新能源发电并网技术

2013.9

新能源发电并网技术

1新能源发电

并网技术

新能源装置电力系统

电力电子

AC/DC变换电路DC/DC变换电路DC/AC变换电路AC/AC变换电路风力发电装置太阳能发电装置电力系统规划

电力系统暂态分析

电力系统稳态分析

电力系统继电保护

电力系统自动装置

电力系统调度自动化

电力设备

2目录新能源并网运行基础知识

新能源并网运行分析

新能源电力系统电压和频率

电力变换基础知识

电力变换电路

新能源发电并网技术3学习参考文献1．《电气工程基础》华中科技大学出版社.熊信银编著2.《电力系统分析》华中科技大学出版社.何仰赞编著3.《电力电子技术》机械工业出版社．王兆安，刘进军.4.《分布式发电技术》

机械工业出版社．殷桂梁，杨丽君，王珺．5.《新能源转换与控制技术》机械工业出版社．惠晶．4目录新能源并网运行基础知识

新能源并网运行分析

新能源电力系统电压和频率

电力变换基础知识

电力变换电路

新能源发电并网技术51新能源并网运行基础知识

1.1新能源发电技术概述

1.2电网基本元件模拟

1.3电网额定电压和标幺值6能源资源1.1新能源发电技术概述1新能源并网运行基础知识

能源资源是指为人类提供能量的天然物质。它包括煤、石油、天然气、水能等，也包括太阳能、风能、生物质能、地热能、海洋能、核能等新能源。能源资源是一种综合的自然资源。纵观社会发展史，人类经历了柴草能源时期、煤炭能源时期和石油天然气能源时期，目前正向新能源时期过渡，并且无数学者仍在不懈地为社会进步寻找开发更新更安全的能源。目前人们能利用的能源仍以煤炭、石油、天然气为主。7能源按使用情况进行分类，如表所示。凡从自然界可直接取得而不改变其基本形态的能源称为一次能源。由一次能源经过加工或转换成另一种形态的能源称为二次能源。在一定历史时期和科学技术水平下，已被人们广泛应用的能源，称为常规能源。那些虽古老但采用了新的先进的科学技术而加以广泛应用的能源称为新能源。凡在自然界中可以不断再生并有规律地得到补充的能源，称为可再生能源。经过亿万年形成的，在短期内无法恢复的能源称为非可再生能源。1.1新能源发电技术概述能源一次能源常规能源可再生能源：水力非可再生能源：煤、石油、天然气、核裂变新能源可再生能源：太阳能、风能、生物质能、海洋能、地热能非可再生能源：核聚变材料二次能源电力、焦炭、煤气、汽油、煤油、柴油、重油、沼气、蒸汽、热水

能源分类8发电厂1.1新能源发电技术概述

电能指电以各种形式做功的能力。有直流电能、交流电能、高频电能等，这几种电能均可相互转换。发电厂是把各种一次能源转换成二次能源（即电能）的场所。按照发电厂所消耗一次能源的不同，常规发电厂分为以下几种:火力发电厂、水力发电厂、核电厂等。9火力发电：1.1新能源发电技术概述火力发电厂简称火电厂，是利用煤、石油、天然气或其他燃料的化学能生产电能的工厂。我国电源构成是以火电为主。火电厂按使用燃料的不同可分为燃煤、燃油和燃气等几类电厂。我国的煤炭资源比较丰富，燃煤火电厂是我国目前电能生产的主要方式。锅炉、汽轮机、发电机是常规火力发电厂的三大主机。锅炉将燃料的化学能转化为蒸汽热能，蒸汽机将蒸汽热能转化为机械能，发电机将机械能转化为电能。从能量转换观点分析，其基本过程都是：燃料的化学能→热能→机械能→电能。蒸汽动力发电厂原理图1－锅炉；2－汽轮机；3－发电机；4－凝汽器；5－凝结水泵；6－回热加热器；7－给水泵10水力发电：1.1新能源发电技术概述

水电站示意图1－水库；2－压力水管；3－水电站厂房；4－水轮机5－发电机；6－尾水渠道水电站是将水能转变成电能的工厂，其能量转换的基本过程是：水能→机械能→电能。按利用能源的种类，水电站可分为：（1）将河川中水能转换成电能的常规水电站，也是通常所说的水电站；（2）调节电力系统峰谷负荷的抽水蓄能式水电站；（3）利用海洋能中的水流的机械能进行发电的水电站，即潮汐电站、波浪能电站、海流能电站等。11抽水蓄能式水电站：1.1新能源发电技术概述抽水蓄能电站是特殊形式的水电站，具有水轮机-发电机和电动机-水泵两种可逆的工作方式。抽水蓄能：当电力系统内负荷处于低谷时，它利用网内富余的电能，带动泵站机组将下库的水抽到上库(电动机+水泵)，以水的势能形式贮存起来。放水发电：系统负荷高时，将上库的水放下来推动水轮发电机组(水轮机+发电机)发电，以补充系统中电能的不足。

因此，在电力系统中抽水蓄能电站既是电源又是负荷，是系统内唯一的削峰填谷电源，具有调频、负荷备用、事故备用的功能。12核电站：1.1新能源发电技术概述核电厂发电的原理与火电厂相似，都要有一个热源，将水加热成蒸汽，进而推动汽轮机旋转并带动发电机转动而发出电能。不同的是核电厂所用的热源不是煤或石油，它的热源是原子核的裂变能。核电厂是利用核裂变能转化为热能，再按火电厂的发电方式，将热能转换为电能，它的原子核反应堆相当于锅炉。利用铀(或钚）在反应堆核裂变热能→（汽轮机）机械能→电能

核电是一种清洁的能源，利用它可以大大地节约煤和减少污染。一个1000MW的火电厂一天燃烧的煤是9600t，而相应1000MW的核电厂，一天只要3.3kg的U235，同样容量的电厂其用燃料量竟相差300万倍。

压水堆核电厂发电方式示意图13电力系统的构成及其功能发电厂输电线路升压站配电线路枢纽、降压站照明、动力配变1.1新能源发电技术概述14电力系统的概念1.1新能源发电技术概述电力系统——是由发电厂、变电所、输电线、配电系统及负荷组成的。是现代社会中最重要、最庞杂的工程系统之一。电力网络——是由变压器、电力线路等变换、输送、分配电能设备所组成的部分。动力系统——在电力系统的基础上，把发电厂的动力部分（例如火力发电厂的锅炉、汽轮机和水力发电厂的水库、水轮机以及核动力发电厂的反应堆等）包含在内的系统。15电力系统组成----由图指出电力网,动力系统！1.1新能源发电技术概述16电力系统的概念1.1新能源发电技术概述输电——从发电厂或发电中心向消费电能地区输送大量电力的主干渠道或不同电网之间互送电力的联络渠道。配电——消费电能地区内将电力分配至用户的分配手段，直接为用户服务。输电和配电设施都包括变电站、线路等设备。输电网——所有输电设备连接起来组成输电网。配电网——从输电网到用户之间的配电设备组成的网络，称为配电网。

