电气工程基础PPT课件

1、 第第 4 章章 电电 气气 工工 程程 基基 础础锅炉锅炉发电机发电机升压升压变压器变压器降压降压变压器变压器电电能能用用户户输电线输电线热热能能用用户户汽轮机汽轮机抽抽汽汽电力网电力网电力系统电力系统动力系统动力系统动力系统与电力系统、电力网关系示意图动力系统与电力系统、电力网关系示意图4.1 电力系统基本知识电力系统基本知识1、电力系统的组成、电力系统的组成一、一、 电力系统运行特点和基本要求电力系统运行特点和基本要求电力系统电力系统 是由发电厂发电机、升降压变电设是由发电厂发电机、升降压变电设备、备、输输、配电线路和电能用户（用电设备）组、配电线路和电能用户（用电设备）组成的整体。成的

2、整体。电力网电力网 电力系统电力系统中的中的输输电、变电和配电的三电、变电和配电的三个部分称为个部分称为电力网电力网。电能用户电能用户 消耗电能的场所，电能转换为消耗电能的场所，电能转换为其他形式能量其他形式能量 。4.1 电力系统基本知识电力系统基本知识4.1 电力系统基本知识电力系统基本知识2、电力系统运行的特点、电力系统运行的特点1）同时性）同时性电能生产、输送、分配和使用在同一电能生产、输送、分配和使用在同一 时刻完成的。时刻完成的。2) 快速性快速性暂态过程迅速。毫秒或微秒暂态过程迅速。毫秒或微秒3)重要性重要性 与国民经济密切相关与国民经济密切相关4.1 电力系统基本知识电力系统基

3、本知识（1）保证供电可靠性）保证供电可靠性3、对电力系统的要求（可靠、优质、经济、环保）、对电力系统的要求（可靠、优质、经济、环保）负荷突然中断对供电的影响，用电负荷又分为：负荷突然中断对供电的影响，用电负荷又分为：1）一类负荷也称一级负荷）一类负荷也称一级负荷一类负荷也称一级负荷一类负荷也称一级负荷，指突然中断供电将会造成，指突然中断供电将会造成人身伤亡或会引起对周围环境严重污染，造成经济人身伤亡或会引起对周围环境严重污染，造成经济上上巨大损失巨大损失；以及突然中断供电将会造成社会秩序；以及突然中断供电将会造成社会秩序严重混乱或政治上的严重影响的用电负荷。严重混乱或政治上的严重影响的用电负荷

4、。3）三类负荷也称三级负荷）三类负荷也称三级负荷三类负荷也称三级负荷三类负荷也称三级负荷，指不属于一类负荷和二类，指不属于一类负荷和二类负荷的其他负荷，对此类负荷，突然中断供电所造负荷的其他负荷，对此类负荷，突然中断供电所造成损失不大或不会造成直接损失。成损失不大或不会造成直接损失。2）二类负荷也称二级负荷）二类负荷也称二级负荷二二类负荷也称类负荷也称二二级负荷级负荷，指突然中断供电将会造成，指突然中断供电将会造成较大的经济损失较大的经济损失；以及突然中断供电将会造成社会；以及突然中断供电将会造成社会秩序混乱或政治上的较大影响的用电负荷。秩序混乱或政治上的较大影响的用电负荷。4.1 电力系统基

5、本知识电力系统基本知识 (2) 保证电能质量（保证电能质量（ 电压、频率、波形）电压、频率、波形）（3）提高运行的经济性）提高运行的经济性（4）环保问题）环保问题4.1 电力系统基本知识电力系统基本知识4.1 电力系统基本知识电力系统基本知识二、二、 电能质量的各项指标电能质量的各项指标电压幅值、频率、波形电压幅值、频率、波形1、电压偏差（移）、电压偏差（移）U %100NN UUU电压缓慢变化电压缓慢变化电压允许偏差电压允许偏差 ：35kV及以上及以上5%， 10kV及以下及以下7%，低，低压及农业用户压及农业用户+ 5% -10%1）定义）定义2）原因：由系统滞后的无功负荷引起）原因：由系

6、统滞后的无功负荷引起3）危害：如异步电动机无法正常起动，照明设备影响）危害：如异步电动机无法正常起动，照明设备影响4）措施：合适的调压方式、合理选变压器分接头、）措施：合适的调压方式、合理选变压器分接头、减小系统阻抗、无功补偿、改善功率因数、使三减小系统阻抗、无功补偿、改善功率因数、使三相负荷平衡相负荷平衡4.1 电力系统基本知识电力系统基本知识2、电压波动和闪变、电压波动和闪变U %100Nminmax UUU电压波动电压波动1）220kV及以上为及以上为1.6%、2） 35kV-110kV为为2%。3）10kV及以下为及以下为2.5%。 1）定义）定义 2）原因：电压波动和）原因：电压波动

7、和闪变闪变由冲击性负荷引起由冲击性负荷引起3）措施：采用专用线和专用变压器、增大供电容）措施：采用专用线和专用变压器、增大供电容量、减小系统阻抗、减少或切除引起电压波动负量、减小系统阻抗、减少或切除引起电压波动负荷、选更高电压供电、装无功补偿装置荷、选更高电压供电、装无功补偿装置电压闪变电压闪变 负荷急剧波动引起瞬间电压升高，照度负荷急剧波动引起瞬间电压升高，照度急剧变化，造成人眼对灯闪感到不适的现象。急剧变化，造成人眼对灯闪感到不适的现象。电压短时快速变动，变化速度等于或电压短时快速变动，变化速度等于或大于每秒大于每秒0.2%时称为电压波动。时称为电压波动。4.1 电力系统基本知识电力系统基

