(完整word版)电气工程基础读书笔记

1、电气工程基础（上） 读书笔记第一章 概论一、电力工业在国民经济中的地位 一次能源：由自然界提供的能源，如：煤炭、石油、天然气、水能、核能、风能等。 二次能源：由一次能源转换而成的能源，如：电能等。 电力工业：把一次能源转换成供人们直接使用的电能产业。电力工业在国民经济中的地位：国民经济每增长1% ，电力工业要相应增长 1.3%1.5%才能为国民经济其他各个部门的快速发展提供足够动力。二，电力网、电力系统和动力系统的划分相关概念：电力网：由各类降压变电所、输电线路和升压变电所组成的电能传输和分配的网络。 电力系统：由发电机、电力网和负荷所组成的统一整体。动力系统：由带动发电机转动的动力部分、发电

2、机、升压变电所、输电线路、降压变电 所和负荷等环节构成的整体。三，发电厂发电厂：将一次能源转换为电能的工厂。按所用能源将发电厂划分如下几类：火力发电厂水力发电厂核电厂风力发电厂地热发电厂潮汐发电厂太阳能发电厂 四，电力网 电力网作用：输送、控制和分配电能。3、6、10、20、35、63、110、220、330、500、750电力网电压等级 我国国家标准规定的额定电压等级：和 1000kV ，均指三相交流系统的线电压。高压输电的原因：当输送的功率一定时，线路的电压越高，线路中通过的电流就越小， 所用的导线截面积就可以减小， 用于导线的投资就减少， 而且线路中的功率损耗、 电能损耗 和电压损耗就会

3、相应降低。电气设备的额定电压 用电设备的额定电压 用电设备的额定电压和电网的额定电压要一致。 为使电气设备有良好的运行性能， 国家标准规定各级电网电压在用户出的电压偏差不能 超过± 5%.5%，用于补偿 发电机的额定电压 由于发电机总是在线路的首端，所以它的额定电压应比电网额定电压高电网的电压损失。 变压器的额定电压a变压器一次绕组的额定电压等于电网的额定电压，但是，当变压器一次绕组直接与 发电机的出线端相连时，其一次绕组的额定电压应与发电机的额定电压相同。b、变压器二次绕组的额定电压应比同级电网的额定电压高10%，但是，当变压器的二次侧输电距离较短，或变压器阻抗较小时， 则变压器二

4、次绕组的额定电压可比同级电网的额 定电压高5%。35110kV,输电距离在50km以内的中压电力网电力网的类型地方电力网（配电网）：电压等级在区域电力网：电压等级在 110220kV,输电距离在50300km的电力网 电力网4超高压电力电网：电压等级在 330750kV,输电距离在3001000km特高压电力网：电压等级在 1000 kV枢纽变电所 变电所.中间变电所 终端变电所五，电力系统电力系统的优点 合理利用资源，提高系统运行的经济效益 可以减少总负荷的峰值，充分利用系统的装机容量，减小备用容量 可以大大提高供电的可靠性和电能质量 可以采用高效率的大容量发电机电力系统运行的特点 电能的生

5、产和使用是同时完成的，所以电能难以储藏是电能生产的最大特点 正常输电过程和故障过程都非常迅速 具有较强的地区性特点 与国民经济各部门关系密切对电力系统运行的基本要求基本要求可以简单概括为：安全、可靠、优质、经济。 保证供电的安全可靠电力用户分为三类（一类用户、二类用户和三类用户），当系统发生事故，出现供电不足情况时，应首先切除三类用户的用电负荷，以保证一类、二类用户的用电。 保证电能的良好质量频率、电压和波形是电能质量的三个基本指标。系统的频率主要取决于系统的有功功率的平衡，节点电压主要取决于系统中无功功率的平衡，波形质量问题是由谐波污染引起。我国规定的电力系统的额定频率为 50Hz，大容量系

6、统允许频率偏差± 0.2Hz，中小容量 系统允许频率偏差± 0.5Hz。35kV及以上线路的额定电压允许偏差± 5% ； 10kV线路额定电 压允许偏差± 7%，电压波形为正弦形，其波形总畸变率不大于 4%, 380V/220V线路额定电 压允许偏差± 7%，电压波形总畸变率不大于 5%。 保证电力系统运行的稳定性 保证运行人员和电气设备工作的安全 保证电力系统运行的经济性第二章电力系统的负荷电力系统的用户：电力系统中的用电设备，如电动机、电炉、家用电器等。 综合负荷：电力系统用户用电设备所消耗的电功率的总和，简称负荷。 供电负荷：综合负荷加上

7、电力网的功率损耗。发电负荷：供电负荷与发电厂的厂用电之和。负荷的表示方法负荷有功负荷无功负何:把电能转换成其他能量，并在用电设备中真实消耗的功率 只完成电磁能量转换，不做功的功率负荷功率复数功率：（单相）dp =Up Ip=UPI p=UpipN® = UPIP cos+U pip si n®=pp +jQp（三相）d =73uINW =73ui cosW + 73uI sinP + jQp为有功功率，Q为无功功率，复数功率的模为视在功率。负荷曲线基本概念：负荷曲线：描述在某一段时间内用电负荷大小随时间变化规律的曲线。日负荷曲线曲线的最大值和最小值分别代表日最大负荷Pmax

