第三章简单电力网

第三章简单电力网络潮流的分析与计算§3.1电力线路和变压器的功率损耗和电压降落§3.2开式网络的潮流分布§3.3环形网络的潮流分布§3.1电力线路和变压器的功率损耗和电压降落一、电力线路的△S和△U(1)功率损耗△SZY2Y2相电压,单相功率Z=R+jX，Y=G+jB①阻抗支路中的△SZ式中：也可由入端求△SZ：1/8/2024②导纳支路中的△SY1，△SY2ZY2Y2末端支路△SY2：式中：入端支路△SY1：式中：普通忽略电导，即△PY1=△PY2=0推行上述公式也适宜三相，其中，线电压,三相功率那么，三相的损耗。1/8/2024③线路中的△SZY2Y2倒推：阻抗末端：阻抗始端：线路入端：1/8/2024(2)电压降落ZY2Y2设电压降落相量图1/8/2024电压质量的目的①电压降落(矢量)②电压损耗(标量)电压损耗百分数③电压偏移(标量)始端偏移末端偏移④电压调整末端空载时与负载时电压的数值差⑤输电效率1/8/2024二、变压器的△S和△URTjXTGT-jBTI0IGIBI2(1)功率损耗△S额定负荷下额定电压下(2)电压降落1/8/2024三、电力网络的电能损耗(1)线路的电能损耗△WZ年需求总电能PmaxTmaxTmax：年最大负荷利用小时数①用年负荷损耗率G求△WZ年负荷率年负荷损耗率阅历公式G=KB+(1-K)B2K:阅历系数，0.1~0.4B小，K取小；B大，K取大。∴全年能耗△WZ=8760·△Pmax·G1/8/2024②用年最大负荷损耗时间tmax求△WZ定义△WZ=△Pmax·tmaxtmax：年最大负荷损耗时间，与Tmax,cosj有关,可查手册。(2)变压器的电能损耗△WT①铜损(绕组损耗)△WZT同线路的△WZ②铁损(铁芯损耗)△WYT△WYT=P0·(8760-t)P0:空载损耗，t:变压器退出运转的小时数。∴变压器全年总能耗△WT=△WZT+△WYT=△WZT+P0·(8760-t)1/8/2024(3)电力网的网损率(线损率)W(%)△WC:送变电中一切的能耗，△WC=△WZ+△WT+…W1:供电量，W1=W总发电-W厂用电1/8/2024四、运算负荷和运算功率(1)运算负荷1lG~T2T1234L1G~ZT1234LYT1ZT2YT2Zl①负荷功率(末端)②等值负荷功率③运算负荷1/8/2024(2)运算功率(对发电机)1G~ZT1234LYT1ZT2YT2Zl①电源功率(首端)②等值电源功率③运算功率1/8/2024§3.2开式网络的潮流分布电力系统接线方式开式环形两端供电放射式干线式链式一、简单开式网络的潮流计算步骤1.作等值电路，求元件参数，将参数标于图中；2.潮流计算末端首端1/8/2024二、变电所较多的开式网络的潮流计算步骤1.求元件参数；2.求变电所运算负荷，发电机运算功率；(用线路UN求)3.作出具有运算负荷及运算功率的等值网络；4.潮流计算①假设知U末端，倒推末端电压、功率首端②假设知U首端，那么(a)求功率分布S：假设全网U=UN，然后倒推；(b)求电压U：U首端首端功率SU末端1/8/2024例3-1求各变电所和发电厂低压母线电压。SF-15000/110实验数据：Pk=133kW,Uk(%)=10.5,P0=50kW,I0(%)=3.5,SF-10000/110数据：Pk=97.5kW,Uk(%)=10.5,P0=38.5kW,I0(%)=3.5110kV线道路间几何均距：Dm=4m,LGJ-70导线直径：11.4mmS~GG~~116kV2×LGJ-7080LGJ-7050LGJ-705020+j15MVA10+j8MVA8+j6MVA2×12MW2×SF-10000/121121/10.52×SF-15000/110115.5/11SF-10000/110110/11cosj=0.8AIII1/8/2024解以有名值准确计算(1)计算变压器、线路参数〔归算至110kV侧〕SF-15000/110型额定形状下的功率损耗1/8/2024SF-10000/110型降压型升压型额定形状下的功率损耗〔升、降压一样〕1/8/2024LGJ-70线路参数查线路参数表得：r1=0.45Ω/km,x1=0.433Ω/km,g1=0,b1=2.62×10-6S/km各段线路的阻抗：S-I段R=