物理电力系统稳态分析

1、会计学1物理电力系统稳态分析物理电力系统稳态分析2345 潮流计算的作用 电力网规划设计 电力系统运行（稳态、短路、稳定 等） 继电保护、自动装置整定计算 67LDS2S1S1SIC1QC2QRjX一、电力网的功率损耗线路阻抗支路损耗 23310lPI R23310lQI X变动损耗822233221010lSPQPRRUU22233221010lSPQQXXUU故有因为,USI392S1SIRjX功率平衡关系)()(222111QQjPPSSjQPS )()(111222QQjPPSSjQPS 10线路导纳支路损耗 2C112C221212QBUQBU固定损耗 2C1C2NC1122QQBU

2、Q11222TTT22222TTT22SPQPRRUUSPQQXXUU20TT00(j)jSGB UPQ 导纳支路中的功率损耗：12222TT0T022SPQPRPRPUU222TT0T022SPQQXQXQUU2SNT2NPURS2SNTN%100UUXS0N0%100ISQ用变压器铭牌数据计算功率损耗 NUU 132S0NTN%100100USISQS2TS0N()SPPPS14222312TT1T2T30222123SSSPRRRPUUU222312TT1T2T30222123SSSQXXXQUUU用铭牌数据计算 222312TS1S2S30NNN()()()SSSPPPPPSSS 22

3、2312TS1S2S30NNN()()()SSSQQQQQSSS 1516线路电压相量图DABCUU2U2IRI23Ud1U2XIj23E已知末端电压和末端功率时：172222222P RQ XUUP XQRUU222arctanUUU222221)(UUUU2V 2V jeUUjUUUUU122221)( 18已知首端电压和首端功率时：（电压降落横分量）电压降落纵分量）11111111(URQXPUUXQRPUUUU 12 jeUUjUUUjUU 2111111)()(19两种分解2V2VV1V1V1V特别注意:计算电压降落时,必须用同一端的电压与功率. 22222222VRQXPVVXQR

4、PV 11111111VRQXPVVXQRPV VQRPXVVQXPRV 20 VPXVVQXV VQRPXVVQXPRV 21 VPXVVQXV VQRPXVVQXPRV 22222221)(UUUU由于)(2)(2222221UUUUUU 12|UU22UU 2222212)(UUUUU23 110kV以上电力网电压损耗的计算公式 2222212)(UUUUU221UUU2412N%100UUUU规程规定：电力网正常运行时的最大电压损 耗一般不应超过10% ；故障运行 一般不超过15%20%。25NN%100UUmU26LDS2S1S1SIC1QC2QRjXAbLDSAUbUAU27LDS

5、2U1)功率平衡关系 2)电压平衡关系 选 为参考相量220UU28 已知线路首端功率和线路首端电压 1S1U 已知线路末端的负荷功率和线路首端电压 LDS1U功率平衡计算 22222N(j)jPQSRXPQU 2221NCBUQ21121BUQC29电压平衡计算11111111112URQXPjUXQRPUUjUUU30应用假设的末端电压和已知的末端功率逐段向首端推算，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出的末端电压向首端推算 ；如此类推，逐步逼近，直至结果收敛。迭代法的基本步骤:3132(1)用VN求各点运算负荷(2)从

6、线路末端开始,用VN依次计算各段线路的功率损耗(3)VN和已求的功率分布,从A点开始逐步计算电压降落,求Vb求, Vc ,Vd (4)用求得的Vb, Vc ,Vd,重复(1)(2)(3)Abcd123 S L D b S L D cS L D d33221222jQ XP XUUUU222P XUUsin212XUUP Sin0时，P2为正，有功功率从电压相位超前端向电压相位滞后端输送。 2V2VV1V1V1V34当不计 U2 分量时 2122Q XUUU21221222()U UUUU UQXX U1U2 时，Q2 为正，感性无功功率是从电压高的一端向电压低的一端输送；而容性无功功率是从电压

7、低的一端向电压高的一端输送。 352222220202010URQjUXQUUjUUUCC 线路空载运行时，线路电容功率使末端电压将高于首端电压的现象。法拉第效应(电容效应）LDS2S1S1SIC1QC2QRjX解决的方法是在线路两端装设补偿电抗器。36基本步骤：计算网络各元件参数并做等值电路分析已知条件，进行功率和电压分布计算（一）区域网的潮流计算221NiBiVBQ 33221BLDddBBLDccBBLDbbQjSSQjQjSSQjQjSSbcdS L D dA R1+ jX1R2 +jX2R3+ jX3j B1/2j B1/2j B2/2j B2/2j B3/2j B3/2 S L D

