电力系统分析小结2010

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1、电力系统分析机械出版社 朱一纶主编题型 1.填空（20分） 2.选择（20分） 3.简答（30分） 画出稳态分析的等值电路并求相应参数 求出所给电路的导纳矩阵 画零序等值电路图 4.分析计算（30分） 1.求电压降落和功率损耗（第3章） 2.三相短路求解（第6章） 3.不对称短路求解(第8章)第1章 电力系统概述 电力系统： 由生产、输送、分配、使用电能的 设备以及测量、继电保护、控制装 置乃至能量管理系统所组成的统一 整体。 本书重点讨论电力系统运行状况及 其分析计算的基本原理和方法。 图1-1 电力系统和电力网示意图 第1章 电力系统概述 1.1.1电力系统的组成 电力系统（Power s

2、ystem）主要由发电 机（电源）、负荷（用电设备）和电力 网（连接发电机和负荷的设备）三部分 组成； 电力系统主要为（交流）三相对称系统 ； 一般情况下一组（三相）电力线可以用 单线图表示； 线电压、线电流、三相复功率为其主要 参数。第1章 电力系统概述 1.1.2电力系统的运行特点 ：1、电能与国民经济各部门以及人民 的生活关系密切。 2、电能不能大量贮存。 3、电力系统中的暂态过程十分迅速 。第1章 电力系统概述 1.1.3 电力系统设计的基本要求1、提高电力系统供电的安全可靠性足够的备用容量合理的电网结构加强对电力系统运行的监控第1章 电力系统概述 1.1.3 电力系统设计的基本要求

3、2、保证电能质量 电力系统中描述电能质量最基本的指标 是频率和电压。 我国规定电力系统的额定频率为 50Hz0.2Hz。 我国一般规定各点的电压允许变化范围 为该点额定电压的5% 。第1章 电力系统概述 1.1.3 电力系统设计的基本要求3、提高电力系统运行的经济性在电能生产过程中要尽量降低能耗 。降低电力网在电能传输过程中的损 耗 。通过自动化控制使电力系统运行在 最经济的状态。 第1章 电力系统概述 1.1.4 本课程学习内容简介 本课程介绍电力系统的基本概念和 常用的分析方法。 电力系统分析通常又可以分为稳态 分析、暂态分析和稳定性分析三部 分。1.3.1 额定电压与额定频率 电力网的主

4、要用途是传输电能，每 个电网都有规定的电压等级标准， 称为额定电压（rated voltage）。 电力设备也有其相应的额定电压， 选用时要注意。 我国国家标准GB156-2003规定的额 定电压（线电压）如表1-2所示 线路及用电设备额 定线电压UN( kV）发电机 UN(kV)变压器额定线电压UN（kV） 一次绕组二次绕组 0.380.433153及3.153.15及3.36636及6.36.3及6.6 1010510及10.5105及11 1515.7515.75202022353537及38.560（仅东北电力网）6063及6611011012115415416922022024233

5、0（仅西北电力网）330345500500525750（仅西北电力网）750788及8251.3.1 额定电压与额定频率 电力系统的额定频率为50Hz，用fN 表示。 通常用电设备都是按照指定的电压 和频率来进行设计制造的，这个指 定的电压和频率，称为电气设备的 额定电压和额定频率。当电气设备 在此电压和频率下运行时，将具有 最好的技术性能和经济效果。 额定功率 发电机、变压器和负荷还有一个重 要的指标是额定容量（或称额定功 率）SN，对三相（对称）设备有:(MVA) 其中: IN为额定（线）电流，UN为额定（线）电压。 额定电压的确定 例1-1.电力系统的部分接线如图1-9 所示，各电压级的

6、额定电压及功率 输送方向在图中已标明，试求 （1）发电机及各变压器高低压绕组 的额定电压， （2）各变压器的额定变比。 变压器T1变压器T2变压器T3变压器T4发电 机一次 端二次 端一次 端二次端一次 端二次 端一次 端二次 端 10.510.524222012138.53511220121抽头时 35kV及以下的、输电距离几十km以内称为地 区电力网，又称配电网，其主要任务是向终 端用户配送满足质量要求的电能。 电压为110220kV，多给区域性变电所负荷 供电的，称为区域电力网，330kV其以上的 远距离输电线路组成的电力网称为高压输电 网。 区域电力网和高压输电网统称为输电网。它 的主

