电力系统分析 课件 第5-8单元 电力系统不对称故障的分析计算-电力系统的稳定运行

电力系统分析§5-1对称分量法在不对称短路计算中的应用第五单元电力系统不对称故障的分析计算

课题一对称分量法在不对称短路计算中的应用

§5.1知识点：§5.1重点：§5.1难点：1.对称分量法的概念2.对称分量法在不对称短路中的应用对称分量法的概念

一、对称分量法的概念第五单元电力系统不对称故障的分析计算

课题一对称分量法在不对称短路计算中的应用所谓对称分量法，是指将一组不对称三相系统的三个相量（电流或电压）分解为三组分别对称的三序分量（正序、负序、零序）。

1.用解析法解释：

设

为一组不对称三相电流相量,则有

正序分量负序分量零序分量

2.用图解法解释：

图

三相量的对称分量(a）正序分量(b)负序分量(c)零序分量（a）（b）（c）第五单元电力系统不对称故障的分析计算

课题一对称分量法在不对称短路计算中的应用

=∴可得=3.证明旋转因子第五单元电力系统不对称故障的分析计算

课题一对称分量法在不对称短路计算中的应用二、在不对称短路计算中的应用

以A相接地短路为例说明第五单元电力系统不对称故障的分析计算

课题一对称分量法在不对称短路计算中的应用

ZG1ZL1正序等效电路ZG2ZL2负序等效电路ZG0ZL0零序等效电路第五单元电力系统不对称故障的分析计算

课题一对称分量法在不对称短路计算中的应用（c）（a）图

简化的三序等值网络图a）正序网b)负序网c)零序网（b）（c）近似计算中，忽略电阻，阻抗近似用电抗表示

第五单元电力系统不对称故障的分析计算

课题一对称分量法在不对称短路计算中的应用二、在不对称短路计算中的应用

（c）对称分量法的计算原理和求解步骤：1.原理：对称分量法+叠加定理2.求解步骤：1）画序网图；2）求各元件序参数;3）在序网图中求序电流、序电压；4）利用叠加定理求各相电流、电压。第五单元电力系统不对称故障的分析计算

课题一对称分量法在不对称短路计算中的应用电力系统分析§5-2同步发电机和异步电动机的序电抗第五单元电力系统不对称故障的分析计算

课题二

同步发电机和异步电动机的序电抗

§5.2知识点：§5.2重点：§5.2难点：1.同步发电机的三序电抗2.异步电动机的三序电抗同步发电机的三序电抗异步电动机的负序电抗一、同步发电机的负序与零序电抗第五单元电力系统不对称故障的分析计算

课题二

同步发电机和异步电动机的序电抗

1.正序电抗

描述的是当三相正序电流流过发电机定子绕组时，在空间产生与转子旋转方向相同的旋转磁场，两个磁场之间的漏磁通、电枢反应磁通关系。

2.负序电抗

描述的是当负序电流流过发电机定子绕组时，在空间产生与转子旋转方向相反的负序磁场，它以相对转子两倍的同步转速切割转子绕组，所以，X2取算术平均值或几何平均值（无阻尼绕组）：第五单元电力系统不对称故障的分析计算

课题二

同步发电机和异步电动机的序电抗一、同步发电机的负序与零序电抗

3.零序电抗三相零序电流所产生的合成磁势在电机气隙中之和为零，定子绕组电抗仅考虑漏磁通，所以，零序电抗很小。第五单元电力系统不对称故障的分析计算

课题二

同步发电机和异步电动机的序电抗

∴发电机的三序电抗关系：X1＞X2＞X0

（很小）二、异步电动机的序电抗

结论：旋转设备的正序电抗与负序电抗不同，零序电抗与之区别较大。第五单元电力系统不对称故障的分析计算

课题二

同步发电机和异步电动机的序电抗异步电动机与S关系曲线电力系统分析§5-3变压器的零序电抗及其等效电路第五单元电力系统不对称故障的分析计算

课题三变压器的零序电抗及其等效电路

§5.3知识点：§5.3重点：§5.3难点：变压器的三序电抗影响变压器零序电抗的因素变压器的零序电抗变压器的正序电抗和负序电抗相等第五单元电力系统不对称故障的分析计算

课题三变压器的零序电抗及其等效电路

正常运行时，一二次绕组的漏抗之和就是变压器的正序电抗。

一、变压器的零序电抗及其等效电路概述

无论变压器通以哪一序电流，均不会改变每一相的一次、二次绕组间或三侧绕组间的电磁关系，因此变压器的正序、负序和零序等效电路具有相同的形状。∴变压器的零序等效电路的形状与正序相似。(a)(b)第五单元电力系统不对称故障的分析计算

课题三变压器的零序电抗及其等效电路

二、变压器的零序等效电路与外电路的连接

以YNd接线变压器为例说明2的位置3的位置变压器的零序等效电路与外接电路的连接：与变压器中性点是否接地和接线方式有关！第五单元电力系统不对称故障的分析计算

课题三变压器的零序电抗及其等效电路

（一）双绕组变压器1.YNd接线变压器图5-10YNd接线变压器的零序等效电路（a）零序电流回路（b）零序等效电路（b）（a）第五单元电力系统不对称故障的分析计算

课题三变压器的零序电抗及其等效电路三、三相变压器的零序电抗和等效电路

2.YNy接线变压器接线变压器的零序等效电路a）零序电流回路b）零序等效电路（a）（b）图5-12第五单元电力系统不对称故障的分析计算

课题三变压器的零序电抗及其等效电路三、三相变压器的零序电抗和等效电路∞

3.YNyn接线变压器图5-12图

接线变压器的零序等效电路（a）零序电流回路（b）零序等效电路（a）（b）第五单元电力系统不对称故障的分析计算

课题三变压器的零序电抗及其等效电路三、三相变压器的零序电抗和等效电路第五单元电力系统不对称故障的分析计算

课题三变压器的零序电抗及其等效电路

三、三相变压器的零序电抗和等效电路（二）三绕组变压器4.YNdy接线变压器图5-12第五单元电力系统不对称故障的分析计算

课题三变压器的零序电抗及其等效电路

5.YNdd接线变压器图5-12三、三相变压器的零序电抗和等效电路6.YNdyn接线变压器图5-12第五单元电力系统不对称故障的分析计算

课题三变压器的零序电抗及其等效电路结论：变压器的零序电抗与变压器的中性点、接线方式、铁芯结构及外电路有很大关系，与变压器的正序（负序）电抗有很大区别。三、三相变压器的零序电抗和等效电路电力系统分析§5-4电力线路的零序电抗和等效电路第五单元电力系统不对称故障的分析计算