8、本知识3、三相不对称度、三相不对称度 衡量三相负荷平衡状态的指标。衡量三相负荷平衡状态的指标。三相系统的电压负序分量与电压正序分量的方均根值百三相系统的电压负序分量与电压正序分量的方均根值百分数表示。分数表示。1）定义：）定义：3）措施：改善三相负荷不平衡）措施：改善三相负荷不平衡,将不对称负荷将不对称负荷接到更高电压等级的电网。接到更高电压等级的电网。2）原因：三相负荷不平衡）原因：三相负荷不平衡%100UU_u4、谐波、谐波1）产生原因：电力系统中存在各种非线性元件。）产生原因：电力系统中存在各种非线性元件。如一部电动机、感应电炉，尤为严重的是如一部电动机、感应电炉，尤为严重的是大型的晶闸

9、管交流设备和大型电弧炉。大型的晶闸管交流设备和大型电弧炉。电压的波形电压的波形（1）理想的波形为正弦波（）理想的波形为正弦波（50Hz，基波），基波）（2）非正弦波：基波叠加一系列的高次谐波）非正弦波：基波叠加一系列的高次谐波（3）高次谐波：为基波频率的整数倍）高次谐波：为基波频率的整数倍4.1 电力系统基本知识电力系统基本知识3）谐波危害：）谐波危害：对设备危害很大，可使变压器、电动机的铁损增大，对设备危害很大，可使变压器、电动机的铁损增大，产生过热，介质老化，缩短寿命。产生过热，介质老化，缩短寿命。可使变压器噪音增大。可使变压器噪音增大。电动机的转子振动，影响产品质量。电动机的转子振动，影

10、响产品质量。电容易发热击穿。电容易发热击穿。表计不准表计不准 。系统发生谐振过电压等等系统发生谐振过电压等等4）改善措施）三相整流变压器采用）改善措施）三相整流变压器采用Yd或或Dy联结增联结增加换流器相数、装滤波装置、限制接入系统的交流加换流器相数、装滤波装置、限制接入系统的交流设备及交流调压装置的容量、提高对大容量非线性设备及交流调压装置的容量、提高对大容量非线性设备的供电电压等设备的供电电压等4.1 电力系统基本知识电力系统基本知识4.1 电力系统基本知识电力系统基本知识5、频率偏差、频率偏差1）定义）定义 ：f %100NN fff2）频率不合格的原因）频率不合格的原因 （1）发电容量

11、不足发电容量不足 （2）用户未使用负控装置、低频减载装置）用户未使用负控装置、低频减载装置3）频率偏差允许值）频率偏差允许值 一般不超过一般不超过0.2Hz，容，容量较小为量较小为0.5Hz。4）频率偏差的调整）频率偏差的调整4.1 电力系统基本知识电力系统基本知识6、供电可靠性：根据用电负荷等级制定。、供电可靠性：根据用电负荷等级制定。三、三、 电力系统接线方式及特点电力系统接线方式及特点1、无备用接线（开式电力网）、无备用接线（开式电力网）2、有备用接线（闭式电力网）、有备用接线（闭式电力网）%1008760876011 NntNRsRs_-年供电可靠率年供电可靠率 N -统计用户总数统计

12、用户总数t1 -年每次停电时间年每次停电时间 n1 -年每次停电用户数年每次停电用户数停电时间包括：事故停电、计划检修停电、停电时间包括：事故停电、计划检修停电、 临时性停电临时性停电4.1电力系统基本知识电力系统基本知识四、电力系统额定电压四、电力系统额定电压额定线电压额定线电压 电电网的额定电压：线路首末端电压的平均值网的额定电压：线路首末端电压的平均值n用户设备的额定电压用户设备的额定电压=电网的额定电压电网的额定电压 n发电机额定电压：比网络的额定电压高发电机额定电压：比网络的额定电压高5%5%.Uk7n变压器额定电压：变压器额定电压：1）一次绕组（接谁同谁）：与发电机直接连接，）一次

13、绕组（接谁同谁）：与发电机直接连接，等于发电机的额定电压；与电网直接连接，与等于发电机的额定电压；与电网直接连接，与电网的额定电压同。电网的额定电压同。2）二次绕组：通常取）二次绕组：通常取UN10%，当，当 ，直接连接用电设备取直接连接用电设备取UN5%。4.1 电力系统基本知识电力系统基本知识T1T2我国电力网络的额定电压等级：我国电力网络的额定电压等级：3、6、10、35、110、220、330、500kV、750kV、1000kV例例4.1 电力系统基本知识电力系统基本知识我国电力网络的额定电压等级：我国电力网络的额定电压等级：l 电力系统平均额定电压：电力系统平均额定电压：UavN=

14、1.05UN3.15、6.3、10.5、37、115、230、345、525kV变压器的分接头及其变比变压器的分接头及其变比调压调压额定变比：主抽头额定电压之比额定变比：主抽头额定电压之比实际变比：实际所接分接头的额定电压之比实际变比：实际所接分接头的额定电压之比例例1：如图，试求：如图，试求： 4.1 电力系统基本知识电力系统基本知识10.5kV10.5/242kV220/121/38.5kV110/11kV10.5/3.3kV35/6.6kV1)发电机、变压器的额定电压发电机、变压器的额定电压2) T1：5%抽头，抽头， T2 、T5 ：主抽头，：主抽头， T3：-2.5%抽头抽头, T4