7、要任务是将大量的电能从发电厂远距离 传输到负荷中心。 1.3.3 电力系统中性点接地方式 1、中性点直接接地或经小阻抗接地， 称为有效接地系统或大接地电流系统 。 在110kV以上的高压电力系统中，均 采用中性点直接接地。现代有些大城 市的110kV的配电系统改用中性点经 低值电阻（R10）或中值电阻（ R=11100）电阻接地。 1.3.3 电力系统中性点接地方式2、中性点不接地或经消弧线圈接地 或经高阻抗接地，采用这种中性点 接地方式的电力系统被称为非有效 接地系统。 在110kV以下的中、低压电力系统 中，出于可靠性等方面考虑，采用 不接地或中性点经消弧线圈接地。 综合用电负荷加电力网的

8、功率损耗为电力 系统的供电负荷。供电负荷加发电厂的厂 用电消耗的功率就是各发电厂应该发出的 功率称为电力系统的发电负荷。它们之间 的关系如图1-10所示。3.负荷按可靠性分类 一级负荷:是指对这类负荷停电会给国民 经济带来重大损失或造成人身事故，所 以一级负荷绝不允许停电，必须由两个 或两个以上的独立电源供电。 二级负荷：是指对这类负荷停电会给国 民经济带来一定的损失，影响人民生活 水平。所以二级负荷尽可能不停电，可 以用两个独立电源供电或一条专用线路 供电。 三级负荷：是指对这类负荷停电不会产 生重大影响，一般采用一条线路供电即 可。最大负荷利用小时数Tmax 假设电力系统中的负荷始终等于最

9、 大值Pmax，经过Tmax小时后所消耗 的电能恰好等于全年的实际耗电量 ，则称Tmax为最大负荷利用小时数 。第2章 电力线路的模型及参数计算方法 变压器等值电路参数的计算方法。 发电机等值电路参数的计算方法。 多电压级网络参数和变量的归算方 法 标么值的定义和计算方法2.1.3电力线路的等效电路 经推导（推导略）可以得到等效电路的参数 ： 其中 称为线路的传播常数，称为线路的特性阻抗。 无损耗线路与自然功率 讨论： 1、通常把 g1=0,r1=0的（理想）线路称为 无损耗线路，无损耗线路的Z为纯电阻（ 虚部为0）。 2、若无损耗线路末端所接负载ZL=ZC，输 出功率为： PC称为自然功率3

10、、无损耗线路末端接有纯有功功率负荷，且输 出为自然功率时，全线电压、电流有效值均相 等，且同一点的电压与电流是同相位的。 2.1.3电力线路的等效电路 当线路长度为100300km时，近似可以有 （中等线路模型）： Z=z1l =(r1+jx1) l Y=y1l=(g1+jb1)l 低压（110kV以下）配电网中 的短电力线路还可以作进一 步的近似（短线路模型）， 线路长度小于100km，一般 可以忽略电导和电纳 。2.2.1双绕组变压器等值电路和参数 三相变压器的绕组可以接成星形(Y)或三角形(D)。 在电力系统稳态分析中，无论绕组的实际连接方式如 何，都一概化成等值的Y，y(即Y/Y)接线

11、方式来进行 分析，并且用一相等值电路来反映三相的运行情况。 例2-5 一台SFL20000/110型降压变压器向 10kV网络供电，铭牌给出的试验数 据为： 试计算归算到高压侧的变压器参数 。 归算？2.2.2三绕组变压器等值电路和参数 三绕组变压器的等效导纳和变比的 计算与双绕组变压器相同。 2.3 同步发电机等效电路及参数两种发电机的 模型形式相同 。发电机制造厂提供的同 步发电机的参数通常有 ：额定线电压,三相额定容量额定功率因数 定子电阻百分值 同步电抗百分值。 2.4电力系统负荷模型 电力系统中有大量感性负荷，定义感性负荷 吸收（消耗）无功功率。 注意：容性负荷发出无功功率例2-7

