电力系统分析

1、电力系统分析电力系统分析一、电力系统基础电力系统基础电力系统：电力系统：由由发电发电、变电变电、输电输电、配电配电和用电等环节组成的电能生产与和用电等环节组成的电能生产与消费系统。它的功能是将自然界的消费系统。它的功能是将自然界的一次能源一次能源通过发电动力装通过发电动力装置（主要包括锅炉、汽轮机、发电机及电厂辅助生产系统等）置（主要包括锅炉、汽轮机、发电机及电厂辅助生产系统等）转化成电能，再经输、变电系统及配电系统将电能供应到各转化成电能，再经输、变电系统及配电系统将电能供应到各负荷中心，通过各种设备再转换成动力、热、光等不同形式负荷中心，通过各种设备再转换成动力、热、光等不同形式的能量，为

2、地区经济和人民生活服务。的能量，为地区经济和人民生活服务。 发展简况发展简况 (1)一次及二次能源 (2)常规及新能源 (3)可再生及非再生能源能源：能源：火电火电水电水电核电核电风电风电地热地热太阳能太阳能潮汐潮汐电源电源 火电厂火电厂 核电核电 1kg的铀全部裂变所的铀全部裂变所释放出的裂变能，大约释放出的裂变能，大约相当于相当于2500T煤或煤或2000T的石油燃烧时的石油燃烧时所释放出的能量。所释放出的能量。一座百万千瓦的火力一座百万千瓦的火力发电站需要发电站需要350万万T标标煤，而核能电站只需要煤，而核能电站只需要30吨的低浓铀原料就吨的低浓铀原料就可以。可以。其他电能其他电能 电

3、力系统电力系统=发电厂发电厂+变电所变电所+输电线路输电线路 +用户（负荷）用户（负荷）动力系统动力系统=电力系统电力系统+动力装置动力装置电力网电力网=变电所变电所+输电线路输电线路+用户用户 1电力系统的组成电力系统的组成 由发电厂的发电机、升压及降压变电设备、电力网由发电厂的发电机、升压及降压变电设备、电力网及电能用户（用电设备）组成的系统统称为电力系统。及电能用户（用电设备）组成的系统统称为电力系统。 （1 1）发电厂：生产电能。）发电厂：生产电能。 （2 2）电力网：变换电压、传送电能）电力网：变换电压、传送电能。 由由变电所和电力线路组成变电所和电力线路组成。 配电系统：将系统的电

4、能传输给电力用户。配电系统：将系统的电能传输给电力用户。 （4 4）电力用户：）电力用户：高压用户额定电压在高压用户额定电压在1kV1kV以上，低以上，低 压用户额定电压在压用户额定电压在1kV1kV以下以下。 用电设备：用电设备：消耗电能消耗电能。 电力系统规划：电力系统规划： 5 5年规划；年规划；中期规划；中期规划；长期规划；长期规划；电网电压等级电网电压等级低压网：低压网：1KV以下中压网：中压网：110KV高压网：高压网：35220KV超高压网：超高压网：330750KV特高压网：特高压网：1000KV以上电能的特点：电能的特点： 电能不能储存电能不能储存暂态过程非常迅速暂态过程非常

5、迅速和国民经济各部门间的关系密切和国民经济各部门间的关系密切 。对电力系统的要求：对电力系统的要求： 1电能质量 2供电可靠性 3经济性 4环保性衡量电能质量的指标衡量电能质量的指标 1电压偏差（移）电压偏差（移） 2电压波动电压波动 3电压闪变电压闪变 4不对称度不对称度 5正弦波形畸变率正弦波形畸变率 6频率偏差频率偏差 1电压偏差（移）电压偏差（移） 电压偏差（移）指当供配电系统改变运行方式或负荷电压偏差（移）指当供配电系统改变运行方式或负荷缓慢地变化使供配电系统各点的电压也随之改变，各点缓慢地变化使供配电系统各点的电压也随之改变，各点的实际电压与系统额定电压之差，通常用与系统额定电的实

6、际电压与系统额定电压之差，通常用与系统额定电压的百分比值数表示。用公式表示为压的百分比值数表示。用公式表示为 式中式中 用电设备的额定电压，用电设备的额定电压，kV； 用电设备的实际端电压，用电设备的实际端电压，kV。%100%NNUUUUNUU 2电压波动电压波动 一系列的电压变动或电压包络线的周期性变动，电压一系列的电压变动或电压包络线的周期性变动，电压的最大值与最小值之差与系统额定电压的比值以百分数的最大值与最小值之差与系统额定电压的比值以百分数表示，其变化速度等于或大于每秒表示，其变化速度等于或大于每秒0.2时称为电压波时称为电压波动。波动的幅值为：动。波动的幅值为： 式中式中 用电设

7、备端电压的最大波动值用电设备端电压的最大波动值，kV； 用电设备端电压的最小波动值，用电设备端电压的最小波动值，kV。 %100%minmaxNUUUUmaxUminU 3电压闪变电压闪变 负荷急剧的波动造成供配电系统瞬时电压升负荷急剧的波动造成供配电系统瞬时电压升高，照度随之急剧变化，使人眼对灯闪感到不高，照度随之急剧变化，使人眼对灯闪感到不适，这种现象称为电压闪变。适，这种现象称为电压闪变。 4不对称度不对称度 不对称度是衡量多相负荷平衡状态的指标，不对称度是衡量多相负荷平衡状态的指标，多相系统的电压负序分量与电压正序分量之比多相系统的电压负序分量与电压正序分量之比值称为电压的不对称度，电