171.1新能源发电技术概述电力系统组成：发电部分（各类发电厂）变电部分（包括升降压变电所）输电线路（220KV及以上输电线路组成）配电线路（110KV及以下配电线路组成）用电部分（各类用电负荷）发电厂输电线路升压站配电线路枢纽、降压站照明、动力配变18变电所

变电所是汇集电源、升降电压和分配电能的场所，是联系发电厂和用户的中间环节。从发电厂送出的电能一般经过升压远距离输送，再经过多次降压后才供给用户使用，所以电力系统中的变电所的数量多于发电厂，变压器的容量约是发电机容量的7~10倍。变电所分为升压变电所和降压变电所，根据变电所在电力系统的地位与供电范围，可以将其分为以下几类。1.1新能源发电技术概述发电厂19

2.中间变电所

1)中间变电所高压侧与枢纽变电所连接，以穿越功率为主，在系统中起交换功率的作用，或使高压长距离输电线路分段，它一般汇集2~3个电源，这样的变电所主要起中间环节作用。

2)电压等级多为220~330kV，其中压侧一般是110~220kV，供给所在的多个地区用电并接入一些中小型电厂。

3)当全所停电时，将引起区域电网解列，影响面也比较大。1.枢纽变电所

1)枢纽变电所位于电力系统的枢纽点，汇集着电力系统中多个大电源和多回大容量的联络线，连接着电力系统的多个大电厂和大区域。

2)电压等级一般为330~500kV。

3)枢纽变电所在系统中的地位非常重要，若发生全所停电事故，将引起系统解列，甚至系统崩溃的灾难局面。变电所1.1新能源发电技术概述204.终端变电所

1)终端变电所位于输电线路的末端，靠近负荷点。

2)高压侧电压多为110kV或者更低（如35kV），经过变压器降压为6~10kV电压后直接向用户送电。

3)若发生全所停电事故，只是所供电的用户停电，影响面较小。

3.地区变电所1)地区变电所主要任务是给地区的用户供电，它是一个地区或城市的主要变电所。

2)电压等级一般为110~220kV。

3)若发生全所停电事故，只造成本地区或城市停电。

变电所1.1新能源发电技术概述21变电所---1.1新能源发电技术概述由图指出那种变电所！22（1）作用输送电能，并把发电厂、变配电所和电能用户连接起来。（2）分类按其传输电流的种类不同分为：交流线路和直流线路；按其结构及敷设方式不同分为：架空线路、电缆线路及室内配电线路。输电线路、配电线路1.1新能源发电技术概述23用电负荷

用电负荷又称电能用户。在电力系统中，一切消费电能的用电设备均称为电能用户。1.1新能源发电技术概述241.1新能源发电技术概述用户和用电负荷的分类一类负荷：指若中断供电将造成人身伤亡、重大政治影响、经济损失或公共场所秩序严重混乱的负荷。——故应有两个或两个以上独立电源供电，同时必须增设应急电源。二类负荷：指中断供电将造成较大的政治影响、较大的经济损失的负荷。——要求尽可能有两个独立电源供电，若地区供电条件困难，可由一路6KV以上专用架空线供电。三类负荷：不属于一、二类电力负荷对供电没有什么特别要求。上一页下一页返回25电力系统的概念1.1新能源发电技术概述总装机容量——指该系统中实际安装的发电机组额定有功功率的总和，以千瓦（KW）、兆瓦（MW）、吉瓦（GW）为单位计。年发电量——指该系统中所有发电机组全年实际发出电能的总和，以千瓦时（KWh）、兆瓦时（MWh）、吉瓦时（GWh）为单位计。

最大负荷——指规定时间内，电力系统总有功功率负荷的最大值，以千瓦（KW）、兆瓦（MW）、吉瓦（GW）为单位计。

26电力系统的概念1.1新能源发电技术概述额定频率——按国家标准规定，我国所有交流电力系统的额定功率为50Hz。最高电压等级——是指该系统中最高的电压等级电力线路的额定电压。271.1新能源发电技术概述电力系统接线方式无备用接线

有备用接线

参考文献：《电力系统分析》上册华中科技大学出版社.何仰赞编著(6-7页)28放射式干线式树状无备用结线

每个负荷只能从一个供电回路取得电能的开式网。包括放射式接线，干线式接线和树状式接线。优点：简单、经济、运行方便缺点：供电可靠性差

适用范围：三级负荷1.1新能源发电技术概述电力系统接线方式参考文献：《电力系统分析》上册华中科技大学出版社.何仰赞编著(6-7页)29有备用结线

每个负荷至少能从两个不同供电回路取得电能的网络。包括环形网络、双端供电网络。优点：供电可靠性和电压质量高缺点：不经济适用范围：电压等级较高或重要的负荷1.1新能源发电技术概述电力系统接线方式环形网络双端供电参考文献：《电力系统分析》上册华中科技大学出版社.何仰赞编著(6-7页)301．电气一次设备

直接生产、转换和输配电能的设备称为电气一次设备。它们主要有以下几种：1.1新能源发电技术概述电气设备简述(1)生产和转换电能的设备如发电机、电动机、变压器等，它们是直接生产和转换电能的最主要的电气设备。(2)接通或断开电路的开关电器为满足运行、操作或事故处理的需要，将电路接通或断开的设备，如断路器、隔离开关、接触器、熔断器等。31(3)限制故障电流和防御过电压的电器如用于限制短路电流的电抗器和防御过电压的避雷针、避雷线等。(4)接地装置用来保证电力系统正常工作的工作接地或保护人身安全的保护接地，它们均与埋入地中的金属接地体或接成接地网的接地装置连接。1.1新能源发电技术概述电气设备简述(5)载流导体电气设备必须通过载流导体按照生产和分配电能的顺序或者说按照设计要求连接起来，常见的载流导体如母线、架空线、电力电缆等。

32(6)补偿装置如调相机、电力电容器、并联电抗器等。它们分别用来补偿系统的无功功率、吸收系统过剩的无功功率等。

(7)仪用互感器如电压互感器和电流互感器，它们将一次回路中的高电压和大电流变成低电压和小电流，供给测量仪表和继电保护装置用。1.1新能源发电技术概述电气设备简述332．电气二次设备

对电气一次设备进行测量、控制、监视和保护用的设备，称为电气二次设备。它们主要有：(1)测量仪表如电压表、电流表、功率表、电能表等，它们用以测量一次回路的运行参数。

(2)继电保护及自动装置它们用以迅速反应电气故障或不正常运行情况，并根据要求切除故障、发出信号或作相应的调节。1.1新能源发电技术概述电气设备简述34

(3)直流设备直流设备主要用于供给保护、操作、信号以及事故照明等设备的直流供电，它们有直流发电机组、蓄电池、硅整流装置等。

(4)控制和信号设备及其控制电缆控制设备是指对断路器进行手动或自动的开、合操作控制的设备。信号设备有光字牌信号、反映断路器和隔离开关位置的信号、主控制室的中央信号等。控制电缆是连接二次设备的电缆。