8、和日最小负荷Pmin 。日有功负荷曲线所围成的面积为电力系统的日用电量Ad。151 2424 Pktk2424Ad= ； Pdt=S Pktk0A 124日平均负荷：Pav=£=-J0 Pdt=负荷率：kmRvPmax最小负荷系数:Pmax日负荷曲线的作用：安排日发电计划、确定各发电厂发电任务、系统的运行方式和计算 用户日用电量等。 年负荷曲线年负荷曲线：年最大负荷曲线和年持续负荷曲线。年负荷曲线作用：用于制定发电设备的检修计划和新建或扩建电厂容量提供依据。A18760最大负荷利用时间：Tmax = 二亠 J Pdtfmaxpmax二，负荷特性与模型负荷特性：电力系统综合负荷取用功率

9、随系统运行参数（主要是电压和频率）变化而变 化，反映此变化规律的曲线或数学表达式成为负荷特性。分为静态特性和动态特性。静态特性：反映电压和频率缓慢变化时负荷功率的变化特性。动态特性：反映电压和频率急剧变化时负荷功率的变化特性。研究负荷特性的方法有：实测法和辨识法。负荷静态特性 多项式负荷静态特性 幕函数式负荷静态特性 恒定阻抗式负荷静态特性负荷动态特性动态特性通常分为：机械暂态过程、机电暂态过程和电磁暂态过程。三，电力系统中的谐波主要谐波参数 含有谐波的电压和电流的有效值U -JU!V n=1 谐波分析中的特征量谐波含量Uh =J?U7V n=2IhY n=2谐波总畸变率THDu=仏"

10、;00%UiTHDi=100%I1谐波含有率HRU n =土咒100%UiHRIn =5x100%Ii 含有谐波时的有功功率和功率因数有功功率功率因数cos® =A)+(Aq )谐波源 含电弧和铁磁非线性设备的谐波源 整流和换流电子器件所形成的谐波源谐波的危害 使旋转电机附加损耗增加、出力降低、绝缘老化 谐波电流流入变压器将因集肤效应和邻近效应，在变压器绕组中引起附加铜耗 谢波电压作用在对频率敏感的电容元件上，会出现严重过电流、导致发热、介质老化 和损坏 高次谐波电流流过电抗器，会形成过高电压降，使电抗器匝间绝缘受损 高次谐波电流流过输电线，线电阻会因集肤效应而增加，加大线路损耗 谐

11、波电压和电流会对电工仪表的测量正确造成影响 供电线路中的谐波产生的电磁场会影响到通信线路第三章电力系统主设备元件一，电力变压器的等值电路及参数计算双绕组变压器参数：短路电阻、短路电抗、励磁电导和励磁电纳 短路电阻2Rt 二卷単"03（0） 短路电抗X土沁 10（。）SN 励磁电导AF0二Gt =占10卞)U N 励磁电纳Bt =哗'咒10卞）U NkW，额定电压为kV，额定容量为 kVA。公式中的各量的单位：短路损耗、空载损耗为三绕组变压器导纳支路的参数计算公式与双绕组变压器相同，短路参数注意按容量变比进行计算。 三绕组布置方式：升压布置：中压绕组、低压绕组、高压绕组 降压布

12、置：低压绕组、中压绕组、高压绕组自耦变压器计算方法公式与双绕组变压器相似，注意短路参数要按容量变比进行换算。 变压器的n型等值电路输电线路电力线路严空线路：费用低、施工期短、维护方便，但占地宽，常用在农村和野外 电缆线路：费用高，但美观，常用在城市内部架空线路架空线路由导线、避雷线、杆塔、绝缘子串和金具组成。 导线与避雷线导线的作用：传导电流、输送电能。导线应具备的条件：具有良好的导电性能、柔软且有韧性、具有足够的机械强度和抗腐蚀性能。导线的常用材料：铜、铝。分裂导线的作用：防止电晕（增大导线面积），减小线路感抗。避雷线用于将雷电流引入大地，对线路进行直击雷的保护。避雷线常采用钢绞线或铜线（超

13、高压大接地电流系统） 杆塔杆塔分类按用途分：直线杆塔、耐张杆塔、终端杆塔、转角杆塔、跨越杆塔和换位杆塔。按材料分：木杆、钢筋混凝土杆和铁塔。 绝缘子针式绝缘子：主要用于35kV及以下线路中 悬式绝缘子：主要用于35kV及以上线路中 绝缘子彳I棒式绝缘子：比瓷绝缘子造价低、损耗小、质量轻、耐振防污性能好 瓷横担绝缘子：常用于110kV及以下线路中，220kV线路部分使用 金具金具：架空线路中使用的所有金属部件的总称。线夹：用于将导线、避雷线固定在绝缘子上连接金具：用于将绝缘子组成绝缘子串用于绝缘子串、线夹、杆塔和横担的相互连接接续金具：用于连接导线或避雷线的两个终端分为液压接续金具和钳压接续金具