课题四电力线路的零序电抗和等效电路

§5.4知识点：§5.4重点：§5.4难点：电力线路的三序电抗影响电力线路零序电抗的因素电力线路的零序电抗第五单元电力系统不对称故障的分析计算

课题四电力线路的零序电抗和等效电路

电力线路正序电抗和负序电抗：三相导线经过换位，正序电抗等于负序电抗。电力线路零序电抗和等效电路第五单元电力系统不对称故障的分析计算

课题四电力线路的零序电抗和等效电路

1.“导线—大地”回路

2.

三相导线之间互感的影响互感起助磁作用

3.

平行线路的影响

平行线路互感起助磁作用第五单元电力系统不对称故障的分析计算

课题四电力线路的零序电抗和等效电路Ⅰ回线路

Ⅱ回线路互感

避雷线互感起去磁作用4.架空地线（避雷线）影响结论：X(0)=(2～5.5)X(1)，

在保护的近似计算中常取X(0)=3X(1)第五单元电力系统不对称故障的分析计算

课题四电力线路的零序电抗和等效电路互感电力系统分析§5-5电力系统各序网络的绘制第五单元电力系统不对称短路的分析计算

课题五电力系统各序网络的绘制

§5.5知识点：§5.4重点：§5.4难点：电力系统三序网络的绘制零序网络的绘制零序网络的绘制各序网络的绘制原则第五单元电力系统不对称短路的分析计算

课题五电力系统各序网络的绘制

在故障点分别施加各序电势，从故障点开始，查明各序电流的流通情况，凡是某序电流能流通的元件，必须包含在该序网络中，并用相应的序参数及等值电路表示。

三点：电源点、故障点、中性点；一通：通路即各序电流的通路。各序网络的绘制关键三点一通！第五单元电力系统不对称短路的分析计算

课题五电力系统各序网络的绘制

以某电力系统f点发生接地短路为例，来说明各序网络的制订方法(难度大例题！)f(1，1)~图5-20电力系统接线图~第五单元电力系统不对称短路的分析计算

课题五电力系统各序网络的绘制

以某电力系统f点发生接地短路为例，来说明各序网络的绘制方法(难度小例题！)第五单元电力系统不对称短路的分析计算

课题五电力系统各序网络的绘制

一、正序网络绘制正序网络就与计算对称短路时所用的等值网络类似。其绘制方法如下：1）故障点接入正序电压（

）。2）正序电动势为发电机电动势，流过正序电流的全部元件均用正序阻抗和等值电路表示。3）正序电流不流经的元件（中性点接地阻抗、空载线路、空载变压器等）不必画出。第五单元电力系统不对称短路的分析计算

课题五电力系统各序网络的绘制

一、正序网络绘制第五单元电力系统不对称短路的分析计算

课题五电力系统各序网络的绘制

二、负序网络绘制负序电流通过的元件与正序电流相同，因此，负序网络与正序网络结构基本相同。不同之处为：1）故障点接入负序电压（

）。2）发电机无负序电势，但可流通负序电流，应为短接。3）各元件的电抗用负序电抗表示。第五单元电力系统不对称短路的分析计算

课题五电力系统各序网络的绘制

二、负序网络绘制第五单元电力系统不对称短路的分析计算

课题五电力系统各序网络的绘制

三、零序网络绘制零序网络结构与正、负序网络不一样，而且元件参数也不同。零序网络的制作方法如下：1）故障点接入零序电压（

）。2）各元件电抗用零序电抗表示。3）绘出与故障点相连线路的零序等值电路。4）延伸到与线路相连的变压器：①对

（Yd）接线，不计变压器及其外部电路；②对（YNy）、（

YNd

）接线，计及变压器，但不及其外部电路；③对

（YNyn）接线，计及变压器，延伸网络。第五单元电力系统不对称短路的分析计算

课题五电力系统各序网络的绘制

三、零序网络绘制电力系统分析§5-6简单不对称短路的分析与计算（1）06:09:34第五单元电力系统不对称故障的分析计算

课题六简单不对称短路的分析与计算（1）

06:09:34

§5.6知识点：§5.6重点：§5.6难点：1.三种不对称短路故障点的边界条件2.三种不对称短路故障点的特征1.三种不对称短路故障点的边界条件2.三种不对称短路故障点的特征问题提出：第五单元电力系统不对称故障的分析计算

课题六简单不对称短路的分析与计算（1）

06:09:34

三序网络，三个方程，6个未知数？简单不对称短路的分析与计算思路：1）画序网图；2）求各元件序参数;3）在序网图中求序电流、序电压；4）利用叠加原定求各相电流、电压。

一、单相接地短路

图5-24单相接地短路电路图1．列出故障边界条件或+=06:09:34+第五单元电力系统不对称故障的分析计算

课题六简单不对称短路的分析与计算（1）

一、单相接地短路

图5-24单相接地短路电路图2．新故障边界条件正序、负序、零序电流相等06:09:34第五单元电力系统不对称故障的分析计算

课题六简单不对称短路的分析与计算（1）

一、单相接地短路

3．用复合序网法求解基准相的序电压和序电流（b）（a）图5-26单相接地短路时短路点的电流、电压相量图（a）电流相量图（b）电压相量图图5-25单相接地短路的复合序网f（1）复合序网为三网串联06:09:34第五单元电力系统不对称故障的分析计算