15、：-5%抽头抽头3) 各线路的平均额定电压各线路的平均额定电压例例1：P2414.1 电力系统基本知识电力系统基本知识10.5kV10.5/242kV220/121/38.5kV110/11kV10.5/3.3kV35/6.6kV2) T1：5%抽头，抽头， T2 、T5 ：主抽头，：主抽头， T3：-2.5%抽头抽头, T4：-5%抽头抽头T1：10.5/254.1kV， T2 : 220/121/38.5kV T3：107. 25/11kV, T4：33.25/6.6kV T5 ： 10.5/3.3kV例例1：P2414.1 电力系统基本知识电力系统基本知识3) 各线路的平均额定电压各线路

16、的平均额定电压4.1 电力系统基本知识电力系统基本知识2011,46T各级电网的额定电压如图，发电机各级电网的额定电压如图，发电机G、变压器、变压器T1、T2的额定电压分别为（的额定电压分别为（ ）A.G：10.5kV T1：10.5/242kV， T2 : 220/38.5kV B. G：10kV T1：10/242kV， T2 : 220/35kVC. G：10.5kV T1：10.5/220kV， T2 : 220/38.5kV D. G：10.5kV T1：10.5/242kV， T2 : 220/35kV T1T2例例G10kV220kV35kVA五、中性点接地方式五、中性点接地方式

17、4.1 电力系统基本知识电力系统基本知识中性点中性点：是指电力系统发电机、变压器接成：是指电力系统发电机、变压器接成星形绕组的节点称为中性点。星形绕组的节点称为中性点。中性点运行方式分为中性点运行方式分为直接接地直接接地 单相负载低压（单相负载低压（380/220V） 、 高高压压 110kV以上输电线路。以上输电线路。 非直接接地非直接接地（不接地或经消弧线圈、电阻、电（不接地或经消弧线圈、电阻、电压互感器等接地），通常压互感器等接地），通常1035kV。经小电阻接地经小电阻接地 （电缆线路多）（电缆线路多）10kV中性点直接中性点直接接地优点：接地优点：当系统发生一相接地当系统发生一相接地

18、故障时，能限制非故故障时，能限制非故障相对地电压的升高，障相对地电压的升高，从而保证单相用电设从而保证单相用电设备的安全。备的安全。缺点：缺点： 很大，继电保护动作，断路器跳开，造成很大，继电保护动作，断路器跳开，造成停电；发生人身一相对地电击时，危险性较大。停电；发生人身一相对地电击时，危险性较大。1、中性点不接地系统、中性点不接地系统1）正常运行时）正常运行时正常运行时各相对地电压是对称的正常运行时各相对地电压是对称的UBUA.120120120UC.4.1 电力系统基本知识电力系统基本知识2）一相接地故障时）一相接地故障时AXYZBCeA+eC+eB+ACIACIBCIBCICICI特点

19、特点CYCCCCCBACCBBAANUYYUYYYYUYUYUU4.1 电力系统基本知识电力系统基本知识CANAAdUUUUUCBNBBdUUUUU 30BU ABUAUCUBUCU AdU BdU BdU 4.1 电力系统基本知识电力系统基本知识中性点不接地系统特点中性点不接地系统特点 1）发生单相接地故障时，接地相对地电压下降，非）发生单相接地故障时，接地相对地电压下降，非故障相对地电压升高，最高可达线电压。故障相对地电压升高，最高可达线电压。 对用电设备的绝缘水平应按对用电设备的绝缘水平应按线电压线电压考虑；考虑；2）发生单相接地故障时，三相之间的线电压仍然）发生单相接地故障时，三相之间

20、的线电压仍然对称，用户的三相用电设备仍照常运行。可继续运对称，用户的三相用电设备仍照常运行。可继续运行行2小时。小时。3）电容电流较大，接地点可能出现电弧，产生）电容电流较大，接地点可能出现电弧，产生过电压。当电容电流超过一定值时，要求中性过电压。当电容电流超过一定值时，要求中性点经消弧线圈接地，以减小故障电流。点经消弧线圈接地，以减小故障电流。4.1 电力系统基本知识电力系统基本知识中性点不接地系统发生单相接地故障时，接地相中性点不接地系统发生单相接地故障时，接地相对地电压（）对地电压（） 。A.最高为线电压最高为线电压 B.最高为最高为相电压相电压 C.最低为零最低为零中性点不接地系统发生

21、单相接地故障时，可继续运中性点不接地系统发生单相接地故障时，可继续运行（）行（） 。 A. 20小时小时 B. 2小时小时 C. 12 小时小时中性点不接地系统发生单相接地故障时，未接地中性点不接地系统发生单相接地故障时，未接地相对地电压升高，最高升至（）相对地电压升高，最高升至（） A.最高为线电压最高为线电压 B.最高为最高为相电压相电压 C.最低为零最低为零CBA4.1 电力系统基本知识电力系统基本知识中性点经消弧线圈接地中性点经消弧线圈接地 为什么采用中性点经消弧线圈接地为什么采用中性点经消弧线圈接地 ?电缆线路较多电缆线路较多,电容电流较大电容电流较大,单相接地故障单相接地故障时时,

22、接地点出现电弧接地点出现电弧,造成过电压。因此，加造成过电压。因此，加消弧线圈。消弧线圈。4.1 电力系统基本知识电力系统基本知识2011,47T在中性点绝缘的在中性点绝缘的35kV系统发生单相接地短路时，系统发生单相接地短路时，其故障处的非故障相电压是（其故障处的非故障相电压是（ ）。）。A.115kV B.110kV C.38.5kV D.35kVDwUCIL I 电容电流电容电流 电感电流电感电流 cIL I4.1 电力系统基本知识电力系统基本知识4.1 电力系统基本知识电力系统基本知识1）完全补偿）完全补偿： IL=IC。串联谐振。串联谐振2）欠补偿）欠补偿： IL IC 。当切除部分