8、 b S L D cQB1简化处理1、电纳支路用额定电压的充电功率代替2、求运算负荷运算负荷：工程计算上为了简化网络，常把处于某一节点的所有功率（含线路电容支路的充电功率）合成一个负荷功率。221NiBiVBQ 33221BLDddBBLDccBBLDbbQjSSQjQjSSQjQjSS（1）用VN求得各点的运算负荷，避免遗漏bcdS L D dA R1+ jX1R2 +jX2R3+ jX3j B1/2j B1/2j B2/2j B2/2j B3/2j B3/2 S L D b S L D cQB1S d R1+ jX1R2 +jX2R3+ jX3j B1/2bcd S b S cS3S3S1

9、S2S1S2AbcdS L D dA R1+ jX1R2 +jX2R3+ jX3j B1/2j B1/2j B2/2j B2/2j B3/2j B3/2 S L D b S L D cQB1从末段线路开始，用VN依次计算各段线路的功率损耗 前推S d R1+ jX1R2 +jX2R3+ jX3j B1/2bcd S b S cS3S3S1S2S1S2A22222222222211111111 , ,)V()VV(VVRQXPVVXQRPV)V()VV(VVRQXPVVXQRPVbcbcccbbcbbcAbAbAbAAbAAb S d R1+ jX1R2 +jX2R3+ jX3j B1/2bcd

10、 S b S cS3S3S1S2S1S2A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后代424344j0.22MVA11. 0SBCBCA 10.2+j24.5-j 1.015Mvar-j 1.015Mvar20+j 15MVA 4.2+j8.32-j 0.33Mvar-j 0.33Mvar15+j 10MVABCA 10.2+j24.520+j 13.655MVA 4.2+j8.32-j 1.015Mvar15+j 9.67MVAj3.62MVA51. 1SAB例5-145变电所的运算负荷等于其低压母线负荷加上变压器的总功率损耗，再加上高压母线上的负荷和与高

11、压母线相连的所有线路电容功率的一半。 发电厂的运算功率等于其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。 46TTyZSSSS21)2)22111yyQjQjSSL（474849)(y1TTSSSSSZCG )2()2(2111LLQjQjSS 将定出力发电厂看作吸收恒定负功率的负荷处理5052地方网的特点： 线路较短 ； 电压等级较低 ； 输送容量较小。53 地方网的潮流计算的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；用线路额定电压代替各点实际电压计算电压损耗。 LDS2S1S1SIC1QC

12、2QRjX54说明功率分布由末端向首端逐个环节推算；最大电压损耗由首端向末端逐点推算； 线路最大电压损耗是比较重要的运行参数。 开式地方网一般只需计算功率分布和最大电压损耗以及电压最低点电压；55一般情况下，对于有n个集中负荷的无分支地方电力网，其电源点（假设为A点）的输出功率为 1nAiiSS网络总的电压损耗为 1N1()nkkkkkUP RQ XU5657585960 对于具有分支线的电力网，一般应计算出电源点至各支线末端的电压损耗，然后比较它们的大小，方可确定网络的最大电压损耗和电压最低点。 61.AU.BUABa.aSb.bSc.cSaZaZbZbZcZcZABZ.AS.2S.3S.B

13、SAaSBaSAbSBbSBcSAcS62近似功率重叠原理 求下图两端供电网络的功率分布UBUAZaZaIS.,AaIS.,Baa.,aISZZIZIZZIZIaaaaaaa.a.两端电压相等aNVNV 如果忽略功率损耗，认为各点电压都等于 ,则在左边两式中两边各乘以 ，则得到ABaaaaaaBaABaaaaaaAaZSZZZSZSZSZZZSZS*63ABaaaaaaBaABaaaaaaAaZSZZZSZSZSZZZSZS*各电源分担的功率由负荷功率和网络常数确定，分别与电源点、负荷点间的阻抗共轭值成反比64当 Sa、 Sb、 Sc 同时存在时，A、B两电源点的输出功率为 abcabcAAa

14、AbAcABZ SZ SZ SSSSSZabcabcBBaBbBcABZSZSZSSSSSZ65ABabcASBS2S3SAUBUaSbScSAab2SAUaSBbc3SBUcS66供载功率 与负荷功率有关的电源输出功率。均一电力网 网络中各段线路型号、截面面积和几何均距都相同的电力网。67说明.0.11110.0.11110jjnnnniiiii ii iiiiiAABABABABnnnniiiii ii iiiiiBABABABABZ SZS lPlQlSllZZ lZ SZS lPlQlSllZZ l若网络为均一电力网 ，供载功率的计算可简化为 68对于接近均一网，可用网络拆开法 111