(5)绝缘监察装置用以监察交流和直流系统的绝缘状况。1.1新能源发电技术概述电气设备简述351.1新能源发电技术概述电力系统特点和要求！特点

1.电能不能大量储存

2.暂态过程非常短促

3.与国民经济及日常生活关系密切4.电力系统的地域性特点较强要求1.安全在电能的供应、分配和使用中，不应发生人身事故和设备事故。2．可靠应满足电能用户对供电可靠性即供电连续性的要求。3.充足电力建设优先于其他部门，为用户提供充足电力。4．优质应满足电能用户对电压和频率等方面的质量要求。5．经济应使供配电系统的投资少、运行费用低，并尽可能地节约电能和减少有色金属的消耗量。36目前我国最大的汽轮发电机组容量为100万kW，安装在玉环发电厂；最大的水轮发电机组容量为70万kW，安装在三峡水力发电厂；最大的核电发电机组容量为100万kW，安装在田湾核电厂；最高交流输电电压为1000千伏特高压输电线路工程——1000千伏晋东南-南阳-荆门特高压交流试验示范工程；最高直流输电电压为±800kV,如向家坝—上海直流输电线路。

电力发展和应用的程度，是衡量国民经济发展水平和社会现代化水平高低的重要标志之一。电力发展必须超前国民经济的增长。我国电力工业的几个之最：

电力工业现状

这些都说明我国电力工业已进入大机组、大电厂、大电网、超高压、高度自动化的发展时期和向跨大区联网、推进全国联网的新阶段。

1.1新能源发电技术概述37政企分开、厂网分开成立电网公司和发电集团，引入竞争。电厂五大发电集团华能发电集团大唐发电集团中电投发电集团国电发电集团华电发电集团电网两大电网集团国家电网公司南方电网公司电力工业现状1.1新能源发电技术概述38发电输电变电用电能源电价高效率，大机组大电网，长距离，超高压及特高压微机化，数字化及综合化无污染，可再生及清洁多样化，低功耗，高谐波电力工业发展趋势！1.1新能源发电技术概述市场化39分布式电力系统是规模不大的分布在负荷附近的发电设备实现经济、高效、可靠发电的电力系统。它通常采用了大量的现代电力技术，将燃气轮机、风电、光伏发电、燃料电池、储能设备等连接在一起，直接接在用户侧。对于大电网来说，分布式电网可被视为电网中的一个可控单元，它可以在数秒钟内动作以满足外部输配电网络的需求；对用户来说，分布式电网可以满足他们特定的需求，如增加本地可靠性、降低馈线损耗、保持本地电压稳定、通过利用余热提高能量利用的效率及提供不间断电源等。分布式电力系统1.1新能源发电技术40发电厂输电线路升压站配电线路枢纽、降压站照明、动力配变太阳能发电分布式电力系统1.1新能源发电技术41并网风力机剖面图

风力发电是将空气流动的动能转变为电能的生产方式。从能量转换观点来看，风力发电的能量转换过程为：空气动能→旋转机械能→电能。风力发电机组，由风轮、升速齿轮箱、发电机、偏航装置（对风装置）、控制系统、塔架等部件所组成。其中风轮完成风能到机械能的转换，发电机及其控制系统完成机械能到电能的转换。风力发电1.1新能源发电技术概述42风力发电1.1新能源发电技术概述风力发电特点：（1）风能是可再生能源，不存在资源枯竭的问题。（2）风力发电是清洁的电能生产方式，不会造成空气污染。（3）风力发电机组建设工期短，单台机组安装仅需几周，从土建、安装到投产，只需半年至一年时间。投资规模灵活，可根据资金多少来确定，而且安装一台可投产一台。（4）运行简单，可完全做到无人值守。（5）实际占地少，机组与监控、变电等建筑仅占风电场约1%的土地，其余场地仍可供农、牧、渔使用，而且对土地要求低，在山丘、海边、河堤、荒漠等地形条件下均可建设，还可建设大型海上风力发电场。43风力发电1.1新能源发电技术概述（6）偏远地区地广、人稀、风力资源丰富，风力发电独立运行方式便于解决其供电问题。（7）风能具有间歇性，风力发电必须和一定的其他形式供能或储能方式结合。（8）风能的能量密度低，因此，同样单机容量下，风力发电设备的体积大、造价高，单机最大容量也受到限制。（9）风力发电机组运转时发出噪声及金属叶片对电视机与收音机的信号接收会造成干扰，对环境有一定影响。44太阳能发电1.1新能源发电技术概述太阳能光伏发电是根据光生伏打效应原理，利用太阳能电池（光伏电池）将太阳能直接转化成电能。太阳能电池（光伏电池）发电系统一般由太阳能电池方阵、防反充二极管、储能蓄电池、充电控制器、逆变器等设备组成（如图所示）。45太阳能发电优点无污染；可再生；资源的普遍性：太阳能资源基本上不受地域限制，只是地区之间有丰富与欠丰富之别；发电系统可按需要以模块方式集成，可大可小、扩容方便；可在用电处就近发电；能源质量高。

在包括西藏在内的我国西部严寒、地形多样的农牧民居住地区，发展太阳能光伏发电有着得天独厚的条件和非常现实的意义。太阳能发电1.1新能源发电技术概述46太阳能发电缺点照射的能量分布密度小，即要占用巨大面积；太阳能转换效率低；获得的能源同地域、四季、昼夜及阴晴等气象条件有关；但总的说来，瑕不掩瑜，作为新能源，太阳能具有极大优点，因此受到世界各国的重视。

目前一些地区已经有由屋顶式光伏电池发电设备联成的PV（photovoltaic）系统与当地电网相联。白天发电的盈余倒送电网，晚间用户从电网取电，在供电企业和用户间形成了一种新型的关系。由于技术条件的限制，目前光伏电池发电的成本太高，不能与传统电力竞争，但由于它利用的是清洁、可再生的太阳能，故其前景仍被广泛看好。太阳能发电1.1新能源发电技术概述47地热发电地热发电是通过热能、机械能的中间转换产生电能，但地热发电所需的蒸汽能量是直接来源于地热能，不需要燃料、锅炉、运输设备等，因此，地热发电是一种比煤、石油、天然气、核能等发电便宜得多的能源利用方式。1.1新能源发电技术概述48全世界地热发电站约有300座，总装机容量接近1×104Mw，分布在20多个国家，其中美国占40%。我国用于发电的地热资源主要集中在西藏、云南的横断山脉一线，全国地热发电装机容量88%集中在西藏，第一座地热电站羊八井电站已稳定运行了近30年。

地热发电1.1新能源发电技术概述49海洋能发电1.1新能源发电技术概述

海洋能通常指海洋中所蕴藏的可再生自然能源，主要为潮汐能、波浪能、海流能（潮流能）、海水温差能和海水浓度差能。潮汐能和潮流能来源于太阳和月亮对地球的引力作用，其他海洋能均源自太阳辐射。