课题六简单不对称短路的分析与计算（1）

一、单相接地短路

4．求解故障相电流和非故障相电压06:09:34第五单元电力系统不对称故障的分析计算

课题六简单不对称短路的分析与计算（1）

零序电抗越大，非故障电压越高！

一、单相接地短路

小结：06:09:341）复合序网：三网串联2）序电流关系：3）正序电流：4）短路电流：第五单元电力系统不对称故障的分析计算

课题六简单不对称短路的分析与计算（1）

二、两相短路

1．列出故障边界条件=或06:09:34图5-27两相短路电路图第五单元电力系统不对称故障的分析计算

课题六简单不对称短路的分析与计算（1）

二、两相短路

2．新故障边界条件图5-27两相短路电路图f（2）没有零序分量3．用复合序网法求解基准相的序电压和序电流图5-28两相短路的复合序网f（2）复合序网为两网并联06:09:34第五单元电力系统不对称故障的分析计算

课题六简单不对称短路的分析与计算（1）

二、两相短路

图5-28两相短路的复合序网4．求解故障相电流和非故障相电压06:09:34第五单元电力系统不对称故障的分析计算

课题六简单不对称短路的分析与计算（1）

二、两相短路

（a）（b）

两相短路时短路点的电流、电压相量图a)

电流相量图

b)

电压相量图06:09:34第五单元电力系统不对称故障的分析计算

课题六简单不对称短路的分析与计算（1）

二、两相短路

小结：06:09:341）复合序网：二网并联2）零序分量：无零序分量（即Ia0=0，Ua0=0）3）正序电流：

4）短路电流：

短路点电压：

第五单元电力系统不对称故障的分析计算

课题六简单不对称短路的分析与计算（1）

三、两相接地短路

1．列出故障边界条件+2．新故障边界条件06:09:34第五单元电力系统不对称故障的分析计算

课题六简单不对称短路的分析与计算（1）

3．用复合序网法求解基准相的序电压和序电流f（1.1）复合序网为三网并联三、两相接地短路

06:09:34第五单元电力系统不对称故障的分析计算

课题六简单不对称短路的分析与计算（1）

三、两相接地短路

4．求解故障相电流06:09:34第五单元电力系统不对称故障的分析计算

课题六简单不对称短路的分析与计算（1）

小结：三、两相接地短路

06:09:341）复合序网：三网并联2）序电压关系：3）正序电流：4）短路电流：第五单元电力系统不对称故障的分析计算

课题六简单不对称短路的分析与计算（1）

电力系统分析§5-6简单不对称短路的分析与计算（2）第五单元电力系统不对称故障的分析计算

课题六简单不对称短路的分析与计算（2）

§5.6知识点：§5.6重点：§5.6难点：正序等效定则正序等效定则第五单元电力系统不对称故障的分析计算

课题六简单不对称短路的分析与计算（2）

观察正序电流表达式！◆三相短路短路电流（即正序电流）：◆不对称短路电流正序电流：比较

正序等效定则：电力系统中某点发生简单不对称短路时，短路点电流的正序分量，与其短路点加入附加电抗而发生三相短路时的电流相等，这一重要的概念称为正序等效定则。

附加电抗四、正序等效定则的应用观察短路电流表达式！第五单元电力系统不对称故障的分析计算

课题六简单不对称短路的分析与计算（2）

四、正序等效定则的应用第五单元电力系统不对称故障的分析计算

课题六简单不对称短路的分析与计算（2）

四、正序等效定则的应用第五单元电力系统不对称故障的分析计算

课题六简单不对称短路的分析与计算（2）

四、正序等效定则的应用解：（1）计算各元件的各序电抗的标么值（2）绘制各序网等值电路，并化简各序网络第五单元电力系统不对称故障的分析计算

课题六简单不对称短路的分析与计算（2）

1.正序电路2.负序电路第五单元电力系统不对称故障的分析计算

课题六简单不对称短路的分析与计算（2）

第五单元电力系统不对称故障的分析计算

课题六简单不对称短路的分析与计算（2）

3.零序电路（3）计算各种不对称短路时的短路电流1）单相接地短路2）两相短路3）两相接地短路电力系统分析§5-7不对称短路网络中电压电流计算

第五单元电力系统不对称故障分析计算

课题七不对称短路网络中电压电流计算一、各序分量经变压器后的相位关系1.经Yy0联结变压器两侧正序、负序电压（电流）分别相位相同，即2.经Yd11（YNd11）联结变压器

第五单元电力系统不对称故障分析计算

课题七不对称短路网络中电压电流计算一、各序分量经变压器后的相位关系

2.经Yd11（YNd11）联结变压器

第五单元电力系统不对称故障分析计算

课题七不对称短路网络中电压电流计算二、非故障处电流、电压的计算

因为单相接地时故障点的正序、负序和零序电流相等，即

第五单元电力系统不对称故障分析计算

课题七不对称短路网络中电压电流计算二、非故障处电流、电压的计算

第五单元电力系统不对称故障分析计算

课题七不对称短路网络中电压电流计算二、非故障处电流、电压的计算根据对称分量法可得其b、c相的各序电流为

第五单元电力系统不对称故障分析计算

课题七不对称短路网络中电压电流计算二、非故障处电流、电压的计算所以，变压器d侧线路上各相电流为即YNd11接线变压器Y侧发生A相单相接地故障时，d侧线路上的b相电流为零，a相电流与c电流大小相等、方向相反。可以类似推导出：若YNd11接线变压器Y侧发生B相单相接地故障时，

d侧线路上的c相电流为零，b相电流与a电流大小相等、方向相反……。电力系统分析§5-8电力系统非全相运行

第五单元电力系统不对称故障分析计算

课题八电力系统非全相运行§5.8知识点：§5.8重点：§5.8难点：非全相运行类型非全相运行特征非全相运行特征

电力系统非全相运行的类型

第五单元电力系统不对称故障分析计算

课题八电力系统非全相运行b）a）图5-40电力系统非全相运行示意图a）一相断开b）两相断开电力系统的非全相运行包括：一相或两相断线。电压、电流顺着线路的方向分析电力系统的非全相运行（断线）又叫纵向故障。短路叫横向故障。

