第3章-电力网的电压和功率分布

第三章电力网的电压和功率分布

－潮流计算（基本原理）网络元件的电压降落和功率损耗开式网络的电压和功率分布闭式网络的电压和功率分布多级电压环网的功率分布电力网的电能损耗3.1.1网络元件的电压降落1.电压降落元件首末端两点电压的相量差。3.1

网络元件的电压降落和功率损耗以V2为参考相量因此,由末端电压和功率可求得首端电压电压降落纵分量电压降落横分量由线路首端参数求末端电压以为参考相量同样，也可由首端电压和功率求得末端电压两种分解特别注意:计算电压降落时,必须用同一端的电压与功率.电压降落公式的简化高压输电线路的特性X>>R,可令R0,则电压降落说明：引起电压降落的纵分量的原因是因为传送无功功率，引起电压降落的横分量的原因是因为传送有功功率；或者说，元件两端存在电压幅值差是传送感性无功功率的条件，存在电压相位差是传送有功功率的条件。

说明什么？2电压损耗和电压偏移电压损耗:两点间电压幅值之差或表示为百分值:电压偏移:网络中某节点的实际电压与网络该处额定电压之差3.1.2.网络元件的功率损耗线路RT+jXT变压器1211

网络元件的功率损耗包含电流通过元件的电阻和等值电抗时产生的功率损耗和电压施加于元件的对地等值导纳时所产生的损耗。1.电流流过元件串联阻抗产生的功率损耗线路末端有功功率P2与线路首端输送有功功率P1之比，为线路输电效率。输电效率2电压加在并联导纳产生的功率损耗直接用变压器空载试验数据计算线路负号？变压器3.2开式网络的电压和功率分布任务？开式网络及其等值电路电压和功率分布的计算降压变的处理（1）用VN求得各点的运算负荷（2）从末段线路开始，用VN依次计算各段线路的功率损耗（3）用VA和已求得的功率分布，从A点开始逐段计算电压降落，求得VbVc和Vd（4）求得Vb和Vc、Vd代替VN重复（1）～（3）1、同级电压的开式电力网bcdSLDdAR1+jX1R2+jX2R3+jX3jB1/2jB1/2jB2/2jB2/2jB3/2jB3/2SLDbSLDcQB1（1）用VN求得各点的运算负荷为节点b、c、d的运算负荷对应节点c的运算负荷SLDdAR1+jX1R2+jX2R3+jX3jB1/2jB1/2jB2/2jB2/2jB3/2jB3/2SLDbSLDcQB1SdR1+jX1R2+jX2R3+jX3jB1/2bcdSbScS3S3S1S2S1S2A从末段线路开始，用VN依次计算各段线路的功率损耗SdR1+jX1R2+jX2R3+jX3jB1/2bcdSbScS3S3S1S2S1S2ASdR1+jX1R2+jX2R3+jX3jB1/2bcdSbScS3S3S1S2S1S2A用VA和已求得的功率分布，从A点开始逐段计算电压降落，求得Vb、

Vc和Vd含负荷变压器的计算T1T2T3AbcdSLDbSLDcSLDd’STS0SLDd首先计算出对应高压侧的负荷功率，再求相应的运算功率T1T2T3AbcdSLDbSLDcSLDd如果节点b接发电机最大电压损耗和电压最低点的电压bcdScSdSbjΔQB1