1、潮汐电站潮汐能是指海水潮涨和潮落形成的水的势能，多为10m以下的低水头，平均潮差在3m以上就有实际应用价值，潮汐电站目前已经实用化。在潮差大的海湾入口或河口筑坝构成水库，在坝内或坝侧安装水轮发电机组，利用堤坝两侧潮汐涨落的水位差驱动水轮发电机组发电。50海洋能发电1.1新能源发电技术概述2、波浪能电站波浪能是海洋表面波浪所具有的动能和势能，是被研究得最为广泛的一种海洋能源。波浪能电站是利用波浪的上下振荡、前后摇摆、波浪压力的变化，通过某种装置将波浪的能量转换为机械的、气压的或液压的能量，然后通过传动机构、气轮机、水轮机或油压马达驱动发电机发电的电站。3、海流能电站海流能是海水流动的动能，主要是指海底水道和海峡中较为稳定的海水流动以及由于潮汐导致的有规律的海水流动。海流发电装置的基本形式和风力发电相似，又称为水下风车。51海洋能发电1.1新能源发电技术概述4、海水温差发电海水温差能是指海洋表层海水和深层海水之间水温之差的热能。海洋的表面把太阳的辐射能的大部分转化成为热水（25℃－58℃）并储存在海洋的上层，而接近冰点（4℃－7℃）的深层海水大面积地在不到1000m的深度从极地缓慢地环流到赤道。这样，海洋本身就具有天然的、稳定的高温和低温两个热源，并在许多热带或亚热带海域终年形成20℃左右的垂直海水温差，利用这一温差可以实现热力循环并发电，其系统构成与地下热水发电很相似。52生物能发电1.1新能源发电技术概述生物能是绿色植物通过叶绿素将太阳能转化为化学能而储存在生物质内部的能量。世界上生物质资源数量庞大，形式繁多，其中包括薪柴，农林作物，城市固体废弃物，生活污水和水生植物等等（中国生物质资源主要是农业废弃物及农林产品加工业废弃物、薪柴、人畜粪便、城镇生活垃圾等四个方面）。生物能发电厂的种类较多，规模大小受生物能资源的制约，主要有；垃圾焚烧发电厂、沼气发电厂、木煤气发电厂、薪柴发电厂、蔗渣发电厂等。

林业废弃物能源作物53生物能发电1.1新能源发电技术概述生物质能发电的特点（1）生物质能发电的重要配套技术是生物质能的转化技术，且转化设备必须安全可靠、维护方便。（2）利用当地生物资源发电的原料必须具有足够数量的储存，以保证连续供应。（3）发电设备的装机容量一般较小，且多为独立运行的方式。（4）利用当地生物质能资源就地发电、就地利用，不需外运燃料和远距离输电，适用于居住分散、人口稀少、用电负荷较小的农牧业区及山区。（5）城市粪便、垃圾和工业有机废水对环境污染严重，用于发电，化害为利，变废为宝。（6）生物质能发电所用能源为可再生能源，资源不会枯竭、污染小、清洁卫生，有利于环境保护。541.1新能源发电技术概述生物能发电55生物能发电农业废弃物下角料1.1新能源发电技术概述56分布式电力系统-储能装置通过储能装置储存分布式电源的多余的能量，如超导线圈、蓄电池、储能电容器及储能能力巨大的超级电容器和飞轮等等，称为分布式储能

DS(DistributedStorage)1.1新能源发电技术概述蓄电池储能和超级电容器储能采取的方法是，先将交流电能变换为直流电能储存在蓄电池或电容器中；当需要储备电能时，再将直流电能变换为与系统兼容的交流电能。飞轮储能技术是将电能转换为机械能存储，飞轮储能系统基本结构包括飞轮转子、电力变换器等部分。

57提供备用电力，提高分布式发电机组的可调度性，负荷动态跟踪；系统稳定；VAR控制和功率因数校正；延缓系统对新增的发电容量的需要；提高了发电设备的有效利用率。分布式电力系统-储能装置作用和实现1.1新能源发电技术概述58分布式电力系统根据不同的负载和应用场合，主要有三种通用的结构：交流耦合型，直流耦合型，以及既有交流母线也有直流母线的复合型分级结构。

分布式电力系统-结构1.1新能源发电技术概述59交流耦合型将直流负载或者直流分布式电源通过DC/AC电力电子变换器实现与交流母线的连接，交流负载和交流分布式电源直接并在交流母线上。1.1新能源发电技术概述60直流耦合型直流耦合型是以直流母线连接各个分布式电源和负载的结构。适用场合48V的通讯系统直流连接的UPS系统军用飞机、汽车、舰艇等领域

1.1新能源发电技术概述61直流耦合型不需要无功功率通过传输线，可以更加有效的利用线路的传输容量，实现对功率的控制，降低线路的损耗；不需要考虑并网电压电流与母线电网电压电流的同步问题，没有过冲电流和系统三相不平衡等情况；相对于交流母线的分布式电网系统而言，直流母线的分布式电网系统具有更高的效率。

1.1新能源发电技术概述62复合型分级结构---1.1新能源发电技术概述图说结构！63复合型分级结构1.1新能源发电技术概述64复合型分级结构基于交流直流母线的分级微型电网系统结构，在兼顾各个类分布式电源和负载的情况下，实现整个微型电网的布局，配置优化。1.1新能源发电技术概述65分布式电力系统-优势提高能量利用率。减少各种碳化物的排放，比较环保。提高电能质量和供电的可靠性。减少了由电能远距离传输所带来的线损和各种稳定方面的问题。延缓了由于负荷不断增长所造成的电网的不断膨胀。1.1新能源发电技术概述66分布式电力系统-缺点分布式电源增加了配电网潮流的不确定性，对电力系统继电保护的设置和动作值的整定增加了难度。由于大量电力电子器件应用于分布式电源，给系统带来大量谐波，同时对系统电压产生较大影响。分布式电源并网时，会对配电网的静态稳定性产生影响，其影响程度的大小取决于不同类型的分布式电源。IEEEP1547对分布式能源的单独并网标准做了规定：当电力系统发生故障时，分布式能源必须马上退出运行。这就大大限制了分布式能源的充分发挥，也间接限制了对新能源的利用。1.1新能源发电技术概述67发展分布式电力系统的意义经济性

由于DG可用发电的余热来制热、制冷，因此能源得以合理的利用，从而提高能源的利用效率，并可降低初投资费用和网损;

环保性

DG发电采用天然气做燃料或太阳能、风能为能源，大大减少了有害物的排放总量;此外，大量的就近供电减少了大容量长距离高电压输电线的建设，由此不但减少了高压输电线的电磁污染，也减少了高压输电线的征地面积;

多样性

DG可利用多种新能源，并同时为用户提供冷、热、电等多种能源应用方式，是解决能源危机和能源安全问题的一种很好途径;1.1新能源发电技术概述68发展分布式电力系统的意义调峰作用

夏季和冬季通常是负荷的高峰，如采用以天然气为燃料的燃气轮机等冷、热、电三联供电系统，不但可解决夏冬季的供冷和供热的需要，同时也提供了一部分电力，可降低电力峰荷，起到电力调峰的作用;可靠性

