)，电导为电导为g1(S/km)，电纳为电纳为b1(S/km)，则长则长度度为为l的架空的架空(jikng)线线路参数路参数为为：()()(S)(S)第三十一页，共125页。2.1.2 架空(jikng)线路架空线路导线：主要由铝、钢、铜等材料(cilio)制成避雷线：一般用钢线例如：LGJ400/50表示载流额定(

19、dng)截面积为400mm2、钢线额定(dng)截面积为50mm2的普通钢芯铝线。架空线路的标号：第三十二页，共125页。电气工程基础电气工程基础(jch)课件课件 page*2.1.2 架空(jikng)线路导线为增加架空线路的性能而采取的措施 目的：减少电晕损耗或线路电抗多股线其安排的规律为：中心一股芯线，由内到外，第一层为6股，第二层为12股，第三层为18股，以此类推扩径导线人为扩大导线直径，但不增加载流部分截面积。不同之处在于支撑层仅有6股，起支撑作用分裂(fnli)导线将每相导线分成若干根，相互间保持一定的距离第三十三页，共125页。2.1.2 架空(jikng)线路杆塔按用途分直线

20、杆塔耐张杆塔终端杆塔转角(zhunjio)杆塔换位杆塔按材质分钢筋混凝土杆(水泥杆)铁塔第三十四页，共125页。2.2.1 架空线路(xinl)的等值参数电阻(dinz)导线导线材料的材料的电电阻率阻率(mm2/km)S导线导线的截面的截面积积(mm2)铝铝=31.5(mm2/km)；铜铜=18.8(mm2/km)考考虑虑(kol)随温度的随温度的变变化化电电阻的温度系数，阻的温度系数，铝铝0.0036(1/)，铜铜0.00382(1/)第三十五页，共125页。电气工程基础电气工程基础(jch)课件课件 page*2.3.1 变压器的等值参数(cnsh)变比：变比k指原方、副方空载(kn zi

21、)线电压的比值Y/Y型和型和/型接法的变压器型接法的变压器Y/型接法的变压器型接法的变压器变压器在高压侧一般有多个分接头：变压器在高压侧一般有多个分接头：变压器的实际运行变比，是两侧绕组实际工作抽头的空载线变压器的实际运行变比，是两侧绕组实际工作抽头的空载线电压之比电压之比第三十六页，共125页。2.2.1 架空线路(xinl)的等值参数电抗(dinkng)三相三相线线路，每相路，每相导线导线(doxin)有自感，有自感，导线导线(doxin)之之间间有互感。有互感。假假设设三相三相线线路路对对称排列，或称排列，或经过经过完全完全换换位，位，单单位位长长度的度的电电抗抗为为：Dge 三相导线间

22、的几何均距三相导线间的几何均距(mm)r 导线的计算半径导线的计算半径(mm)近似近似计计算：算：x1/km三相三相对对称排列称排列:Dge=D三相水平排列三相水平排列:Dge=1.26D第三十七页，共125页。2.2.1 架空(jikng)线路的等值参数电抗(dinkng)分裂分裂(fnli)导线：导线：近似近似计计算：算：2分裂分裂导线导线 x1；3分裂分裂导线导线 x1；4分裂分裂导线导线 x1req分裂导线的等值半径分裂导线的等值半径(mm)d1k是第是第1与第与第k根子导线间的距离根子导线间的距离m 分裂根数分裂根数正常运行时不允许产生电正常运行时不允许产生电晕，计算中电导总是取晕，

23、计算中电导总是取0，即，即g=0第三十八页，共125页。2.2.1 架空(jikng)线路的等值参数电纳三相导线之间以及相与地之间具有分布电容三相导线之间以及相与地之间具有分布电容当线路上有电压当线路上有电压(diny)时，这些分布电容形成电时，这些分布电容形成电纳纳第三十九页，共125页。2.2.2 等值电路(dinl)100300km之之间间的的输电线输电线路采用路采用(ciyng)型等型等值值电电路路100km以下以下(yxi)线线路可忽略路可忽略线线路路电纳电纳。300km以上以上线线路用多个路用多个型等型等值电值电路串路串联联等等值值。第四十页，共125页。2.3.1 变压器的等值参