15、1,nniiiiiiAAABABnniiiiiiBBABABPXQ RPQXRPXQ RPQXR69UBUAZaZaIS.,AaIS.,Baa.,aISZZZZIZIZZZZIZIaaBAaaaaaBAaaaUUUUa.a.两端电压不相等aciBLDaaNBAaaaaBaciALDaaNBAaaaaAaSSZZUUUZZSZSSSZZUUUZZSZS*)()(70ciBLDaaNBAaaaaBaciALDaaNBAaaaaAaSSZZUUUZZSZSSSZZUUUZZSZS*)()(循环功率供载功率由于供载功率和循环功率相互独立，因此可应用迭加原理71 计算步骤 计算供载功率；计算循环功率；在

16、同一支路中迭加供载功率和循环功率；72循环功率按下式计算 *N()ABciABUUUSZ算出功率分布后，由可校验 和 的计算正确与否。 1nABiiSSSASBS73功率分点能从两个方向获取功率的节点。 功率分点分为有功功率分点和无功功率分点，有功功率分点以“”标注，无功功率分点则以“”标注。 在功率分点处将闭式电力网拆开为开式电力网，然后应用开式电力网的方法计算其最大电压损耗。 747576777879（三）闭式区域网的功率分布 计算步骤 计算网络中线路、变压器的参数，并作等值电路；计算各变电所的运算负荷，简化等值电路；在电源点将环网拆开为两端电源电压相等的供电网，计算初步功率分布（不计功率

17、损耗的功率分布）； 根据初步功率分布确定功率分点，将环网拆开为开式电力网，计算最终功率分布及各点电压；两端电源不相等供电网计算步骤计算网络中线路、变压器的参数，并作等值电路假设两端电源相等，不考虑功率损耗，计算各电源供载功率考虑两端电源不等，计算循环功率假定中间支路的正方向，求各段的功率分布计及循环功率求各段的初步功率分布，确定功率分点地方网区域网在功率分点处将闭式电力网拆开为开式电力网，应用开式电力网的方法计算其最大电压损耗在功率分点处将闭式电力网拆开为开式电力网，应用开式电力网的方法计算考虑功率损耗后的最终功率分布及各点电压见例5-3单电源环形区域网计算步骤计算网络中线路、变压器的参数，并

18、作等值电路在电源点将环网拆开为两端电源电压相等的供电网，不考虑功率损耗，计算各电源供载功率假定中间支路的正方向，求各段的初步功率分布，确定功率分点在功率分点处将闭式电力网拆开为开式电力网，应用开式电力网的方法计算考虑功率损耗后的最终功率分布及各点电压见例5-482838485868788899091ABbcASBSbcSAUBUbScSlll考虑BAUU cbASSS3132 cbBSSS3231 假设cbSS 03131 cbcBbcSSSSS则b为功率分点，且有BASS 与假定方向相同92假设b点电压偏移超过允许范围，采用调压措施使BAUU ，则出现循环功率ABbcciASSciBSSci

19、bcSSAUBUbScSlll如果还可以采用哪些措施？0 cibcSS，则功率分点移至c点，需计算c点的电压偏移93假设b点电压偏移超过允许范围，采用调压措施使BAUU ，则出现循环功率ABbcciASSciBSScibcSSAUBUbScSlll则将使两端电源输出功率趋于平衡，Ab段的电压损耗减小，可以改善b点的电压偏移还可以采用哪些措施？94951T212T11: k21: k.1U.2U.S21: k.2U.1U.SB11: k21A1TZ2TZ.S11:k21A1TZ.2U.AU.1TS.2TS.BU2TZ2:1kB2.2UciS包含理想变压器，运用迭代法详尽计算时，经过理想变压器功率

20、保持不变，两侧电压之比等于实际变比k。96由两端供电电压不相等供电网的功率计算方法可得 *T2NHT1T1T2T1T2*T1NHT2T1T2T1T2()()ABABUUUZSSZZZZUUUZSSZZZZ供载功率及循环功率为 97循环功率为 *NHNHT1T2T1T2()ABciUUUEUSZZZZ环路电势为222 111(1)(1)ABAkkEUUU kUkk9811: k21: k.2U.1U2TZ1TZ.iUii（a) 参数归算到高压侧时的环路电势；11 : k21 : k.2U.1U2TZ1TZ.PUPP（b) 参数归算到低压侧时的环路电势99当 或 未知时，环路电势可分别由下式近似计