当大电网出现大面积停电事故时，具有特殊设计的DG系统仍能保持正常运行，可提高供电的安全性和可靠性;边远地区的供电问题

我国许多边远及农村远离大电网，采用太阳能光伏发电、风力发电和生物质能发电的独立发电系统成为一种可选方法。

1.1新能源发电技术概述691.2电网基本元件模拟

电力线路的参数和等值电路

电力线路的基本电气参数包括导线的电阻、电抗、电导和电纳。电力线路是均匀分布参数的电路，也就是说，它的电阻、电抗、电导和电纳都是沿线路长度均匀分布的。其中，电阻反应线路通过电流时产生的有功功率损耗；电抗反映载流导线周围产生的磁场效应；电导反映线路带电时绝缘介质中产生泄漏电流及导线附近空气游离的电晕现象而产生的有功功率损耗；电纳反映载流导线周围产生的电场效应。

计算，物理意义！701、线路的电阻当电流通过导体时所受到的阻力，称为该导体的电阻。直流电路中导体的电阻可按下式计算：

式中，为单位长度导体的电阻，为导线材料的电阻率（）；S为导线载流部分的额定截面积（），如钢芯铝绞线指铝线部分的截面积，为导线的长度。在交流电路中，上式仍然适用，但由于集肤效应和近距作用的影响，交流电阻比直流电阻略大。

1.2电网基本元件模拟

电力线路的参数和等值电路

－导线的电阻率，对于铜导线：18.8；对于铝导线：31.5。71认识架空线路的标号

×××××—×/×

钢线部分额定截面积主要载流部分额定截面积

J表示加强型，Q表示轻型

J表示多股线表示材料，其中：L表示铝、

G表示钢、T表示铜、HL表示铝合金例如：LGJ—400/50表示载流额定截面积为400、钢线额定截面积为50的普通钢芯铝绞线。

1.2电网基本元件模拟

电力线路的参数和等值电路722、线路的电抗三相导线对称排列或虽不对称排列但经循环换位时，每相导线单位长度的电抗由电工原理已知，可按下式计算：如将f＝50Hz，ｕr＝1代入上式得：1.2电网基本元件模拟

电力线路的参数和等值电路731.2电网基本元件模拟

电力线路的参数和等值电路

电力系统中，220KV以上的输电线采取分裂导线。对于分裂导线线路的电抗，应按如下考虑：分裂导线的采用，改变了导线周围的磁场分布，等效地增大了导线半径，从而减小了每相导线的电抗。若将每相导线分裂成n根，则决定每相导线电抗的将不是每根导线的半径，而是等效半径。

具体说来，220KV线路不分或双分，330KV线路双分裂，500KV线路三分裂或四分裂，如图示：双分、三分和四分裂导线的等值半径分别为：dddd:分裂间距74采用分裂导线时，分裂导线的根数愈多，电抗下降的也愈多，但分裂导线根数超过4根时，电抗的下降并不明显。1.2电网基本元件模拟

电力线路的参数和等值电路

每相分裂导线的单位电抗为：753、线路的电导线路的电导是由沿绝缘子串的泄漏电流和电晕现象决定的。沿绝缘子串的泄漏电流通常很小，线路的电导主要取决于电晕现象。电晕现象，就是指强电场作用下导线周围空气的电离现象。导线周围空气电离的原因：是由于导线表面的电场强度超过了某一临界值，以致空气中原有的离子具备了足够的动能，使其他不带电分子离子化，导致空气部分导电。电晕是要消耗有功功率、消耗电能的。空气放电时产生的脉冲电磁波对无线电和高频通信产生干扰，电晕还会使导线表面发生腐蚀，从而降低导线的使用寿命。因此，电线路应考虑避免发生电晕现象。

1.2电网基本元件模拟

电力线路的参数和等值电路761.2电网基本元件模拟

电力线路的参数和等值电路电晕现象的发生，主要决定于导线表面的电场强度。在导线表面开始产生电晕的电场强度，称为电晕起始电场强度。使导线表面达到电晕起始电场强度的电压，称为电晕起始电压，或称临界电压。对于三相三角形架设的普通导线线路，其电晕临界电压的经验公式为:771.2电网基本元件模拟

电力线路的参数和等值电路电晕损耗在临界电压时开始出现，而且工作电压超过临界电压越多，电晕损耗就越大。实测单位长度三相线路电晕损耗功率的总功率为△Pg，线路线电压为U，从而可确定线路的电导：

实际在设计线路时，已检验了所选导线的半径是否能满足晴朗天气不发生电晕的要求，故一般计算可不计线路电导。784、线路的电纳1.2电网基本元件模拟

电力线路的参数和等值电路三相线路对称排列或虽不对称排列但经整循环换位时，每相导线单位长度的电容由电工原理已知，可按下式计算：采用分裂导线的线路仍可按上式计算其电纳，只是这时导线的半径应以等效半径替代。分裂导线的等值电容和等值电纳较大。最常用的电纳计算公式：791.2电网基本元件模拟

电力线路的参数和等值电路1）、短线路的等值电路与基本方程短线路是指线长﹤100km的架空线路，且电压在35kV及以下。与由于电压不高，这种线路电纳的影响不大，可略去。因此短线路的等值电路十分简单，线路参数只有一个串联总阻抗。如图所示：801.2电网基本元件模拟

电力线路的参数和等值电路由图得基本方程为：矩阵形式为：811.2电网基本元件模拟

电力线路的参数和等值电路2）、中等长度线路的等值电路与基本方程对于电压为110－330kV、线长＝100－300km的架空线路及﹤100km的电缆线路均可视为中等长度线路。这种线路，由于电压较高，线路的电纳一般不能忽略，等值电路常为Π形等值电路，如图所示（图b为G＝0）：821.2电网基本元件模拟

电力线路的参数和等值电路基本方程以图（a）为例。始端电压和电流为：

写成矩阵形式为：831.2电网基本元件模拟

电力线路的参数和等值电路3）、长线路的等值电路对于电压为330kV及以上、线长>300km的架空线路和线长>100km的电缆线路，一般称之为长线路。必须考虑分布参数特性的影响。将分布参数乘以适当的修正系数就变成了集中参数，从而就可绘出用集中参数表示的等值电路。841.2电网基本元件模拟

电力线路的参数和等值电路电阻、电抗及电纳的修正系数为：

上述修正系数只适用于计算线路始、末端的电流和电压，线路长度如超过300km、小于750km的架空线路及长度超过100km、小于250km的电缆线路。超过上述长度并要求较准确计算远距离线路中任一点电压和电流值时，应按均匀分布参数的线路方程计算。

851.2电网基本元件模拟

电力线路的参数和等值电路例(电力工程基础6-1） 有一条长100km，额定电压110kV的输电线路，导线水平排列，型号为LGJ-185，相间距离4m，导线表面光滑系数m1=0.85，气象状况系数m2=1，空气相对密度δ=1.试求线路参数。解(1)线路单位长度线路电阻：(2)线路单位长度电抗：查表得LGJ-185型导线的计算直径为19.02mm，则故861.2电网基本元件模拟