14、防震金具：包括护线条、阻尼线和防震锤等电缆线路电缆：将导电芯线用绝缘层及保护层包裹后，敷设于地下、水中、沟槽等处的电力线路。 优点：占地面积小，受外力破坏的概率低、供电可靠、对人身较安全、使城市美观。 电缆结构：包括导体、绝缘层和保护层 电缆分类：按芯数分：单芯、三芯、四芯等；按内保护层结构分：三相统包型、屏蔽 型和分相铅包型。 电缆附件：电缆的连接头和终端盒。三相对称运行时电力线路的参数计算 电阻：反映线路通过电流是产生的有功功率损耗Pr = （0 / km ） 电抗（电感）：反映载流线路周围产生的磁场效应X, =O.1445lgDe+00157(0/km)eqm其中Dge -WabDbcD

15、ca、 =（7 d,、m为每相导线分裂根数。 电导：反映电晕现象产生的有功功率损失g,=绎咒10飞伽） u2也Pg为实测三相电晕损耗总功率。 电纳（电容）：反映载流线路周围产生的电场效应b.5>10(S/km )r电力线路的等值电路 一字型等值电路使用条件：线路长度不超过100km的架空线路及不长的电缆线路，工作电压不高。忽略线路电纳和电导。 n形和T形等值电路使用条件：线路长度在 100300km之间的架空线路或长度不超过100km的电缆线路。三，高压开关电器隔离开关：只起隔离电压的作用不需要开断电流的开关电器。 负荷开关：用于开断和关合负载电流的开关电器。断路器：既能开断负载电流又能

16、开断短路电流的开关电器。 电弧是一种等离子体。开关电弧的产生和熄灭电弧产生：强电场发射 T热电子发射 T热游离T形成稳定的电弧弧柱消游离方式：扩散方式和复合方式电弧熄灭交流电弧的特点：电流每半个周期经过零值一次，在电流经过零值时，电弧会自动熄灭。电弧熄灭后，虽然电源已不再向电弧间隙输入热能，但弧隙中仍存在游离粒子， 不能立即恢复到完全绝缘的状态。断口介质强度的恢复：断口耐压能力随时间增长的过程。断口电压恢复：断口电压随时间变化的过程。提高开关熄弧能力的主要方法：加速断口介质强度的恢复速度并提高其数值。提高开关熄弧能力的措施：采用绝缘性能高的介质；提高触头的分断速度或断口数目； 采用各种结构的灭

17、弧装置来加强电弧的冷却。高压断路器 组成部分：开断部分，包括导电和出头系统及灭弧室；操动和传动部分；绝缘部分。 其核心是开断部分中的灭弧室。 种类（按灭弧介质分）：油断路器、压缩空气断路器、六氟化硫断路器、真空断路器、 固体产气断路器。 油断路器灭弧原理：（以自能式纵吹灭弧为例）封闭泡阶段T气吹阶段T回油阶段灭弧室分自能式和外能式。吹弧方式分纵吹和横吹。"优点：结构简单、价格便宜油断路器彳缺点：油在灭弧过程中易被碳化，检修周期短，维护工作量大 油既会造成环境污染，又容易引发火灾 六氟化硫断路器优点：六氟化硫气体有优良的绝缘性能和灭弧性能，断路器检修周期长，无火灾危险。 真空断路器真空

18、电弧为金属蒸汽电弧。真空断路器优点：真空绝缘性能好，触头开距可以较小，能延长断路器的机械寿命；真 空灭弧能力强，开断时触头表面烧损轻微；结构简单，维修工作量小，无火灾危险，无环境 污染。高压负荷开关高压熔断器时间一电流特性和最小熔化电流。熔断器判断短路电流大小的能力取决于熔件的热特性：高压隔离开关隔离开关作用：使电力系统中运行的各种高压电器设备与电源间形成可靠的绝缘间隔, 以便对退出运行的设备进行试验和检修。四，高压互感器互感器的任务：把高电压和大电流按比例地变换成低电压和小电流；把电力系统处于高 电位的部分与处于低电位的测量仪表和继电保护部分分开，保证运行人员和设备的安全。互感器分类：电压互

19、感器和电流互感器。测量准确度是表征互感器性能的重要指标。绝缘方式是决定高压互感器结构形式的主要因素。电压互感器 电压互感器工作方式：一次绕组跨接所测电压，负载侧并接在二次绕组上的仪表和几 点器的电压线圈。（因此其一次绕组的匝数远大于二次绕组） 为提高测量精度，变比通常要大于其匝比。 误差一、二次侧电压关系：+ |10 乙-Z1+Z2'）误差来源：励磁电流在一次绕组上的压降，负载电流在一次绕组和二次绕组上的压降-减小励磁电流，降低磁路的磁阻，缩短磁路长度冃屮"i增加磁路截面具体措施*j减少磁路气隙减小误差措施2'用导磁系数高的优质硅钢片L.设法减少负载电流在一次和二次绕