8、流负序分量与电流值称为电压的不对称度，电流负序分量与电流正序分量之比值称为电流的不对称度，均以百正序分量之比值称为电流的不对称度，均以百分数表示。分数表示。 5正弦波形畸变率正弦波形畸变率 当网络电压波形中出现谐波（有时为非谐波）当网络电压波形中出现谐波（有时为非谐波）时网络电压波形就要发生畸变。谐波干扰是由于时网络电压波形就要发生畸变。谐波干扰是由于非线性系统引起的。它产生出不同于网络频率的非线性系统引起的。它产生出不同于网络频率的电压波，或者具有非正弦形的电流波。电压波，或者具有非正弦形的电流波。 %1001UUHRUnn%1001IIHRInn 6频率偏差频率偏差 频率偏差是指供电的实际

9、频率与电网的频率偏差是指供电的实际频率与电网的额定频率的差值。额定频率的差值。 我国电网的标准频率为我国电网的标准频率为50Hz，又叫工频。，又叫工频。 频率偏差一般不超过频率偏差一般不超过0.25Hz0.25Hz，当电网，当电网容量大于容量大于3000MW3000MW时，频率偏差不超过时，频率偏差不超过0.2Hz0.2Hz。 调整频率的办法是增大或减小电力系统调整频率的办法是增大或减小电力系统发电机有功功率。发电机有功功率。 变、配电所变、配电所 引入电源不经过电力变压器变换，直接以同级电压重新分配引入电源不经过电力变压器变换，直接以同级电压重新分配 给附近的变电所或供给各用电设备的电能供配

10、场所称为给附近的变电所或供给各用电设备的电能供配场所称为配电所配电所; 而将引入电源经过电力变压器变换成另一级电压后，再由配而将引入电源经过电力变压器变换成另一级电压后，再由配 电线路送至各变电所或供给各用电负荷的电能供配场所称为电线路送至各变电所或供给各用电负荷的电能供配场所称为变配变配 电所，电所，简称为简称为变电所变电所(。配电系统电压和频率配电系统电压和频率线路额定电压正常运线路额定电压正常运行电压允许变化范围行电压允许变化范围35kv及以上及以上5%Ue10kv及以下及以下7%Ue低压照明及农业用电低压照明及农业用电(+5% -10%)Ue我国规定的电力系统我国规定的电力系统的额定频

11、率为的额定频率为50HZ大容量系统允许频率大容量系统允许频率偏差偏差0.2 HZ中小容量系统允许频中小容量系统允许频率偏差率偏差0.5 HZ。w频率主要取决于频率主要取决于有功功率有功功率的平衡的平衡w电压主要取决于电压主要取决于无功功率无功功率的平衡的平衡w可通过调频、调压和无功补偿等措可通过调频、调压和无功补偿等措施来保证频率和电压的稳定。施来保证频率和电压的稳定。w电力系统的供电电压（或电流）的电力系统的供电电压（或电流）的波形为严格的波形为严格的正弦形正弦形。 电力系统调度：电力系统调度： 电能生产、供应、使用是在瞬间完成的，并需电能生产、供应、使用是在瞬间完成的，并需保持平衡。因此，

12、它需要有一个统一的调度指保持平衡。因此，它需要有一个统一的调度指挥系统。这一系统实行分级调度、分层控制。挥系统。这一系统实行分级调度、分层控制。其主要工作有：其主要工作有： 预测用电负荷；预测用电负荷； 分派发电任务，确定运行方式，安排运行计划；分派发电任务，确定运行方式，安排运行计划； 对全系统进行安全监测和安全分析；对全系统进行安全监测和安全分析； 指挥操作，处理事故。指挥操作，处理事故。 供配电系统的供电质量主要由供配电系统的供电质量主要由电能质量电能质量和和供电可靠性供电可靠性两大指标来衡量。两大指标来衡量。电能质量电能质量指标指标包括包括电压、波形和频率电压、波形和频率。供电可靠性供

13、电可靠性是指供电企业对用户的供电连续是指供电企业对用户的供电连续性，一般用供电企业的实际供电小时数与全性，一般用供电企业的实际供电小时数与全年时间内实际总小时数的百分比来衡量，也年时间内实际总小时数的百分比来衡量，也可以全年的停电次数和停电持续时间来衡量。可以全年的停电次数和停电持续时间来衡量。 供电质量供电质量这里这里“负荷负荷”的概念是指用电设备，的概念是指用电设备，“负荷的大负荷的大小小”是指用电设备功率的大小。不同的负荷，重是指用电设备功率的大小。不同的负荷，重要程度是不同的。重要的负荷对供电可靠性的要要程度是不同的。重要的负荷对供电可靠性的要求高，反之则低。因此根据对供电可靠性的要求

14、求高，反之则低。因此根据对供电可靠性的要求及中断供电在政治、经济上造成的损失或影响的及中断供电在政治、经济上造成的损失或影响的程度进行分级，并针对不同负荷等级确定其对供程度进行分级，并针对不同负荷等级确定其对供电电源的要求。电电源的要求。 负荷等级负荷等级负荷分级标准：负荷分级标准： 1 1符合下列条件之一的为一级负荷。符合下列条件之一的为一级负荷。 1 1）中断供电，将造成人身伤亡的负荷。如：医院）中断供电，将造成人身伤亡的负荷。如：医院急诊室、监护病房、手术室等处的负荷。急诊室、监护病房、手术室等处的负荷。 2 2）中断供电，将在政治、经济上造成重大损失的）中断供电，将在政治、经济上造成重

15、大损失的负荷。如：由于停电，使重大设备损坏、重大产品报废、负荷。如：由于停电，使重大设备损坏、重大产品报废、用重要原料生产的产品大量报废、国民经济中重点企业用重要原料生产的产品大量报废、国民经济中重点企业的连续生产过程被打乱需要长时间才能恢复等的负荷。的连续生产过程被打乱需要长时间才能恢复等的负荷。 3 3）中断供电，将影响有重大政治、经济意义的用）中断供电，将影响有重大政治、经济意义的用电单位的正常工作的负荷，如：重要交通枢纽、重要通电单位的正常工作的负荷，如：重要交通枢纽、重要通信枢纽、重要宾馆、大型体育场馆、经常用于国际活动信枢纽、重要宾馆、大型体育场馆、经常用于国际活动的大量人员集中的

