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1、第一部分 电力系统稳态分析第一章 电力系统的基本概念一、基本要求 掌握电力系统的组成和生产过程、电力系统运行的特点和基本要求；了解电力系统负荷的构成；掌握电力系统结线方式、电力系统的电压等级、电力系统中性点运行方式。二、重点容1、 电力系统运行的特点电能具有易于转换、输送，便于实现自动化控制的优点；电能传输速度非常快；电能在电网中不能大量储存，只能转化成其它能量达到储存的目的（如蓄电池）。2、 电力系统运行的基本要：可靠、优质、经济。3、 电力系统结线方式电力系统结线方式分为无备用和有备用结线两类。无备用结线包括单回路放射式、干线式和链式网络，有备用结线包括双回路放射式、干线式、链式以及环式和
2、两端供电网络。4、 电力系统的电压等级国家标准规定的标准电压等级主要有：3kV 、6kV 、10kV 、35kV 、110kV 、220kV 、330kV 、500kV、750kV 。5、 电力系统中性点运行方式中性点运行方式主要分为两类：中性点直接接地和不接地，其中中性点不接地还包含中性点经消弧线圈接地。中性点直接接地系统称为大电流接地系统；中性点不接地系统称为小电流接地系统。综合考虑系统供电的可靠性以及设备绝缘费用的因素，在我国110kV及以上电压等级的系统采用中性点直接接地，35kV及以下电压等级的系统采用中性点不接地或经消弧线圈接地（35kV及以下电压等级的系统当单相接地的容性电流较大
3、时，中性点应装设消弧线圈）。三、例题分析例1-1: 举例说明无备用结线和有备用结线的优缺点。解: (1) 无备用结线：每一个负荷只能由一回线供电，因此供电可靠性差；其优点在于简单、经济、运行方便。图1-1 无备用结线图1.1中，发电机额定容量为，输出电压等级为。经过升压变压器T-1，将电压等级升高到110 kV。L-1为110 kV电压等级的高压输电线路，长度为80 km。T-2是降压变压器，将电压等级由110 kV降为6 kV。L-2为6 kV电压等级的输电线路。电网中，A和B为负荷点，都是由发电机G向它们供电。(2) 有备用结线：每一个负荷都能由两回线供电，因此供电可靠性高；其缺点在于不够
4、经济。有备用结线中的环式结线和两端供电网络供电可靠性高，也较为经济，缺点在于运行调度较复杂。图1-2 有备用结线图1.2中，节点是电源节点，节点和节点是负荷节点。输电线路L-1、L-2、L-3构成了一个闭环。这是一个环式结线网络，负荷可以由线路L-1和线路L-2供电，负荷可以由线路L-2和线路L-3供电。供电可靠性大大提高。 第二章 电力网络各元件的参数和等值电路一、 基本要求掌握电力线路的结构；掌握电力线路的电阻、电抗、电导和电纳，电力线路的方程及等值电路；掌握变压器的参数及等值电路，电力网络的等值电路；掌握标幺值的计算。二、 重点容1、 电力线路的参数和等值电路（1） 电阻 （2-1）式中
5、 导线材料的电阻率；S 导线的额定截面积；L 导线长度。（2） 电抗 （2-2） （2-3）式中 x1 导线单位长度电抗； Dm 几何均距；r 导线半径。（3） 电纳 （2-4） （2-5）式中 b1 导线单位长度电纳。（4） 电导 G 0 （2-6）中等长度电力线路采用形等值电路，如图2-1所示。2、 双绕组变压器的参数和等值电路(1) 电阻 （2-7）式中 Pk 变压器的短路损耗（kW）； SN 变压器额定容量（MVA）；UN 变压器额定电压（kV）。(2) 电抗 （2-8）式中 Uk % 变压器的短路电压百分数。(3) 电导 （2-9）式中 P0 变压器的空载损耗（kW）。(4) 电纳
6、（2-10）式中 I0 % 变压器的空载电流百分数。变压器的等值电路有两种，即形等值电路和型等值电路。在电力系统计算中，通常用形等值电路，如图2-2所示。3、 三绕组变压器的参数和等值电路计算三绕组变压器参数的方法与计算双绕组变压器时没有本质区别，但由于三绕组变压器各绕组的容量比有不同组合，各绕组在铁芯上的排列也有不同方式，计算时需注意。三个绕组的容量比相同（100/100/100）时，三绕组变压器的参数计算和等值电路如下所示；三个绕组的容量比不同（100/100/50、100/50/100）时，制造厂提供的短路损耗需要归算，计算方法参看例2-3。（1） 电阻先根据绕组间的短路损耗Pk ( 1