一、单相断线

第五单元电力系统不对称故障分析计算

课题八电力系统非全相运行1.故障处的边界条件为

2.复合序网单相断线复合序网：三网并联（与两相接地短路类似）。3.特征之一:单相断线出现零序电流，零序电流保护可能动作！

二、两相断线

第五单元电力系统不对称故障分析计算

课题八电力系统非全相运行1.故障处的边界条件为

2.复合序网两相断线复合序网：三网串联（与单相接地短路类似）。3.特征之一:两相断线出现零序电流，零序电流保护可能动作！电力系统分析§6-1电能质量标准第六单元电力系统频率电压调整

课题一电能质量标准

§6.1知识点：§6.1重点：§6.1难点：1.电能质量的指标（电压、频率、波形）1.电能质量的指标（电压、频率、波形）

1.需要的供电电压及其允许偏差。2.需要的供电频率及其允许偏差。3.良好的电压波形（理性的交流电源是正弦波，直流电源是无波纹直流）。4.需要的供电容量。5.安全、不间断连续供电。★

用户对电能质量的要求第六单元电力系统频率电压调整

课题一电能质量标准

★

电能质量的标准六个相应的电能质量国家标准：◆

GB12325—2008《电能质量供电电压允许偏差》;◆

GB12326—2008《电能质量电压波动和闪变》;◆

GB/T15543—2008《电能质量三相电压允许不平衡度》;◆

GB/T14549—2009《电能质量公用电网谐波》;◆

GB/T15945—2008《电能质量电力系统频率允许偏差》;◆

GB/T18481—2001《电能质量暂时过电压和瞬态过电压》。第六单元电力系统频率电压调整

课题一电能质量标准

一、电压质量2.GB12325—2008对用户受电端供电电压允许偏差值规定：1）35kV及以上用户供电电压正、负偏差绝对值之和不超过额定电压的10%。2）10kV及以下三相供电电压允许偏差为额定电压的±7%。3）220V单相供电电压允许偏差为额定电压的+7%～-10%。1.电压偏移过大的危害：1）电压偏移过大对电力系统的危害；2）

电压偏移过大对电力用户的危害。第六单元电力系统频率电压调整

课题一电能质量标准

二、频率质量2.GB/T15945—2008对频率偏差规定：我国电力系统标准频率为50Hz，正常运行时频率偏差允许值±0.2Hz。当系统容量较小时，偏差值可以放宽到±0.5Hz。1.频率偏移过大的危害：1）频率偏移过大对电力系统的危害；2）

频率偏移过大对电力用户的危害。第六单元电力系统频率电压调整

课题一电能质量标准

三、公用电网谐波非线性负荷（整流、滤波等负荷）从电网吸收非正弦电流，引起电网电压畸变，通常把这些负荷称为谐波源。国际上公认谐波污染是电网的公害。2.GB/T14549—2009对各级电网谐波限值的规定：1.谐波产生与危害：电网标称电压/kV电压总谐波畸变率/%各次谐波电压含有率/%电网标称电压/kV电压总谐波畸变率/%各次谐波电压含有率/%奇次偶次奇次偶次0.385.04.02.0353.02.41.264.03.21.6663.02.41.2104.03.21.61102.01.60.8第六单元电力系统频率电压调整

课题一电能质量标准

三、公用电网谐波电压谐波畸变率：各次谐波（fn=n×50Hz，n＞1）电压的均方根值与基波电压（f=50Hz）有效值之比的百分数来表示。谐波畸变率=

第六单元电力系统频率电压调整

课题一电能质量标准电力系统分析§6-2电力系统频率特性第六单元电力系统频率电压调整

课题二电力系统的频率特性

§6.2知识点：§6.2重点：§6.2难点：1.负荷的频率特性2.发电机的频率特性发电机的频率特性

一、电力系统综合负荷的静态频率特性电力系统综合负荷的静态频率特性是指电力系统在稳态运行时，综合负荷功率随频率的变化关系。电力系统有功负荷与频率的关系：1.与频率变化无关的负荷例如白炽灯、电热器、电弧炉和整流负荷等第六单元电力系统频率电压调整

课题二电力系统的频率特性

电力系统某些负荷的阻力矩等于常数，如球磨机、切削机床、压缩机和卷扬机等，其消耗的有功功率与频率的一次方成正比，即2.与频率的一次方成正比的负荷3.与频率的二次方及高次方成正比的负荷电力系统某些负荷，例如离心水泵、鼓风机等，其从系统吸收的有功功率与频率的二次方或高次方成正比，即第六单元电力系统频率电压调整

课题二电力系统的频率特性

一、电力系统综合负荷的静态频率特性∴综上所述，电力系统综合负荷

为±0.2Hz第六单元电力系统频率电压调整

课题二电力系统的频率特性

一、电力系统综合负荷的静态频率特性定义负荷的调节效应系数(或负荷的单位调节功率)为：用标幺值表示一般电力系统

的取值范围在1～3之间。

负荷的调节效应对稳定频率有益！第六单元电力系统频率电压调整

课题二电力系统的频率特性

二、发电机组有功功率静态频率特性发电机组有功功率静态频率特性由发电机组的调速系统确定。离心式机械液压调速系统结构原理如图发电机组有功功率静态频率特性即指电力系统在稳态运行时，发电机组输出的有功功率与系统频率的关系，即第六单元电力系统频率电压调整

课题二电力系统的频率特性

二、发电机组有功功率静态频率特性离心式机械液压调速系统结构第六单元电力系统频率电压调整

课题二电力系统的频率特性

二、发电机组有功功率静态频率特性第六单元电力系统频率电压调整

课题二电力系统的频率特性

二、发电机组有功功率静态频率特性发电机组有功功率静态频率特性曲线如图通过调速器调整频率的过程，称为频率的一次调整。第六单元电力系统频率电压调整

课题二电力系统的频率特性

二、发电机组有功功率静态频率特性发电机组有功功率静态频率特性曲线如图调频器动作通过调频器调整频率的过程，称为频率的二次调整。第六单元电力系统频率电压调整

课题二电力系统的频率特性

二、发电机组有功功率静态频率特性通过调频器调整频率的过程，称为频率的二次调整。发电机组有功功率静态频率特性曲线的倾斜度用KG表示KG又称为发电机组的单位调节功率，若用标幺值表示则为：第六单元电力系统频率电压调整