16、公共场所等用电单位中的重要负荷。的大量人员集中的公共场所等用电单位中的重要负荷。 负荷分级标准：负荷分级标准： 在一级负荷中，当中断供电将发生中毒、在一级负荷中，当中断供电将发生中毒、爆炸和火灾等情况的负荷，以及特别重要场所爆炸和火灾等情况的负荷，以及特别重要场所的不允许中断供电的负荷，应视为特别重要的的不允许中断供电的负荷，应视为特别重要的负荷。负荷。 如：在工业生产中正常电源中断时处理安如：在工业生产中正常电源中断时处理安全停产所必须的应急照明、通信系统、保证安全停产所必须的应急照明、通信系统、保证安全停产的自动装置等；民用建筑中大型金融中全停产的自动装置等；民用建筑中大型金融中心的关键电

17、子计算机系统和防盗报警系统、大心的关键电子计算机系统和防盗报警系统、大型国际比赛场馆的记分系统及监控系统等。型国际比赛场馆的记分系统及监控系统等。负荷分级标准：负荷分级标准：2 2、符合下列条件之一的，为二级负荷。、符合下列条件之一的，为二级负荷。 l l）中断供电，将在政治、经济上造成较大损失的负荷。）中断供电，将在政治、经济上造成较大损失的负荷。如：由于停电，使主要设备损坏、大量产品报废、连续生如：由于停电，使主要设备损坏、大量产品报废、连续生产过程被打乱需较长时间才能恢复、重点企业大量减产等产过程被打乱需较长时间才能恢复、重点企业大量减产等的负荷。的负荷。 2 2）中断供电，将影响重要用

18、电单位的正常工作的负荷。）中断供电，将影响重要用电单位的正常工作的负荷。如：交通枢纽、通信枢纽等用电单位中的重要负荷，以及如：交通枢纽、通信枢纽等用电单位中的重要负荷，以及中断供电将造成大型影剧院、大型商场等较多人员集中的中断供电将造成大型影剧院、大型商场等较多人员集中的重要的公共场所秩序混乱的负荷。重要的公共场所秩序混乱的负荷。3 3、不属于一、二级负荷者为三级负荷。、不属于一、二级负荷者为三级负荷。 在一个工业企业或民用建筑中，并不一定所有用电设在一个工业企业或民用建筑中，并不一定所有用电设备都属于同一等级的负荷，因此在备都属于同一等级的负荷，因此在进行系统设计时应根据进行系统设计时应根据

19、其负荷级别分别考虑。其负荷级别分别考虑。 u 二级负荷对电源的要求二级负荷对电源的要求 一般应由一般应由两回线两回线路路供电，当电源来自于同一区域变电站的不供电，当电源来自于同一区域变电站的不同变压器时，即可认为满足要求。同变压器时，即可认为满足要求。u 三级负荷对电源的要求三级负荷对电源三级负荷对电源的要求三级负荷对电源无无特殊要求特殊要求，一般单电源供电即可。，一般单电源供电即可。电网接线方式与特点电网接线方式与特点 电力系统的接线方式大致分为两大类：电力系统的接线方式大致分为两大类： （1）无备用电源接线）无备用电源接线 （2）有备用电源接线）有备用电源接线 具体表现型式有具体表现型式有

20、 （1）放射式）放射式 （2）树干式）树干式 （3）混合式）混合式 （4）环网式）环网式 1无备用接线（开式电力网）方式无备用接线（开式电力网）方式 （1）单回放射式）单回放射式 （2）树干式）树干式 （3）链式网络）链式网络a）放射式）放射式 b）干线式）干线式 c）链式）链式 2有备用接线（闭式电力网）方式有备用接线（闭式电力网）方式 （1）双回放射式）双回放射式 （2）树干式）树干式 （3）链式）链式 （4）环式）环式 （5）两端供电网络）两端供电网络a）放射式）放射式 b）干线式）干线式 c）链式）链式 d）环式）环式 e）两端供电网络）两端供电网络 有备用接线的双回放射式、树干式有备

21、用接线的双回放射式、树干式和链式网络用于一、二级负荷。和链式网络用于一、二级负荷。 环式接线，供电经济、可靠，但运环式接线，供电经济、可靠，但运行调度复杂，线路发生故障切除后，由行调度复杂，线路发生故障切除后，由于功率重新分配，可能导致线路过载或于功率重新分配，可能导致线路过载或电压质量降低。电压质量降低。 两端供电接线方式必须有两个独立两端供电接线方式必须有两个独立的电源。的电源。额定电压额定电压 1. 电网的额定电压电网的额定电压 线路首末两端电压的平均值应等于电网额定线路首末两端电压的平均值应等于电网额定电压。此电压做为确定其他电力设备额定电压的电压。此电压做为确定其他电力设备额定电压的

22、依据。依据。 2. 用电设备的额定电压用电设备的额定电压 用电设备的额定电压等于电网额定电压。用电设备的额定电压等于电网额定电压。 3. 发电机的额定电压发电机的额定电压 发电机的额定电压规定比同级电网电压高发电机的额定电压规定比同级电网电压高5。补偿电压损失。补偿电压损失。电力网的额定标准电压电力网的额定标准电压(KV)：0.22、0.38（低压）（低压）3、6、10、35、60、110、220（高压）（高压）330、500（超高压）（超高压）750、1000 （特高压）（特高压）4. 变压器的额定电压：变压器的额定电压： 一次侧相当于用户一次侧相当于用户，其额定电压，其额定电压=电力网的额