23、线路或故障，。当切除部分线路或故障， IC减小，会减小，会串联谐振。串联谐振。3）过补偿）过补偿： ILIC。一般采用。一般采用过补偿度过补偿度通常通常P= 5%-10% %_100III=PCCL补偿方式补偿方式4.1 电力系统基本知识电力系统基本知识2011,58T在中性点非有效接地配电系统中加装消弧是为在中性点非有效接地配电系统中加装消弧是为了（了（ ）。）。A.增大系统零序阻抗增大系统零序阻抗 B.提高继电保护装置的灵敏性提高继电保护装置的灵敏性 C.补偿接地短路电流补偿接地短路电流 D.增大电源的功率因数增大电源的功率因数C我国电力网中性点接地方式为：我国电力网中性点接地方式为：11

24、0 kV及以上及以上直接接地直接接地2060 kV经消弧线接地经消弧线接地10 kV经消弧线接地或经小阻抗接经消弧线接地或经小阻抗接 地（电缆为主地（电缆为主)220/380 V直接接地直接接地4.1 电力系统基本知识电力系统基本知识2012,47T 我国我国110 kV及以上系统中性点接地方式一般为（及以上系统中性点接地方式一般为（ ）A. 中性点直接接地中性点直接接地 B.中性点绝缘中性点绝缘C. 经小阻抗接地经小阻抗接地 D.经消弧线接地经消弧线接地A4.1 电力系统基本知识电力系统基本知识2011,49T我国电力系统中性点直接接地方式一般用在我国电力系统中性点直接接地方式一般用在（ ）

25、及以上网络中。）及以上网络中。A. 110 kV B. 10kVC. 35 kV D. 220kVA1、线路参数、线路参数1）电阻）电阻2）电抗）电抗分裂导线：电抗减小分裂导线：电抗减小slR 4.2 电力线路、变压器的参数和等值电路电力线路、变压器的参数和等值电路0157. 0lg1445. 01 rDxmZY/2Y/2一、一、 输电线路的参数和等值电路输电线路的参数和等值电路3）电导）电导4）电纳）电纳分裂导线：电纳增加分裂导线：电纳增加4.2 电力线路、变压器的参数和等值电路电力线路、变压器的参数和等值电路32101 UPgg6110lg58. 7- rDbmZY/2Y/22、输电线路的

26、、输电线路的等值电路等值电路1）一字形等值电路：）一字形等值电路： 架空线不超过架空线不超过100km、 电压不高电压不高4.2 电力线路、变压器的参数和等值电路电力线路、变压器的参数和等值电路2）形和形和T形等值电路：形等值电路：架空线为架空线为100-300km、电缆不超过、电缆不超过100km二、变压器二、变压器4.2 电力线路、变压器的参数和等值电路电力线路、变压器的参数和等值电路RTjXTGT-jBT22NNkTSUPR1000= NNkTSU%UX2100=1、双绕组变压器、双绕组变压器双绕组变压器双绕组变压器4.2 电力线路、变压器的参数和等值电路电力线路、变压器的参数和等值电路

27、RTjXTGT-jBT20NTUPG1000= 20100NNTUS%IB=2、三绕组变压器、三绕组变压器4.2 电力线路、变压器的参数和等值电路电力线路、变压器的参数和等值电路RT1jXT2GT-jBTRT2RT3jXT3jXT1例例 4-8P224三、有名值、标幺值参数计算三、有名值、标幺值参数计算1、有名值、有名值2、标幺值：实际值、标幺值：实际值/基准值基准值3、基准值、基准值4.2 电力线路、变压器的参数和等值电路电力线路、变压器的参数和等值电路BBBIUS3=BBBUSI3=BBBBBBBBSUUSUIUZ2=)3(3=3=一般选功率一般选功率SB=100MVA ，UB=Uav I

28、USZIU标幺值计算标幺值计算BBBBBBIUSZIUUISIZU3,33,34、不同基准值的标幺值之间的换算、不同基准值的标幺值之间的换算4.2 电力线路、变压器的参数和等值电路电力线路、变压器的参数和等值电路电网等值电路电网等值电路5、多电压级电网中参数的归算、多电压级电网中参数的归算NB2BNNBB2NN2NBNNBSSUUSUSU）（XXXXXXXX例例4-9 P2262012，46T 电力系统采用标幺值计算时，当元件的额定容量、电力系统采用标幺值计算时，当元件的额定容量、额定电压为额定电压为SN、UN，系统统一基准容量、基准电，系统统一基准容量、基准电压为压为SB、UB，设某阻抗原标

29、幺值为，设某阻抗原标幺值为Z*N,则该阻抗则该阻抗统一基准统一基准Z*为（为（ ）。）。4.2 电力线路、变压器的参数和等值电路电力线路、变压器的参数和等值电路BN2B2NNSUUS)Z(ZB2BNN2NUSSU)Z(ZBN2B2NNUSSU)Z(ZB2BNN2NSUUS)Z(Z4.3 简单电网的潮流计算简单电网的潮流计算电力系统的潮流计算主要包括的内容：电力系统的潮流计算主要包括的内容：1）电力系统各元件的参数计算）电力系统各元件的参数计算2）电力线路和变压器等值电路的计算）电力线路和变压器等值电路的计算3）电力线路和变压器电压损耗的计算）电力线路和变压器电压损耗的计算4）电力线路和变压器功