24、数(cnsh)电力系统电力系统(din l x tn)(din l x tn)中变压器大部分是三相变压器，计算时中变压器大部分是三相变压器，计算时采用单相等值电路。双绕组变压器采用采用单相等值电路。双绕组变压器采用型等值电路表示：型等值电路表示：l电电阻阻表表示示电电流流流流过过变变压压器器原原方方、副副方方绕绕组组产产生生的的有有功功损损耗耗(snho)(铜铜损损)，铭铭牌牌上上通通过过短路短路损损耗耗(snho)Ps(Pk)表示表示;l电电抗抗表表示示变变压压器器自自感感、绕绕组组互互感感当当电电流流流流过过时时产产生生的的电电压压降降，铭铭牌牌上上通通过过短短路路电电压压百百分比分比Us

25、%(uk%)表示表示;l电电导导表表示示激激磁磁电电流流流流过过变变压压器器铁铁芯芯产产生生的的有有功功损损耗耗(snho)(铁铁损损)，铭铭牌牌上上通通过过空空载载损损耗耗(snho)P0表示。表示。l电纳电纳表示表示变压变压器的激磁无功功率，器的激磁无功功率，铭铭牌上通牌上通过过空空载电载电流流值值I0%表示。表示。第四十一页，共125页。2.3.4 变压器的型等值电路(dinl)双绕组(roz)变压器实际电实际电力系力系统统(din l x tn)计计算中，必算中，必须须同同时计时计入入变压变压器器的的变变比：比：忽略激磁支路：忽略激磁支路：第四十二页，共125页。电气工程基础电气工程基

26、础(jch)课件课件 page*2.3.4 变压器的型等值电路(dinl)双绕组(roz)变压器阻抗归算到一次侧的等值电路：阻抗归算到一次侧的等值电路：第四十三页，共125页。2.3.4 变压器的型等值电路(dinl)双绕组(roz)变压器如果如果(rgu)阻抗阻抗归归算到二次算到二次侧侧：对应等值电路为对应等值电路为:第四十四页，共125页。2.3.1 变压器的等值参数(cnsh)电阻(dinz)lPS是是短短路路损损耗耗，单单位位(dnwi)kW；UN是是额额定定电电压压，单单位位(dnwi)kV；SN是是变变压压器器额额定容量，定容量，单单位位(dnwi)kVA。l若若UN取一次取一次侧

27、额侧额定定电压电压，RT归归算到一次算到一次侧侧；l若若UN取二次取二次侧额侧额定定电压电压，RT归归算到二次算到二次侧侧。n电抗电抗n电导电导n电纳电纳第四十五页，共125页。2.3.2 三绕组(roz)变压器的参数型等值电路型等值电路(dinl)(dinl)：第四十六页，共125页。2.3.2 三绕组(roz)变压器的参数电阻(dinz)铭铭牌上牌上给给定定(i dn)短路短路损损耗耗:一个一个绕组绕组开路开路时时，另，另2个个绕组绕组的短路的短路损损耗耗Ps1-2，Ps2-3，Ps3-1每个每个绕组绕组的的电电阻：阻：第四十七页，共125页。2.3.2 三绕组(roz)变压器的参数电阻(

28、dinz)三三绕组变压绕组变压器三个器三个绕组绕组的的额额定容量可能不等，按定容量可能不等，按规规定有定有100/100/100，100/50/100,100/100/50(高高/中中/低低压压)三种。三种。铭铭牌上的牌上的额额定容量是高定容量是高压绕组压绕组的容量。后的容量。后2种情况下，种情况下，铭铭牌上的短路牌上的短路(dunl)损损耗耗还还要先要先进进行一次折算。行一次折算。容量比容量比为为100/100/50，折算公式：折算公式：容量比容量比为为100/50/100，折算公式：折算公式：假假设设高高压绕组为编压绕组为编号号1，第四十八页，共125页。2.3.2 三绕组(roz)变压器