23、电力网的额定电压，但与发电机直接相连的定电压，但与发电机直接相连的=1.05电力电力网的额定电压；网的额定电压； 二次侧相当于电源二次侧相当于电源，其额定电压，其额定电压=1.1电力网电力网的额定电压，但的额定电压，但10kv及以下阻抗电压小于及以下阻抗电压小于7.5%） =1.05电力网的额定电压电力网的额定电压我国交流电力网和电气设备的额定电压（我国交流电力网和电气设备的额定电压（kv）用电设备额定电压用电设备额定电压与电力网额定电压与电力网额定电压 发电机额定电发电机额定电压压 变压器额定电压变压器额定电压 原边绕组原边绕组 副边绕组副边绕组 接电力网接电力网 接发电机接发电机 0.23

24、0.220.230.230.400.380.400.40 33.1533.153.15及及3.3 66.366.36.3及及6.6 1010.51010.510.5及及11 353538.5 666066 110110121 220220242 330330363 500500550 7507508254.1.5 4.1.5 电力系统的中性点运行方式电力系统的中性点运行方式 1中性点不接地系统 系统中性点不接地是指系统中性点对地绝缘。当系统发生单相接地故障后系统的三相对称关系并未破坏，仅中性点及各相对地电压发生变化，中性点的电压上升到相电压，非故障相对地电压值增大为倍相电压，故对于该中性点不接

25、地系统可以带故障继续运行2小时。故障相接地点的对地故障电流为正常运行时对地电容电流的3倍。 在我国配电网电压在1035kV之间的架空线路多采用此接地方式。 4.1.5 4.1.5 电力系统的中性点运行方式电力系统的中性点运行方式 2中性点直接接地系统 系统中性点经一无阻抗（金属性）接地线接地的方式成为中性点直接接地。 此接地系统一般应用在接有单相负载的低压（380/220V）配电系统和电力系统高压（110kV以上）输电线路上。4.1.5 4.1.5 电力系统的中性点运行方式电力系统的中性点运行方式 3中性点经阻抗接地系统 在系统中性点与大地之间用一阻抗相连的接地方式称为中性点经阻抗接地。根据接

26、地电阻器电阻值的大小，接地系统分为高电阻接地和低电阻接地。 （1）高电阻接地：此种方式接地电流较小，通常在510A范围内，但至少应等于系统对地的总电容电流。保护方式需要配合接地指示器或警报器，保证故障时线路立即跳脱。 （2）低电阻接地：增大接地短路电流，使保护迅速动作，切除故障线路。电阻值的大小，必须使系统具有足够的最小接地故障电流（大约400A以上），保证接地继电器准确动作。 目前我国大城市10kV配电网的接地方式大多采用经低电阻接地的方式。 电力系统中性点运行方式电力系统中性点运行方式问题的提出：问题的提出： 电力系统中性点？电力系统中性点？中性点运行方式？中性点运行方式？ 电力系统中发电

27、机的三相绕组电力系统中发电机的三相绕组通常是星形联结的，变压器高通常是星形联结的，变压器高压侧绕组往往也是星形联结的，压侧绕组往往也是星形联结的，发电机、变压器绕组星形联结发电机、变压器绕组星形联结的结点称为中性点。的结点称为中性点。 1、中性点不接地系统、中性点不接地系统 是指系统中性点对地绝缘。是指系统中性点对地绝缘。 当系统发生单相接地故障后系统的三相对称当系统发生单相接地故障后系统的三相对称关系并未破坏，仅中性点及各相对地电压发生变关系并未破坏，仅中性点及各相对地电压发生变化，中性点的电压上升到相电压，非故障相对地化，中性点的电压上升到相电压，非故障相对地电压值增大为电压值增大为 倍相

28、电压，故对于该中性点不接倍相电压，故对于该中性点不接地系统可以带故障继续运行地系统可以带故障继续运行2小时。故障相接地小时。故障相接地点的对地故障电流为正常运行时对地电容电流的点的对地故障电流为正常运行时对地电容电流的3倍。倍。 3 2、中性点经消弧线圈接地系统、中性点经消弧线圈接地系统为什么要采用中性点经消弧线圈接地系统？为什么要采用中性点经消弧线圈接地系统？中性点不接地电力网发生中性点不接地电力网发生 d(1) 时，仍可时，仍可继续运行继续运行2h，但若接地电流值过大，会，但若接地电流值过大，会产生持续性电弧，危胁设备，甚至产生产生持续性电弧，危胁设备，甚至产生三相或二相短路。三相或二相短

29、路。当发生单相接地故障时，中性点电位上升为相电压当发生单相接地故障时，中性点电位上升为相电压消弧线图为可调电感线圈消弧线图为可调电感线圈 电感电流电感电流 I IL流过接地点，其总接电流流过接地点，其总接电流I地地=ILIC调线圈匝数，调线圈匝数， 使使I地地=0 IL与与IC方向相反方向相反 IL起到抵消起到抵消IC的作用。的作用。 3、中性点直接接地系统、中性点直接接地系统 系统中性点经一无阻抗（金属性）接地线接地的方式成为中性点直接接地。 此接地系统一般应用在接有单相负载的低压（380/220V）配电系统和电力系统高压（110kV以上）输电线路上。优点：优点： 1、不外加设备即可消弧、不

30、外加设备即可消弧 2、降低电网对地绝缘，节省造价、降低电网对地绝缘，节省造价缺点：缺点： 1、供电可靠性降低、供电可靠性降低 改进：装自动重合闸装置、改进：装自动重合闸装置、 加备用加备用电源电源 2、电流很大、电流很大 改进：改进： 中性点经电抗器接地中性点经电抗器接地 、仅部、仅部分中性点接地分中性点接地比比 较较1、供电的可靠性、供电的可靠性 经消弧线圈接地经消弧线圈接地不接地不接地直接接地直接接地2、过电压与绝缘水平、过电压与绝缘水平 大接地大接地(直接接地）直接接地）相电压相电压 小接地小接地(不接地或消弧线圈接地不接地或消弧线圈接地)线电压线电压3、对通讯与信号系统的干扰程度、对通