20、组中的压降一次、二次绕组采用粗的导线，降低Ri和R2具体措施J加强一、二次绕组的耦合，降低X,和X2对负载的大小及其功率因数作相应规定电流互感器 电流互感器的工作方式：其一次绕组串接在线路中，负载侧是串联后接到二次线圈上的仪表和继电器的电流线圈。（因此其一次绕组的匝数远小于二次绕组） 为提高电流互感器测量精度，其变比要略大于匝比。 电流互感器的特点：二次侧必须短路；电流互感器能在电流变化范围较大情况下保持 所需的准确度。 误差来源以及相应的减小误差的措施'来源1电流互感器的结构参数I0和磁阻成正比，因此可选用优质硅钢片、增大磁路截面、 减少磁路长度，以减小Rc和1。减小的措施4增加一、

21、二次绕组的匝数降低二次绕组的电阻 尺和漏抗X2,因此选用较粗的导线、采用环状 铁芯和沿环状铁芯均匀绕制的二次绕组来源2:负载阻抗、宀,砧祇" 由于励磁电流随负载阻抗的增大而增大，所以在规定电流互感器的准 减小的措施2确度时必须同时给定其负载阻抗及功率因数来源3：工作电流减小的措施（需要根据卩值具体分析） 最大二次电流倍数定义：在额定负载阻抗下，电流互感器二次可能出现的最大电流和二次额定电流的比值。减小铁芯的截面可以降低电流互感器的最大二次电流倍数。 10%误差倍数定义：电流误差达到-10%时的一次电流和一次额定电流的比。10%误差倍数随负载阻抗的增大而减小，随铁芯截面的增大而增大。

22、注意继电保护要求电流互感器具有较高的10%误差倍数，测量仪表要求电流互感器具有较低的最大二次电流倍数，因此电流互感器通常具有两个铁芯和两个二次绕组，一个专门为接测量仪表用，另一个专供继电保护用，一次绕组则是公用的。第四章电力系统的接线方式电力网的接线无备用（开式网）按供电可靠性分类*有备用（闭式网）定义：用户只能从单方向的一条线路获得电源的电力网 基本形式：放射式、干线式、链式优点：简单明了、运行方便缺点：供电可靠性低定义：用户能从两个及以上方向获得电源的电力网 基本形式：双回线路、环形网、两端供电网、复杂网络 优点：供电可靠性和电能质量较高缺点：设备费用增多，经济指标差主要任务:将各种大型发

23、电厂的电能安全、可靠、经济地输送到负荷中心要求：供电可靠性要高符合电力系统运行稳定性的要求便于实现经济调度具有灵活的运行方式且适应系统发展的需要按职能分类主要功能：将小型发电厂或变电所的电能通过合适的电压 等级配送到每个用户要求：接线要简单明了，结构合理供电可靠性和安全性要高，至少满足“ N-1?法则符合配电网自动化发展的要求分类:高压配电网（35kV、110kV）中压配电网（6kV、10kV）低压配电网（220V、380V）发电厂、变电所主接线电器主接线：由发电厂或变电所的所有高压电气设备通过连接线组成的用来接受和分配 电能的电路。对电气主接线的基本要求可靠性、灵活性、经济性主接线的基本形式

24、:优点：接线简单清晰、使用设备少、投资小、 运行操作方便、误操作机会少、便于扩 单母线接线I建缺点：可靠性和灵活性较差1其他形式：单母分段、单母加旁母有汇流母线双母线接线优点:缺点:可靠性较高、调度灵活、扩建方便 接线复杂、设备多、造价高； 配电装置复杂，经济性差； 主母线故障仍需短时停电； 容易引起误操作，不便于实现自动化 其他形式：其中一组主母分段、假装旁母"优点：具有很高的可靠性和灵活性电气主接线一个半断路器接线 彳缺点：使用设备多、造价高、经济性差I二次接线和继电保护整定复杂无汇流母线单元接线'缺点:优点：简明清晰、故障范围小、运行可靠灵活、配电装置布置简单、操作方便

25、单元中任一元件故障都会使整个单元停止 工作I优点:«桥形接线4缺点:接线简单清晰、使用电器少、造价低、容 易发展成为单母或双母接线 内桥接线中主变故障时，需停相应线路； 外桥接线中线路故障时，需停相应主变； 操作过程中隔离开关要作为操作电器用。优点:缺点:中性点直接接地i中性点经小阻抗接地J中性点不接地中性点经消弧线圈接地供电可靠性、运行灵活性和经济性较高 当检修某一台断路器时接线变成开环运行, 若恰有另一台断路器故障就会造成停电， 继电保护整定复杂，选择设备容量过大中性点接地方式大电流接地系统中性点接地方式J!小电流接地系统'优点：当发生单相接地短路时，不会出现电源被短路的