电力线路的参数和等值电路(3)线路单位长度路电纳

(4)线路单位长度电导 电晕临界电压所以

(5)全线路参数

871.2电网基本元件模拟

电力线路的参数和等值电路例(电力工程基础6-2） 有一条330kV的架空输电线路，导线水平排列，相间距离8m，每相采用2×LGJQ-300分裂导线，分裂间距0.4m。试求线路单位长度的参数（假设线路不会出现电晕现象，即）。解 (1) 线路单位长度电阻： (2) 查表得LGJQ-300导线的半径为r=11.85mm。分裂导线的等值半径：线路单位长度电抗：881.2电网基本元件模拟

电力线路的参数和等值电路例(电力工程基础6-2） 有一条330kV的架空输电线路，导线水平排列，相间距离8m，每相采用2×LGJQ-300分裂导线，分裂间距0.4m。试求线路单位长度的参数（假设线路不会出现电晕现象，即）。（3）线路单位长度电纳：891.2电网基本元件模拟

变压器的参数和等值电路变压器有双绕组变压器、三绕组变压器、自耦变压器等。变压器的参数包括电阻、电导、电抗和电纳，这些参数要根据变压器铭牌上厂家提供的短路试验数据和空载试验数据来求取。变压器一般都是三相的，在正常运行的情况下，由于三相变压器是均衡对称的电路，因此等值电路可以只用一相代表。下面以电机学为基础，讨论变压器的参数和等值电路。计算物理意义!90（一）双绕组变压器双绕组变压器等值电路如图所示1.2电网基本元件模拟

变压器的参数和等值电路911、电阻变压器电阻反映经过折算后的一、二绕组电阻之和，通过短路试验数据求得。变压器短路试验接线图如图所示。从一次侧测得短路损耗和短路电压。1.2电网基本元件模拟

变压器的参数和等值电路92由于短路试验时，一次侧外加的电压是很低的，只是在变压器漏抗上的压降，所以铁芯中的主磁通也十分小，完全可以忽略励磁电路，铁芯中的损耗也可以忽略，这样变压器短路损耗近似等于额定电流流过变压器时高低压绕组中总的铜耗，于是有：可解得1.2电网基本元件模拟

变压器的参数和等值电路932、电抗变压器电抗反映经过折算后一、二次绕组的漏抗之和，也是通过短路试验数据求得。当变压器二次绕组短路时，使绕组中通过额定电流，在一次侧测得的电压即为短路电压，他等于变压器的额定电流在一、二次绕组中所造成的电压降。即：1.2电网基本元件模拟

变压器的参数和等值电路94对于大容量的变压器，XT》RT，则可认为短路电压主要降落在电抗上，有：从而得而则有1.2电网基本元件模拟

变压器的参数和等值电路953、电导变压器电导反映与变压器励磁支路有功损耗相应的等值电导，通过空载试验数据求得。变压器空载试验接线图如图所示。进行空载试验时，二次开路，一次加上额定电压，在一次测得空载损耗和空载电流。1.2电网基本元件模拟

变压器的参数和等值电路96电导对应的是铁芯损耗，而空载损耗包括铁芯损耗和空载电流引起的绕组中的铜损耗。由于空载试验的电流很小，变压器二次处于开路，所以此时的绕组铜损耗很小，可认为空载损耗主要损耗在铁芯损耗上了，因此，铁芯损耗近似等于空载损耗，于是有：从而得1.2电网基本元件模拟

变压器的参数和等值电路974、电纳变压器电纳反映与变压器主磁通的等值参数（励磁电抗）相应的电纳，也是通过空载试验数据求得。变压器空载试验时，流经励磁支路的空载电流分解为有功电流和无功电流，且有功分量较无功分量小得多，所以在数值上空载电流计算约等于无功电流。

1.2电网基本元件模拟

变压器的参数和等值电路98由得又由得解得1.2电网基本元件模拟

变压器的参数和等值电路99在工程计算中，因变压器的电压变化不太大，往往将变压器的励磁支路以额定电压下的励磁功率来代替，于是变压器的等值电路又可用下图表示。其中励磁功率损耗为：1.2电网基本元件模拟

变压器的参数和等值电路100（二）三绕组变压器三绕组变压器的等值电路如图所示。1.2电网基本元件模拟

变压器的参数和等值电路三绕组变压器的等值电路132ZT3ZT2ZT1YT三绕组变压器电气接线图高中低101计算三绕组变压器各绕组阻抗及励磁支路导纳的方法与计算双绕组变压器时没有本质的区别，也是根据厂家提供的一些短路试验数据和空载试验求取。但由于三绕组变压器三绕组的容量比有不同的组合,所以存在一些归算问题。三绕组变压器按三个绕组容量比的不同有三种不同类型。第一种为100％/100%/100%，第二种为100%/100%/50%，第三种为100％/50%/100%，1.2电网基本元件模拟

变压器的参数和等值电路1021、求各绕组的电阻对第一种类型100％/100%/100%的变压器，由已知的三绕组变压器两两间的短路损耗来求取电阻。由于

1.2电网基本元件模拟

变压器的参数和等值电路所以可求得各绕组的短路损耗：103然后按与双绕组变压器相似的计算公式计算各绕组的电阻：

1.2电网基本元件模拟

变压器的参数和等值电路104三绕组变压器进行短路试验时，依次使某一绕组开路，另两个绕组按双绕组变压器的方式进行短路试验。对于第二、第三种类型变压器，由于各绕组的容量不同，短路试验容量将受到其限制。厂家提供的短路损耗数据不是额定情况下的数据，而是使容量较小的一个绕组达到它本身的额定电流时，测得的这两绕组间的短路损耗，所以应先将两绕组间的短路损耗数据折合为额定电流下的值，再运用上述公式求取各绕组的短路损耗和电阻。1.2电网基本元件模拟

变压器的参数和等值电路105例如，对100％/50%/100%类型变压器，厂家提供的短路损耗Pk(1-2)、Pk(2-3)都是第二绕组中流过它本身的额定电流，即1/2变压器额定电流时测得的数据。因此应首先将它们归算到对应于变压器的额定电流时的短路损耗，即：

1.2电网基本元件模拟

变压器的参数和等值电路1062、求各绕组的电抗

三绕组变压器的电抗是根据厂家提供的各绕组两两间的短路电压百分值来求取。1.2电网基本元件模拟

变压器的参数和等值电路三绕组变压器的等值电路132ZT3ZT2ZT1YT三绕组变压器电气接线图高中低107可由绕组两两间短路电压百分值求出各绕组的短路电压百分值。所以1.2电网基本元件模拟

变压器的参数和等值电路108

再按与双绕组变压器相似的公式，求各绕组的电抗：

与求取电阻时不同，按国家标准规定，对于绕组容量不等的普通三绕组变压器给出的短路电压，是归算到各绕组通过变压器额定电流时的值，因此计算电抗时，对短路电压不必再进行归算。1.2电网基本元件模拟