21、算 2U1U2HNH12LNL1(1)(1)kEUkkEUk等值变比100 在环网中任选一起点和环绕方向，沿环网环行一周，遇到顺环绕方向起升压作用的变压器时，乘以变比；反之，遇到顺环绕方向起降压作用的变压器时，除以变比，即可求得等值变比。等值变比的确定方法101ka=121/10.5kb=242/10.5kc1=220/121kc2=220/11102 电力系统运行中，往往可通过改变变比或采用附加装置来改善电磁环网的功率分布。说明 采用的附加装置主要有附加调压变压器和基于FACTS技术的统一潮流控制器（UPFC）、静止同步串联补偿器（SSSC）、晶闸管控制串联电容器（TCSC）和晶闸管控制移相

22、器（TCPST）等。103104105一、频率调整的必要性 (1)频率变化的危害 影响异步电动机转速的变化； 影响各种电子设备的精确性； 使计算机发生误操作； 威胁电力系统自身的正常运行。 106(2)负荷与频率的关系 不受频率影响的负荷 与频率变化成正比的负荷 与频率高次方成正比的负荷 107P1：变化幅度小，变化周期较短（一般为10s以内）的负荷分量，一次调频解决； P2：变化幅度较大、变化周期较长（一般为10s3min）的负荷分量，二次调频解决； P3：变化缓慢的持续变动负荷，日发电计划安排。108（一）负荷有功-频率静态特性 （二）发电机组有功-频率静态特性109负荷频率特性fPNf1

23、f0P1LDP1PLDNP2P3P123PPPf负荷取用的有功功率随频率而改变的特性叫做负荷的功率频率特性，是负荷的静态频率特性，也称作负荷的调节效应，可以起到减轻系统能量不平衡的作用。110负荷调节效应系数的标幺值 LDN*LD*N*P PPkfff说明 其值与系统各类负荷的比重和性质 有关，一般取值13； 不能人为整定。 111发电机组调速器的主要组成部分 调速系统的主要组成部分：转速测量元件、放大元件、执行结构和转速控制机构等四部分。 同步器的组成 同步器由伺服电动机、蜗轮、蜗杆等装置组成。113发电机组功频特性1GPGNPGPf2fNf0GPf12发电机组的功率静态特性114kG的标幺

24、值为GGNG*G*N*PPPkfff GNGG*NPkkfkG可人为调节整定； kG的大小与机组类型、调速机构有关，不同类型机组的 kG取值范围不同 汽轮发电机组kG* 2516.7， 水轮发电机组kG* 5025 。说明负号表示发电机输出功率的变化和频率的变化符号相反。115116 f P 0 f1 A PD PGN PD f2 117（5）二次频率调整 118 二次调频的特点 可以实现频率的无差调节。 在一次调频的基础上，由一个或数个发电厂 来承担。119电厂的分类 主调频厂:负责全系统的频率调整工作，一般由一个发电厂担任； 辅助调频厂:协助主调频厂调频，一般由12个电厂承担； 非调频厂：

25、一般按负荷曲线发电，不参与调频。 三、 电力系统的频率调整 120具有足够的调节容量和范围 具有较快的调节速度 具有安全性与经济性 (2)主调频厂的选择条件还应注意以下两点： 电源联络线上的交换功率； 调频引起的电压波动是否在允许偏移范围之内。121300万以上大系统的调度规程规定 ： 频率偏移不超过0.2Hz时由主调频厂调频 频率偏移超过0.2Hz时，辅助调频厂参加调频 频率偏移超过0.5Hz时，系统内所有电厂参与调频 122枯水季节：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作为主调频厂。 123 投入旋转备用容量（或旋转备用机组），迅速起动备用发电机组； 切除部分负荷；

26、选取合适地点，将系统解列运行； 分离厂用电，以确保发电厂能迅速恢复正常，与系统并列运行。 124125GLDpPPPP 有功功率平衡方程式备用容量的分类及形式负荷备用；检修备用； 事故备用；国民经济备用 热备用（或称旋转备用） 冷备用（或称停机备用） 1261271.电压偏移对负荷的影响电动机、电热、照明、家用电器、系统一.调压的必要性电力设备设计：额定电压下才能有好技术经济性能异步电动机：电压低，定子电流显著增大，温升，加速绝缘老化，烧电机；电压高，破坏绝缘。电热设备：电压低，大大降低发热量。照明设备：电压低，发光不足；电压高，影响寿命。家用电器（如电视）：电压低，图像不稳定；电压高，影响显

27、像管寿命。电子设备、精密仪器：对电压都极其敏感，要求更高，电压质量已成为现代企业投资环境的重要因素128129电网额定电压电压允许偏移35kV及以上5%10kV及以下7%低压照明+5%-10%农村照明+7.5%-10%事故时再加5%，正偏移不能超过10%1304、无功功率与电压 的关系影响电力系统电压的主要因素是无功功率。VQXPRV131132无功功率负荷是以滞后功率因数运行的用电设备（主要是异步电动机，特别是当异步电动机轻载时，所吸收的无功功率较多。 ）所吸收的无功功率。一般综合负荷的功率因数为0.6-0.9。二.电力系统的电压特性133XIXUQQQmmM2231）异步电动机的无功功率和