26、现象，故,占土叶M莎“可以带故障运行，提高了供电的可靠性小电流接地系统W缺点：发生单相接地时，非接地相对地电压上升为线电压，因此 线路和设备的绝缘费用增大大电流接地系统在发生单相接地短路时，接地相电源被短接，造成停电事故。 中性点经消弧线圈接地©(Cii +C22 +C33 )-丄脱谐度：v=吐(C11 +C22 +C33 )消弧线圈的补偿方式：过补偿和欠补偿。在欠补偿情况下，当线路非全相运行时或中性点电压偶然升高，使消弧线圈饱和，导致 电感变小，脱谐度趋近 0，从而产生严重的中性点偏移。因此消弧线圈一般采用过补偿的运 行方式。第五章电力系统稳态分析一，电力系统的潮流计算电力系统的潮

27、流计算：针对具体的电力网络，根据给定的负荷功率和电源母线电压，计 算网络中各节点的电压和各支路中的功率及功率损耗。电力网的功率损耗 电力线路功率损耗计算随电流变化而变化的功率损耗。变动损耗：变动损耗:2_3APl =3I2R<1O也Ql =3I2X 咒10'S7 RX10：=u2= 'SyX 咒10U2p2+q2二r RX10 (kW)2 2P+Q；=X 咒 10 (kvar)U2固定损耗:与负荷无关的功率损耗1 1 1 1固定损耗（充电功率）：qc-bu12,qc-bu22,故QCQC-buNQC 变压器功率损耗的计算 双绕组变压器阻抗支路中的变动损耗：A - P2 +

28、q2 心 Pt =RtU2扎-P2 +Q2 凸Qt = XT导纳支路中的固定损耗:P、直 Qo利用变压器的铭牌参数计算变压器的功率损耗:AQt = AQt + AQ0fs j瓦丿Us%s2 丄Io%sn =TIOOSn100 三绕组变压器f S,心Pt =APsi |严G丿0心Qt = iQsi IlSN丿Ts2 色'2fs2+aQs2 (sN(Sn丿(Sn丿丫 0s3 丿"QS3瓦+ iQo电力网环节的功率平衡和电压平衡 电压降落定义：电力网任意两点电压的矢量差电压降落纵分量:au2P2R+Q2X电压降落横分量:6U2 F2X -Q2RU2(注意：算式中的功率和电压应该使用

29、同一端的数值) 电压损耗定义：电力网中任意两点电压的代数差计算式：U1-U2=AU2 +冋2)2U2110kV及以下电压等级电网中可近似为:uuau2 电压偏移定义：电力网中任意点的实际电压同该处网络的额定电压的数值差，工程中常用其百分 数。U -U计算式：m%=U Unx100Un潮流计算迭代法应用假设的末端电压和已知的末端功率向首端推算，求出首端功率； 再用给定的首端电压和求得的首端功率逐段向末端推算，求出末端电压; 用已知的末端功率和计算得到的末端电压向首端推算；以此类推，逐步逼近。电力网环节中功率的传输方向 电压降落的纵分量主要由无功功率影响，横分量主要由有功功率影响。法拉第效应：当线

30、路空载运行时，负荷有功和无功均为零，只有末端电容功率通过线路U20 .末端电压将高于首端电压。的阻抗支路，此时有U10 =U20-Qc2 + j Qc2RU 20开式网潮流计算 区域网潮流计算计算的简化：变电所作为一个等值负荷（变电所运算负荷）：低压母线负荷加上变压器总功率损耗，再加上高压母线上的负荷和与高压母线相连的所有线路电容功率的一半。发电厂作为一个等值功率（发电厂的运算功率）：发出的总功率减去厂用电及地方负荷，再减去升压变压器中的总功率损耗和与其高压母线相连的所有线路电容功率的一半。 地方网潮流计算计算简化：忽略电力网等值电路中的导纳支路；忽略阻抗中的功率损耗；忽略电压降落的横分量；用

31、线路额定电压带起各点的实际电压计算电压损耗。电力系统的频率与有功功率频率调整的必要性 频率变化对生产实际的影响：频率变化会引起异步电机转速变化，影响产品的质量和产量；频率变化影响各种电子技术设备的精确性；频率变化使计算机发生误计算和误打印；频率变化不利于电力系统的正常运行，甚至会造成“频率崩溃”等。 系统负荷可以视为由三种变化规律的变动负荷组成：变化幅度小，周期短的负荷分量；变化幅度较大，周期较长的负荷分量；变化缓慢的持 续变动的负荷分量。调整的方法：对于第一种变化负荷，通过发电机的调速器自动调整，为一次调频；对于第二种变化负 荷，需手动调整调频器调节，为二次调频；对第三种变化负荷，需通过制定

32、发电厂的发电量 分配解决。电力系统的频率特性（在额定频率附近，该曲线电力系统综合负荷有功-频率静态特性 定义：描述电力系统负荷的有功功率随频率变化的关系曲线。近似为直线）心 PAp / D负荷调节效应系数：kLD=-,标幺值为kL：负荷调节效应系数不能人为整定，其大小取决于系统各类负荷的比重和性质。通常发电机组有功-频率静态特性（在额定频率附近，该曲线定义：描述发电机组输出的有功功率随频率变化的关系曲线。 近似为直线）发电机组单位调节功率：f发电机组功频静态特性系数：kG =AFG / FGnAf /fNif*发电机单位调节功率可以人为整定，但其调整范围受到机组调速机构的限制。 负荷变化时，除

