《张晓辉电力系统分析第三章课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《张晓辉电力系统分析第三章课件（40页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 1第三章第三章 输电线路运行特性及简单系统潮流估算输电线路运行特性及简单系统潮流估算电电力力系系统统潮潮流流计计算算的的任任务务：在在已已知知某某些些运运行行参参数数的的情情况况下下，计计算出系统中全部的运行参数。一般母线负荷功率已知。算出系统中全部的运行参数。一般母线负荷功率已知。电电力力系系统统潮潮流流计计算算的的方方法法：将将电电力力系系统统实实际际设设备备用用等等值值电电路路来来表表示示，组组成成一一个个总总的的等等值值电电路路，按按电电路路的的分分析析方方法法进进行行求求解解，因此潮流计算的基础是电路计算。因此潮流计算的基础是电路计算。*潮流计算中已知或给定的量为有功功率和无功功率
2、。潮流计算中已知或给定的量为有功功率和无功功率。电电力力系系统统潮潮流流(Power Flow)：指指系系统统中中所所有有运运行行参参数数的的总总体体，包包括括各各母母线线电电压压的的大大小小和和相相位位、各各发发电电机机和和负负荷荷的的功功率率及及电电流流，以及变压器和线路等元件所通过的功率、电流和其中的损耗。以及变压器和线路等元件所通过的功率、电流和其中的损耗。*如无特殊说明，各量都是用标幺值表示。如无特殊说明，各量都是用标幺值表示。8/3/2024 23-1 3-1 电力网的电压降落和功率损耗电力网的电压降落和功率损耗一、电压降落、电压损耗和电压偏移一、电压降落、电压损耗和电压偏移(一一
3、)电压降落电压降落先不考虑线路先不考虑线路型等值电路中的接地支路型等值电路中的接地支路(并联支路并联支路)。(并联支路不影响始末端的电压差值。并联支路不影响始末端的电压差值。)线路一相等值电路：线路一相等值电路：线路始线路始端功率端功率线路始线路始端电压端电压线路末线路末端功率端功率线路末线路末端电压端电压不接地支路不接地支路(串联支路串联支路)电阻和电抗电阻和电抗电压降落为始末端电压的相量差：电压降落为始末端电压的相量差：始端功率始端功率=末端功率末端功率+功率损耗功率损耗8/3/2024 33-1 3-1 电力网的电压降落和功率损耗电力网的电压降落和功率损耗设参考相量设参考相量1. 已知末
4、端功率和末端电压的情况已知末端功率和末端电压的情况2. 已知始端功率和始端电压的情况已知始端功率和始端电压的情况 (3-2) (3-3)已知末端已知末端电压和功电压和功率时的电率时的电压降落压降落 (3-4)8/3/2024 43-1 3-1 电力网的电压降落和功率损耗电力网的电压降落和功率损耗电压降落的纵分量电压降落的纵分量电压降落的横分量电压降落的横分量0实部实部虚部虚部一般情况下，线路两端电压相位差较小，一般情况下，线路两端电压相位差较小，U2U2 U2 (3-7)8/3/2024 53-1 3-1 电力网的电压降落和功率损耗电力网的电压降落和功率损耗2. 已知始端功率和始端电压的情况已
5、知始端功率和始端电压的情况令令已知始端已知始端电压和功电压和功率时的电率时的电压降落压降落8/3/2024 63-1 3-1 电力网的电压降落和功率损耗电力网的电压降落和功率损耗(二二)电压损耗和电压偏移电压损耗和电压偏移电压损耗：电压损耗：线路两端电压的数值差。线路两端电压的数值差。近似计算中常用电压降落的纵分量代替电压损耗。近似计算中常用电压降落的纵分量代替电压损耗。0abc电电压压偏偏移移：线线路路始始端端电电压压和和末末端端电电压压与与线线路路额额定电压之间的差值。定电压之间的差值。 (3-18)8/3/2024 73-1 3-1 电力网的电压降落和功率损耗电力网的电压降落和功率损耗二
