cha電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)

Chap

3

電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析一相等值電路3.1

輸電線路的電氣參數(shù)及等值電路

反映線路通過電流時產(chǎn)生有功功率損耗的電阻；

反映載流導線產(chǎn)生磁場效應的電感；

反映線路帶電時絕緣介質(zhì)中產(chǎn)生泄漏電流及導線附近空氣游離而產(chǎn)生有功功率損失的電導；

反映帶電導線周圍電場效應的電容。一、電

阻考慮到：（1）通過導線的為三相工頻交流電，由于集膚效應和鄰近效應，交流電阻大于直流電阻；集膚/趨膚效應：交流電通過導體時，導體內(nèi)部電流密度小，導體表面電流密度大。其原因是由于感抗的作用，導體內(nèi)部比表面具有更大電感，使得電流密集于導體表面。趨膚效應使得導體的有效截面積減小，因而

導體對交流電有效電阻比對直流電阻大。多股絞線扭絞，導線實長要增加2~3%；制造中，導線實際截面積比標稱小，故上式運用時，不用材料標準電阻率而用稍增大了的；α:

電阻溫度系數(shù)二、電

抗輪流改換三相導

線在桿塔上位置。（2）分裂導線六分裂導線四分裂導線間隔棒三、電

導

輸電線路輸送功率過程中，除了電流在線路電阻內(nèi)產(chǎn)生有功功率損耗外，在周圍絕緣介質(zhì)中還產(chǎn)生功率損耗。后者即與輸電線電導有關，也稱為泄漏電導，主要與沿絕緣子串及金具泄漏損耗以及電暈損耗有關。前者損耗很小，可忽略，后者起決定作用。

電暈現(xiàn)象：架空線路帶高壓情況下，當導線表面電場強度超過空氣擊穿強度時，導體附近空氣游離而產(chǎn)生局部放電現(xiàn)象，發(fā)出咝咝聲，并產(chǎn)生臭氧，夜間可見紫色光暈。四、電

納五、輸電線路等值電路

短距離：

50~80km

，

35kV

以下，電容不考慮，電阻、感表示的集中參數(shù)電路。

中距離：50km

以上，不超過200~300km

，110~220kV

，集中參數(shù)，電導忽略。

長距離：300km以上超高壓，分布參數(shù)。π型等值電路（用得多）T型等值電路3.2

變壓器的等值電路和參數(shù)雙繞組T等值電路RT：反映一一有功、損變變耗（壓銅器耗）的。等值電路X

XT：雙一繞、組二T：次近繞似組等漏值抗電。路常將勵磁支路前移到電源側(cè)。

G

GT三：繞反組映T渦：流勵損磁耗支（路鐵前耗移）的。星形等值電路。B

BT：所代有表參勵數(shù)磁均功折率算。到某側(cè)。三繞組T等值電路二、雙繞組變壓器的參數(shù)計算1．電

阻短路試驗：將一側(cè)繞組短接，在另一側(cè)繞組加電壓，使短路繞組的電流達到額定值。短路損耗約等于變壓器通過額定電流時原、繞組電阻的總損耗（銅副方

耗）。高壓側(cè)加三相功率（kVA）線電壓（kV）2．電

抗三相功率（kVA）線電壓（kV）3．電

導低壓側(cè)加空載試驗：將一側(cè)繞組開路，在另一側(cè)繞組加額定電壓。空載電流非常小，繞組中的銅耗也很小，變壓器鐵耗約為空載損耗。三相空載損耗（kW）線電壓（kV）4．電

納5．變比定義：變壓器兩側(cè)繞組的空載線電壓之比。三、三繞組變壓器的參數(shù)計算1．電阻RT1、RT2、RT3上述公式用于三個繞組額定容量均相同的情況。各繞組額定容量相等的三繞組變壓器不可能三個繞組同時滿載運行。根據(jù)電力系統(tǒng)運行的實際需要，三個繞組額定容量可造得不等。我國目前生產(chǎn)的變壓器三繞組容量比，按高、中、低壓繞況組順序主要有100/100/100、100/100/50、100/50/100三種。變壓器銘牌上額定容量是指容量最大的一個繞組的容量，也就是高壓繞組容量。公式中的ΔPk1、ΔPk2、ΔPk3是指繞組流過與變壓器額定容量SN相對應的額定電流時所產(chǎn)生的損耗。做短路試驗時，三個繞組容量不相等的變壓器將受到較小容量繞組額定電流的達限制。用上式計算時必須對工廠提供的短路試驗的數(shù)據(jù)進客行折算。（折算方法略）2．電抗XT1、XT2、XT33．求GT、BT只有一個勵磁支路，因此計算是一致的（空載試驗）。四、自耦變壓器（略）五、分裂繞組變壓器（略）3.3開式電力網(wǎng)的電壓和功率分布計算一、潮流計算概述

電力系統(tǒng)潮流計算是為了弄清楚在給定的某種運行條件和系統(tǒng)貌接線下，系統(tǒng)各部分的運行狀態(tài)。如各母線上的電壓（幅值和納相角），各元件中通過的功率大小以及功率損耗等。