28、电压的关系mjXjXU0IIsR励磁功率漏抗中的无功损耗134ssRIPM)1 (2转差率假设有功出力恒定，当电压下降时，转差率增加，使上式中电流I 增加，下式漏抗中无功损耗也增加。XIXUQQQmmM223考虑电压下降时电动机无功功率的变化同时由于电压下降，使励磁功率减少。135ssRIPM)1 (2转差率假设有功出力恒定，当电压升高时，转差率减少，使上式中电流I 减少，下式漏抗中无功损耗也减少。XIXUQQQmmM223考虑电压升高时电动机无功功率的变化同时由于电压升高，使励磁功率增加。136在额定电压UN 附近，电动机消耗的无功功率QM 主要由Qm 决定，因此 QM 会随电压的升高而增加

29、，随电压的降低而减少。但当电压低于某一临界值 Ucr时，漏磁电抗中的无功功率损耗 将在 QM 中起主导作用。 Q137qNqNqLNLcUUbUUaQQ2138cosUIP XIXUcosXEUsinXUEUXIXUUIQcossinsin)cos(UEXUUIXI jE.ULjXdjXP jQ.I.EjX当P 恒定不变时XUPXEUQ2222）发电机的无功功率和电压的关系139140负荷电压特性发电机电压特性增加励磁1411）负荷的无功功率 以滞后功率因数运行的用电设备（主要是异步电动机）所吸收的无功部分。一般综合负荷的功率因数为0.60.9三.电力系统的无功功率一.无功功率负荷和无功功率损

30、耗142var)(100%100%20MSSSUSIQTNTLNkNT %)10%(100%100%2 kNkNkZTUSUSSUQ%)2%1%(100%000 ISIQN变压器中的无功功率损耗分两部分，即励磁支路损耗和绕组漏抗中损耗。其中，励磁支路损耗的百分值基本上等于空载电流I0的百分值，约为1 2；绕组漏抗中损耗。在变压器满载时，基本上等于短路电压Uk的百分值，约为10。 但对多电压级网络。变压器中的无功功率损耗就相当可观。以一个五级变压的网络为例：143 由此可见，系统中变压器的无功功率损耗占相当大比例，较有功功率损耗大得多。144（3）线路XIQZ222212UUBQyl222122

31、UUBXIQl002QQ2221222222UUBXUPRjXU1.2Bj2ylQ U2.2Bj2ylQ 145146147 tgPSQGGG sin148(a) Overexcited 过励磁(b) Normal excitation 正常励磁(c) Underrexcited 欠励磁Phasor diagrams of synchronous generator feeding constant power as excitation is varied149150发电机运行受三个条件限制：1）定子电流额定值（额定视在功率）；2）转子电流额定值（空载电势）；3）原动机出力（额定有功功率）。

32、151CQU。吸收感性无功，欠激时，；发出感性无功，过激时，CNLNCCNCQQQQQ2100ddqCxUxUEQ2cos 同步调相机 Synchronous condenser 相当于空载运行的同步发电机。152正常励磁过励磁欠励磁同步调相机的三种运行状态153同步调相机的特点过励磁运行可作无功电源运行；欠励磁运行可作无功负荷运行；可平滑无级地改变无功功率的大小和方向，达到调整系统运行电压的目的；无功功率的输出受端电压的影响不大,；运行维护较复杂，有功功率损耗较大；单位容量的投资费用较大，只宜集中安装。 154电力电容器 shunt capacitorCUXUQCC 22/ 155156配电

33、系统无功补偿方式示意图157静止补偿器 （SVC）主要部件有：饱和电抗(SR)， 固定电容器(FC)， 晶闸管控制电抗器(TCR) 晶闸管投切电容器(TSC)。自饱和电抗器可控硅控制电抗器型 FC + TCRTSC+TCR158 静止补偿器是20世纪60年代起发展起来的一种新型可控的静止无功补偿装置，它简称为SVC。其特点是：利用晶闸管电力电子元件所组成的电子开关来分别控制电容器组与电抗器的投切，这样它的性能完全可以做到和同步补偿机一样，既可发出感性无功，又可发出容性无功，并能依靠自身装置实现快速调节，从而可以作为系统的一种动态无功电源，对稳定电压、提高系统的暂态稳定性以及减弱动态电压闪变等均