Z1

Z2Z3ASdSbScdbc132AL-1bT

c

d

SLDL-22、两级电压的开式电力网AR1+jX1Z'TR2+jX2jB1/2jB1/2jB2/2bcdjB2/2c'ΔS0SLD方法一：包含理想变压器，计算时，经过理想变压器功率保持不变，两侧电压之比等于实际变比k。手算时，该方法最简便，不需要进行折算AR1+jX1Z'TR'2+jX'2jB1/2jB1/2jB'2/2bd'jB'2/2c'ΔS0方法二：将线路L2的参数归算到L1电压级AL-1bT

c

d

SLDL-2注意：计算得到的c’、d’的电压是线路1电压等级下的，还需折算到线路2的电压等级下方法三：用π型等值电路处理AR1+jX1Z'T/kR2+jX2jB1/2jB1/2jB2/2bdjB2/2cZ'Tk²－kZ'T1－kSLD［例3－1］［例3－2］AL-1bT

c

d

SLDL-23.3

闭式网络的电压和功率分布1、两端供电网络的功率分布(1)不计功率损耗的功率初分布忽略功率损耗，可得：由前面的方程组可解出循环功率由负荷决定的功率忽略功率损耗的功率分布计算式同一线路上电流相同，但由于存在功率损耗，线路上功率不同，假设线路上电压均为VN，不考虑功率损耗第一部分由负荷功率和网络参数确定，每一个负荷的功率都以该负荷点到两个电源点间的阻抗共轭值成反比的关系分配给两个电源点，而且可以逐个地计算，第二部分与负荷无关，它可以在网络中负荷切除的情况下，由两个供电点的电压差和网络参数确定。(2)计及功率损耗的功率分布功率分点：功率由两个方向流入的节点。

有功分点和无功分点可能出现在不同节点。（由不考虑损耗的功率分布计算结果确定）将网络在功率分点处解开，形成两个开式网络，用前述的开式网络计算方法进行计算。闭式网络的计算过程功率损耗的计算中，若电压未知，用VN代入2.沿线有k个负荷点的情况Zi、Z’i分别为第i个负荷点到供电点A2和A1的总阻抗简化方法(1)将实部和虚部分开,便于计算简化方法(2),且网络为均一网(各段线路的R与X的比值相等)结论：在均一电力网中有功功率和无功功率的分布彼此无关。而且可以只利用各线路的电阻（或电抗）计算。(3)各段线路的单位阻抗相等结论：各段线路单位长度的阻抗值相等的均一网的功率分布仅与各段长度有关。5.闭式网的电压损耗

与开式网计算方法相同，一般可用电压降落的纵分量表示。

有功和无功分点在同一处时,功率分点处的电压最低；若不在同一点，则需分别计算实际电压值，确定电压最低点。例3－3例3－43.4图所示110kV闭式电网，A点为某发电厂的高压母线，其运行电压为117kV。网络各元件参数为：线路Ⅰ、Ⅱ（每公里）：r1=0.27Ω，x1=0.423Ω，b1=2.69×10-6S线路Ⅲ（每公里）：r1=0.45Ω，x1=0.44Ω，b1=2.58×10-6S线路Ⅰ长度60km，线路Ⅱ长度50km，线路Ⅲ长度40km。

各变电所每台变压器的额定容量、励磁功率归算到110kV电压等级的阻抗分别为变电所b变电所c试求电力网络的功率分布及最大电压损耗。负荷功率

解（1）计算网络参数及制定等值电路。线路I线路II线路III变电所b变电所c（2）计算节点b和c的运算负荷（3）计算闭式网络的功率分布。可见，计算结果误差很小，无需重算。由此得到功率初分布，如图所示。（4）计算电压损耗。由于线路Ⅰ和Ⅲ的功率均流向节点b，故节点b为功率分点，且有功功率分点和无功功率分点都在b点，因此这点的电压最低。为了计算线路Ⅰ的电压损耗，要用A点的电压和功率.变电所b高压母线的实际电压为3.4多级电压环网的功率分布一、两台并联变压器构成的多电压级环网一、两台并联变压器构成的多电压级环网