12、变压器T1： 归归算到220kV级级 变压器T3 ： 归算2.5.2 标么制 在电力系统分析中，还经常采用一 种相对单位制称为标幺制。在标幺 制中，各不同单位的物理量都要指 定一个基准值，这个基准值用下标B 表示。 2.5.2 标么制 电力系统共有五个参数，通常电力 系统中选取基准功率SB和基准电压 UB 后，另三个基准量由下式确定：常取：SB=100MVAUB=UN（基本级）2.5.3标么制表示的等效电路 1.求出各元件的参数值并按变压器 的实际变比归算到基本级。 2.选取三相功率的基准值SB和令 UB=UN（基本级的额定电压） 3.将归算到基本级的各元件参数的 有名值除以相应的基准值。第3

13、章 简单电力系统潮流分析 潮流分析计算是对给定运行条件的 电力系统进行分析，确定系统的运 行状态，即求出各母线的电压、网 络中的功率分布及功率损耗。和 分别称为电 压降落的纵分量和横分 量。 电力线路的电压降落1、 为流过复阻抗的电流，以相量 为 参考轴，如果 和 已知，可作出 相量图如图3-2（a）所示。 电压降落电力线路的电压降落 电力系统某点传输的复功率定义为该点 的电压相量与流过该点的电流相量复共 轭的乘积。 用功率代替电流，有： S“=P”+jQ”3.1.2电力线路的功率损耗 电流在线路的等值电路R+jX上产生的功 率损耗： 或 电压损耗_始末两端电压的数值差 电压偏移_始端电压或末

14、端电压与线 路额定电压的差值。 输电效率_线路末端输出的有功功率 P2与始端输出有功功率P1之比3.2.2 运算功率和运算负荷 运算功率定义为发电厂升压变电所的高压 母线端向系统输入的功率。 3.2.2 运算功率和运算负荷 运算负荷定义为变电所的高压母线端所接 收到的系统输出的功率。 简单环形网 有功功率分点- 无功功率分点- 若有功功率分点与无功功率分点为 同一节点时，该节点为网络电压最 低点。 在功率分点解开环形网，成为两个 开式网络。4.1.1.节点电压方程的建立 Yii称为节点i的自导纳，其值等于节 点所连接的所有支路中导纳之和。 例如Y11=y10+y12。Y22=？4.1.1.节点

15、电压方程的建立 系数Yij（ ）称为节点i、j之间的 互导纳，其值等于连接这两个节点的 支路导纳的负值。 Y34=？Y35=？例如Y12= Y21= -y12， 若两节点之间不存在 直接连接的支路，则 有Yij=0，例如Y13=Y31=0。 4.1.2.节点导纳矩阵及其修正 求下图的导纳矩阵： 1、Y是几阶对称方阵？ 2、Y44=？4.1.3变压器变比改变时导纳矩阵的修正 如果某个变压器的分接头有切换时，相 当于在原来的阻抗（或导纳）的基础上 增加一个理想的变压器，只要修改与这 个变压器相关的两个节点的自导纳和互 导纳： 低压端的自导纳不变 。 高压端的自导纳要作修正 互导纳都要修正 4.2.2 节点分类 电力系统中的节点通常分成三类： PQ节点这类节点的有功功率P 和无功功率Q是给定的 PV节点这类节点的有功功率P 和电压的大小U是给定的。 平衡节点电力系统中必须有一 个（只能是一个）平衡节点 ，这个 节点的电压的大小和相位角是给定 的。 讨论：各类节点的待求量是什么？5.2.2.有功功率电源的备用 系统的备用容量一般可分为 负荷备用， 事故备用， 检修备用， 国民经济备用。 5.3 电力系统的有功功率平衡 1. 负荷有功功率-频率静态特性 实验测得当电力系统 频率略有下降时，同