29、的参数电抗(dinkng)电电抗抗计计算算(j sun)过过程与程与电电阻相同：阻相同：计计算算电电抗不需要容量比折算抗不需要容量比折算(Us%是相是相对值对值，铭铭牌数据已折算牌数据已折算)实际变压实际变压器中，排列在器中，排列在铁铁芯中芯中间间的的绕组电绕组电抗抗值值会比会比较较小，或者是小，或者是负值负值。n其它参数其它参数电导电导、电纳电纳、变变比和双比和双绕组绕组相同相同第四十九页，共125页。2.3.4 变压器的型等值电路(dinl)三绕组(roz)变压器第五十页，共125页。2.4 发电机的等值参数(cnsh)发电发电机采用机采用带带有一定内阻抗有一定内阻抗(zkng)的的电压电

30、压源表示，等源表示，等值电值电路路为为：第五十一页，共125页。2.6.1 标幺制的概念(ginin)幺就是(jish)1，标幺就是(jish)以1为基准(per unit)第五十二页，共125页。2.6.2 基准值的选择(xunz)选择额定值作为基准值电力系统的电气量：电压、电流、功率、阻抗4个量中只要设置2个基准值推算(tu sun)另外2个基准值按照习惯：选定电压UB和功率的基准值SB这样这样(zhyng)选择选择基准基准值值，三相，三相电电路中路中计计算功率、阻抗算功率、阻抗时时就不用再考就不用再考虑虑 的系数的系数 第五十三页，共125页。2.6.3 不同基准值下电气(dinq)量的

31、换算以以变压变压器器为为例，例，变压变压器的器的US%实际实际上就是以上就是以变压变压器器额额定容量定容量SN和和额额定定电电压压UN为为基准基准值值的的电电抗抗标标幺幺值值，假，假设设要把要把该电该电抗抗值换值换算到全网算到全网统统一的基准一的基准电压电压UB和基准容量和基准容量SB下，下，应该应该(ynggi)如何如何换换算？算？先算成有名先算成有名(yu mng)值值：(UN单单位位kV，SN单单位位MVA)再再换换算成新基准算成新基准值值下的下的标标幺幺值值同类除以同类第五十四页，共125页。2.6.4 多级电压电网中电气元件(yunjin)标幺值的计算基准容量全网统一取值，一般是10

32、0MVA近似计算法每个电压等级(dngj)取本等级(dngj)的平均电压作为基准值按我国规定，平均电压取额定电压的倍，忽略变压器的变比第五十五页，共125页。2.6.5 标幺制的优缺点优点(yudin)直观：所有电气量都以额定值为基准，正常值都应该在1左右浮动，很容易判别运行参数是否偏高或偏低 例题见课本P169页注意：最终(zu zhn)计算结果必须换算为有名值有名值=标幺值基准值 要记得换算第五十六页，共125页。3.1.1 基础知识复习(fx)基本概念功率(power)设备发出或吸收能量随时间的变化率功率 ，单位W(VA)关联正向：当电压和电流取关联正向的时候，乘积(chngj)取正号。

33、若功率为正，表示设备是一个负载，从外部电路吸收功率。由能量守恒，任何电路中功率代数和为0：能量(energy)能量最终的目的是用来做功，做功的结果是能量的转换能量是功率的积分 ，单位Wh第五十七页，共125页。3.1.1 基础知识复习(fx)相量电力系统中，总是假设电流和电压波形(b xn)是正弦波，频率恒定（工频50Hz）电力系统稳态分析中，总是使用相量(phasor)描述正弦的电压和电流波形(b xn)正弦波正弦波用复数用复数表示正弦波表示正弦波u(t)电力系统分析稳态计算电力系统分析稳态计算(j sun)(j sun)中，所有的计算中，所有的计算(j(j sun)sun)都是复数运算都是

34、复数运算第五十八页，共125页。电气工程基础电气工程基础(jch)课件课件 page*3.1.2 电气元件的电压降落和功率(gngl)损耗线路的电压(diny)降落一段输电线路：一段输电线路：单相等值电路单相等值电路:第五十九页，共125页。电气工程基础电气工程基础(jch)课件课件 page*输电输电(shdin)线路的电压降落线路的电压降落:分解为同向和垂直分解为同向和垂直(chuzh)的的2个分量个分量:线路末端的复功率：线路末端的复功率：可得线路首端的电压为：可得线路首端的电压为：已知线路末端电压，求首端电压已知线路末端电压，求首端电压第六十页，共125页。电气工程基础电气工程基础(j