r1l/2=0.45×80/2=18ΩX=x1l/2=0.433×80/2=17.3ΩI-A段与一样A-II段R=r1l=0.45×50=22.5ΩX=x1l=0.433×50=21.6Ω1/8/2024(2)计算各变电所的运算负荷和发电厂的运算功率变电所I两台变压器的损耗为变电所I母线上所连线路电纳中无功的一半为变电所I的运算负荷为1/8/2024变电所II一台变压器的损耗为变电所II母线上所连线路电纳中无功的一半为变电所II的运算负荷为1/8/2024发电厂A知两台发电机为2×12MW,cosj=0.8那么两台发电机的发电总容量为24+j18MVA升压变阻抗支路低压侧的功率〔升压变导纳支路放在低压侧〕两台变压器阻抗的损耗为发电厂A母线上所连线路电纳中无功的一半为发电厂A的运算功率为1/8/2024(3)计算电力线路的功率损耗，及功率分布〔设全网电压为额定电压〕作出具有运算负荷及运算功率的等值网络S18+j17.3AIIISA~SI~~SIIS1~‘SI~‘‘S2~‘‘S2~‘~S3‘S3~‘‘22.5+j21.622.5+j21.6123S~GG~~116kV2×LGJ-7080LGJ-7050LGJ-705020+j15MVA10+j8MVA8+j6MVA2×12MW2×SF-10000/121121/10.52×SF-15000/110115.5/11SF-10000/110110/11cosj=0.8AIII1/8/2024S18+j17.3AIIISA~SI~~SIIS1~‘SI~‘‘S2~‘‘S2~‘~S3‘S3~‘‘22.5+j21.622.5+j21.6123功率计算〔倒推〕线路3中阻抗的功率损耗那么可见，功率方向：A→I线路2中阻抗的功率损耗那么可见，功率方向：S→I1/8/2024线路1中阻抗的功率损耗那么S18+j17.3AIIISA~SI~~SIIS1~‘SI~‘‘S2~‘‘S2~‘~S3‘S3~‘‘22.5+j21.622.5+j21.61231/8/2024S18+j17.3AIIISA~SI~~SIIS1~‘SI~‘‘S2~‘‘S2~‘~S3‘S3~‘‘22.5+j21.622.5+j21.6123(4)计算电力线路的电压降落〔用给定的始端电压和求得的始端功率求，略去横分量〕线路1116kV线路2线路31/8/2024S~GG~~116kV20+j15MVA10+j8MVA8+j6MVA121/10.5115.5/11110/11AIII(5)计算电力线路的电压降落，低压母线的实践电压〔略去横分量〕变电所I变压器阻抗的功率损耗高压侧的功率变压器电压损耗归算至高压侧的低压母线电压低压母线实践电压1/8/2024S~GG~~116kV20+j15MVA10+j8MVA8+j6MVA121/10.5115.5/11110/11AIII变电所II变压器阻抗的功率损耗高压侧的功率变压器电压损耗归算至高压侧的低压母线电压低压母线实践电压1/8/2024S~GG~~116kV20+j15MVA10+j8MVA8+j6MVA121/10.5115.5/11110/11AIII发电厂A变压器阻抗的功率损耗高压侧的功率变压器电压损耗归算至高压侧的低压母线电压低压母线实践电压1/8/2024§3.3环形网络的潮流分布一、环式网络的潮流分布1G~T2T123T3123Z12Z23Z13等值电路1/8/2024(1)力矩法求环式网络的功率分布123Z12Z23Z13对回路KVL方程设全网电压为网络额定电压UN，且那么解得1231’Z12Z13Z23Z2Z31/8/20241231’Z12Z13Z23同理Z3’Z2’推行：对n个节点的环网与力学中梁的反作用力计算公式类似，故称力矩法公式。留意：上述公式假设网络中没有功率损耗。1/8/2024(2)力矩法的实数计算令其中代入力矩法公式1/8/2024类似假设一切线段单位长度的参数完全相等，那么可按线路长度计算：功率分点功率汇入点。有功功率分点：无功功率分点：有功汇入点▼无功汇入点▽1/8/2024二、两端供电网络中的潮流分布1234Z12Z34Z23设线电压设全网电压且那么解得循环功率1/8/2024类似循环功率的正方向：高电压低电压AG~QF1BC10.5kVXX10.5/24210.5/231QF21/8/2024三、环式网络的潮流计算计及网络损耗△P,△U两种情况1.