傳統(tǒng)鹿的解析法靠手算

采用了一些物理模擬裝置

應用大型電娛子棋計算機進行潮流計算。二、單側(cè)電源的開式電力網(wǎng)的潮流分布計算

開式黨網(wǎng)絡：只能從一個方向取得電能的網(wǎng)絡。放射式干線式樹狀

閉式錫網(wǎng)絡：每一負荷至少可以從兩個方向取得電能的網(wǎng)絡。單電源噴環(huán)網(wǎng)雙電源環(huán)網(wǎng)兩端供電網(wǎng)絡1.輸電線的電壓和功率分布計算①給定同一節(jié)點的功率和電壓的潮流計算例如給出首端（發(fā)電廠）送出的功率及其母線電壓，求取末端實際送給用戶的功率及降壓變電所低壓側(cè)母線電壓。或者已知末端負荷功率及降壓變電所低壓側(cè)母線電壓的條件下，求取首端電壓和功率。<計算奸鉤步驟>電壓降嘴落縱分量電壓降豆落橫分量注意：所有計算必須取自同一點的電壓、功率值。公式中的功率為三相功率，電壓為線電壓，阻抗為一相值。實際計算中，有時要計算電壓降落，但節(jié)點電壓又頓不知道時，可以用額定電壓代替。②給定不同節(jié)點的功率和電壓的潮流計算給出：首端（發(fā)電廠）的母線電壓末端用戶吸收的功率求?。菏锥穗姀S送出功率末端用戶實際電壓思路：先假定某未知電壓，然后按“同一點”方法推算，直到誤差在允許范圍內(nèi)。③工程上常用的幾個計算量2.變壓器的電壓和功率分布計算激磁支路：不變損耗——由網(wǎng)絡電壓有關，與負荷無關。阻抗支路：可變損耗——與負荷有關，與輸電線路計算方法類似。S2:通

過35Tk的V以下一般不計激磁功率。阻抗支皺路中功率損耗（可變損耗）可由短路試驗數(shù)據(jù)測得：負荷巾功便率SN:T的額跟定功借率3.4電力系統(tǒng)的無功功率和電壓調(diào)整一、系統(tǒng)的無功電源、無功負荷和無功功率平衡

電壓是衡量電能質(zhì)量的重要指標，額定電壓運行下才最經(jīng)濟、有效、安全。

在額定電壓附近，電壓與無功功率關系比電壓與有功功率關系密切得多，表現(xiàn)為無功功率對電壓有較大變化率，所以分析系統(tǒng)運行電壓水平應從系統(tǒng)無功入手。綜合負疼荷盒的電壓靜態(tài)特性1.無功電源（1）發(fā)電機發(fā)電機是電力系統(tǒng)唯一的有功功率電源，同時也是最基本的無功功率電源。發(fā)電機的額定容量通常是指額定有功功率，如；

10萬kW、60萬kW機組等。給定的額定參數(shù)還有額定電壓、額定功率因數(shù)等。發(fā)電機的運行總受一定條件，如繞

組溫升、勵磁繞組溫升、原動機功率等的約束。這些約束條件決定了發(fā)

電機組發(fā)出的有功、無功功率有一定的限額。隱極機運行出力圖（E、P一定時，開口向下拋物線）（2）同步調(diào)相機

專門用來生產(chǎn)無功功率的一種同步電機。

在過勵磁、欠勵磁不同情況下，可分別發(fā)出或吸收感性無功功率。

改變勵磁可以平滑調(diào)節(jié)無功輸出，單機容量也可以做得較大。

所提供無功隨端電壓下降而增加，有利于電壓調(diào)整。

可以直接裝設在用戶附近就進供應無功功率，從而降低輸送過程中損耗。

有功功率損耗較大，維護較復雜，運行噪音大。（3）靜止無功補償器（SVC）

20世紀60年代發(fā)展起來的新型可控的靜止無功補償裝置。

利用晶閘管所組成的電力電子開關來分別控制電容器組與電抗器的投切，典型結(jié)構(gòu)：TCR——晶閘管控制電抗器型；TSC——晶閘管投切電容器型。

快速跟蹤負荷變動，改變無功大小和方向——可發(fā)出容性無功或感性無功。

電力電子器件的使用對電力系統(tǒng)產(chǎn)生諧波。（4）電力電容器

只能發(fā)無功功率，相當于無功電源。

容量可大可小，靈活性大，有功損耗小，適合分散安裝在負荷中心。

所提供的無功功率與端電壓平方成正比：Q=U2ωC，則電壓下降時，所提供的無功會減少，與調(diào)相機的調(diào)節(jié)效應相反。2.無功負荷和無功損耗（1）系統(tǒng)的無功負荷主要指以滯后的功率所吸收。因數(shù)運行的用電設備中主要是異步電動機的感性無激功磁功功誓率率，其漏抗中脫的趨無功顫損耗