35、ch)课件课件 page*已知线路已知线路(xinl)(xinl)首端电压，求末端电压首端电压，求末端电压可得线路可得线路(xinl)末端的电压为：末端的电压为：以上都是同一电压等级里的计算 例题见P151第六十一页，共125页。3.1.3 开式电力网的潮流(choli)计算开式电力网：只有开式电力网：只有(zhyu)(zhyu)一端有电源的电力网一端有电源的电力网一个由一个由3段段线线路路组组成成(z chn)的的单电压单电压等等级级开式开式电电力网力网已知：供已知：供电电电电源点源点A的的电压电压UA，节节点点b，c，d的功率的功率要求要求节节点点b，c，d的的电压电压单电压等级开式电力网

36、单电压等级开式电力网潮流计算的基本要求：已知部分节点的功率（一般是负荷节点）和部分节点的电压（一般是电源点），求全网所有节点的电压第六十二页，共125页。1.输电线输电线路路型等型等值电值电路的路的导纳导纳支路用支路用额额定定电压电压(diny)下充下充电电功率代功率代替替2.充充电电功率与功率与负负荷荷(fh)功率合并，成功率合并，成为节为节点的运算点的运算负负荷荷(fh)负荷功率是消耗有功和无功为正，而线路(xinl)电容是产生无功功率，所以是减法等等值电值电路路第六十三页，共125页。3.从最后从最后(zuhu)一段一段线线路开始，利用路开始，利用线线路路额额定定电压电压，计计算每段算每

37、段线线路的功率路的功率损损耗：耗：一直推算一直推算(tu sun)到首端到首端4.根据前述公式，已知首端根据前述公式，已知首端电压电压和功率，和功率，计计算第算第1段段线线路的路的电压电压降落，降落，得到得到Ub，再依次，再依次(yc)推算推算Uc和和Ud第六十四页，共125页。例例3-13-1：开式电力网如下图所示，线路参数：开式电力网如下图所示，线路参数(cnsh)(cnsh)标标于图中，线路额定电压为于图中，线路额定电压为110kV110kV，如电力网首端电压为，如电力网首端电压为118kV118kV，试求运行中全电网的功率和电压分布。各点负，试求运行中全电网的功率和电压分布。各点负荷为

38、：荷为：SLDb=(20.4+j15.8)MVA,SLDc=(8.6+j7.5)MVA,SLDb=(20.4+j15.8)MVA,SLDc=(8.6+j7.5)MVA,SLDd=(12.2+j8.8)MVASLDd=(12.2+j8.8)MVA。P151页第六十五页，共125页。简化简化(jinhu)(jinhu)计算：计算：在在35kV以下以下线线路中，可以忽略路中，可以忽略电纳电纳支路；支路；计计算每段算每段线线路的功率路的功率损损耗耗时时，可以忽略后面，可以忽略后面线线路功率路功率损损耗的影响，并用耗的影响，并用额额定定电压电压代替代替实际实际负负荷荷(fh)点点电压电压，计计算公式算公

39、式简简化化为为：第六十六页，共125页。3.1.3 开式电力网的潮流(choli)计算多电压多电压(diny)(diny)等级开式电力网等级开式电力网手算：采用有名值，每段线路手算：采用有名值，每段线路(xinl)按自己的额定电压按自己的额定电压计算计算线路线路(xinl)采用采用型等值电路；型等值电路；变压器采用阻抗串联非标准变比，励磁支路表示为节点注变压器采用阻抗串联非标准变比，励磁支路表示为节点注入功率入功率如第二章标幺值一节所述即使在标准档位，变比也不为1第六十七页，共125页。3.1.3 开式电力网的潮流(choli)计算多电压多电压(diny)(diny)等级开式电力网等级开式电力