6、、功率分布和功率损耗二、功率分布和功率损耗1. 线路的功率分布和功率损耗线路的功率分布和功率损耗 当当线线路路流流过过电电流流或或功功率率时时，在在线线路路的的电电阻阻中中将将产产生生有有功功功功率率损损耗耗，线线路路的的电电抗抗中中则则产产生生无无功功功功率率损损耗耗，它它们们都都与与通通过过线路的电流或功率有关。线路的电流或功率有关。 另另一一方方面面，在在线线路路电电容容中中将将产产生生无无功功功功率率，其其大大小小与与线线路路电压有关。电压有关。 对对线线路路中中功功率率损损耗耗和和功功率率分分布布，应应用用其其型型等等值值电电路路来来进进行分析和计算。行分析和计算。2. 变压器的功率
7、分布变压器的功率分布8/3/2024 83-1 3-1 电力网的电压降落和功率损耗电力网的电压降落和功率损耗1. 线路的功率分布和功率损耗线路的功率分布和功率损耗(1)已知线路末端功率和电压已知线路末端功率和电压1) 计算末端并联支路吸收的功率计算末端并联支路吸收的功率2) 计算串联支路末端的功率计算串联支路末端的功率3) 计算串联支路中的功率损耗计算串联支路中的功率损耗4) 计算串联支路始端的功率计算串联支路始端的功率 (3-21) (3-22) (3-23) (3-24)8/3/2024 93-1 3-1 电力网的电压降落和功率损耗电力网的电压降落和功率损耗5) 计算始端电压计算始端电压6
8、) 计算始端并联支路的功率计算始端并联支路的功率7) 计算始端功率计算始端功率线路总功率损耗：线路总功率损耗：消耗感性无功功率消耗感性无功功率消耗容性无功功率消耗容性无功功率传输功率越大，感性无功越大；电压越高，容性无功越大。传输功率越大，感性无功越大；电压越高，容性无功越大。传输效率：传输效率： (3-25) (3-26) (3-27)8/3/2024 103-1 3-1 电力网的电压降落和功率损耗电力网的电压降落和功率损耗(2)已知线路始端功率和电压已知线路始端功率和电压线路总功率损耗：线路总功率损耗：8/3/2024 113-1 3-1 电力网的电压降落和功率损耗电力网的电压降落和功率损
9、耗2. 变压器的功率分布变压器的功率分布(1)若已知若已知 1)计算计算 变压器串联支路的功率损耗变压器串联支路的功率损耗 2)计算计算 变压器串联支路始端的功率变压器串联支路始端的功率 3)计算计算 变压器始端电压变压器始端电压 4)计算计算 变压器并联支路的功率损耗变压器并联支路的功率损耗 5)计算计算 变压器的输入功率变压器的输入功率 (3-28) (3-29) (3-30) (3-31) (3-32)8/3/2024 123-1 3-1 电力网的电压降落和功率损耗电力网的电压降落和功率损耗(2)若已知若已知8/3/2024 133-1 3-1 3-1 3-1 电力网的电压降落和功率损耗
10、电力网的电压降落和功率损耗电力网的电压降落和功率损耗电力网的电压降落和功率损耗 例例3-1 图图示示系系统统，有有名名值值表表示示的的等等值值电电路路参参数数(归归算算到到110kV侧侧)，以以及及取取SB=100MVA、UB=UN时时用用标标幺幺值值表表示示的的等等值值电电路路参参数数列列于于下下图图。变变压压器器低低压压母母线线电电压压为为10kV，负负荷荷为为30+j20MVA,分分别别用用有有名名值值和和标标幺幺值计算网络功率分布和电压分布。值计算网络功率分布和电压分布。8/3/2024 143-1 3-1 3-1 3-1 电力网的电压降落和功率损耗电力网的电压降落和功率损耗电力网的电
11、压降落和功率损耗电力网的电压降落和功率损耗解解 用有名值计算用有名值计算 (2) 变压器电压降落变压器电压降落(1)变压器功率损耗变压器功率损耗 忽略电压降落横分量忽略电压降落横分量8/3/2024 153-1 3-1 3-1 3-1 电力网的电压降落和功率损耗电力网的电压降落和功率损耗电力网的电压降落和功率损耗电力网的电压降落和功率损耗(3)变压器输入功率变压器输入功率(4)线路功率损耗线路功率损耗(5)始端母线电压始端母线电压(以以UB为参考相量为参考相量)8/3/2024 163-1 3-1 3-1 3-1 电力网的电压降落和功率损耗电力网的电压降落和功率损耗电力网的电压降落和功率损耗电