額定電壓附近，電動機取用無功隨電壓增減而增減。

當電壓明顯低于額定值時，電動機取用無功主要有漏抗中無功損耗決定，此時隨電壓降低，曲線反而有上升性質(zhì)。（2）無功損耗

<變壓器>勵磁支路無功損耗，常稱為不變損耗。變壓器漏抗對應的無功損耗，與負荷電流平方成正比，稱為可變損耗。

<輸電線路>線路電抗產(chǎn)生，與線路電流平方成正比。線路電納產(chǎn)生，其無功功率是容性的，又稱為充電功率，可看作是無功電源。線路傳奔輸功率較大時，電抗中消耗無功>電容發(fā)出的無功，線路等值為

消耗無功；傳輸功率較小時、運行電壓水平較高時，則電容發(fā)出的無功>電抗消轉(zhuǎn)耗蘋的無功，線路等值為無功電源。（3）無功功率平衡與電壓運行水平系統(tǒng)的無功功率平衡，就是在運行的每一時刻，系統(tǒng)中各無功電源所發(fā)出的總的無功功率要與系統(tǒng)的無功同時，為了運行可靠及適應系統(tǒng)的發(fā)展，還要求有一定的無功備用容量。所有無誼功適電負源荷及無功損耗相平衡。所有無掘功鋼負荷所有無腸功源損耗無功備坡用刪，一鵲般為講系統(tǒng)席總無候功總無功示電并源總無功證負進荷+損耗1’122’U’aUaU’’aaa’’a’Q0U1：系倚統(tǒng)等辛值無市功電冤源的賀無功架電壓靜核態(tài)特慈性2：系馬統(tǒng)等孔值負機荷和謎網(wǎng)絡犧無功四損耗的追無功呈電探壓靜蔬態(tài)特斜性a：1與2決定順的無即功功城率平柱衡點Ua2’：無面功負包荷增善加，命特性筑上移a’：負搶荷增洲加，有電源調(diào)不變，誦1與2’決定新它的騾無功街功率媽平衡血點U’a醉<U粗a宅1’：無撤功電轟源增拖加，迅特性批上移a’’紡：負荷唉增科加，擔電源涉增加伴，1’與2’決定新儀的盡無功天功率率平衡旦點U’a稀<U避’焦’a昌為保證芽系原統(tǒng)電壓質(zhì)量，系統(tǒng)在規(guī)劃和運行時，需制定無功的供需平衡關系，并保朋證此有一佛定的備用容量。無功備用一般為無功負荷的7~8%。無功電源不足時，禾應遲就近京增設無功補償裝置。無功平通衡末和電額壓水鳳平關系奶區(qū)域性尚的儲水、級火電癥廠的奏高壓恨母線；嗎樞紐變殺電二旗站的、基二次系趙母統(tǒng)線；際中樞點的電壓管理有地方艷負商荷的黨發(fā)電污廠母信線。中樞點：指那些反映系統(tǒng)電壓水平的主要發(fā)電廠或樞

紐變溉電站的母線，系統(tǒng)中大部分負荷由這些節(jié)點供電。它們的電壓一旦確定，系統(tǒng)其他各點電壓也確定了。（1）逆調(diào)壓適用：線路長，負荷變動大的中樞點。

大負荷：線路電壓損耗大，升高中樞點電壓至線路額定電壓的105%。

小負荷：取線路額定電壓。（2）順調(diào)壓適用：線路不長，負荷變動不大的中樞點。

大負荷：允許中樞點的電壓低一點，但不低于線路額定電壓的102.5%。

小負荷：允許中樞點電壓高一點，但不高于線路額定電壓的107.5%。（3）常調(diào)壓介于以上二者之間的調(diào)壓方式，即在任何負荷下都保持中樞點電壓為線路額定電壓的102%~105%。有時候控制中樞點電壓不能保證所有負荷點電壓偏移均在還允許范圍內(nèi)，則要用其他調(diào)壓方式。三、電力系統(tǒng)的調(diào)壓措施略去線路電容功率及變壓器激磁功率，R、X為變壓器和線路已折啞算到高壓側(cè)的阻抗數(shù)值，可得末端電壓為：依單靠發(fā)電機、變壓器的輸出端電壓達到調(diào)壓目的（UG、K1、K2）依略靠改變無功功率分布、線路參數(shù)等實現(xiàn)調(diào)壓（P、Q、R、X）

改變發(fā)電機勵磁電流即可調(diào)整端電壓。不需另增設備，最經(jīng)濟，優(yōu)先考慮。

使發(fā)電機端電壓隨負荷大小而調(diào)節(jié)：負荷大時，網(wǎng)損大，調(diào)高發(fā)電機端電壓以維持網(wǎng)絡電壓水平；負荷輕時，網(wǎng)損小，調(diào)低發(fā)電機端電壓。

適用于孤立運行的小容量電廠或供電范圍不大、用戶性質(zhì)相似的電廠。

用戶性質(zhì)不同，或用戶距電源遠近相差懸殊時