33、了已经满载运行的机组外，系统中的每台机组都要参与一次调频。 一次调频是有差的，频率回升后仍低于初始值。二次调频是无差的，它由一个或数个发电厂来承担。电力系统频率调整一次调频负荷功率增量：APLd =APG +也P = -(kc+kLD Mf =-ks也fAP电力系统单位调节功率：ks =kG +kLD =LDif二次调频也Pld"PgO -kGf -kLD 商ks即匕f _ _ ARd 如3 0总 PlD -APcOkc +kLD 主调频厂的选择调频厂分为：主调频厂、辅助调频厂、非调频厂。主调频厂：具有足够的调节容量和范围；具有较快的调节速度；具有安全性和经济性。注意：枯水季节，选择

34、水电厂为主调频厂；丰水季节，选择装有中温中压机组的火电厂 为主调频厂。 事故调频的措施和步骤投入旋转备用容量，迅速启动备用发电机组；切除部分负荷；选取合适地点，将系统解列运行；分离厂用电，确保发电厂迅速恢复正常，与系统并列运行。有功功率平衡发电机组有功输出=所有负荷有功之和+电力网有功损耗之和+发电厂厂用电有功之和。即 S pg =送 Pld+ s 也p +送 pP备用容量按用途分：负荷备用、检修备用、事故备用、国民经济备用。 按备用形式分：热备用（旋转备用）、冷备用（停机备用）。 三，电力系统电压与无功功率电压调整必要性电压降低导致电动机绕组电流增大，温度升高，绝缘老化加速，甚至烧毁电机。

35、电压降低会降低系统并列运行的稳定性，甚至导致供电中断或系统解列。电力系统电压特性 综合负荷无功-电压静态特性定义：各种用电设备所消耗的无功功率随电压变化的关系综合负荷无功-电压静态特性主要取决于异步电机的无功-电压静态特性。电动机消耗的无功为QU1+3I2xXm发电机无功-电压静态特性定义：发电机向系统输出的无功功率随电压变化的关系发电机所发无功功率Qg = J 电力系统中无功与电压的关系造成电力系统电压下降的主要原因就是系统电源无功功率不足，因此要保证电力系统运 行质量，必须使系统保持无功平衡。电力系统无功功率无功损耗变压器无功损耗励磁损耗g:绕组中的无功损耗g 线路无功损耗线路电抗中的无功

36、损耗I线路的电容功率 无功电源发电机、同步调相机、电力电容器、静止补偿器 无功平衡电力系统中无功电源之和=无功负荷之和+发电厂厂用无功负荷之和 +电力网无功损耗之 和+无功备用容量之和。即 Z Qgc=2 Q L衣送 Q 卞2 g+2 Qrele电力系统中电压管理中枢点调压电压中枢点：对电力系统电压监视、控制和调整的母线。21顺调压中枢点调压彳逆调压I恒调压顺调压是调压要求最低的方式J要求：最大负荷运行时，中枢点电压不低于线路额定电压的最小负荷运行时，中枢点电压不高于线路额定电压的逆调压是调压要求较高的调压方式*要求：最大负荷运行时，中枢点电压要高于线路额定电压的最小负荷运行时，中枢点电压要等

37、于线路额定电压恒调压是调压要求介于以上两者之间的调压方式q要求：最大和最小负荷运行时，保持中枢点电压在线路额定电压的102%105% 之间1075%105% 电压调整的措施/k2,f P R+QXU - |UGk1 -VUn丿由上式可知，调压措施有：改变发电机励磁电流，从而改变发电机机端电压; 改变升、降压变压器变比；改变网络无功功率分布； 改变网路参数R、 X。改变变压器分接头调压 普通双绕组变压器分接头选择降压变压器分接头选择：U厂忖U2NU 2升压变压器分接头选择:U1t=UU2NU2分接头选择步骤：首先分别计算最大负荷和最小负荷运行时，通过公式计算分接头电压,然后计算这两个结果的平均值

38、，最后从变压器分接头中选择最接近该平均值的分接头电压。普通三绕组变压器分接头选择步骤：先按抵押母线对调压的要求，选择高压侧的分接头电压，再按中压侧所要求的电 压和选定的高压侧分接头电压确定中压绕组的分接头电压。改变无功分布的调压改变电力网无功分布的调压是采用无功补偿装置就近向负荷提供无功补偿。补偿容量的计算式： QU(u2-u=UCfu2cXX电力电容器容量选择最小负荷运行时，按无补偿情况选择变压器分接头，确定变比 最大负荷运行时，计算无功补偿容量 同步调相机容量选择调相机在最大负荷运行时可过激运行，按额定容量发出无功；在最小负荷运行时可欠激 运行，按额定容量的 50%65%吸收无功。容量选择