40、网计算机算法：采用标幺值计算机算法：采用标幺值线路线路(xinl)和变压器都采用和变压器都采用型等值电路。型等值电路。第六十八页，共125页。3.1.3 开式电力网的潮流(choli)计算多电压多电压(diny)(diny)等级开式电力网等级开式电力网例例3-23-2：两级电压开式网如下图所示。：两级电压开式网如下图所示。变压器参数：变压器参数：SN=16000kVA,Po=21kW,I0(%)=0.85,SN=16000kVA,Po=21kW,I0(%)=0.85,Pk=85kW,UkPk=85kW,Uk，变比，变比K=110kV/11kV;K=110kV/11kV;110kV110kV线路

41、参数：线路参数：r0=0.33/km,x0=0.417/km,r0=0.33/km,x0=0.417/km,b0=2.7510-6s/kmb0=2.7510-6s/km；10kV10kV线路参数：线路参数：r0r0，x0 x0；110kV110kV线路首端供电线路首端供电(n din)(n din)电压为电压为117kV117kV；负荷：负荷：SLDc=SLDc=（）（）MVA,SLDd=MVA,SLDd=（）（）MVAMVA。求网络的电压和功率分布。求网络的电压和功率分布。第六十九页，共125页。1.计计算算(j sun)元件参数元件参数110kV线路线路(xinl)：R1=r0l1 X1=

42、x0l1 B1=b0l1=2.7510-610-4S10kV线路线路(xinl)：R2=r0l2 X2=x0l2 变压器：变压器：第七十页，共125页。2.功率功率(gngl)分布分布计计算算第七十一页，共125页。3.电压电压(diny)分布分布计计算算计及变压器的变比第七十二页，共125页。电气工程基础电气工程基础(jch)课件课件 page*频率变化的原因（考察概念）频率由全网发电机的转速决定，所有发电机必须同步旋转失步机组必须被尽快从系统中切除刚开机的机组，必须在频率和电压接近电网频率和电压的条件下并网，通过电网强大的惯性(gunxng)拖入同步(准同期并网)作用在发电机转子上的动力矩

43、和阻力矩的平衡使得发电机稳定旋转动力矩是原动机的力矩(机械转矩)阻力矩是发电机端电磁功率产生的转矩(电磁转矩)第七十三页，共125页。电气工程基础电气工程基础(jch)课件课件 page*频率变化的原因发电机发电机开机加励磁以后，机端就会感应产生电压发电机并网以后才有定子电流，有电压和电流才有电磁功率能量守恒，任何时刻发电机的电磁功率都与负荷功率加上电网损耗平衡：负荷负荷功率发生改变时，全网的功率分布就会发生变化电磁波以接近光速传播，发电机机端的(dund)电磁功率会由于全网的功率重新分布瞬时发生变化(这种功率的变化通过潮流计算得到)频率波动由于原动机的机械惯性，原动机产生的动力矩不可能马上跟

44、上电磁转矩的变化，发电机的转速就会产生变化，因此电网的频率也会产生变化结论：频率全网调节，通过调节原动机的输出功率进行调节第七十四页，共125页。电气工程基础电气工程基础(jch)课件课件 page*3.2.4 电力系统(din l x tn)的频率特性假设发电机和负荷稳定运行在假设发电机和负荷稳定运行在A点，此点，此时时(c sh)频率为频率为f0，功率为，功率为P0假设负荷功率从假设负荷功率从PLD增加到增加到 ,新的稳定运行点由负荷和发电机的频率新的稳定运行点由负荷和发电机的频率特性共同决定，即特性共同决定，即B点点发电机增加的输出功率发电机增加的输出功率负荷减少的功率负荷减少的功率负荷

45、功率的变化引起的频率变化为负荷功率的变化引起的频率变化为K表示引起单位频率变化需要的负荷变化量。K越大，表示系统的惯性越大，频率越稳定。电力系统的功频特性系数发电机第七十五页，共125页。电气工程基础电气工程基础(jch)课件课件 page*3.2.5 电力系统频率(pnl)调整频率(pnl)二次调整频率二次调整通过发电机的转速控制机构同步器实现。同步器的作用是调节整定点的位置实现发电机功频特性的平移，使频率回到额定频率。初始稳定运行点为初始稳定运行点为A，负荷功率从，负荷功率从PLD增加到增加到仅依靠发电机的一次调频，频率会降到仅依靠发电机的一次调频，频率会降到f1。如果人工进行二次调频，调