12、力网的电压降落和功率损耗忽略电压降横分量忽略电压降横分量(6)始端功率始端功率(7)系统电压指标系统电压指标8/3/2024 173-1 3-1 3-1 3-1 电力网的电压降落和功率损耗电力网的电压降落和功率损耗电力网的电压降落和功率损耗电力网的电压降落和功率损耗解解 用标幺值计算用标幺值计算 (2) 变压器电压降落变压器电压降落(1)变压器功率损耗变压器功率损耗 忽略电压降落横分量忽略电压降落横分量8/3/2024 183-1 3-1 3-1 3-1 电力网的电压降落和功率损耗电力网的电压降落和功率损耗电力网的电压降落和功率损耗电力网的电压降落和功率损耗(3)变压器输入功率变压器输入功率(
13、4)线路功率损耗线路功率损耗(5)始端母线电压始端母线电压(以以UB为参考相量为参考相量)8/3/2024 193-1 3-1 3-1 3-1 电力网的电压降落和功率损耗电力网的电压降落和功率损耗电力网的电压降落和功率损耗电力网的电压降落和功率损耗忽略电压降横分量忽略电压降横分量(6)始端功率始端功率(7)系统电压指标系统电压指标8/3/2024 203-2 3-2 输电线路的运行特性输电线路的运行特性一、输电线路的空载运行特性一、输电线路的空载运行特性为分析简单，令为分析简单，令G=0基本概念基本概念 分分析析线线路路空空载载时时始始端端电电压压和和末端电压的关系。末端电压的关系。空载时线路
14、末端功率为零。空载时线路末端功率为零。若线路末端电压若线路末端电压U2为已知，则为已知，则 (3-21)G=0 (3-22) (3-25)G=08/3/2024 213-2 3-2 输电线路的运行特性输电线路的运行特性高高压压线线路路导导线线截截面面较较大大，XR，可可忽忽略略电电阻阻(忽忽略略电电压压降降落落的的横横向向分分量量)：由于线路由于线路型等值电路中的电纳为容性，型等值电路中的电纳为容性，B本身大于零，因此本身大于零，因此U1U2。线线路路不不太太长长时时，等等值值电电路路中中B约约为为b1与与l的的乘乘积积，X约约为为x1与与l的的乘积，因此乘积，因此末端空载电压的升高与线路长度
15、末端空载电压的升高与线路长度l的平方成正比的平方成正比。注意注意：(对高压输电线路对高压输电线路)输电线路空载时末端电压高于始端电压。输电线路空载时末端电压高于始端电压。则有则有若线路很长，则可应用线路方程式：若线路很长，则可应用线路方程式：在在r1=0和和g1=0的情况下，的情况下，8/3/2024 223-2 3-2 输电线路的运行特性输电线路的运行特性当当时，时，U1=0，说明始端电压为零也可使末端电压达到，说明始端电压为零也可使末端电压达到给定的电压。这种情况相当于发生谐振，相应线路长度约为给定的电压。这种情况相当于发生谐振，相应线路长度约为1/4波长，即波长，即1500km。高压输电
16、线路轻载时也会产生末端电压升高的现象。高压输电线路轻载时也会产生末端电压升高的现象。(因为电压高，所以等值电容大，容性电流大，容性无功功率大因为电压高，所以等值电容大，容性电流大，容性无功功率大)若若线线路路电电压压过过高高，则则会会危危害害线线路路的的绝绝缘缘，因因此此应应采采取取措措施施补补偿线路的电容电流，常用方法为在线路末端加装偿线路的电容电流，常用方法为在线路末端加装并联电抗器并联电抗器。8/3/2024 233-2 3-2 输电线路的运行特性输电线路的运行特性二、输电线路的传输功率极限二、输电线路的传输功率极限假设假设型等值电路中的电阻为零型等值电路中的电阻为零(R=0)，且不计两