39、的步骤：先计算最大负荷过激运行时调相机容量，其次计算最小负荷欠激运行 时调相机容量，再联立求解变比，然后按所算变比确定分接头电压，最后计算调相机容量。 无功补偿装置与电力网的连接补偿的形式：个别补偿、分散补偿、集中补偿。改变电力网参数调压（串联电容器）Q2所串联电容补偿容量:Qc寄xcSc所串联电容器容抗：Xc =U2c（AU -AUc）5.4电力系统经济运行电力网的能量损耗电力网的能量损耗率电力网损耗率电力网损耗电量供电量X100%能量损耗的计算方法最大负荷损耗时间法:28760 S22£A=f-10 dt0 U2S2o=Tm2XR10即若线路输送功率一直保持为最大负荷功率, 负荷

40、损耗时间。在T小时内能量损耗等于线路全年实际电能损耗,则此T为最大等值功率法:丄”T 2_32_3Rq 中 Qeq3心A =31 RX10 dt=3leqRTx10= q 2 qRTx10U2其中Qeq = L QaKRv,K、L均为形状系数。v21 1 （1 1 <K，一般取其上下限平均值，即 Kiv + 。2W28a降低网损的措施降低网损的措施FI线路损耗降低了旳）=i_fcoS二IL cos 申 2 丿减小电力网无功传送I合理选择异步电动机的容量I采用并联无功补偿装置合理组织和调整电力网运行方式合理确定电力网运行电压水平 组织变压器的经济运行在闭式网中实行功率的经济分布：闭式网中功

41、率按电阻成反比分布时,功率损耗最小X100火电厂有功负荷经济分配耗量特性：反映发电设备单位时间内能量输入和输出功率关系的曲线。比耗量：即输入与输出之比，V = F / P发电厂效率：输出与输入之比，n = P / F耗量微增率：耗量特性曲线上某点切线的斜率，Z = dF / dP等微增率准则：电力系统中各发电机组按相等的耗量微增率运行，能使得总的能源消耗 最小，运行最经济。第六章 电力系统的对称故障分析一， 短路一般概念短路：相与相或相与地之间发生不正常通路的情况。短路对寸称短路：三相短路（5%）单相接地短路（65%） 不对称短路两相短路（10%） 两相接地短路（20%）电力设备绝缘损坏（主要

42、原因） 绝缘材料的自然老化斤-口4宀砧舌中 设计、安装及维护不当带来的设备缺陷 短路发生的原因线路电杆倒塌 运行人员误操作 动物跨接裸露导体31短路点附近支路电流大幅度增加短路的后果*系统电压大幅度下降破坏系统稳定性（后果最严重）对通信线路或铁道信号系统产生干扰标幺制尸厶/古大一乡佶实际有名值 标幺值：标幺值=-基准值-基准值选择首先选择基准功率和基准电压：基准功率多选为100MVA、1000MVA或系统总容量或某发电厂机组容量之和；基准电压为平均额定电压或额定电压。其次根据所选基准功率和基准电压确定基准电流和基准阻抗。标幺值换算 电抗器电抗标幺值换算X*l（b）= X*l（n）U LNSb发

43、电机Xg*（b）=Xg*（ n）SbSgn变压器Xt*（b）Us% Sb100 Stn输电线路 Xl*（B）=Xll鱼U av各级额定电压相应的平均电压额定电压（kV）361035110220330500'平均电压（kV）3.156.310.537115230345525恒定电势源供电系统的三相短路三相短路时，短路电流的周期分量是三相对称的，非周期分量是三相不对称的，因而， 非周期分量有最大初始值或零值的情况只可能在一相出现。短路冲击电流：短路电流最大可能的瞬时值。i=1+1 e0.01/T" = k IMm 'pm ' pm J' pm其中，km为冲

44、击系数，当在发电机端部短路时，kim取1.9；当在发电厂高压母线上短路时,km取1.85;在其他点短路时，km取1.8.短路电流有效值：以任一时刻 t为中心的一个周期内瞬时电流的均方根值。 短路电流最大有效值：（出现在短路后第一个周期）P J1 + 2( kirn -1 )X的任意母线上的电压。=1Iim=jIP + (kim -1 J21 p母线残压：三相金属性短路时，电源侧距故障点电抗为u =V3if3)x四 有限容量电源的三相短路同步电机对称短路的暂态过程空载运行时短路瞬间同步机的起始暂态电流，卡，其中X"Xr1V+Xad 负载运行时/ 2 2 暂态电势为 E = J(Ugn

45、+lGNX/sin®GN ) +(lGNXd'cos®GN )暂态电流为-亘Xd1 次暂态电抗Xd'=X汚+'I 111+X ad X 2X ncI22次暂态电势 E'/Ugn +lGNXrsinGN ) +(IgnX/cos®gn )次暂态电流Xrd短路冲击电流ijm kjm 72短路电流最大有效值|imm-lf异步电动机对称短路的暂态过程短路瞬间的异步电动机可以用次暂态电势和次暂态电抗串联的模型表示。次暂态电势EMo =J(U0-loXMoSi n%)2+(l0XM0COS%)2次暂态电抗XM(近似计算)1stE ”次暂态电流匚

