《电力系统稳态分析(1)培训课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电力系统稳态分析(1)培训课件（50页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、Chap 3 电力系统稳态分析,3.1 输电线路的电气参数及等值电路,一相等值电路, 反映线路通过电流时产生有功功率损耗的电阻； 反映载流导线产生磁场效应的电感； 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有功功率损失的电导； 反映带电导线周围电场效应的电容。,一、电 阻,考虑到： （1）通过导线的为三相工频交流电，由于集肤效应和邻近效应，交流电阻大于直流电阻；,集肤/趋肤效应：交流电通过导体时，导体内部电流密度小，导体表面电流密度大。其原因是由于感抗的作用，导体内部比表面具有更大电感，使得电流密集于导体表面。趋肤效应使得导体的有效截面积减小，因而导体对交流电有效电阻比对直流
2、电阻大。,（2）多股绞线扭绞，导线实长要增加23%； （3）制造中，导线实际截面积比标称小，故上式运用时，不用材料标准电阻率而用稍增大了的；,: 电阻温度系数,二、电 抗,轮流改换三相导线在杆塔上位置。,（2）分裂导线,六分裂导线,四分裂导线间隔棒,三、电 导, 输电线路输送功率过程中，除了电流在线路电阻内产生有功功率损耗外，在周围绝缘介质中还产生功率损耗。后者即与输电线电导有关，也称为泄漏电导，主要与沿绝缘子串及金具泄漏损耗以及电晕损耗有关。前者损耗很小，可忽略，后者起决定作用。 电晕现象：架空线路带高压情况下，当导线表面电场强度超过空气击穿强度时，导体附近空气游离而产生局部放电现象，发出咝
3、咝声，并产生臭氧，夜间可见紫色光晕。,四、电 纳,五、输电线路等值电路, 短距离：5080km，35kV以下，电容不考虑，电阻、电感表示的集中参数电路。 中距离：50km以上，不超过200300km，110220kV，集中参数，电导忽略。 长距离：300km以上超高压，分布参数。,型等值电路（用得多）,T型等值电路,3.2 变压器的等值电路和参数,一、变压器的等值电路, 双绕组T：近似等值电路常将励磁支路前移到电源侧。 三绕组T：励磁支路前移的星形等值电路。 所有参数均折算到某侧。,双绕组T等值电路 三绕组T等值电路,RT：反映有功损耗（铜耗）。 XT：一、二次绕组漏抗。 GT：反映涡流损耗（
4、铁耗）。 BT：代表励磁功率。,二、双绕组变压器的参数计算,1电 阻,短路试验：将一侧绕组短接，在另一侧绕组加电压，使短路绕组的电流达到额定值。短路损耗约等于变压器通过额定电流时原、副方绕组电阻的总损耗（铜耗）。,高压侧加,三相功率（kVA）,线电压（kV）,2电 抗,三相功率（kVA）,线电压（kV）,3电 导,低压侧加,空载试验：将一侧绕组开路，在另一侧绕组加额定电压。 空载电流非常小，绕组中的铜耗也很小，变压器铁耗约为空载损耗。,三相空载损耗（kW）,线电压（kV）,4电 纳,5变 比,定 义：变压器两侧绕组的空载线电压之比。,三、三绕组变压器的参数计算,1电阻RT1、 RT2、 RT3
5、,上述公式用于三个绕组额定容量均相同的情况。各绕组额定容量相等的三绕组变压器不可能三个绕组同时满载运行。根据电力系统运行的实际需要，三个绕组额定容量可造得不等。我国目前生产的变压器三绕组容量比，按高、中、低压绕组顺序主要有100/100/100、100/100/50、100/50/100三种。变压器铭牌上额定容量是指容量最大的一个绕组的容量，也就是高压绕组容量。 公式中的Pk1、 Pk2、 Pk3是指绕组流过与变压器额定容量SN相对应的额定电流时所产生的损耗。做短路试验时，三个绕组容量不相等的变压器将受到较小容量绕组额定电流的限制。用上式计算时必须对工厂提供的短路试验的数据进行折算。（折算方法