知功率分点①由功率分点将环网解开；②由功率分点向两侧电源推算△P,△U2.知电源端电压①由功率分点将环网解开；②设全网电压为网络额定电压U=UN，求△P③由功率分点逐段求△UU各点1/8/2024例3-2对该网络作潮流计算。〔图中阻抗已归算至220kV侧〕发电厂F的母线II运算功率为：40+j30MVA，其他功率由母线I提供。G~242kV2×LGJJ-400150km180+j100MVA50+j30MVA2×120MVA60MVAIG~II2×LGJ-120120kmLGJ-12060km110kVgxb231/1103+j110Ω0.8+j23Ω5.9+j31.5Ω65+j100Ω65+j100Ω231/121F降压变压器可略去电导，电纳中的功率与220kV线路电纳的功率合并为j10Mvar的无功电源接在降压变压器的高压侧。1/8/2024G~242kV2×LGJJ-400150km180+j100MVA50+j30MVA2×120MVA60MVAIG~II2×LGJ-120120kmLGJ-12060km110kVgxb231/1103+j110Ω0.8+j23Ω5.9+j31.5Ω65+j100Ω65+j100Ω231/121F解(1)作等值网络180+j100MVA50+j30MVAIIIgxb3+j110Ω0.8+j23Ω5.9+j31.5Ω65+j100Ω65+j100Ω12345-(40+j30)MVA-j10Mvar1/8/2024180+j100MVA50+j30MVAIIIgxb3+j110Ω0.8+j23Ω5.9+j31.5Ω65+j100Ω65+j100Ω12345-(40+j30)MVA-j10Mvar(2)用力矩法求初步功率分布〔设全网电压为网络额定电压〕==22-j5(MVA)同理核算计算无误1/8/2024(3)作近似功率分布图，计算循环功率242kV180+j100MVA50+j30MVAIIIgxb-(40+j30)MVA-j10Mvar231/110231/121168+j95168+j10522-j562+j2512-j5判别循环功率的正方向：网络空载时,将联络变压器的高压侧解开,那么母线I电压为：242kV而开口下方电压为：>242kV故循环功率应为顺时针方向：4.9+j12.71/8/2024将循环功率叠加在原初步功率分布的支路上：180+j100MVA50+j30MVAIIIgxb-(40+j30)MVA-j10Mvar168+j95168+j10522-j562+j2512-j54.9+j12.7172.9+j107.7172.9+j117.77.1-j17.757.1+j12.317.1-j17.7功率分点如图：有功分点：无功分点：▼▽▼▽1/8/2024(4)按UN计算功率损耗，务虚际的功率分布从无功分点b将环形网络翻开为两个开式网，再进展潮流计算：(知末端负荷和首端电压)180+j100MVA50+j30MVAIIIgxb-(40+j30)MVA-j10Mvar172.9+j107.7172.9+j117.7-7.1+j17.757.1+j12.317.1-j17.7▽3+j110Ω0.8+j23Ω5.9+j31.5Ω65+j100Ω65+j100Ω1/8/2024180+j100MVA50+j30MVAIIIgxb-(40+j30)MVA-j10Mvar172.9+j107.7172.9+j117.7-7.1+j17.757.1+j12.317.1-j17.7▽3+j110Ω0.8+j23Ω5.9+j31.5Ω65+j100Ω65+j100Ω同理母线I的总运算功率:1/8/2024(5)计算各电压降落，及各点电压(由UI=242kV开场)180+j100MVA50+j30MVAIIIgxb-(40+j30)MVA-j10Mvar172.9+j107.7172.9+j117.7-7.1+j17.757.1+j12.317.1-j17.7▽3+j110Ω0.8+j23Ω5.9+j31.5Ω65+j100Ω65+j100Ω同理1/8/2024与起始相差很大缘由：变压器变比不匹配按给定变比计算各点电压实践值接近起始为计算误差1/8/2024(