变压器的参数和等值电路1093、电导和电纳求取三绕组变压器励磁支路导纳的方法与双绕组变压器相同。1.2电网基本元件模拟

变压器的参数和等值电路1101.2电网基本元件模拟

变压器的参数和等值电路例(电力工程基础6-3）某降压变电站有一台SFL1-20000/110型双绕组变压器，变比为110/11，铭牌给出的试验数据为：，试求变压器归算至高压侧和低压侧的参数。解：(1)归算至高压侧的参数

1111.2电网基本元件模拟

变压器的参数和等值电路（2）归算至低压侧的参数

（3）变比KT1121.2电网基本元件模拟

变压器的参数和等值电路例(电力工程基础6-4）

有一台SFL1-8000/110型三相三绕组变压器，其铭牌数据为：额定容量8000kV·A，容量比100/50/100，电压比110kV/38.5kV/11kV，，，，，，。试计算以变压器高压侧电压为基准的变压器参

(1)变压器的导纳

数值。解：1131.2电网基本元件模拟

变压器的参数和等值电路（2）各绕组的电阻：由于各绕组容量比不同，先将短路损耗折算至额定容量下的值；然后，再利用式(6-18)和式(6-19)计算各绕组电阻，即

1141.2电网基本元件模拟

变压器的参数和等值电路

（3）各绕组的电抗1151.2电网基本元件模拟

发电机的参数和等值电路同步电机

电力系统普遍采用三相交流同步发电机感应电势的频率取决于同步电机转速和极对数，故在极对数和频率要求一定的情况下，转速必须为某些固定值。1161.2电网基本元件模拟

发电机的参数和等值电路结构简单，无励磁回路。输送有功，但却从电网吸收无功功率。

风力发电等类型：隐极同步发电机气隙均匀，转子机械强度高，适合于高速旋转。

汽轮发电机，核电站，生物质能发电，地热等发电等凸极同步发电机的气隙不均匀，旋转时的空气阻力较大，比较适合于中速或低速旋转场合。

水电站，潮汐发电站等异步电机

117

隐极式同步发电机稳态运行等效电路：

发电机稳态运行相量图及功角特性曲线

qE

dxIj&

U&

I&

dj

d

隐极式发电机的相量图

IdIq1.2电网基本元件模拟

发电机的参数和等值电路QP,

P

2/p

p

d

Q

隐极式发电机的功角特性曲线图

118决定隐极式发电机组运行极限的因素：定子绕组温升约束。取决于发电机的视在功率。以O点为圆心，以OB为半径的圆弧S。励磁绕组温升约束。取决于发电机的空载电势。以O’点为圆心，以O’B为半径的圆弧F。原动机功率约束。即发电机的额定功率。直线BC。其他约束。当发电机以超前功率因数运行的场合。综合为圆弧T。

1.2电网基本元件模拟

发电机的参数和等值电路隐极发电机组的运行限额和数学模型119

发电机组在约束的上、下限运行。通常可以用两个模型(PQ模型和PU模型)表示，即发出的有功功率P和端电压U的大小或发出的有功功率P和无功功率Q的大小。发电机组的数学模型：1.2电网基本元件模拟

发电机的参数和等值电路1201.2电网基本元件模拟

负载的参数和等值电路负荷的功率和阻抗这里所指的负荷是系统中母线上所带的负荷。根据工程上对计算要求的精度不同，负荷的表示方法也不同，一般有如下几种表示方法：（1）把负荷表示成恒定功率；（2）把负荷表示成恒定阻抗；（3）用负荷的静态特性表示负荷；（4）用负荷的动态特性表示负荷。通常最常用的是前面两种，其等值电路如图所示。1211.2电网基本元件模拟

1、500kV输电线路长600km，采用三分裂导线，分裂间距为400mm，三相水平排列，相间距离为11m，导线的计算半径r=10.88mm。试计算输电线路型不计线路参数的分布特性等值电路参数。（假设线路不会出现电晕现象）2、有一台SFSL-31500/110型三绕组变压器，额定变比为110/38.5/11，容量比为100/100/66.7，空载损耗80kW，激磁功率850kvar，短路损耗=450kW，=270kW，=240kW，短路电压=11.55，=8.5，=21。试计算变压器归算到各电压级的参数。

122电气设备额定参数------用以表明电气设备在一定条件下的长期工作最佳运行状态的特征量的值叫做额定参数。主要有额定电压、额定电流等。

额定电压-----电气设备的额定电压是按长期正常工作时具有最大经济效果所规定的电压。为使电气设备实现标准化和系列化生产，国家规定了标准电压系列。额定电流-----电气设备的额定电流是指周围介质在额定环境温度时，其绝缘和载流导体及其连接的长期发热温度不超过极限值所允许长期通过的最大电流值。（我国基准环境温度的规定40℃）1.3电网额定电压和标幺值

电气设备额定参数123

1．电力线路（或电网）的额定电压电力线路（或电网）的额定电压等级是国家根据国民经济发展的需要及电力工业的水平，经全面技术经济分析后确定的。它是确定各类用电设备额定电压的基本依据。1.3电网额定电压和标幺值

额定电压国家标准1243．发电机的额定电压发电机的额定电压高于同级线路额定电压的5%

理由：由于电力线路允许的电压损耗为±5%，因此为了维护线路首端与末端平均电压的额定值，线路首端（电源端）电压应比线路额定电压高5%，而发电机是接在线路首端的，所为了补偿线路上的电压损耗，如图所示，发电机的额定电压高于同级线路额定电压的5%。1.3电网额定电压和标幺值

额定电压国家标准2．用电设备的额定电压规定与同级电力线路的额定电压相同

理由：由于用电设备运行时，电力线路上要有负荷电流流过，因而在电力线路上引起电压损耗，造成电力线路上各点电压略有不同，如图虚线所示。但成批生产的用电设备，其额定电压不可能按使用地点的实际电压来制造，而只能按电力线路的额定电压来制造。

用电设备和发电机的额定电压1254．电力变压器的额定电压（1）电力变压器一次绕组的额定电压有两种情况：

1）当电力变压器直接与发电机相连，如图中的变压器T1，一次绕组的额定电压应与发电机额定电压相同，即高于同级线路额定电压5%。

电力变压器一、二次额定电压说明图2）当变压器不与发电机相连，而是连接在线路上，如图中的变压器T2，则可将变压器看作是线路上的用电设备，因此其一次绕组的额定电压应与线路额定电压相同。1.3电网额定电压和标幺值

额定电压国家标准126（2）变压器二次绕组的额定电压变压器二次绕组的额定电压，是指变压器一次绕组接上额定电压而二次绕组开路时的电压，即空载电压。而变压器在满载运行时，二次绕组内约有5%的阻抗电压降。因此分两种情况讨论：1）变压器二次侧供电线路很长（例如较大容量的高压线路），如图中的变压器T1，变压器二次绕组额定电压要比线路额定电压高10%。原因：一方面要考虑补偿变压器二次绕组本身5%的阻抗电压降，另一方面还要考虑变压器满载时输出的二次电压要满足线路首端应高于线路额定电压的5%，以补偿线路上的电压损耗。1.3电网额定电压和标幺值