7、-2 )、Pk ( 1-3 )、Pk ( 2-3 )求解各绕组的短路损耗 （2-11）然后计算各绕组电阻 （2-12）（2） 电抗先由各绕组之间的短路电压百分数Uk (1-2)%、Uk (1-3)%、Uk (2-3)% 求解各绕组的短路电压百分数 （2-13）然后求各绕组的电抗 （2-14）（3） 电导、电纳三绕组变压器导纳的计算与双绕组变压器相同。三绕组变压器的等值电路如图2-3所示。4、 自耦变压器的参数和等值电路计算自耦变压器的参数的方法与计算三绕组变压器时相同。自耦变压器三个绕组的容量比不同时，制造厂提供的短路损耗、短路电压百分数都需要归算。三、 例题分析例2-1: 一条110kV架空
8、线路长100km，导线为，水平排列，导线间距为 4m。（1） 计算线路每公里参数，并将计算结果与查表结果相对照；（2）计算线路全长参数，画出等值电路图；（3）线路产生的容性无功功率是多少？ 解：（1）方法一：用公式计算线路每公里参数： ，导线的直径为16.72mm（查表）方法二：查表得到线路每公里参数： ， ，由两种方法的结果可见：二者误差是很小的，工程中一般采用查表的方法。（2）线路全长的参数： ， ， 画出电力线路的等值电路：(3) 线路产生的例2-2: 电力网络接线如图所示，计算网络参数并画出网络等值电路。 解：（1）计算线路参数（220kV电压等级） 根据导线型号LGJ400 ，Dm=
9、6m查表得出线路每公里长度r1、x1、b1，则 ； ； ； 。（2）计算变压器参数（选取变压器的高压侧为电压基本级，将参数归算到高压侧） 根据变压器的型号SFPL231.5MVA，查表得到变压器实验数据：Pk = 286 kW , Uk % = 14.2 , P0 = 83.7 kW , I0 % =2 ,计算变压器归算到高压侧的参数（UN取变压器高压侧额定电压）： ； ； ； 。（3）画出电力网络的等值电路 例2-3: 已知一台三相三绕组变压器容量比为：, 三次侧额定电压为、，实验数据：、, 、， ，, 计算变压器参数（归算至高压侧）并画出等值电路。 解：由于已知的三绕组变压器三个绕组的容量
10、不同，因此由变压器制造厂提供的变压器短路实验数据就存在归算的问题。根据标准，制造厂提供的短路损耗是没有归算到各绕组过变压器额定电流时数值，而制造厂提供的短路电压是归算好的。因此：（1）根据容量比归算短路损耗： （2）各绕组的短路损耗： （3）各绕组短路电压百分数： （4）变压器归算到高压侧参数：第三章 简单电力系统的分析和计算一、 基本要求掌握电力线路中的电压降落和功率损耗的计算、变压器中的电压降落和功率损耗的计算；掌握辐射形网络的潮流分布计算；掌握简单环形网络的潮流分布计算；了解电力网络的简化。二、 重点容1、 电力线路中的电压降落和功率损耗图3-1中，设线路末端电压为、末端功率为，则（1）
11、计算电力线路中的功率损耗 线路末端导纳支路的功率损耗： （3-1）则阻抗支路末端的功率为： 线路阻抗支路中的功率损耗： （3-2）则阻抗支路始端的功率为： 线路始端导纳支路的功率损耗： （3-3）则线路始端的功率为： （2）计算电力线路中的电压降落 选取为参考向量，如图3-2。线路始端电压 其中 ； （3-4）则线路始端电压的大小： （3-5）一般可采用近似计算： （3-6）2、 变压器中的电压降落和电能损耗图3-3中，设变压器末端电压为、末端功率为，则（1）计算变压器中的功率损耗 变压器阻抗支路的功率损耗： （3-7）则变压器阻抗支路始端的功率为： 变压器导纳支路的功率损耗： （3-8）则变
12、压器始端的功率为： 。（2）计算变压器中的电压降落变压器始端电压： 其中 ， （3-9）则变压器始端电压的大小： （3-10）一般可采用近似计算： （3-11）3、 辐射形网络潮流计算潮流（power flow）计算是指电力网络中各节点电压、各元件流过的电流或功率等的计算。辐射形网络潮流计算主要有两种类型：（1）已知同一端点的电压和功率求潮流分布，采用逐段推算法；逐段推算法：根据已知端点的电压和功率，逐段推算电网各点电压和功率。参看例3-1 。（2）已知不同端点的电压和功率求潮流分布，采用逐步渐进法。逐步渐进法：首先设已知功率端点的电压为，运用该点已知的功率和推算电网潮流；再由另一端点已知电压和求得的功率推算电网各点电压；以此类推，反复推算，逐步逼近结果。逐步渐进法的近似算法：首先设电网未知点的电压为，运用已知的功率计算电网功率分布；再由另一端点已知电压和求得的各点功率计算电网电压分布。参看例3-3 。4、 环