30、率损耗的计算）电力线路和变压器功率损耗的计算5）电力线路和变压器电能损耗的计算）电力线路和变压器电能损耗的计算6）电力系统无功平衡及优化方案计算）电力系统无功平衡及优化方案计算7）简单电力系统潮流分布计算（解析法）简单电力系统潮流分布计算（解析法）8）复杂电力系统潮流分布计算（计算机计算）复杂电力系统潮流分布计算（计算机计算）9）电力线路导线截面积选择）电力线路导线截面积选择4.3 简单电网的潮流计算简单电网的潮流计算潮流计算的方法：潮流计算的方法：1）解析计算）解析计算2）模拟计算）模拟计算3）计算机计算）计算机计算4.3 简单电网的潮流计算简单电网的潮流计算一、基本概念一、基本概念1、电压

31、降落、电压降落1U2URjXS S1 1S S2 222222222222221URQXPUUXQRPUURQXPjUXQRPUUU_ 一般称为电压降落纵分量一般称为电压降落纵分量一般称为电压降落横分量一般称为电压降落横分量4.3 简单电网的潮流计算简单电网的潮流计算2012,45T电力系统电压降定义为（电力系统电压降定义为（ ）。）。21UUUd_A. B.C. D.21UUUdN_UUUUd21N_UUUdU21A4.3 简单电网的潮流计算简单电网的潮流计算D2011,48T电力系统电压降定义为（电力系统电压降定义为（ ）。）。A. B.C. D.ii_iiiiUXQRPjURQXPii_

32、iiiiUXQRPjURQXPii_iiiiUXQRPjUXPRQii_iiiiURQXPjUXQRP4.3 简单电网的潮流计算简单电网的潮流计算一、基本概念一、基本概念2、电压损耗、电压损耗1U2URjXS S1 1S S2 2UQXPRUUU_ 21%100%21 NUUUU4.3 简单电网的潮流计算简单电网的潮流计算一、基本概念一、基本概念3、功率损耗、功率损耗 XUQPQRUQPPjXRUQPjXRUSSZ22222222222222222)()( 2_22UBQB 1 1）线路功率损耗）线路功率损耗公式中的功率和电公式中的功率和电压压 可用首端量可用首端量S1、U1或末端量或末端量S

33、2 、U2表示。表示。 4.3 简单电网的潮流计算简单电网的潮流计算一、基本概念一、基本概念2）变压器功率损耗）变压器功率损耗)SS%U%(QSSPPNkTXNkTR2222100C0Nc0+100IS=+P= 4.3 简单电网的潮流计算简单电网的潮流计算二、开式网潮流计算二、开式网潮流计算已知同一点电压和功率，求另一点的电压和功率。已知同一点电压和功率，求另一点的电压和功率。S S1 1S S2 2S S1 1S S2 2S S2 2S S1 1S S1 1U1U2例例4-10：P229例例4-11、例、例4-12 P2304.3 简单电网的潮流计算简单电网的潮流计算三、已知不同点的电压和功

34、率的潮流计算（三、已知不同点的电压和功率的潮流计算（P230） 已知始端电压、末端功率，求始端功率、末端电压已知始端电压、末端功率，求始端功率、末端电压（居多）；或已知末端电压、始端功率，求末端功率、（居多）；或已知末端电压、始端功率，求末端功率、始端电压。始端电压。1、同一电压等级下潮流精确计算、同一电压等级下潮流精确计算2、近似计算、近似计算例例4-13（P231） 设：所有未知电压节点的电压为线路的额定电压。设：所有未知电压节点的电压为线路的额定电压。闭式网络的潮流计算闭式网络的潮流计算 P2312011，50T 一条一条220kV的单回空载线路，长的单回空载线路，长200km，r1=0

35、.18/km, x1= 0.426/km， b1=2.86 10-6S/km,线线路受端电压为路受端电压为242kV，则线路送端电压为，则线路送端电压为(）。）。（A）236.27kV （B）242.2kV （C）220.35kV （D）230.6kV 解：选解：选A。 Var75162421072521212422.BUQCAR=36，X=83，B=5.7210-4S空载时，电压降落纵分量空载时，电压降落纵分量电压降落横分量电压降落横分量则送端电压为则送端电压为kV745242837516.UQXPRUkV52242367516.UQRPXUkV.j.j.)UjU(UU02160272365

36、226236527452422012，50T 某某330kV的输电线路的等值电路如图，已知的输电线路的等值电路如图，已知线路始端功率线路始端功率 及末端电压及末端电压 为为(）。）。（A）（B）（C）（D）解：选解：选D。 MVA50150kV0363201jS,U2UkV3488330 MVA,335771460.j.1SkV49225353 MVA,5386071460.j.kV3488330 MVA,53860341520.j.kV5321354 MVA,7543341520.j.MVA95. 834. 2) 1 .405 .10(3304 .42150222jjSZS S1 1S S2

37、 2S S1 1S S2 2U1U2140510.J.ZLS.jB51097562设全网电压为额定电压330kVMVA4215033010975650150225222j.jj)UBj(SSNMVA35513415295834244215021.j.j.jSSSZMVA75433415233010j6.975-MVA355134152225-211.j.j.)UBj(SSNkV2493631407544351034152111.UXQRPUkV56153635107544314034152111.URQXPUkV5213545615763535615249363012.j.j.)UjU(UUS