34、能起着较大的作用。159图 FC-TCR型静止补偿器的原理接线图图 TSC-TCR型静止补偿器的原理接线图160161resLLDGCQQQQ162163164165166167 顺调压：最大负荷运行方式时，中枢点的电压不应低于线路额定电压的102.5%； 最小负荷运行方式时，中枢点的电压不应高于线路额定电压的107.5%。3）中枢点电压的调整方式168逆调压：最大负荷运行方式时，中枢点的电压要比线路额定电压高5% ；最小负荷运行方式时，中枢点的电压要等于线路额定电压。 恒调压 ：最大和最小负荷方式时保持中枢点电压为线路额定电压的1.021.05倍。169最大负荷最大负荷最小负荷最小负荷逆调压

35、逆调压调为调为.VN调为调为VN顺调压顺调压不低于不低于.VN不高于不高于.VN常调压常调压.VN170CUU2kG1T2T1kR jXlP jQ2121/ )(kUQXPRkUkUkUUNGG电压调整措施：改变发电机的励磁电流调压；改变变压器的变比调压；改变网络的无功功率分布调压；改变网络的参数调压（以X为主）。171u两个问题: 适用于小系统、线路不长；易于实现逆调压此调压仅作辅助措施对于较长线路、多电压级输电,此时仅靠调节发电机不能满足要求多机系统中,与无功备用、无功的经济分配有矛盾。173G%10max U%4min U%4max U%6max U%6 . 1min U%4 . 2mi

36、n U+5%-5%-9%+1%-5%-4%-5.6%+4.4%+2%1742. 改变变压器分接头的调压方法 tap changing5%2.5%主抽头2.5%5%231KV225.5KV220KV214.5KV209KV11KV5%2.5%主抽头2.5%5%254KV248KV242KV236KV230KV10.5KV1.对于双绕组降压变压器i1U2UTUi1UTUi2US。，要求选择，低压侧期望电压给定mint1maxt1min2max2minmin1maxmax1,UUUUSUSUN2t1T12UUkkUUUi2N2T1t 1UUUUU时，maxS时，minSU1 ZTP+jQU1t/U2

37、NU21maxTmax1tmax2N2maxUUUUU1minTmin1tmin2N2minUUUUU普通变压器在运行中不能倒换接头，只有停运时才能调整，因此，必须在投运前选择好合适的接头以满足各种负荷要求。为使最大、最小负荷两种情况下变电所低压母线实际电压偏离要求的U2max，U2min大体相等，分接头电压应取U1tmax，U1tmin的平均值。根据U1t选择一最接近的分接头，再按选定的分接头校验低压母线上的实际电压能否满足要求。1tav1tmax1tmin12UUU0t 1N2maxTmax1.max2maxUUUUUSs时，01N2minmin1.min2minTtisUUUUUS时，如

38、不合格, 一是改变U1t；二是采用两个分接头带负荷调分接头(一般用于逆调压) 178240( )TZj1max113kVUmax3015()SjMVA1min114kVUmin1610()SjMVA2222maxmaxTmaxTT22N3015j2j400.193.72(MVA)110PQSRXU（）2222minminTminTT22N1610j2j400.06j1.18(MVA)110PQSRXU（）例5-6 某降压变压器折算至高压侧阻抗，分接头电压为，；最小，。要求在变压器低压母线采用11022.5%11kV。最大负荷时,负荷时，顺调压方式，试选择变压器分接头电压。解：（1）功率分布与电

39、压损耗计算 变压器阻抗中的功率损耗1791maxmaxTmax(30j15)(0.19j3.72)30.19j18.72(MVA)SSS1minminTmin(16j10)(0.06j1.18)16.06j11.18(MVA)SSS1maxT1maxTTmax1max30.19 2 18.72 407.16(kV)113PRQXUU 1minT1minTTmin1min16.06 2 11.18 404.2(kV)114PRQXUU 变压器环节首端的功率 变压器阻抗上的电压损耗1801maxTmax1tmax2N2max1137.1611113.58(kV)10 1.025UUUUU1minT

40、min1tmin2N2min1144.211112.35 (kV)10 1.075UUUUU1tav1tmax1tmin11(113.58 112.35)112.97 (kV)22UUU（2）计算分接头电压选最接近的标准分接头电压为112.75kV。181（3）校验 变压器低压母线的实际运行电压1maxTmax2max2N1t0113 7.1611 10.33(kV)112.75UUUUU1minTmin2min2N1t0114 4.211 10.71(kV)112.75UUUUU2max10.33 10100%3.3%10m%5 . 22min10.71 10100%7.1%10m%5 .