课题二电力系统的频率特性

二、发电机组有功功率静态频率特性机组的调差系数是表示发电机组空载运行的频率f0与额定负荷时的频率fN差值的百分数，定义为σ调差系数

：反映了发电机组输出功率从0增加到额定功率PN，机组转速（频率）变化的百分数。第六单元电力系统频率电压调整

课题二电力系统的频率特性

二、发电机组有功功率静态频率特性第六单元电力系统频率电压调整

课题二电力系统的频率特性

二、发电机组有功功率静态频率特性汽轮机发电机组：水轮机发电机组：∴电力系统的频率特性为：第六单元电力系统频率电压调整

课题二电力系统的频率特性电力系统分析§6-3电力系统的有功功率平衡和频率调整

第六单元电力系统频率电压调整

课题三电力系统的有功功率平衡和频率调整§6.3知识点：§6.3重点：§6.3难点：1.电力系统的备用容量2.电力系统的频率调整1.电力系统的备用容量2.电力系统的一次、二次调整电力系统的一次、二次调整

一、电力系统有功功率平衡所以：引起电力系统频率变化的根本原因是系统有功功率的变化。当发电机转子输入的机械力矩等于输出的电磁力矩，转子匀速旋转，频率恒定！第六单元电力系统频率电压调整

课题三电力系统的有功功率平衡和频率调整

二、电力系统有功功率备用容量由于负荷变化是随机的，为维持频率恒定，则发电机必须具有备用容量。若备用容量按作用分类，可分为以下几种:1.负荷备用为满足一天24h计划外负荷增加和适应系统中的短时间负荷波动而留有的备用容量称为负荷备用。一般为系统最大负荷的2%～5%。第六单元电力系统频率电压调整

课题三电力系统的有功功率平衡和频率调整

二、电力系统有功功率备用容量2.事故备用当电力系统某些机组发生故障或者电厂预想出力突然下降时，为避免系统失去稳定性而留有的备用容量称为事故备用。一般为最大负荷的5%～10%，但不应该小于运行中最大一台机组的容量。3.检修备用为满足检修系统内发电设备而不影响供电质量而留有的备用容量称为检修备用。一般根据检修计划检修发电设备。第六单元电力系统频率电压调整

课题三电力系统的有功功率平衡和频率调整

二、电力系统有功功率备用容量4.国民经济备用为满足国民经济超计划增长，用户对电能的需求而留有的备用容量称为国民经济备用。根据国民经济的增长情况，一般为系统最大负荷的3%～5%。若按机组运行状态可分为：热备用、冷备用（或旋转备用、停机备用）。第六单元电力系统频率电压调整

课题三电力系统的有功功率平衡和频率调整

三、电力系统的频率调整1.频率的一次调整电力系统的频率特性当负荷变化，引起系统频率变化，发电机机组调速器动作，调整频率的过程称为频率的一次调整。第六单元电力系统频率电压调整

课题三电力系统的有功功率平衡和频率调整

三、电力系统的频率调整2.频率的二次调整即在频率一次调整的基础上，机组调频器（或同步器）动作，改变原动机机械功率，调整频率的过程称为频率的二次调整。3.频率的一、二次调整的比较1）作用对象：？2）调整结果：？3）参与机组：？4.频率的三次调整即发电机组在运行时按调度给定的、考虑经济运行的负荷曲线输出有功且分担调频任务，此调频称为频率的三次调整。第六单元电力系统频率电压调整

课题三电力系统的有功功率平衡和频率调整

四、主调频电厂的选择1.机组应有足够的调整容量和调整范围。2.机组调整发电功率的速度要快。3.符合安全及经济的原则。∴

从发电功率的调整范围和调整速度来看，具有调节库容的大中型水电站最适宜承担调频任务。例如湖北清江隔河岩水电站（4×300MW）,为华中电网主调频电厂。五、辅助调频电厂的选择第六单元电力系统频率电压调整

课题三电力系统的有功功率平衡和频率调整电力系统分析§6-4电力系统的静态电压特性第六单元电力系统频率电压调整

课题四电力系统的静态电压特性

§6.4知识点：§6.4重点：§6.4难点：1.电力系统的静态电压特性2.电力系统的无功电源电力系统的无功电源特性分析发电机P-Q特性分析

一、系统综合负荷的静态电压特性电力系统的静态电压特性是指电力系统在正常运行时，无功功率与电压的变化关系。包括无功电源的静态电压特性+综合负荷的静态电压特性1.白炽灯负荷2.电热器负荷第六单元电力系统频率电压调整

课题四电力系统的静态电压特性

一、系统综合负荷的静态电压特性3.电抗器负荷4.异步电动机负荷第六单元电力系统频率电压调整

课题四电力系统的静态电压特性

一、系统综合负荷的静态电压特性∴异步电动机有功功率和无功功率的静态电压特性曲线如图：在电力系统中，异步电动机占综合负荷的绝大多数，所以综合负荷的静态电压特性与异步电动机相似。所以，系统电压的变化会引起负荷无功灵敏的变化而有功基本不变。第六单元电力系统频率电压调整

课题四电力系统的静态电压特性

二、系统无功电源的静态电压特性1.同步发电机系统无功电源：同步发电机、同步调相机、并联电容器及静止补偿器同步发电机是系统唯一的有功电源，同时也是系统最主要的无功电源。在不影响输出有功功率的前提下，改变发电机的功率因数（数学上！），可以改变输出的无功功率。工程中，通过AGC系统（发电机自动调速系统）改变有功P（频率）；通过AVR系统（发电机自动励磁调节系统）改变无功Q（电压）。第六单元电力系统频率电压调整