38、 S1 1S S2 2S S1 1S S2 2U1U2例题例题2 （09 50）输电线路等值电路及参数如图，输电线路等值电路及参数如图，已知末段电压已知末段电压 ，末端负荷，末端负荷 MVA，始端功率为：，始端功率为： kV0110=U02j13+15=S21.11.121.6+j33（A）14.645+j10.162MVA （B）18.845+j10.162MVA（C）15.645+j11.162MVA（D）20.165+j7.216MVA解：选解：选C。例题3（07 49）：一条空载运行的220kV单回输电线，长200km，导线型号为LGJ-300，r1=0.18/km, x1= 0.42

39、6/km， b1= 2.6610 6 S/=km ，线路受端电压为205kV，则线路送端电压为：l（A）200.35kV （B）205kV l（C）220kV （D）209.65kV l解：选A。4.4 无功功率平衡和电压调整无功功率平衡和电压调整空载时，电压降落纵分量空载时，电压降落纵分量646kV4=228510235205=2BXU=U42._._ 电压降落横分量电压降落横分量1.963kV=23610235205=2BRU=U42_.则送端电压为则送端电压为395kV200=9631+6464(205=U221.)._解：S10325=B285=X36=R6_.,., 39kV200=

40、U+U+U=U2221.)()( 39kV200=U+U+U=U2221.)()( 4.4 无功功率平衡和电压调整无功功率平衡和电压调整4.3 简单电网的潮流计算简单电网的潮流计算四、输电线中的功率流向与电压相角和幅值的关系四、输电线中的功率流向与电压相角和幅值的关系2222221U PXj+UQX+U=UQR- PXj+UQX+PR+U=U当当R=0R=0)(jsin+cosU=U11虚部相等虚部相等实部相等实部相等sinXUU=P21XUUUQ221)_( 有功流向：电压相位有功流向：电压相位 超前流向滞后超前流向滞后无功流向：幅值高端的流向幅值低端无功流向：幅值高端的流向幅值低端2012

41、,48T2012,48T在忽略输电线路电阻和电导情况下，输电线路电抗为在忽略输电线路电阻和电导情况下，输电线路电抗为X X，输电线路电纳为，输电线路电纳为B B，线路传输功率与两端电压的大，线路传输功率与两端电压的大小及其相位差小及其相位差之间之间的关系的关系( )( )A.A. B. B.C. D.C. D.sinBUUP21cosXUUP21cosBUUP21sinXUUP21C4.3 简单电网的潮流计算简单电网的潮流计算五、输电线路的空载与负载运行特性：五、输电线路的空载与负载运行特性：P233P2331 1、输电线路的空载运行特性、输电线路的空载运行特性221U2BXUU认为认为R=0

42、R=0，B B0 0，则，则U1U2、输电线路的负载运行特性、输电线路的负载运行特性）输电线路轻载时，即）输电线路轻载时，即 IFIC 时时 ，U1U22 2）输电线路中，当）输电线路中，当IF IC 时时 ，U1 U2XUUP21max此时，传输最大功率此时，传输最大功率答：开关答：开关A合上时线路空载，末端电压会升高，（近似计算）合上时线路空载，末端电压会升高，（近似计算） 例例4-14 P2344-14 P2344.4 无功功率平衡和电压调整无功功率平衡和电压调整2、应就近满足无功需求，尽量减少无功的流动，、应就近满足无功需求，尽量减少无功的流动，分区分级做到无功平衡分区分级做到无功平衡

43、 。如超高压电网线路电容产生大量无功，需安装如超高压电网线路电容产生大量无功，需安装并联电抗器予以吸收；配电网却需配置大量并联电抗器予以吸收；配电网却需配置大量的电容器进行无功补偿。的电容器进行无功补偿。一、基本概念一、基本概念1、电压与无功：系统的无功电源充足，运行电压、电压与无功：系统的无功电源充足，运行电压就高；反之，运行电压低。就高；反之，运行电压低。4.4 无功功率平衡和电压调整无功功率平衡和电压调整RQQQQ213、系统无功平衡的基本要求：无功电源功率应与负、系统无功平衡的基本要求：无功电源功率应与负荷的无功和无功损耗相平衡，且有一定的无功备荷的无功和无功损耗相平衡，且有一定的无功

44、备用电源。用电源。1Q-无功电源容量总和，无功电源容量总和，kvar2Q-无功负荷总和，无功负荷总和，kvar-无功损耗总和，无功损耗总和，kvar Q-无功备用容量，无功备用容量，kvarRQ4.4 无功功率平衡和电压调整无功功率平衡和电压调整二、无功电源的调节特性二、无功电源的调节特性1、无功功率负荷和无功功率损耗、无功功率负荷和无功功率损耗2）变压器：无功损耗包括励磁支路和绕组漏抗）变压器：无功损耗包括励磁支路和绕组漏抗3）线路：无功损耗包括并联电纳（容性）线路：无功损耗包括并联电纳（容性） 串联电抗（感性）串联电抗（感性）1）异步电动机：主要无功负荷）异步电动机：主要无功负荷4.4 无

45、功功率平衡和电压调整无功功率平衡和电压调整2、无功功率电源及调节特性、无功功率电源及调节特性1）发电机：同步发电机可发有功，亦可发无功。）发电机：同步发电机可发有功，亦可发无功。可调可调4）静止无功补偿器（）静止无功补偿器（SVC）：电容器与电抗器串联，）：电容器与电抗器串联，配备配备调节调节电抗器的电力电子装置。电抗器的电力电子装置。3）电容器：只能发无功。问题：当电压降低时，供给的无）电容器：只能发无功。问题：当电压降低时，供给的无功成平方比例减少，更恶化了电压水平。功成平方比例减少，更恶化了电压水平。不能连续调节。不能连续调节。2）同步调相机：只发无功的同步发电机。）同步调相机：只发无功