31、讯与信号系统的干扰程度 大接地大接地电流大、干扰大电流大、干扰大 小接地小接地电流小，干扰小电流小，干扰小应用范围应用范围110kv及以上及以上直接接地直接接地2060kv I10A中性点经消弧线圈中性点经消弧线圈310kv I30A中性点经消弧线圈供电中性点经消弧线圈供电1kv及以下及以下直接接地直接接地二、电力网参数与等值电路电力网参数与等值电路输电线路的参数及等值电路输电线路的参数及等值电路 1电阻电阻 （1）导线的直流电阻）导线的直流电阻 式中式中 导线直流电阻，导线直流电阻， ； 导线材料的电阻率，导线材料的电阻率， m。 与温度有关，与温度有关， 温度为温度为20时，铜导线时，铜导

32、线 铝导线铝导线 导线的长度，导线的长度，m； 导线的截面积，导线的截面积，m2。SlRRm81088. 1m81015. 3lS （2）不同温度下的导体电阻）不同温度下的导体电阻 式中式中 温度为温度为 时导体电阻，时导体电阻， ； 0时导线材料的电阻率，时导线材料的电阻率， m； 是是 的温度系数，的温度系数，1； 导体的温度，导体的温度，； 导线的长度，导线的长度，m； 导线的截面导线的截面积，积，m2201 ）（RRSlR）（10R0lS 2. 2.电抗电抗 （1 1）单相导线线路电抗）单相导线线路电抗 式中式中 导线单位长度的电抗，导线单位长度的电抗， km； 导线外半径导线外半径，

33、mm； 交流电的频率，交流电的频率，Hz； 导线材料的相对导磁系数；导线材料的相对导磁系数； 铜和铝铜和铝 钢钢 三根导线间的几何平均距离，简称几何均三根导线间的几何平均距离，简称几何均 距，距，mm。4110)5 . 0lg6 . 4(2rDfxm1xrfmD113cabcabmDDDD0157. 0lg1445. 01rDxm （2 2）分裂导线线路电抗）分裂导线线路电抗 式中式中 每一相分裂导线的根数。每一相分裂导线的根数。 分裂导线的等值半径分裂导线的等值半径 ，mm； 其中：其中： 每根导线的实际半径，每根导线的实际半径，mm； 一根分裂导线间的几何均距，一根分裂导线间的几何均距，m

34、m。nrDxeqm0157. 0lg1445. 01neqrnnmeqrar1rma 某三相单回路输电线路，采用某三相单回路输电线路，采用LGJ-300型导型导线，计算外径为线，计算外径为25.2mm，已知导线的相间距，已知导线的相间距离为离为 求求: （1）三相导线水平布置，且完全换位时，每）三相导线水平布置，且完全换位时，每公里线路的电抗值；公里线路的电抗值； （2）三相导线等边三角形布置时，每公里线）三相导线等边三角形布置时，每公里线路的电抗值。路的电抗值。解：导线的相应计算半径为解：导线的相应计算半径为 mD6mmmr3106 .126 .1222 .25（1）三相导线水平布置时）三相

35、导线水平布置时（2）三相导线等边三角形布置三相导线等边三角形布置时时mDDm6kmrDxm/403. 00157. 0387. 00157. 0106 .126lg1445. 00157. 0lg1445. 031mDDm56. 7626. 126. 1kmrDxm/41. 00157. 01014. 00157. 0106 .1256. 7lg1445. 00157. 0lg1445. 031 3. 3.电导电导 当线路实际电压高于电晕临界电压时，当线路实际电压高于电晕临界电压时，与电晕相对应的电导为与电晕相对应的电导为 式中式中 导线单位长度的电导，导线单位长度的电导，Skm； 实测三相电

36、晕损耗的总功率，实测三相电晕损耗的总功率， kW km； 线路电压，线路电压，kV。32110UPgg1ggPU 4. 电纳电纳 电力线路的电纳（容纳）是由导线间以及电力线路的电纳（容纳）是由导线间以及导线与大地间的分布电容所确定的。每相导线导线与大地间的分布电容所确定的。每相导线的等值电容的等值电容 Fkm 当频率为当频率为50Hz时，单位长度的电纳为时，单位长度的电纳为 Skm6110lg0241. 0rDCm61110lg58. 72rDfCbm 5. 线路每相总电阻、总电抗、总电导和总电线路每相总电阻、总电抗、总电导和总电纳纳 当线路长度为当线路长度为 时，线路每相总电阻、总电时，线路

37、每相总电阻、总电抗、总电导和总电纳为抗、总电导和总电纳为l）（）（）（）（SlbBSlgGlxXlrR1111 6. 输电线路的等值电路输电线路的等值电路 （1）一字形等值电路）一字形等值电路 对于线路长度不超过对于线路长度不超过100km100km的架空线路，线的架空线路，线路电压不高时，好天气时不发生电晕，线路电路电压不高时，好天气时不发生电晕，线路电纳的影响不大，可令纳的影响不大，可令 。正常情况时，绝。正常情况时，绝缘子泄漏又很小，可令缘子泄漏又很小，可令 。01b01g （2） 形等值电路和形等值电路和T形等值电路形等值电路 对于线路长度为对于线路长度为100100300km300k