额定电压国家标准

电力变压器一、二次额定电压说明图127

2）变压器二次侧供电线路不长（例如为低压线路或直接供电给高、低压用电设备的线路），如图中变压器T2，变压器二次绕组的额定电压，只需高于其所接线路额定电压5%。原因：仅考虑补偿变压器内部5%的阻抗电压降。

综上所述，在同一电压等级中，电力系统中各个环节(发电机、变压器、电力线路、用电设备)的额定电压数值并不都相同。1.3电网额定电压和标幺值

额定电压国家标准

电力变压器一、二次额定电压说明图128我国交流电力网和电气设备的额定电压（kV）用电设备额定电压与电力网额定电压发电机额定电压变压器额定电压原边绕组副边绕组0.220.230.220.230.380.400.380.4033.153/3.153.15/3.366.36/6.306.3/6.61010.510/10.510.5/11353538.56060661101101212202202423303303635005005507507508001.3电网额定电压和标幺值

额定电压国家标准1291.3电网额定电压和标幺值

额定电压国家标准！130电网电压等级低压网：1KV以下中压网：1——10KV高压网：35——220KV超高压网：330——750KV特高压网：1000KV以上1.3电网额定电压和标幺值

131线路输送容量及输送距离与电压关系

输电电压（kV）35110220330500输送容量（MW）10～2020～70100～250300～6001000～1500输送距离（km）20～5050～100200～300250～500300～8001.3电网额定电压和标幺值

132所谓标么制是相对单位制的一种表示方法，在标么制中参与计算的各物理量都是用无单位的相对数值表示。标么值的一般数学表达式为：标幺值

1.3电网额定电压和标幺值

133标幺值

1.3电网额定电压和标幺值

基本概念有名制：用实际有名单位表示物理量的单位制系统。在电力系统计算时，采用有单位的阻抗、导纳、电压、电流和功率等进行计算。标幺制：用相对值表示物理量的单位制系统。在电力系统计算时，采用没有单位的阻抗、导纳、电压、电流和功率等进行计算。基准值：对于相对值的相对基准。三者之间的关系： 标幺值=有名值/基准值4）基本级：将参数和变量归算至同一个电压级。一般取网络中最高电压级为基本级。1341、三相系统中基准值的选择通常，对于对称的三相电力系统进行分析和计算时，均化成等值星型电路。因此，电压、电流的线和相之间的关系以及三相功率与单相功率之间的关系为：标幺值

1.3电网额定电压和标幺值

135有名值中

在基准值中，由于基准值选择有两个限制条件：（1)基准值的单位与有名值单位相同；(2)各电气量的基准值之间符合电路的基本关系式。因此有：标幺值

1.3电网额定电压和标幺值

136

一般首先选定SB、UB为功率和电压的基准值，其他三个基准值可按电路关系派生出来，即有：标幺值

1.3电网额定电压和标幺值

1372、标么值用于三相系统虽然在有名制中某物理量在三相系统中和单相系统中是不相等的，但它们在标么制中是相对的，即有：

标幺值

1.3电网额定电压和标幺值

标幺制的优点：线电压和相电压的标幺值数值相等，三相功率和单相功率的标幺值数值相等，给计算带来方便。

138一、用有名值计算电压归算求得各元件的等值电路后，就可以根据电力系统的电气接线图绘制出整个系统的等值电路图。选取基本级，注意电压等级的归算，其参数归算过程如下。电网的等值电路

1.3电网额定电压和标幺值

待归算级的参数与归算到基本级后的参数关系为：139

多电压等级网络中，有名制的主要问题在于参数的折算，对于图示电力系统。折算到I时：ⅠⅡⅢKT1：1KT2：1电网的等值电路

1.3电网额定电压和标幺值

XL1XL2XC140二、用标幺值计算电压归算

其参数归算过程如下：（1）选基本级。基本级的确定取决于研究的问题所涉及的电压等级。（2）确定变比。变压器的变比分为两种，即实际额定变比和平均额定变比。电网的等值电路

1.3电网额定电压和标幺值

（3）参数归算。工程上要求的精度不同，参数的归算要求也不同。在精度要求比较高的场合，采用变压器的实际额定变比进行归算，即准确归算法。在精度要求不太高的场合，采用变压器的平均额定变比进行归算，即近似归算法。

141准确归算法

下面以图中所指的基本级和待归算级为例，说明参数的归算方法。其归算途径有两个：（1）先将网络中各待归算级各元件的阻抗、导纳以及电压、电流的有名值参数归算到基本级上，然后再按除以基本级上与之相对应的基准值，得到标么值参数，即先有名值归算，后取标么值计算。电网的等值电路

1.3电网额定电压和标幺值

142归算过程中用到的公式如下：（归算）（取标么）

电网的等值电路

1.3电网额定电压和标幺值

143（2）先将基本级上的基准值电压或电流、阻抗、导纳归算到各待归算级，然后再被待归算级上相应的电压、电流、阻抗、导纳分别去除，得到标么值参数，即先基准值归算，后取标么值。电网的等值电路

1.3电网额定电压和标幺值

144归算过程中用到的公式如下：（归算）（取标么）

电网的等值电路

1.3电网额定电压和标幺值

145发电机、变压器、电抗器的标么值电抗为：

电网的等值电路

1.3电网额定电压和标幺值

146

变压器两侧电网的平均额定电压一般较网络的额定电压近似高5％电网的等值电路

1.3电网额定电压和标幺值

多电压级网络的平均额定电压额定电压（KV)361035110220500平均额定电压3.156.310.537115230525近似归算法：

取相邻电压等级平均额定电压为基准电压。认为变压器的变比等于相邻电压等级基准电压之比，即采用相邻电压等级平均额定电压进行参数归算。变压器平均额定变比：147电网的等值电路

1.3电网额定电压和标幺值

按近似计算法归算，对于发电机和变压器，其电抗标幺值计算公式也只需进行功率归算，而不必进行电压归算。采用平均额定电压的优越性在于：对多电压等级的复杂网，参数的归算按近似归算法进行时，可以大大减轻计算工作量。148以上讲了采用标么制时的网络参数归算，显然较有名值归算复杂些。但它可以体现电压变换，在多电压等级网络计算中，可以不必进行参数和变量的归算，对以后的电力系统潮流计算、调压计算及短路计算等，采用以标么值参数表示的等值电路进行计算较为方便。电网的等值电路

1.3电网额定电压和标幺值

149电网的等值电路

1.3电网额定电压和标幺值

例对图所示的输电系统，试分别用准确计算法及近似计算法计算等值网络中各元件的标幺值及发电机电势的标幺值。计算！图具有三段不同电压的系统（a）电路图（b）等值电路150电网的等值电路

1.3电网额定电压和标幺值

解取第I端电路为基本段。（1）准确计算法。先选基准值，取基准功率，第I段的基准电压，其余两段的基准电压为各元件电抗的标幺值为发电机

变压器

151电网的等值电路

1.3电网额定