46、的同步发电机。按需调节按需调节，过励磁时，发无功，欠励磁时，吸无功。宜大量集中过励磁时，发无功，欠励磁时，吸无功。宜大量集中使用，常安装在枢纽变电所。逐渐被淘汰使用，常安装在枢纽变电所。逐渐被淘汰5）静止无功发生器（）静止无功发生器（SVG）：与）：与SVC 比较，响应快、比较，响应快、允许范围宽、谐波电流含量少，尤其低压时刻向系统允许范围宽、谐波电流含量少，尤其低压时刻向系统注入较大无功电流。注入较大无功电流。4.4 无功功率平衡和电压调整无功功率平衡和电压调整三、变压器分接头进行调压时分接头的选择计算三、变压器分接头进行调压时分接头的选择计算有载调压变压器：带负荷切换分接头，调压范围宽。有

47、载调压变压器：带负荷切换分接头，调压范围宽。U1U2无载调压变压器：工作在一个电压等级下。无载调压变压器：工作在一个电压等级下。1、变压器分接头的确定方法：、变压器分接头的确定方法：P238变压器分接头装设在：变压器分接头装设在：双绕组变压器高压侧双绕组变压器高压侧三绕组变压器高压侧、中压侧三绕组变压器高压侧、中压侧6300kVA以下，有三个分接头，以下，有三个分接头，1.05UN、 UN、 0.95UN 8000kVA以上，有五个分接头，以上，有五个分接头，1.05UN、 1.025UN、 UN 、 0.975UN、 0.95UN我国我国110kV为为7个分接头个分接头220 kV为为9个分

48、接头个分接头4.4 无功功率平衡和电压调整无功功率平衡和电压调整4.4 无功功率平衡和电压调整无功功率平衡和电压调整2、降压变压器分接头、降压变压器分接头的选择计算的选择计算最大负荷时，高压侧最大负荷时，高压侧为为U1，低压侧要求为，低压侧要求为U2，低压侧为，低压侧为U2N， T1BUU=U _kUU=UT12)_( fmax2NT12UUUU=U)_( 22N1122NT1fmaxUUUQXPRUUUUUU)()(4.4 无功功率平衡和电压调整无功功率平衡和电压调整2、降压变压器分接头的选择计算：、降压变压器分接头的选择计算：（3） 分接头确定分接头确定l例例4-16P239 例例4-17

49、 P240同理，同理， 最小负荷时分接头电压最小负荷时分接头电压minUf2fminfmaxf+=UUU选择最近分接头。校验最大、最小负荷时选择最近分接头。校验最大、最小负荷时低压母线电压低压母线电压3、升压变压器分接头的选择计算：、升压变压器分接头的选择计算：电力系统调压方式（通过中枢点电压）电力系统调压方式（通过中枢点电压）1）逆调压：高峰负荷时中枢点电压升至逆调压：高峰负荷时中枢点电压升至1.05UN，低谷负荷时为低谷负荷时为UN。 2）顺调压：高峰负荷时电压为顺调压：高峰负荷时电压为1.025UN，低谷负，低谷负荷时为荷时为1.075UN。3）恒）恒调压：调压：任何时候中枢点电压不变，

50、一般为任何时候中枢点电压不变，一般为1.02UN-1.05UN。4.4 无功功率平衡和电压调整无功功率平衡和电压调整例题例题1（08 51） ： 某变电所有一台变比为某变电所有一台变比为 110（22.5%）/6.3kV，容量为，容量为31.5MVA的降压的降压变压器，归算到高压侧的变压器阻抗为变压器，归算到高压侧的变压器阻抗为ZT=2.95+j48.8，变压器低压侧最大负荷为，变压器低压侧最大负荷为24+j18MVA，最小负荷为，最小负荷为12+j9MVA，变电所高压，变电所高压侧电压在最大负荷时保持侧电压在最大负荷时保持110kV，最小负荷时保持，最小负荷时保持113kV，变电所低压母线要

51、求恒调压，保持，变电所低压母线要求恒调压，保持6.3kV，满足该调压要求的变压器分接头电压为：满足该调压要求的变压器分接头电压为： （A）110kV （B）104.5kV （C）114.8kV （D）121kV 解：选解：选B。4.4 无功功率平衡和电压调整无功功率平衡和电压调整（2012 51） ： 一降压变电所，变压器归算到高一降压变电所，变压器归算到高压侧的参数变比为压侧的参数变比为 110（22.5%）/11kV，容量，容量为为31.5MVA的降压变压器，归算到高压侧的变压器的降压变压器，归算到高压侧的变压器阻抗为阻抗为ZT=4.08+j62.5，变压器低压侧最大负荷为，变压器低压侧最

52、大负荷为20+j15MVA，最小负荷为，最小负荷为10+j7MVA，最大负荷时，最大负荷时变压器高压母线电压维持在变压器高压母线电压维持在118kV，最小负荷时变，最小负荷时变压器高压母线电压维持在压器高压母线电压维持在110kV，若不考虑功率损，若不考虑功率损耗，变电所低压母线采用逆调压调压，变压器分接耗，变电所低压母线采用逆调压调压，变压器分接头电压为（头电压为（ ）。）。（A）109.75kV （B）115.5kV （C）107.25kV （D）112.75kV 解：选解：选B。解：最大负荷时的电压损耗解：最大负荷时的电压损耗 kV6481181556208420.Umax最小负荷时的电