38、m的架空线路，或的架空线路，或长度不超过长度不超过100km100km的电缆线路，电容的影响已的电缆线路，电容的影响已不可忽略，需采用不可忽略，需采用 形等值电路或形等值电路，形等值电路或形等值电路，图中图中 为全线路总导纳，为全线路总导纳， ，当，当 时时 。 YjBGY0GjBY 变压器参数及等值电路变压器参数及等值电路 1双绕组变压器双绕组变压器 （1）等值电路）等值电路 a a） 形等值电路形等值电路 b b）简化等值电路）简化等值电路 反映励磁支路的导纳接在变压器的一次侧。反映励磁支路的导纳接在变压器的一次侧。图中所示变压器的四个参数可由变压器的空图中所示变压器的四个参数可由变压器的

39、空载和短路试验结果求出。载和短路试验结果求出。 （2 2） 试验参数试验参数 1 1）短路试验）短路试验 由变压器的短路试验可得变压器的短路损耗由变压器的短路试验可得变压器的短路损耗 和变压器的短路电压和变压器的短路电压 。 2 2）空载试验）空载试验 由变压器的空载试验可得变压器的空载损耗由变压器的空载试验可得变压器的空载损耗 和空载电流和空载电流 。 利用这四个量计算出变压器的利用这四个量计算出变压器的 、 、 和和 。 kP%kU0P%0ITRTXTGTB （2 2） 试验参数试验参数 1）电阻）电阻 式中式中 变压器一、二次绕组的总电阻，变压器一、二次绕组的总电阻， ； 变压器额定短路

40、损耗变压器额定短路损耗，kW； 变压器的额定电压，变压器的额定电压，kV； 变压器的额定容量，变压器的额定容量，kVA 23210NNkTSUPRTRkPNUNS （2）试验参数试验参数 2）电抗）电抗 式中式中 变压器一次、二次绕组的总电抗，变压器一次、二次绕组的总电抗， ； 变压器短路电压的百分数；变压器短路电压的百分数； 电抗压降百分数，大型变压器；电抗压降百分数，大型变压器； 变压器的额定容量，变压器的额定容量，kVA。 变压器的额定电压，按归算到变压器变压器的额定电压，按归算到变压器 某一侧，某一侧，kV。 NNkNNpTSUUSUUX10%10%22TX%kU%pU%kpUUNSN

41、U （2）试验参数试验参数 3）励磁电导）励磁电导 式中式中 变压器的电导，变压器的电导，S； 变压器额定空载损耗，变压器额定空载损耗，kW； 变压器的额定电压，变压器的额定电压，kVkV。 23010NTUPGTG0PNU （2）试验参数试验参数 4）励磁电纳）励磁电纳 式中式中 变压器的电纳，变压器的电纳，S； 变压器额定空载电流的百分值；变压器额定空载电流的百分值； 变压器的额定容量，变压器的额定容量，kVA； 变压器的额定电压，变压器的额定电压，kV； 52010%NNTUSIBTB%0INSNU 2三绕组变压器三绕组变压器 （1）等值电路）等值电路 （2）试验参数）试验参数 1）电阻

42、）电阻 变压器三个绕组容量比为变压器三个绕组容量比为100100100（）的三绕组变压器，通过短路试验可以得（）的三绕组变压器，通过短路试验可以得到任两个绕组的短路损耗到任两个绕组的短路损耗 、 、 。由此。由此算出每个绕组的短路损耗算出每个绕组的短路损耗 、 、 。 12kP23kP31kP1kP2kP3kP22331121kkkkPPPP23123122kkkkPPPP21231233kkkkPPPP2321110NNkTSUPR2322210NNkTSUPR2323310NNkTSUPR （2）试验参数）试验参数 2）电抗）电抗 通常变压器铭牌上给出各绕组间的短通常变压器铭牌上给出各绕组

43、间的短路电压路电压 、 、 ，由此可求出各绕，由此可求出各绕组的短路电压：组的短路电压：%12kU%23kU%31kU2%2331121kkkkUUUU2%3123122kkkkUUUU2%1231233kkkkUUUUNNkTSUUX10%211NNkTSUUX10%222NNkTSUUX10%233 （2）试验参数）试验参数 3）导纳）导纳 三绕组变压器导纳的计算方法和求双三绕组变压器导纳的计算方法和求双绕组变压器导纳的方法相同。绕组变压器导纳的方法相同。 标么值计算标么值计算 1标么值标么值 任意一个物理量对基准值的比值称为标么值，任意一个物理量对基准值的比值称为标么值，它是个无单位的比

44、值。它是个无单位的比值。 实际值（具有单位）实际值（具有单位） 标么值标么值 基准值（与实际值同单位）基准值（与实际值同单位） 一个物理量的标么值是实际有名值与具有同一个物理量的标么值是实际有名值与具有同样单位的一个有名基准值的比值，本身已不再具样单位的一个有名基准值的比值，本身已不再具有单位。标么值实际上是一个相对值。有单位。标么值实际上是一个相对值。 例：例： 某某10kV10kV变电站装有一台变电站装有一台SJL1-630/10SJL1-630/10型变压器型变压器, ,其铭牌数据如下其铭牌数据如下: : ； ； ； ； ； ，求变压求变压器各项参数。器各项参数。解：解：短路电压中的有功

45、分量短路电压中的有功分量 kVASN6304 . 0/10/21NNUUkWPk4 . 8kWP3 . 104% kU2%0I12. 263010104 . 8102222321NNkTSUPR0034. 0630104 . 04 . 8102222322NNkTSUPR%33. 1630104 . 810%22NkaSPU短路电压中的无功分量短路电压中的无功分量 一般计算一般计算 时，仍用时，仍用 %78. 333. 14%2222akpUUU%pkUUTX%kU35. 66301010410%2221NNkTSUUX01. 0630104 . 0410%2222NNkTSUUXSUSIBN