已知一次侧电压,则：变压器变比相等且供给实际负荷的功率分布不计负荷仅因变比不等引起的循环功率一、两台并联变压器构成的多电压级环网

循环功率计算环路电势：循环功率：空载环路电势的确定一般情况下，选好循环功率方向后，环路电势便可由环路的开口电压确定，开口处可在高压侧，也可在低压倒，但应与阻抗归算的电压等级一致阻抗归算到低压侧简化计算或电力网电压未知例3－5二、多个电压级的环网环路电势的确定（1）作等值电路并进行参数归算；（2）空载时将环路断开，端口电压即为环路电势。注意：参数归算等级与断口所在位置一致循环功率计算三级电压环网举例ka=121/10.5kb=242/10.5kc1=220/121kc2=220/11选110kV作为参考电压级，断口选在110kV线路若A端电压已知：若B端电压已知：环路等值变比说明在环网中运行的各变压器的变比是相匹配的。如果环路中原来的功率分布在技术上或经济上不太合理时，可以通过调整变压器的变比，产生某指定方向的循环功率来改善功率分布。3.5

电力网的电能损耗一、电能损耗和损耗率年电能损耗:一年内电力网的电能损耗。供电量：发电量与厂用电之差损耗率（网损率、线损率）：是衡量供电企业技术和管理水平的重要标志。

损耗率＝不要求很准确计算电能损耗的时候，常用经验公式或曲线计算年电能损耗，通过逐个计算线路或变压器的年电能损耗，从而计算出全网的年电能损耗。电力网损耗电量供电量1.年负荷损耗率法年负荷率线路年负荷损耗率线路年负荷损耗率与年负荷率的近似关系K为经验数值。一般取K=0.1～0.4，kmy较低时取较小数值。

计算过程用于线路损耗计算1.年负荷损耗率法变压器的年电能损耗：电阻损耗＋空载损耗tT为变压器一年中接入运行的小时数，缺乏具体数据时可取tT=8000h2.最大负荷损耗时间法最大负荷损耗时间：如果线路中输送的功率一直保持为最大负荷Smax，在τ小时内的电能损耗等于线路全年的实际电能损耗，则称τ为最大负荷损耗时间。其大小由视在功率表示的负荷曲线决定，在一定功率因数下，视在功率与有功功率成正比，而有功功率负荷持续曲线的形状，在某种程度上可由最大负荷的利用小时数反映出来。可以设想，对于给定的功率因数，和最大负荷利用小时数有关V接近不变时线路变压器在不知道负荷曲线的情况下，根据量大负荷利用小时数和功率因数，即可从表3-1中找出

值，用上式计算全年的电能损耗。一条线路有多个负荷的情况S1,S2,S3——分别为各段的最大负荷功率；

——分别为各段的最大负荷损耗时间R1的最大负荷损耗各段的最大损耗时间由相应的最大负荷利用小时数及功率因数确定例3－6计算各段的功率因数和最大负荷利用小时数3.5.2降低网损的技术措施1.减少无功功率的传输如果将功率因数由原来的提高到，则线路中的功率损耗可降低

措施：电机选择无功补偿：就地无功平衡2.闭式网络中功率的经济分布网络功率损耗分别对P1和Q1求偏导，并令其等于零结论：功率在环网中与电阻成反比分布时，功率损耗最小，这样的功率分布称为功率的经济分布。与均一网中功率的自然分布相同。使自然功率分布接近经济功率分布的措施(1)选择适当地点作开环运行。为了限制短路电流或满足继电保护动作选择性要求，需将闭式网络开环运行时，开环点的选择也尽可能兼顾到使开环后的功率分布更接近于经济分布。(2)对环网中比值R／X特别小的线段进行串联电容补偿。(3)在环网中增设混合型加压调压变压器，由它产生环路电势及相应的循环功率，以改善功率分布(见第5章)。3.合理确定电力网的运行电压变压器铁损和电压平方成正比。线路和变压器绕组中的功率损耗与电压平方成反比。一般情况，铁损<50%的电力网，适当提高运行电压可以降低网损；铁损>50％的电力网，适当降低运行电压可以降低网损。4.组织变压器的经济运行k台变压器的总损耗k-1台变压器的总损耗令