46、整调速器的整定位如果人工进行二次调频，调整调速器的整定位置，向上平移发电机功频特性到置，向上平移发电机功频特性到新的稳定运行点为新的稳定运行点为C。二次调频引起的发电机功率输出增加为二次调频引起的发电机功率输出增加为(线段线段AD)一次调频引起的发电机功率输出增加为一次调频引起的发电机功率输出增加为DE负荷减少的功率为负荷减少的功率为EF频率仅从频率仅从f0减小到减小到f2第七十六页，共125页。电气工程基础电气工程基础(jch)课件课件 page*3.2.5 电力系统频率(pnl)调整频率(pnl)二次调整选择主调频厂二次调频的过程不是自动完成，而是由调度下令，由调频厂的运行人员手动调整发电

47、机的调速器整定点完成，将系统频率恢复到额定频率。一般一个电网只设置一个主调频厂，如果主调频厂的可调容量不够，则辅助调频厂在调度命令下参与调整。枯水期可以选择大型的水电厂作为主调频厂。丰水期可以选择中温中压的火电厂作为调频厂。第七十七页，共125页。电气工程基础电气工程基础(jch)课件课件 page*3.2.5 电力系统(din l x tn)频率调整频率的三次调整电网的自动(zdng)发电控制功能AGC和经济调度功能EDED每5分钟计算一次，根据复杂的算法以全网煤耗最小为优化目标将发电出力分配到每台机组AGC根据电网频率的变化在ED计算的基础上再叠加一个调整增量AGC和ED将目标出力值通过通

48、信通道下达到机组机组通过一个自动(zdng)的控制回路自动(zdng)调整发电机调速器的整定点来调整发电机的出力到给定目标值第七十八页，共125页。电气工程基础电气工程基础(jch)课件课件 page*3.2.6 有功功率平衡和系统(xtng)负荷在各类发电厂间的合理分配各类发电厂负荷(fh)的合理分配不同类型的发电厂有不同的技术经济特性和运行条件，必须根据其具体特点安排它们在负荷曲线中承担的负荷。核电厂：带基本负荷水电厂：丰水期尽量利用，满开机，减少弃水，适宜带基本负荷，此时火电厂可以安排计划检修水电厂：枯水期，有调节能力的水电厂适宜做调峰调频火电厂：大容量，高温高压机组宜带基本负荷火电厂：

49、中等容量、中温中压机组用于调峰调频第七十九页，共125页。频率由全网发电机的转速决定，所有发电机必须同步旋转频率全网调节(tioji)，通过调节(tioji)原动机的输出功率进行调节(tioji)我国规定：频率偏差范围为第八十页，共125页。3.2.6 有功功率平衡(pnghng)和系统负荷在各类发电厂间的合理分配有功平衡和备用(biyng)容量任何任何时时刻，刻，电电力系力系统统中的中的发电发电(fdin)出力都与出力都与负负荷和荷和损损耗平衡：耗平衡：全网总发电出力全网总负荷功率网损厂用电n为保证电网正常运行，电网中必须保留一定的备用容量，备用容为保证电网正常运行，电网中必须保留一定的备用

50、容量，备用容量包括：量包括：l负荷备用：为适应电网中每天负荷波动设置的备用容量。负荷备用：为适应电网中每天负荷波动设置的备用容量。l检修备用：保证机组和输电设备计划性检修而保留的备用容量。检修备用：保证机组和输电设备计划性检修而保留的备用容量。l事故备用：防止电网故障产生功率缺额保留的备用容量。事故备用：防止电网故障产生功率缺额保留的备用容量。l国民经济备用：防止负荷超计划增长保留的备用容量。国民经济备用：防止负荷超计划增长保留的备用容量。n备用形式包括：备用形式包括：l热备用热备用(旋转备用旋转备用)：运行机组不满载，保留一部分容量。：运行机组不满载，保留一部分容量。l冷备用冷备用(停机备用