46、NT42521501026. 11010630210%SUSIBNNT0788. 04 . 010630210%252250/SUPGNT22322301081. 04 . 0103 . 110SUPGNT5232130103 . 110103 . 110标么值计算标么值计算 2. 基准值的选取基准值的选取（1）功率基准值的选取）功率基准值的选取 发电机的额定容量；发电机的额定容量； 变压器的额定容量；变压器的额定容量； 电力系统的总容量；电力系统的总容量； 一般选取整数一般选取整数100MVA或或1000MVA作基准值。作基准值。（2）电压基准值的选取）电压基准值的选取 以设备的或电力网的额

47、定电压作为基准值；以设备的或电力网的额定电压作为基准值； 以所谓电力网平均电压以所谓电力网平均电压 作为基准值。作为基准值。NU05. 1 3不同基准值的标么值之间的变换不同基准值的标么值之间的变换 发电机、变压器、电抗器等以设备的额定值发电机、变压器、电抗器等以设备的额定值为基准的标么值或百分值给出。为基准的标么值或百分值给出。在电力系统计在电力系统计算中采用统一基准值算中采用统一基准值。 若电抗以若电抗以 表示，用统一基准值表示表示，用统一基准值表示的电抗标么值为的电抗标么值为 IUX3NBBNNNBBNNBBNNNBNNBSSUUXIIUUXIUIUXXXXXXX2*33）（三、简单电网

48、潮流计算简单电网潮流计算潮流计算潮流计算 电力系统稳态运行状态的一种最主要的基本计算。电力系统稳态运行状态的一种最主要的基本计算。 对规划中的电力系统，潮流计算的目的是为检验网络对规划中的电力系统，潮流计算的目的是为检验网络结构，选择导线截面和变电设备，选择调压装置、无结构，选择导线截面和变电设备，选择调压装置、无功补偿设备及其配置提供依据；功补偿设备及其配置提供依据； 分析机组发电出力和负荷的变化以及网络结构的改变分析机组发电出力和负荷的变化以及网络结构的改变对系统电压质量和安全经济运行的影响对系统电压质量和安全经济运行的影响 ； 在潮流计算中首先应校核网络枢纽点的电压水平及网在潮流计算中首

49、先应校核网络枢纽点的电压水平及网络各节点的电压是否满足要求，其次校核各电厂发电络各节点的电压是否满足要求，其次校核各电厂发电机的有功及无功出力是否符合技术要求，另外根据计机的有功及无功出力是否符合技术要求，另外根据计算的要求对各线路、变压器的潮流进行分析。算的要求对各线路、变压器的潮流进行分析。 一般包括潮流分布功率分布计算、功率损耗计算、电一般包括潮流分布功率分布计算、功率损耗计算、电能损耗计算、电压损失计算。能损耗计算、电压损失计算。 系统稳定计算系统稳定计算 目的：校验网络结构和系统运行参数是否满足系统稳定目的：校验网络结构和系统运行参数是否满足系统稳定运行的要求，从而提出是否改进网络结

50、构、改变运行运行的要求，从而提出是否改进网络结构、改变运行参数或采取其他提高稳定的措施。参数或采取其他提高稳定的措施。静态稳定是指电力系统在遭到小干扰后恢复至稳态运行静态稳定是指电力系统在遭到小干扰后恢复至稳态运行方式的能力。小干扰是指在这种干扰作用下电力系统方式的能力。小干扰是指在这种干扰作用下电力系统参数的变化与参数本身相比可以忽略不计。参数的变化与参数本身相比可以忽略不计。 暂态稳定是指电力系统受到大干扰后各同步电机保持同暂态稳定是指电力系统受到大干扰后各同步电机保持同步运行并恢复到原来稳态运行方式或过渡到新的稳态步运行并恢复到原来稳态运行方式或过渡到新的稳态运行方式的能力。运行方式的能

51、力。 动态稳定是指电力系统受到小的或大的干扰后，在自动动态稳定是指电力系统受到小的或大的干扰后，在自动调节和控制装置的作用下，保持长过程的运行稳定性调节和控制装置的作用下，保持长过程的运行稳定性的能力。的能力。电压降落、电压损耗、电压偏移电压降落、电压损耗、电压偏移 1. 1.电压降落电压降落 输电线路始末两端电压的相量差称为电压输电线路始末两端电压的相量差称为电压降落。降落。 2.2.电压损耗电压损耗 输电线路首、末端电压有效值之差称为线路输电线路首、末端电压有效值之差称为线路的电压损耗。的电压损耗。 电压损耗百分值，即是电压损耗与相应线电压损耗百分值，即是电压损耗与相应线路的额定电压相比的

52、百分值：路的额定电压相比的百分值： 21。UUUUQXUUUPR21%100%21NUUUU111111URQXPjUXQRPU 3. 电压偏移电压偏移 由于电力线路中存在电压损耗，线路由于电力线路中存在电压损耗，线路中各点的实际电压不等，任意一点的实中各点的实际电压不等，任意一点的实际电压有效值与线路额定电压有效值的际电压有效值与线路额定电压有效值的差值称为电压偏移。它与额定电压的比差值称为电压偏移。它与额定电压的比值的百分数，称为电压偏移百分值。值的百分数，称为电压偏移百分值。%100%NNUUUU 1 1线路中功率损耗的计算线路中功率损耗的计算 线路阻抗中的功率损耗包括有功功线路阻抗中的

53、功率损耗包括有功功率损耗及无功功率损耗，其值的大小与率损耗及无功功率损耗，其值的大小与流过阻抗的电流平方成正比。流过阻抗的电流平方成正比。3232103103XIQRIP 2变压器中的功率损耗计算变压器中的功率损耗计算 变压器中的功率损耗包括负载损耗（也叫铜损）和变压器中的功率损耗包括负载损耗（也叫铜损）和空载损耗（由铁损耗、磁滞损耗、涡流损耗组成）。空载损耗（由铁损耗、磁滞损耗、涡流损耗组成）。可以直接利用制造厂给出的短路及空载试验数据求得。可以直接利用制造厂给出的短路及空载试验数据求得。 式中式中 、 是变压器的短路损耗及短路电压百分值，是变压器的短路损耗及短路电压百分值， 、 是空载损耗