课题四电力系统的静态电压特性

发电机AGC系统（自动调速系统）第六单元电力系统频率电压调整

课题四电力系统的静态电压特性

发电机AVR系统（自动励磁调节系统）第六单元电力系统频率电压调整

课题四电力系统的静态电压特性

二、系统无功电源的静态电压特性

发电机P-Q曲线（1）同步发电机P-Q极限功率曲线第六单元电力系统频率电压调整

课题四电力系统的静态电压特性

二、系统无功电源的静态电压特性正常工作时，运行点在抛物线的右侧，因此，正常运行时，当系统电压上升时，发电机输出的无功功率会减小，当系统电压降低时，发电机输出的无功功率会增加。发电机静态电压特性（2）同步发电机的静态电压特性第六单元电力系统频率电压调整

课题四电力系统的静态电压特性

二、系统无功电源的静态电压特性2.并联电力电容器第六单元电力系统频率电压调整

课题四电力系统的静态电压特性

二、系统无功电源的静态电压特性2.并联电力电容器第六单元电力系统频率电压调整

课题四电力系统的静态电压特性

二、系统无功电源的静态电压特性优点：1.可以集中安装在变电站，也可以分散安装在各负荷点；可以安装在变压器高压侧，也可安装在变压器的低压侧。2.有功损耗较小，约为额定容量的0.05%～0.5%。3.静止设备，运行维护也比较方便。因此，并联电力电容器是电力系统目前采用最广泛的无功补偿设备。2.并联电力电容器缺点：1.调节范围有限；2.调节不连续；3.调压性能不好。第六单元电力系统频率电压调整

课题四电力系统的静态电压特性

3.同步调相机（同步补偿机）同步调相机实质是空载运行的同步发电机（或同步电动机）。过励磁情况下，向系统发出感性的无功功率（即空载运行同步发电机）；欠励磁情况下，从系统吸收感性无功功率（即空载运行同步电动机）。缺点：同步调相机是旋转设备，运行维护费用较大；消耗的有功约为额定容量的1.8%～5.5%，容量越小，百分比越大。所以，同步调相机是一般使用在枢纽变电站。优点：1.调节连续、调节范围大。2.调节灵敏度高、调节性能好。第六单元电力系统频率电压调整

课题四电力系统的静态电压特性

二、系统无功电源的静态电压特性4.静止无功补偿器（SVC）静止补偿器：由电力电容器和电抗器并联组成。优点：具有运行维护简单、有功功率损耗小、可以消除系统中的某些高次谐波等优点。缺点：在高电压等级下，电力电子元器件造价较高，控制较复杂。第六单元电力系统频率电压调整

课题四电力系统的静态电压特性电力系统分析§6-5电力系统无功功率平衡和电压无功管理第六单元电力系统频率电压调整

课题五电力系统无功功率平衡和电压无功管理

§6.5知识点：§6.5重点：§6.5难点：1.电压中枢点的调压方式2.电力系统调压的原理电压中枢点的调压方式

一、电力系统无功功率平衡和备用3.一般无功备用容量取系统最大无功负荷的7%～8%。1.电力系统无功功率静态电压特性曲线2.无功功率平衡方程第六单元电力系统频率电压调整

课题五电力系统无功功率平衡和电压无功管理

二、电力系统的无功和电压管理所谓电压中枢点即电力系统中用于监视、控制和调整电压的母线。（一）电压中枢点的调压方式选择下列母线作为系统的电压中枢点：区域发电厂的高压母线。枢纽变电站的二次母线。有大量地方负荷的发电机电压母线。重要变电所负荷侧6～20kV电压母线。第六单元电力系统频率电压调整

课题五电力系统无功功率平衡和电压无功管理

为了满足这种逆调压的要求，一般需要在中枢点有调压要求较高的设备，例如发电机、调相机或者静止补偿器等。电压中枢点的调整方式可分为逆调压、恒调压和顺调压三种类型。1.逆调压所谓逆调压，即在最大负荷时，把中枢点的电压提高到线路额定电压的105%，在最小负荷时，把中枢点的电压减小到线路额定电压。（由上图说明）适应：线路较长，负荷变化较大，对电压要求较高的电网。第六单元电力系统频率电压调整

课题五电力系统无功功率平衡和电压无功管理

恒调压比逆调压的要求要低，一般不需要装设贵重的调压设备，通过合理选择有载变压器的分接头或者其他措施即可满足调压要求。2.恒调压(常调压)所谓恒调压，即在任何负荷下，中枢点电压保持恒定值，其值一般为线路额定电压的102%～105%某值。（由上图说明）适用：线路较短，负荷变化不大的电网。第六单元电力系统频率电压调整

课题五电力系统无功功率平衡和电压无功管理

顺调压的要求较低，一般调压设备，例如合理选择普通变压器的分接头或者并联电容器补偿，一般可满足调压要求。3.顺调压所谓顺调压，即在最大负荷时，允许中枢点电压低一些，但不得低于线路额定电压的102.5%，在最小负荷时，允许中枢点电压高一些，但不得高于线路额定电压的107.5%。（由上图说明）适用：线路不长，负荷变化不大，电压要求不高电网。第六单元电力系统频率电压调整

课题五电力系统无功功率平衡和电压无功管理

（二）电力系统无功电压管理电压合格率是指实际运行电压在允许电压偏差范围内累计运行时间与对应总运行统计时间之比的百分数。第六单元电力系统频率电压调整

课题五电力系统无功功率平衡和电压无功管理

三、电力系统调压原理第六单元电力系统频率电压调整

课题五电力系统无功功率平衡和电压无功管理

三、电力系统调压原理要调整用户端电压，可以采取以下措施：改变发电机的励磁电流来调节发电机的机端电压uG。改变变压器的分接头来调整变压器的变比k1或者k2。系统中设置无功补偿装置来改变电网输送无功功率Q。改变电力网的参数R、X，主要是减小线路的参数。第六单元电力系统频率电压调整