53、压损耗最小负荷时的电压损耗 kV414110756208410.Umin最大负荷时的抽头电压最大负荷时的抽头电压 kV5711411100516481181.UmaxT最小负荷时的抽头电压最小负荷时的抽头电压 kV151161110014141101.UminT平均值平均值kV41151511657114212111.).()UU(UminTmaxTT选择最接近分接头选择最接近分接头 115.5kV4.4 无功功率平衡和电压调整无功功率平衡和电压调整l在无功平衡系统中，应优先采用改变变压器在无功平衡系统中，应优先采用改变变压器变比调压；变比调压；l在无功不足系统中，应优先选择装设无功补在无功不

54、足系统中，应优先选择装设无功补偿装置，不宜采用改变变压器变比调压。偿装置，不宜采用改变变压器变比调压。n原因：为增加无功功率，只是改善局部原因：为增加无功功率，只是改善局部电网的电压水平，却有可能恶化其他地电网的电压水平，却有可能恶化其他地区的电压水平。区的电压水平。4.4 无功功率平衡和电压调整无功功率平衡和电压调整四、利用电容器补偿电压的原理与方法四、利用电容器补偿电压的原理与方法1、补偿调压原理、补偿调压原理补偿容量与调压要求和降压变压器的变比均有补偿容量与调压要求和降压变压器的变比均有关，在最大负荷时电容器应全部投入，在最小关，在最大负荷时电容器应全部投入，在最小负荷时退出。负荷时退出

55、。按最小负荷没有补偿时确定变压器的分接头，按最小负荷没有补偿时确定变压器的分接头，按最大负荷时调压要求计算补偿量。按最大负荷时调压要求计算补偿量。4.4 无功功率平衡和电压调整无功功率平衡和电压调整四、电容器补偿的原理与方法四、电容器补偿的原理与方法2、并联电容器，可减少线路的电压损耗。、并联电容器，可减少线路的电压损耗。U1U2221+=UQXPRUUU2Z=R+jXP+jQ4.4 无功功率平衡和电压调整无功功率平衡和电压调整U1k:1U2CZ=R+jXP2+jQ2-jQCU2C_22122()CCCP RQ QXUUU221UQXPRUU_221222222()()/CCCP RQ QXU

56、UUP RQ XUU)()()(222222222222UUXUUXQRPUXQRPUUXUQCCCCCC补偿容量与补偿容量与调压要求和调压要求和变比有关。变比有关。XUkUkUQCC/ )(2_2C2CkUU22C按最小负荷没有补偿时确定变压器的分接头，按最小负荷没有补偿时确定变压器的分接头，按最大负荷时调压要求计算补偿量。按最大负荷时调压要求计算补偿量。XUkUkUQCC/ )(max2_2Cmaxmax21、在感性负载两端并电容、在感性负载两端并电容CIC+U-RLI1Ijcos2、补偿方式、补偿方式就地补偿就地补偿集中补偿集中补偿4.4 无功功率平衡和电压调整无功功率平衡和电压调整CI

57、1IUIjj1 某一降压变电所由双回路某一降压变电所由双回路110kV，长，长70km的的电力线路供电，导线型号为电力线路供电，导线型号为LGJ-120，计算半径为，计算半径为15.2mm，三相导线几何均距为，三相导线几何均距为5m。变电所有两台。变电所有两台变压器并联运行，其参数：变压器并联运行，其参数：SN=31.5MVA,UN为为110(122.5%)/11kV, Uk%=10.5。最大负荷时变电。最大负荷时变电所二次侧折算到一次侧的电压为所二次侧折算到一次侧的电压为100.5 kV,最小负荷最小负荷时为时为112.0 kV。变电所二次侧母线上的允许电压偏。变电所二次侧母线上的允许电压偏

58、移在最大、最小负荷时为额定电压的移在最大、最小负荷时为额定电压的2.5%- 7.5%。试根据调压要求，确定试根据调压要求，确定变电所二次侧母线上所需补变电所二次侧母线上所需补偿的最小容量。偿的最小容量。4.4 无功功率平衡和电压调整无功功率平衡和电压调整4.4 无功功率平衡和电压调整无功功率平衡和电压调整解：电路等值参数解：电路等值参数线路线路 Lkm/263. 01205 .311Sr423. 0015. 0lg1445. 01rDxm)805.14025. 9()(211111jjxrlZl变压器变压器T167.205 .311001105 .1021100%212NNkTSUUX972.

59、34205. 9jjXRZ又知又知kV0 .112kV,5 .100min2max2UU双回线4.4 无功功率平衡和电压调整无功功率平衡和电压调整kV60.114075. 110110 .112min2Nmin2UUUUt（1）选择电容器的容量）选择电容器的容量1）最小负荷时补偿设备退出计算变压器的分接）最小负荷时补偿设备退出计算变压器的分接头电压头电压5 .1011%)51 (110k选最近分接头为选最近分接头为5%，变压器变比，变压器变比2）补偿设备容量）补偿设备容量varM93.21)5 .105 .10025.10(972.3425.105 .10)(2max2max2maxC22Ck

60、UUXUkQC取补偿容量取补偿容量 QC=22Mvar（2011 51） ： 简单电力系统接线如图，母线简单电力系统接线如图，母线A电电压保持在压保持在116kV，变压器低压母线，变压器低压母线C要求恒调压，电要求恒调压，电压保持在压保持在10.5kV，满足以上要求时接在母线，满足以上要求时接在母线C上的上的电容容量电容容量QC及变压器及变压器T的变比分别为（的变比分别为（ ）。）。（A）8.76MVar 115/10.5kV （B） 8.44MVar 112.75/11kV（C） 9.76MVar 121/11kV（D） 9.69MVar 121/10.5kV 解：选解：选B 。kV8811