6、略）,2电抗XT1、 XT2、 XT3,3求GT、 BT,只有一个励磁支路，因此计算是一致的（空载试验）。,四、自耦变压器（略） 五、分裂绕组变压器（略）,3.3 开式电力网的电压和 功率分布计算,一、潮流计算概述, 电力系统潮流计算是为了弄清楚在给定的某种运行条件和系统接线下，系统各部分的运行状态。如各母线上的电压（幅值和相角），各元件中通过的功率大小以及功率损耗等。 传统的解析法靠手算 采用了一些物理模拟装置 应用大型电子计算机进行潮流计算。,二、单侧电源的开式电力网的 潮流分布计算, 开式网络：只能从一个方向取得电能的网络。, 闭式网络：每一负荷至少可以从两个方向取得电能的网络。,放射式
7、 干线式 树 状,单电源环网 双电源环网 两端供电网络, 给定同一节点的功率和电压的潮流计算,1. 输电线的电压和功率分布计算,例如给出首端（发电厂）送出的功率及其母线电压，求取末端实际送给用户的功率及降压变电所低压侧母线电压。 或者已知末端负荷功率及降压变电所低压侧母线电压的条件下，求取首端电压和功率。,电压降落纵分量,电压降落横分量,注 意 ： （1）所有计算必须取自同一点的电压、功率值。 （2）公式中的功率为三相功率，电压为线电压，阻抗为一相值。 （3）实际计算中，有时要计算电压降落，但节点电压又不知道时，可以用额定电压代替。, 给定不同节点的功率和电压的潮流计算,给出：首端（发电厂）的
8、母线电压 末端用户吸收的功率 求取：首端电厂送出功率 末端用户实际电压,思路：先假定某未知电压，然后按“同一点”方法推算，直到误差在允许范围内。, 工程上常用的几个计算量,2. 变压器的电压和功率分布计算, 激磁支路：不变损耗由网络电压有关，与负荷无关。 阻抗支路：可变损耗与负荷有关，与输电线路计算方法类似。 35kV以下一般不计激磁功率。,阻抗支路中功率损耗（可变损耗）可由短路试验数据测得：,S2:通过T的负荷功率,SN:T的额定功率,3.4 电力系统的无功功率 和电压调整,一、系统的无功电源、无功负荷和 无功功率平衡, 电压是衡量电能质量的重要指标，额定电压运行下才最经济、有效、安全。 在
9、额定电压附近，电压与无功功率关系比电压与有功功率关系密切得多，表现为无功功率对电压有较大变化率，所以分析系统运行电压水平应从系统无功入手。,综合负荷的电压静态特性,1. 无功电源,（1）发电机,发电机是电力系统唯一的有功功率电源，同时也是最基本的无功功率电源。 发电机的额定容量通常是指额定有功功率，如；10万kW、60万kW机组等。给定的额定参数还有额定电压、额定功率因数等。,发电机的运行总受一定条件，如绕组温升、励磁绕组温升、原动机功率等的约束。这些约束条件决定了发电机组发出的有功、无功功率有一定的限额。,隐极机运行出力图,（E、P一定时，开口向下抛物线）,（2）同步调相机, 专门用来生产无
10、功功率的一种同步电机。 在过励磁、欠励磁不同情况下，可分别发出或吸收感性无功功率。 改变励磁可以平滑调节无功输出，单机容量也可以做得较大。 所提供无功随端电压下降而增加，有利于电压调整。 可以直接装设在用户附近就进供应无功功率，从而降低输送过程中损耗。 有功功率损耗较大，维护较复杂，运行噪音大。,（3）静止无功补偿器（SVC）, 20世纪60年代发展起来的新型可控的静止无功补偿装置。 利用晶闸管所组成的电力电子开关来分别控制电容器组与电抗器的投切，典型结构：TCR晶闸管控制电抗器型；TSC晶闸管投切电容器型。 快速跟踪负荷变动，改变无功大小和方向可发出容性无功或感性无功。 电力电子器件的使用对
11、电力系统产生谐波。,（4）电力电容器, 只能发无功功率，相当于无功电源。 容量可大可小，灵活性大，有功损耗小，适合分散安装在负荷中心。 所提供的无功功率与端电压平方成正比：Q=U2C，则电压下降时，所提供的无功会减少，与调相机的调节效应相反。,2. 无功负荷和无功损耗,（1）系统的无功负荷,主要指以滞后的功率因数运行的用电设备所吸收的感性无功功率，其中主要是异步电动机。,激磁功率,漏抗中的无功损耗, 额定电压附近，电动机取用无功随电压增减而增减。 当电压明显低于额定值时，电动机取用无功主要有漏抗中无功损耗决定，此时随电压降低，曲线反而有上升性质。,（2）无功损耗, 励磁支路无功损耗，常称为不变