课题五电力系统无功功率平衡和电压无功管理电力系统分析§6-6电力系统调压措施

§6.6知识点：§6.6重点：§6.6难点：电力系统的调压措施变压器分接头、无功补偿电力系统的调压措施第六单元电力系统频率电压调整

课题六电力系统调压措施

一、改变发电机的励磁调压◆发电机励磁系统评价：同步发电机是系统唯一的有功电源，也是系统最主要的无功电源。发电机调压是各种调压手段中最直接、最有效和最经济的措施，不需要再投资，所以应当优先考虑采用。第六单元电力系统频率电压调整

课题六电力系统调压措施

二、改变变压器的分接头（变比）调压（一）无励磁调压变压器分接头电压的选择变压器分接头◆容量较小变压器，有3个或者5个分接头，铭牌上表示为±5%或±2×2.5%，即电压分别为1.05UN、UN、0.95UN或者1.05UN、1.025UN

、UN、0.975UN、0.95UN，调压范围为10%。第六单元电力系统频率电压调整

课题六电力系统调压措施

二、改变变压器的分接头（变比）调压（一）无励磁调压变压器分接头电压的选择变压器分接头◆容量较大的变压器，一般有5个分接头，铭牌上表示为±2×2.5%，即电压分别为1.05UN、1.025UN

、UN、0.975UN、0.95UN，调压范围为10%。第六单元电力系统频率电压调整

课题六电力系统调压措施

二、改变变压器的分接头（变比）调压（一）无励磁调压变压器分接头电压的选择变压器分接头第六单元电力系统频率电压调整

课题六电力系统调压措施

二、改变变压器的分接头（变比）调压（二）有载调压变压器分接头电压的选择根据GB/T6451-2015（油浸）和GB/T10228—2015（干式）规定，有载调压变压器分接头有±4×2.5%、±3×2.5%、±8×1.25%等几种，调压范围10～20%之间。1.有载调压变压器的分接头有载调压变压器的图形如何表示？第六单元电力系统频率电压调整

课题六电力系统调压措施

二、改变变压器的分接头（变比）调压有载调压变压器的结构第六单元电力系统频率电压调整

课题六电力系统调压措施

规程规定:35kV有载调压变压器的分接头每天调整次数不超过20次，110kV及以上电压有载调压变压器每天调整的次数不超过10次，每次调整间隔时间不小于1min；电抗型有载调压变压器调节次数超过2000～2500次时应报检修。有载调压变压器的结构和工作原理一般将调压绕组放在变压器中性点接地侧。第六单元电力系统频率电压调整

课题六电力系统调压措施

1.是否停电2.调压范围精度（三）比较3.结构、造价评价：改变变压器分接头调压实质改变系统无功分布，适合系统无功充足的场合。第六单元电力系统频率电压调整

课题六电力系统调压措施

三、无功功率补偿调压2.若QF闭合，投入补偿并联电力电容器，电网的电压损耗近似为1.若QF断开，没有投入补偿并联电力电容器，电网的电压损耗近似为

第六单元电力系统频率电压调整

课题六电力系统调压措施

三、无功功率补偿调压第六单元电力系统频率电压调整

课题六电力系统调压措施

三、改变电力网无功功率分布调压∴用户侧母线B的电压提高若按提高电压的要求，则补偿电容：

无功功率补偿(提高功率因数)，不仅降低了电压损耗，也可以降低了功率损耗，得到广泛应用。电力系统也把“无功功率分区、分层、就地平衡”作为无功补偿的基本原则。第六单元电力系统频率电压调整

课题六电力系统调压措施

四、改变电力网参数调压常用的措施如下：1.增大导线截面（主要适用配网）2.改变电力网的接线方式和运行方式1)在电网的改造建设中将单回线路改造成双回线路。2）将开式运行的电网改变为闭式运行的电网。3）在线路中串联电容补偿。

补偿度一般不宜大于50%串补原理第六单元电力系统频率电压调整

课题六电力系统调压措施

五、多种调压措施的配合1.优先考虑额外不投资的措施（例如发电机调压和变压器分接头调压）。2.变压器分接头调压是在Q充足的前提实施。3.调压的建设措施和运行措施配合。第六单元电力系统频率电压调整

课题六电力系统调压措施

（补充）六、频率调整与电压调整的关系（一）额定参数附近运行时，U的变化对P平衡及f的变化对Q平衡影响是次要的。（二）f变化较大时，U也随之变化1.f下降时，发电机电势下降，无功输出减小；系统的无功需求略有增加。为了满足无功平衡，发电机无功要增大。（即U也下降）2.f上升时，发电机电势增加，无功输出增加；系统的无功需求略有减小。为了满足无功平衡，发电机无功要减小。（即U也上升）第六单元电力系统频率电压调整

课题六电力系统调压措施

（补充）六、频率调整与电压调整的关系（二）U变化较大时，f也随之变化1.U下降时，系统的有功需求略有减小，即f增加。2.U上升时，系统的有功需求略有增加，即f下降。如果系统的有功和无功备用充足，则可维持系统电压、频率在允许范围内变化。第六单元电力系统频率电压调整

课题六电力系统调压措施电力系统分析§7-1电力系统经济运行概述第七单元电力系统经济运行

课题一概述

§7.1知识点：§7.1重点：§7.1难点：电力系统经济运行的概念线损率、煤耗率等第七单元电力系统经济运行

课题一概述

电力系统的经济运行：一是合理分配系统各发电机的有功负荷，使全系统消耗的一次能源最少，即发电厂的经济运行；二是采取必要的措施降低电力网的电能损耗，即电网的经济运行。煤耗率和线损率是反映电力系统经济运行的两个最重要指标。◆火力发电厂生产1kWh电能所消耗的标准煤量（g/kWh）称为煤耗率。例如大型先进的火力发电机组煤耗量约为300g/kWh左右。◆在某一时间内，线损电量占供电量的百分比称为线损率(或网损率)。例如一般10kV配网的线损率为4%左右。第七单元电力系统经济运行