17、端并联导纳。，且不计两端并联导纳。忽略电阻时，线路始、末端有功功率相等，故线路传输功率为忽略电阻时，线路始、末端有功功率相等，故线路传输功率为输电线路的最大传输功率与两端电压的输电线路的最大传输功率与两端电压的 乘积成正比，而与线路电抗成反比。乘积成正比，而与线路电抗成反比。当考虑导线发热和系统稳定性等因素，当考虑导线发热和系统稳定性等因素， 线路输送的有功功率往往比上述最大传线路输送的有功功率往往比上述最大传 输功率小很多。输功率小很多。R=08/3/2024 243-2 3-2 输电线路的运行特性输电线路的运行特性三、输电线路功率与电压之间的定性关系三、输电线路功率与电压之间的定性关系在在
18、输输电电系系统统，特特别别是是高高压压输输电电系系统统中中，(线线路路和和变变压压器器)电电阻阻远远小小于于电电抗抗，有有功功功功率率与与两两端端电电压压相相位位差差之之间间，无无功功功功率率与与电电压压损耗损耗之间的关系非常紧密。之间的关系非常紧密。 (有功与电压损耗之间、无功与电压相位差之间有功与电压损耗之间、无功与电压相位差之间 关系较弱。关系较弱。)线路传送的无功功率线路传送的无功功率令令R=0得：得：线线路路传传送送的的无无功功功功率率与与两两端端的的电电压压差差，即即线线路路的的电电压压损损耗耗成成正比。正比。无功功率由电压高端向电压低端流动。无功功率由电压高端向电压低端流动。8/
19、3/2024 253-3 3-3 简单辐射形网络和闭式网络潮流计算简单辐射形网络和闭式网络潮流计算一、辐射形网络的潮流估算方法一、辐射形网络的潮流估算方法作整个系统的等值电路作整个系统的等值电路第第一一步步：近近似似计计算算功功率率分分布布，认认为为各各母母线线电压均为额定电压，相位为零。电压均为额定电压，相位为零。第第二二步步：从从某某一一已已知知电电压压母母线线开开始始，依依次次求求出出各各元元件件的的电电压压降降落落，从从而而得得出出全全部部母母线线电压。电压。8/3/2024 263-3 3-3 简单辐射形网络和闭式网络潮流计算简单辐射形网络和闭式网络潮流计算1. 计算近似功率分布计算
20、近似功率分布从从离离电电源源最最远远的的母母线线开开始始，分分别别计计算算连连接接这这些些母母线线的的线线路路或或变压器的等值电路中的功率分布。变压器的等值电路中的功率分布。计算时应注意计算时应注意同理，依次计算母线同理，依次计算母线3和和5之间等值电路中的功率分布，并得出之间等值电路中的功率分布，并得出母线母线3上的负荷为：上的负荷为：8/3/2024 273-3 3-3 简单辐射形网络和闭式网络潮流计算简单辐射形网络和闭式网络潮流计算2. 计算各母线的电压和相位计算各母线的电压和相位从从某某一一给给定定电电压压的的母母线线开开始始，用用求求得得的的近近似似功功率率分分布布，依依次次计算各母
21、线的电压和相位。计算各母线的电压和相位。设已知母线设已知母线1电压电压U10然后，再由然后，再由计算出计算出依次类推，便可得到整个系统中电压分布的依次类推，便可得到整个系统中电压分布的近似结果。近似结果。上述两步计算的结果基本上满足工程要求。上述两步计算的结果基本上满足工程要求。若要得到更精确的结果，可将第二步得到的母线电压和相位代若要得到更精确的结果，可将第二步得到的母线电压和相位代替原来第一步计算中所用的额定电压，计算功率分布；然后再替原来第一步计算中所用的额定电压，计算功率分布；然后再用新的功率分布重新计算电压分布。用新的功率分布重新计算电压分布。8/3/2024 28 例例3-3 网络
22、接线图、等值电路和参数如下图所示，母线网络接线图、等值电路和参数如下图所示，母线1的电的电3-3 3-3 简单辐射形网络和闭式网络潮流计算简单辐射形网络和闭式网络潮流计算，求该系统的功率和电压分布。，求该系统的功率和电压分布。压为压为8/3/2024 29解解 (1)从母线从母线4和和5开始，用额定电压计算功率损耗和功率分布开始，用额定电压计算功率损耗和功率分布3-3 3-3 简单辐射形网络和闭式网络潮流计算简单辐射形网络和闭式网络潮流计算8/3/2024 303-3 3-3 简单辐射形网络和闭式网络潮流计算简单辐射形网络和闭式网络潮流计算8/3/2024 31 (2)从母线从母线1开始依次计