54、及空载电流百分值。是空载损耗及空载电流百分值。0222PPSSPPTGNkTRNTBNkTXSIQSSUQ100%100%0222kP%kU0P%0I简单输电系统的潮流计算简单输电系统的潮流计算 简单输电系统一般包括开式网和环网。简单输电系统一般包括开式网和环网。 开式电力网是一种简单的电力网，开式电力网是一种简单的电力网，可分成无变压器的同一电压等级的开式可分成无变压器的同一电压等级的开式网与有变压器的多级电压开式网。每一网与有变压器的多级电压开式网。每一种又包括有分支的开式网与无分支的开种又包括有分支的开式网与无分支的开式网两种。式网两种。 开式网的负荷一般以集中负荷表示，开式网的负荷一般

55、以集中负荷表示，并且在计算中总是作为已知量。并且在计算中总是作为已知量。 1 1同一电压等级开式网计算同一电压等级开式网计算 进行开式网的计算首先要给定一个进行开式网的计算首先要给定一个节点的电压，称为已知电压。由于已知节点的电压，称为已知电压。由于已知电压的节点不同，计算的步骤略有差别。电压的节点不同，计算的步骤略有差别。 （1 1）若已知开式网的末端电压，则由若已知开式网的末端电压，则由末端逐段向首端推算。末端逐段向首端推算。 （2 2）电力网计算中往往已知首端电压）电力网计算中往往已知首端电压及各个集中负荷。此时仅能采用近似计及各个集中负荷。此时仅能采用近似计算方法。算方法。 （1 1）

56、已知末端电压已知末端电压U Ua a和和各负荷点的负荷量各负荷点的负荷量，求求首首端端电压电压U Ub b 1 1）设）设末端电压末端电压为参考为参考电压，电压，计算计算从末端开始的从末端开始的第第段线路段线路中中末端电纳中末端电纳中的功率损耗的功率损耗。 2 2）确定确定电源送往末端电源送往末端的负荷。的负荷。等于等于末端负荷与末端负荷与末端电纳功率损耗之和末端电纳功率损耗之和。22aIIUBQILaaQjSS 3 3）求第求第段线路阻抗中的电压降及功段线路阻抗中的电压降及功率损耗率损耗。 4 4）确定）确定第第段线路段线路的首的首端电压端电压IaaaIaaaIIaaIIIIIaaIXUQP

57、jRUQPjXRUSSUjUjXRUSU2222222*）（）（）（）（IabUUU （2 2）已知已知首首端电压端电压和各负荷点的负荷量和各负荷点的负荷量，求末求末端端电压电压, ,首端功率。首端功率。 1 1）假定各点电压等假定各点电压等于额定电压于额定电压 。 2 2）计算）计算各各负荷负荷点对点对地电纳中的功率损耗地电纳中的功率损耗。 3 3）将各将各负荷负荷点对地点对地电纳中的功率损耗与电纳中的功率损耗与接在同一节点的负荷接在同一节点的负荷合并合并。NU22aIIUBQ22NILaILaaUBjSQjSS b bS aS LaS a Z=R+jX bU&Q B/2 bS B/

58、2 1Q aU& 4）从第段线路开始，计算阻抗上的功率损耗以及由前一负荷点送出的功率。 5）电源点的总负荷应是电源点送出的负荷与电源线路首端电纳中功率损耗之和。 6）以电源点为参考电压，由电源线路开始逐段计算线路电压降。IbabIINaISSSSjXRUSS2）（）（输电线路中功率的流向与电压相角和幅值的关系输电线路中功率的流向与电压相角和幅值的关系 有功功率流向由两端有功功率流向由两端相位差决定；相位差决定；无功功率由无功功率由U U1 1和和U U2 2的的差值决定；差值决定；222222URQXPjUXQRPU。(RX)222221UXPjUXQUU。)sin(cos11.jUU

59、sin212XUUP XUUUQ2212)(输电线路的空载与负荷运行特性输电线路的空载与负荷运行特性 1. 输电线路的空载运行特性输电线路的空载运行特性2222UBjSB02S2222UBjS222122UBRjUBXUU2212UBXUU21UU 所以：很小R 2. 输电线路负载运行特性输电线路负载运行特性 1）轻载时，末端电压有升高现象；）轻载时，末端电压有升高现象； 2） 输电线路的负载电流大于线路电容电流输电线路的负载电流大于线路电容电流时，输电线路末端电压将低于首端电压。输电线时，输电线路末端电压将低于首端电压。输电线路理论上能传输的最大功率与线路首末电压乘积路理论上能传输的最大功率

60、与线路首末电压乘积成正比，与线路电抗成反比，即：成正比，与线路电抗成反比，即：XUU21maxP无功功率平衡无功功率平衡 1. 1.无功功率平衡无功功率平衡 电力系统中无功电源所发出的无功功率应与系统中电力系统中无功电源所发出的无功功率应与系统中的无功负荷及无功损耗相平衡，同时还应有一定的无功的无功负荷及无功损耗相平衡，同时还应有一定的无功功率备用电源。功率备用电源。 2.2.无功电源无功电源 电力系统的无功电源包括同步发电机、调相机、电电力系统的无功电源包括同步发电机、调相机、电容器、电抗器、静止无功补偿器等。容器、电抗器、静止无功补偿器等。 3.3.无功负荷无功负荷 电力系统的无功负荷指的是用电设备所吸收