41、7 变压器低压母线的电压偏移因此，选择变压器标准分接头电压为112.75Kv，能满足顺调压的要求。182拓展1： 按照调压要求，2max2025. 1NUU2min2075. 1NUU将上述不等式代入分接头电压计算公式NNTtUUUUU22maxmax1max1025. 1NNTtUUUUU22minmin1min1075. 1是最大负荷运行时能满足变压器低压母线调压要求的最大分接头电压是最小负荷运行时能满足变压器低压母线调压要求的最小分接头电压max1tUmin1tU 183拓展2： 假设要求采用逆调压，)(25.1101105. 11076. 611205. 122maxmax1max1k

42、VUUUUUNNTt)(74.120111024. 31130 . 122minmin1min1kVUUUUUNNTt措施： 采用有载调压变压器184拓展3： 假设负荷波动很大，仍采用顺调压)(25.10maxkVUT)(05. 1minkVUT)(2 .10911025. 11025.10112025. 122maxmax1max1kVUUUUUNNTt)(55.11411075. 11005. 1113075. 122minmin1min1kVUUUUUNNTt措施： 采用有载调压变压器185拓展3： 假设负荷波动很大且很频繁，但不允许有载调压分接头频繁动作措施： 采用有载调压变压器对电压

43、的慢变化进行调节，并配合无功 补偿装置在一定范围内对电压的快变化进行调节2. 对于双绕组升压变压器g。，要求选择，低压侧期望电压给定min1max1min2max2minmin1maxmax1,ttUUUUSUSUSk：1TU2U1U由于升压变压器中功率方向是从低压侧送往高压侧的，故公式中VT前的符号应相反，即应将电压损耗和高压侧电压相加。因而有式中， V2为变压器低压侧的实际电压或给定电压； V1t为高压侧所要求的电压。NTtVVVVV2211)(2min1max1av1tttUUU时，maxS时，minS1maxT max1tmax2N2maxUUUUU 1minTmin1tmin2N2m

44、inUUUUU 188 以高压侧有电源的三绕组降压变压器讨论其分接头电压的选择：先选择高压侧分接头电压；再选择低压侧分接头电压。1T131t3N31t2t21T12UUUUUUUUUU 1891901)有载调压变压器的类型(4)有载调压变压器分接头的选择191低压绕组1aK23456798高压主绕组bKaKMaKMaob调压绕组出线端切换装置L192加压调压器主变压器出线端切换装置1 2 3 4 5 6987串联变压器电源变压器高压绕组低压绕组193 计算最大负荷时的Ultmax； 计算最小负荷时的Ultmin ； 分别选择最大、最小负荷时的标准分接头电压； 按照调压要求校验所选分接头电压是否

45、满足要求。注意：在无功不足的电力系统中，不宜采用改变 变比调压。194122122CccPRQXVVVPRQQXVVVV1V2R+jXP+jQjQCV1k:1V2=V2cR+jXP+jQjQC2cV22222cCccVPRQXPRQXQVVXVV222cCcVQVVX22ccVkV 2222222ccCcckVk VVQkVVVXXku 补偿容量与调压要求和变压器变比选择均有关u 变比 k 选取原则：满足调压要求的前提下，使得无功补偿容量最小u 利用无功补偿调压u 低压配电线路和电缆线路，RX，PR/V占电压损耗较大，无功补偿调压效果一般；195u 利用无功补偿调压静电电容器 最小负荷时，无电

46、容器补偿，确定变压器分接头位置； 最大负荷时，全部电容器投入，按调压要求确定补偿容量u 利用无功补偿调压同步调相机 最小负荷时，调相机按(0.50.65)额定容量欠励磁运行； 最大负荷时，调相机按额定容量过励磁运行V1k:1V2=V2cR+jXP+jQjQC2cV22 max2max2 maxcCcVVQVkXk22min2min2min22minNtNtV VVVV VVV12tNVkV22 max2max2 max22 min2min2 mincCccCcVVQVkXkVVQVkXk2 max2max2 min2min222 max2 minccccVVVVkVV196最大负荷过激运行时的

47、调相机容量 22Cmax2maxC2CmaxUUQUkXk最小负荷欠激运行时的调相机容量 22Cmin2minC2Cmin(0.5 0.65)UUQUkXk197确定变压器的计算变比为 2Cmin2min2Cmax2max222Cmax2Cmin0.5 0.650.5 0.65UUUUkUU确定变压器分接头电压 1t2NUkU选最接近Ult的标准分接头电压Ult0。01t02NkUU198按实际变比确定调相机容量 22Cmax2maxC2Cmax00UUQUkXk199 无功补偿装置都可连接于需要进行无功补偿的变电所或直流输电换流站的母线上； 负荷密集的供电中心集中安装大、中型无功补偿设备；