23、算母线开始依次计算母线2、3、4和和5的电压的电压3-3 3-3 简单辐射形网络和闭式网络潮流计算简单辐射形网络和闭式网络潮流计算8/3/2024 323-3 3-3 简单辐射形网络和闭式网络潮流计算简单辐射形网络和闭式网络潮流计算二、简单环形网络的潮流估算方法二、简单环形网络的潮流估算方法中包含了与其母线相连的两条线路上的接地导纳中的中包含了与其母线相连的两条线路上的接地导纳中的功率，这样处理后的功率常称为母线的功率，这样处理后的功率常称为母线的运算功率运算功率或或运算负荷运算负荷。计计算算环环网网近近似似功功率率分分布布时时可可设设各各母母线线的的电电压压均均为为额额定定电电压压，相位都等
24、于零。相位都等于零。8/3/2024 333-3 3-3 简单辐射形网络和闭式网络潮流计算简单辐射形网络和闭式网络潮流计算电压平衡方程式：电压平衡方程式：功率平衡方程式：功率平衡方程式：负荷矩负荷矩力矩法力矩法根据根据即可计算出即可计算出和和8/3/2024 343-3 3-3 简单辐射形网络和闭式网络潮流计算简单辐射形网络和闭式网络潮流计算的近似功率分布没有计入线路阻抗中的功率损耗。的近似功率分布没有计入线路阻抗中的功率损耗。和和功率分点：负荷所取的功率由相邻两条线路分担的母线。功率分点：负荷所取的功率由相邻两条线路分担的母线。母线母线3为功率分点为功率分点环形网络变成了两个辐射形网络。环形
25、网络变成了两个辐射形网络。若若有有功功功功率率分分点点和和无无功功功功率率分分点点不不在在同同一一母母线线上上，习习惯惯上上常常取取无无功功功功率率分分点点的的母母线线处处进进行行分分割割，因因为为无无功功功功率率分分点点处处的电压往往是网络电压的最低点。的电压往往是网络电压的最低点。若环形网络中各线路电阻与电抗比值相同，则称为均一网络。若环形网络中各线路电阻与电抗比值相同，则称为均一网络。8/3/2024 353-3 3-3 简单辐射形网络和闭式网络潮流计算简单辐射形网络和闭式网络潮流计算简单环形网络潮流估算方法：简单环形网络潮流估算方法：计算环网中各母线运算负荷；计算环网中各母线运算负荷；
26、计算环网中的近似功率分布，并求出功率分点；计算环网中的近似功率分布，并求出功率分点；在在无无功功功功率率分分点点处处将将负负荷荷按按近近似似功功率率分分布布结结果果分分成成两两部部分分，并并将将环环形形网网络络分分成成两两个个辐辐射射形形网网络络，然然后后分分别别采采用用辐辐射射形形网网络络的的潮潮流流估估算算方方法法计计算算计计及及阻阻抗抗中中损损耗耗时时的的功功率率分分布布，再再计计算电压分布。算电压分布。8/3/2024 36 例例3-4 图图为为一一个个110kV的的电电力力网网，母母线线A为为电电源源，其其电电压压保保持持116kV。当当取取SB=100MVA，UB=110kV时时，
27、各各母母线线负负荷荷功功率率标标幺幺值如图所示，求网络中的功率分布和母线值如图所示，求网络中的功率分布和母线B、C、及、及D电压。电压。3-3 3-3 简单辐射形网络和闭式网络潮流计算简单辐射形网络和闭式网络潮流计算8/3/2024 37解解 (1)计算辐射形网络计算辐射形网络CD段的功率分布段的功率分布3-3 3-3 简单辐射形网络和闭式网络潮流计算简单辐射形网络和闭式网络潮流计算 (2)计算母线计算母线B和和C的运算负荷的运算负荷8/3/2024 38 (3)计算环形网络部分的初步功率分布计算环形网络部分的初步功率分布3-3 3-3 简单辐射形网络和闭式网络潮流计算简单辐射形网络和闭式网络潮流计算 将环形网络在母线将环形网络在母线A处割开处割开8/3/2024 39 (4)计算环形网络功率损耗和功率分布计算环形网络功率损耗和功率分布3-3 3-3 简单辐射形网络和闭式网络潮流计算简单辐射形网络和闭式网络潮流计算 母线母线A供给的总功率：供给的总功率：8/3/2024 40 (5)网络中的电压分布网络中的电压分布(忽略电压降的横分量忽略电压降的横分量)3-3 3-3 简单辐射形网络和闭式网络潮流计算简单辐射形网络和闭式网络潮流计算8/3/2024