课题一概述

■在电力网的损耗电量中，有些电量可通过理论计算出来，称为理论线损电量；■通过电度表统计的线损叫统计线损量。线损电量=供电量—售电量电力系统分析§7-2电力网的经济运行第七单元电力系统经济运行

课题二电力网的经济运行

§7.2知识点：§7.2重点：§7.2难点：1.电力网经济运行的概念2.电网经济运行的措施电网经济运行的措施电网线损的计算

一、电力网的电能损耗计算计算理论线损的方法主要：最大功率损耗时间法、面积法和均方根电流法。用面积法计算电能损耗∴一年的电能损耗计算式为第七单元电力系统经济运行

课题二电力网的经济运行

面积法第七单元电力系统经济运行

课题二电力网的经济运行

二、降低电力网电能损耗的技术措施分为：管理措施和技术措施。

管理措施：用电管理措施和计量管理措施。

技术措施：运行性措施和建设性措施。（一）对电力网进行升压改造即提高用户的功率因数：（二）减少无功功率在电力网中的传送（1）合理选择变压器、异步电动机的额定容量第七单元电力系统经济运行

课题二电力网的经济运行

二、降低电力网电能损耗的技术措施即提高用户的功率因数：（1）合理选择变压器、异步电动机的额定容量RTjXT-jBTGT

双绕组变压器的等效电路

异步电动机的等效电路切忌“大马拉小车”第七单元电力系统经济运行

课题二电力网的经济运行

（2）在用户处装设并联无功补偿装置（3）提高检修变压器、异步电动机的工艺水平第七单元电力系统经济运行

课题二电力网的经济运行

（三）实现线路的经济运行1.按经济电流密度选择导线截面2.将小截面导线换成大截面导线3.避免迂回供电4.在闭式网中实现功率的经济分布闭式网中的功率按阻抗反比分布，这种由线路阻抗所决定的功率分布，称为自然功率分布。当闭式网的功率按电阻反比分布时，其功率损耗最小，这种功率分布称为经济功率分布。第七单元电力系统经济运行

课题二电力网的经济运行

（四）实行变压器的经济运行（五）合理确定电力网的运行电压水平（六）合理调整和平衡负荷，提高负荷率（七）合理安排检修，尽量实行带电作业（八）加强电力网的维护工作负荷率提高10%，线损率降低2%第七单元电力系统经济运行

课题二电力网的经济运行电力系统分析§7-3

发电厂的经济运行第七单元电力系统经济运行

课题三发电厂的经济运行

§7.3知识点：§7.3重点：§7.3难点：1.发电厂经济运行的概念2.发电厂之间经济运行的准则发电厂之间经济运行的准则

发电厂的经济运行：

一、有功功率电源的最优组合；

二、有功功率负荷在运行机组间的最优分配。一、各类发电厂的运行特点和合理组合火力发电厂、水力发电厂和原子能发电厂三大类，在系统中合理组合：1）无调节水库的水电厂的全部功率和有调节水库的水电厂强迫功率应首先投入。有调节水库的水电厂，在丰水期，因水量充足应让它带稳定负荷，由中温中压凝汽式火电厂来带变动负荷，即担负调频任务；在枯水期，因水量较少应让它带变动负荷。2）原子能电厂由于运行费用小且起停费时，适宜带稳定负荷（基载厂）。3）对于火电厂来说，热电厂和高温高压凝汽式火电厂都应带稳定负荷，效率较低的中温中压火电厂可带稳定负荷，也可带变动负荷（辅助调频电厂）。第七单元电力系统经济运行

课题三发电厂的经济运行

二、火力发电厂发电机间有功负荷的最优分配发电机组的经济运行，其实质就是合理安排发电机组的发电功率，使其总的燃料消耗量最少！1.耗量特性与耗量微增率

第七单元电力系统经济运行

课题三发电厂的经济运行

1.耗量特性与耗量微增率

物理意义：表示在某功率点运行时，单位时间内输入能量微增量与输出功率微增量的比值。几何意义：表示耗量特性曲线在某功率点的斜率。第七单元电力系统经济运行

课题三发电厂的经济运行

2.等微增率准则电力系统各发电机组按相等的能源耗量微增率分配系统负荷时，系统总的能源消耗量最小，这就是等微增率准则。即当λ1=λ2……=λn时，总煤耗量最小！第七单元电力系统经济运行

课题三发电厂的经济运行

3.证明等微增率准则∴如图所示，当λ1=λ2时，即A点分配有功负荷时，总的煤耗B1B2最小！若两台发电机的比耗量曲线如图所示，求输出功率大小为00’时，两台发电机最小煤耗量。第七单元电力系统经济运行

课题三发电厂的经济运行

对具有n台发电机组的电力系统，用图解法求解各机组经济有功负荷的步骤如下：电力系统各发电机组按相等的能源耗量微增率分配系统负荷时，系统总的能源消耗量最小，这就是等微增率准则。第七单元电力系统经济运行

课题三发电厂的经济运行电力系统分析§7-4

无功功率负荷的经济分配第七单元电力系统经济运行

课题四

无功功率负荷的经济分配

一、等网损微增率准则在有功负荷经济分配已确定的前提下，无功负荷经济分布的目标，是使有功网损率达到最小！无功电源的网损微增率无功电源的最优分布：即当各无功电源点的网损微增率相当时，网损达到最小，即等网损微增率准则第七单元电力系统经济运行

课题四

无功功率负荷的经济分配

二、最优网损微增率准则电力网中如果全部负荷点都得到完全补偿，达到无功“就地平衡”，则网内无功流动减少到最低限度，从而可以获得最大的降损效益。但此时的无功补偿容量为最大。由于需要考虑投资的回收和补偿装置的年运行费用，从总的经济效益考虑，无功补偿容量又受到一定限制。综合分析补偿装置的节能效益与支出费用，即按年经济效益最优，可导出最优补偿容量的计算公式，即“最优网损微增率准则”。无功负荷的最优补偿：即在电力网结构一定的条件下，其网损微增率等于某一数值，其补偿容量具有最优的经济效益。无功补偿容量确定的准则，即“最优网损微增率准则