48、配电网中，根据无功功率就地平衡的原则，安装中、小型电容器组进行就地补偿。 200我国的电力技术导则规定：330550kV电网应按无功分层就地平衡的基本要求配置高、低压并联电抗器。一般情况下，并联电抗器的总容量应达到超高压线路充电功率的90以上。较低电压等级的配电网络要配置必要的并联电容补偿。201202UQXPRU四、改变电力网参数调压改变网络参数的常用方法 按允许电压损耗选择合适的地方网导线截面； 在不降低供电可靠性的前提下改变电力系统的运行方式； 在高压电力网中串联电容器补偿。203u 线路串联电容补偿调压111111()CCPRQ XXPRQ XVVVV V1V2R+jXP1+jQ1-j

49、XC1111CCCCQ XVVVVVVXQCVV：线路末端电压需提高的数值u 确定串联电容器台数及总容量nmICmaxmax33NCCNCCCCNCNCNCmIInVIXQmnQmnVIu 串联电容器提升末端电压：QX/V随无功负荷增大而增大，与调压要求一致；u 功率因数高或RX的线路，由于电压损耗中QX/V分量小，调压效果不明显；204)41( LCCXXK205串补能自动跟踪负荷调压；串补多用于负荷经常波动、功率因数不高的35kV及以下电压的配电网中；串联电容器的安装地点与负荷、电源的分布有关； 超高压电网中串联电容补偿主要用于提高高压电力网的输送容量和稳定性。 206小结 通过改变电网电

50、压水平实现调压： 1 改变发电机端电压调压 ： 用于地方性电网. 2 改变变压器变比调压 ： 用于系统无功充足时。 其实质时改变电压无功分布调压. 3 增设无功补偿设备调压：当系统无功不足时采用： 可提高系统运行电压水平 可降低电网有功损耗 4 改变输电线路参数调压： 用于功率因数较低、负荷波动较大的1035kv配电线路207五、电压调节与频率调节的比较 （1）对连成一体的电力系统，不管系统中有多少机组，不管在系统的任何地点，根据同步电机原理，系统的频率都是相同的，因而无论在系统的任何地方调节有功功率，均可达到调频的目的。但是，系统中各处的电压却是不相同的，在某一个地点调节其无功功率，将只对附

51、近的电压造成影响。这就是所谓统一性（指频率）与局部性（指电压）的关系。 （2）无功电源基本上不消耗一次能源，无论投资与运行费都较有功电源要低得多，而有功电源却正好相反。所以，在考虑有功电源的配置与有功负荷的分配时，节能与经济性的因素就较无功电源要更为突出。 （3）从数量级来看，容许的频率偏差较之容许的电压偏差要严格得多。208（4） 就无功平衡来言，白天与晚上所遇到的问题是大不相同的。例如，在白天无功负荷最大时，最关心的问题是采用哪种无功分配方式可以使线路损耗减到最小；反之，当深夜无功负荷最小时，如何吸收过剩的无功就成了最关心的事。因而，从数学上看，最优的无功分配比最优的有功分配还要复杂得多。

52、可以认为，最优的无功功率分配的标准应当是：负荷最大时为线路损耗最小；负荷最小时为如何最有效地吸收过剩的无功。功率的自然分布在环形网络中，与阻抗成反比的功率分布。计算最小有功损耗222222331122L123222PQPQPQPRRRVVV222222bc1bc11b1b11123222()()()()PPPQQQPPQQPQRRRVVV经济功率分布在环形网络中，使有功损耗最小的功率分布。Lbc11b112322212()2()20PPPPPPPRRRPVVVLbc11b112322212()2()20PQQQQQQRRRQVVV令：b23c21ec123()P RRPRPRRRb23c21e

53、c123()Q RRQ RQRRR得到经济功率分布:（因为不是按电路分析原理得到的结果，不受电路方程约束）举例：先推导双电源供单负荷的简单情况。类推：直接给出如下一般经济功率分布结论。举例：1，3 线路；10MW负荷另问2，4 ，8 线路；14MVar补偿？结论：在环形网络中，经济功率分布与电阻成反比。2101.电力网中的能量损耗 2.火电厂间有功功率经济分配211%100供电量电力网损耗电量电力网损耗率1.电力网中的能量损耗 1）能量损耗的计算方法最大负荷损耗时间法21222876033max22010 d10SSARtRUU假定电压恒定，则最大负荷损耗时间8760202maxdStS213214如果一条线路上有几个负荷点：2223121 1223 3abCSSSARRRUUU215最大负荷损耗时间法的缺点:适用范围:准确度不高 不能对误差作出有根据的分析 电力网规划设计中的计算 不宜计算已运行电网的能量损耗216等值功率法 22eqeq23233eq20310 d31010TPQAI RtI RTRTU2eq01dTIItT