46、M 0X PXM五对称短路实用计算转移电抗：仅在i支路加电势，其他电源电势均为零时， 则该电势与f支路中所产生的电 流的比值即支路i和支路f之间的转移电抗。输入电抗：所有电源电势均为零，f支路加电源，则此电源电势与 f支路所产生的电流的比值即支路f对其余节点的输入电抗。输入电抗与转移电抗的关系:jXff_ 1z丄y jXif单位电流法求转移电抗单位电流法：设某一支路电流为 势，进而求得转移电抗。电流分布系数1据此推算其他支路的电流以及短路支路应施加的电电流分布系数：网络中的某一支路电流和短路电流的比值。计算曲线法计算电抗：发电机的纵轴次暂态电抗和硅酸到发电机额定容量的外接电抗的标幺值之和,即

47、Xjs= X> X。计算曲线法：通过计算电抗和在计算曲线或计算曲线数字表中查找任意时刻的短路电流。原是网络的化简： 将多个电源合并为一个等值电源使用前提：认为网络中所有发电机（不管电机形式和距短路点的远近等）在短路暂态过 程中具有完全相同的变化规律。计算步骤：认为发电机支路始端电位相同，用戴维南定理进行等值变换，等值电源容量 取供给短路电流的所有电源额定容量之和，把等值总电抗归算为以等值容量和平均额定电压为基准值的计算电抗后，通过查图（表）得到短路电流标幺值。 将多个电源合并为若干个不同的等值电源合并的基本原则：距短路点远近相差很大的电源不能合并；发电机类型不同的电源不能合并；无限大容量

48、电源不能合并，需单独计算。第七章 电力系统元件的序阻抗和等值网络一对称分量的原理三相不对称量的分解与合成用序分量表示不对称量UadUc= Ual +Ua2 +U aO= a2Ua1 +aUa2 +Ua0= aUa1 +(032 +Ua01Uai = 3(Ua+aUb+a2Uc)3用不对称量表示序分量uL2 = -(Ua+a2Ub+aUc)31Ua0 = 3(Ua+Ub+Uc)3对称分量的独立性各序分量的独立性：在对称网络中，通以某一序的对称分量电流时，只产生同一序的对 称分量的电压；在施以某一序的对称分量电势时，只产生同一序的对称分量的电流。序分量的独立性是对称分量运算的前提。不对称电路的运算

49、方法 将故障点的三个不对称电压用对称分量法分解为三相对称的序电压； 应用叠加原理将原网络分解为正序、负序和零序三个网络后独立进行计算； 最后将所得三序结果合成，得到实际电压二变压器各序等值电路和序阻抗特性变压器正序等值电路与变压器正常运行时的等值电路相同（可以忽略绕组电阻，将励磁 支路开路）。正序阻抗即变压器漏抗。负序等值电路与正序等值电路相同。负序阻抗也是变压器漏抗。零序等值电路与变压器铁芯结构、绕组连接方式及中性点工作方式有关。无论另一侧当变压器一侧绕组接成星形或三角形时（该侧加零序电势），接法如何，变压器均无电流流过。零序等值电路三相三柱式:YN,d11 连接 /X n XmO变压器一侧

50、绕组中性点接地_一 XmO非三相三柱式： XO=X i+ XnYN,y nO连接 Xo =Xl + XmO 龟 XmO 处JYN, yO连接：零序电流流不通若一侧绕组中性点经阻抗接地，即相当于将中性点阻抗的三倍与绕组漏抗相串联。 三同步电机序阻抗正序阻抗与电机正常运行时阻抗相同。负序阻抗：有阻尼绕组时负序电抗为x2=2（x；%）；无阻尼绕组时负序电抗为 Xyxdxq零序阻抗：中性点不接地时，为无穷大；（此时的漏抗不同于正常运行时的漏抗，它中性点接地时，零序电抗为漏抗与绕组的节距和布置形式有关）Xo =（0.15 0.6） Xd。四负荷的序阻抗U 2正序阻抗：Zldj =ld(cosWld 中

51、jsinLD )SLD负序阻抗：负序电抗即异步电机次暂态电抗（当忽略降压变压器及馈电线路的负序电抗 时）。零序电抗：由于异步电机中性点不接地，故零序阻抗无穷大。第八章 电力系统不对称故障的分析电力系统不对称故障严向故障：单相接地短路、两相短路和两相接地短路 纵向故障：单相断线和两相断线不对称短路计算步骤：先计算短路点各序电流、电压分量；然后根据需要计算各序电流、 电压在网络中的分布；最后将各序分量合成可到网络各支路中各相电流和各节点上的各相电 压。一不对称短路分析单相接地短路设特殊相为A相（即 A相短路，BC相开路），则可以得到iLo =0,|Ia1 = 1.2，可作如下复合序网。ljCi则短路