12、损耗。 变压器漏抗对应的无功损耗，与负荷电流平方成正比，称为可变损耗。 线路电抗产生，与线路电流平方成正比。 线路电纳产生，其无功功率是容性的，又称为充电功率，可看作是无功电源。,线路传输功率较大时，电抗中消耗无功电容发出的无功，线路等值为消耗无功；传输功率较小时、运行电压水平较高时，则电容发出的无功电抗消耗的无功，线路等值为无功电源。,（3）无功功率平衡与电压运行水平,系统的无功功率平衡，就是在运行的每一时刻，系统中各无功电源所发出的总的无功功率要与系统的无功负荷及无功损耗相平衡。,同时，为了运行可靠及适应系统的发展，还要求有一定的无功备用容量。,所有无功电源,所有无功负荷,所有无功损耗,无
13、功备用，一般为系统总无功负荷的810%,总无功电源,总无功负荷+损耗,1：系统等值无功电源的无功电压静态特性 2：系统等值负荷和网络无功损耗的无功电压静态特性 a：1与2决定的无功功率平衡点 Ua 2：无功负荷增加，特性上移 a：负荷增加，电源不变，1与2决定新的无功功率平衡点 Ua Ua 1：无功电源增加，特性上移 a：负荷增加，电源增加， 1与2决定新的无功功率平衡点 Ua Ua,为保证系统电压质量，系统在规划和运行时，需制定无功的供需平衡关系，并保证有一定的备用容量。无功备用一般为无功负荷的78%。无功电源不足时，应就近增设无功补偿装置。,无功平衡和电压水平关系,二、系统中枢点的电压管理
14、,中枢点：指那些反映系统电压水平的主要发电厂或枢纽变电站的母线，系统中大部分负荷由这些节点供电。它们的电压一旦确定，系统其他各点电压也确定了。,（1）逆调压 适 用：线路长，负荷变动大的中枢点。 大负荷：线路电压损耗大，升高中枢点电压至线路额定电压的105%。 小负荷：取线路额定电压。,区域性的水、火电厂的高压母线； 枢纽变电站的二次母线； 有地方负荷的发电厂母线。,（2）顺调压 适 用：线路不长，负荷变动不大的中枢点。 大负荷：允许中枢点的电压低一点，但不低于线路额定电压的102.5%。 小负荷：允许中枢点电压高一点，但不高于线路额定电压的107.5%。,（3）常调压 介于以上二者之间的调压
15、方式，即在任何负荷下都保持中枢点电压为线路额定电压的102%105%。,有时候控制中枢点电压不能保证所有负荷点电压偏移均在允许范围内，则要用其他调压方式。,三、电力系统的调压措施,略去线路电容功率及变压器激磁功率，R、X为变压器和线路已折算到高压侧的阻抗数值，可得末端电压为：, 依靠发电机、变压器的输出端电压达到调压目的 （UG、K1、K2） 依靠改变无功功率分布、线路参数等实现调压 （P、Q、R、X）, 改变发电机励磁电流即可调整端电压。不需另增设备，最经济，优先考虑。 使发电机端电压随负荷大小而调节：负荷大时，网损大，调高发电机端电压以维持网络电压水平；负荷轻时，网损小，调低发电机端电压。
16、 适用于孤立运行的小容量电厂或供电范围不大、用户性质相似的电厂。 用户性质不同，或用户距电源远近相差悬殊时，此方式不能保证所有用户对电压质量要求，需与其他调压方式配合。,1. 改变发电机的端电压进行调压（UG）,2. 改变变压器的分接头或采用专门的调压变压器调压（K）, 改变变压器分接头，即改变变压器变比，则可以改变二次侧输出电压，适用于任何电压等级。 分接头两种形式： 无励磁调压（无载调压）：需在停电情况下改换分接头。对每台变压器应在考虑运行中可能出现的最大负荷与最小负荷后，事先选择好一个分接头，以保证运行中电压偏移不超过允许范围。 有载调压：可以在不停电情况下改换分接头（依靠分接开关）。,3. 改变电网无功功率分布调压（P、Q）, 电力系统无功电源不充足时，为了防止发电机因输出过多无功功率而过负荷，则系统电压水平会降低，以减少无功消耗量。电压水平低落和无功供应不足陷入恶性循环时，容易导致电压崩溃。 改变变压器调压只可局部提高电力系统某些点电压水平，不能从根本上遏制电压下降。 解决之道：在适当地点增设新的无功电源，
