第三章簡(jiǎn)單電力網(wǎng)

第三章簡(jiǎn)單電力網(wǎng)絡(luò)潮流的分析與計(jì)算§3.1電力線路和變壓器的功率損耗和電壓降落§3.2開式網(wǎng)絡(luò)的潮流分布§3.3環(huán)形網(wǎng)絡(luò)的潮流分布§3.1電力線路和變壓器的功率損耗和電壓降落一、電力線路的△S和△U(1)功率損耗△SZY2Y2相電壓,單相功率Z=R+jX，Y=G+jB①阻抗支路中的△SZ式中：也可由入端求△SZ：1/8/2024②導(dǎo)納支路中的△SY1，△SY2ZY2Y2末端支路△SY2：式中：入端支路△SY1：式中：普通忽略電導(dǎo)，即△PY1=△PY2=0推行上述公式也適宜三相，其中，線電壓,三相功率那么，三相的損耗。1/8/2024③線路中的△SZY2Y2倒推：阻抗末端：阻抗始端：線路入端：1/8/2024(2)電壓降落ZY2Y2設(shè)電壓降落相量圖1/8/2024電壓質(zhì)量的目的①電壓降落(矢量)②電壓損耗(標(biāo)量)電壓損耗百分?jǐn)?shù)③電壓偏移(標(biāo)量)始端偏移末端偏移④電壓調(diào)整末端空載時(shí)與負(fù)載時(shí)電壓的數(shù)值差⑤輸電效率1/8/2024二、變壓器的△S和△URTjXTGT-jBTI0IGIBI2(1)功率損耗△S額定負(fù)荷下額定電壓下(2)電壓降落1/8/2024三、電力網(wǎng)絡(luò)的電能損耗(1)線路的電能損耗△WZ年需求總電能PmaxTmaxTmax：年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)①用年負(fù)荷損耗率G求△WZ年負(fù)荷率年負(fù)荷損耗率閱歷公式G=KB+(1-K)B2K:閱歷系數(shù)，0.1~0.4B小，K取小；B大，K取大。∴全年能耗△WZ=8760·△Pmax·G1/8/2024②用年最大負(fù)荷損耗時(shí)間tmax求△WZ定義△WZ=△Pmax·tmaxtmax：年最大負(fù)荷損耗時(shí)間，與Tmax,cosj有關(guān),可查手冊(cè)。(2)變壓器的電能損耗△WT①銅損(繞組損耗)△WZT同線路的△WZ②鐵損(鐵芯損耗)△WYT△WYT=P0·(8760-t)P0:空載損耗，t:變壓器退出運(yùn)轉(zhuǎn)的小時(shí)數(shù)?！嘧儔浩魅昕偰芎摹鱓T=△WZT+△WYT=△WZT+P0·(8760-t)1/8/2024(3)電力網(wǎng)的網(wǎng)損率(線損率)W(%)△WC:送變電中一切的能耗，△WC=△WZ+△WT+…W1:供電量，W1=W總發(fā)電-W廠用電1/8/2024四、運(yùn)算負(fù)荷和運(yùn)算功率(1)運(yùn)算負(fù)荷1lG~T2T1234L1G~ZT1234LYT1ZT2YT2Zl①負(fù)荷功率(末端)②等值負(fù)荷功率③運(yùn)算負(fù)荷1/8/2024(2)運(yùn)算功率(對(duì)發(fā)電機(jī))1G~ZT1234LYT1ZT2YT2Zl①電源功率(首端)②等值電源功率③運(yùn)算功率1/8/2024§3.2開式網(wǎng)絡(luò)的潮流分布電力系統(tǒng)接線方式開式環(huán)形兩端供電放射式干線式鏈?zhǔn)揭?、?jiǎn)單開式網(wǎng)絡(luò)的潮流計(jì)算步驟1.作等值電路，求元件參數(shù)，將參數(shù)標(biāo)于圖中；2.潮流計(jì)算末端首端1/8/2024二、變電所較多的開式網(wǎng)絡(luò)的潮流計(jì)算步驟1.求元件參數(shù)；2.求變電所運(yùn)算負(fù)荷，發(fā)電機(jī)運(yùn)算功率；(用線路UN求)3.作出具有運(yùn)算負(fù)荷及運(yùn)算功率的等值網(wǎng)絡(luò)；4.潮流計(jì)算①假設(shè)知U末端，倒推末端電壓、功率首端②假設(shè)知U首端，那么(a)求功率分布S：假設(shè)全網(wǎng)U=UN，然后倒推；(b)求電壓U：U首端首端功率SU末端1/8/2024例3-1求各變電所和發(fā)電廠低壓母線電壓。SF-15000/110實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：Pk=133kW,Uk(%)=10.5,P0=50kW,I0(%)=3.5,SF-10000/110數(shù)據(jù)：Pk=97.5kW,Uk(%)=10.5,P0=38.5kW,I0(%)=3.5110kV線道路間幾何均距：Dm=4m,LGJ-70導(dǎo)線直徑：11.4mmS~GG~~116kV2×LGJ-7080LGJ-7050LGJ-705020+j15MVA10+j8MVA8+j6MVA2×12MW2×SF-10000/121121/10.52×SF-15000/110115.5/11SF-10000/110110/11cosj=0.8AIII1/8/2024解以有名值準(zhǔn)確計(jì)算(1)計(jì)算變壓器、線路參數(shù)〔歸算至110kV側(cè)〕SF-15000/110型額定形狀下的功率損耗1/8/2024SF-10000/110型降壓型升壓型額定形狀下的功率損耗〔升、降壓一樣〕1/8/2024LGJ-70線路參數(shù)查線路參數(shù)表得：r1=0.45Ω/km,x1=0.433Ω/km,g1=0,b1=2.62×10-6S/km各段線路的阻抗：S-I段R=r1l/2=0.45×80/2=18ΩX=x1l/2=0.433×80/2=17.3ΩI-A段與一樣A-II段R=r1l=0.45×50=22.5ΩX=x1l=0.433×50=21.6Ω1/8/2024(2)計(jì)算各變電所的運(yùn)算負(fù)荷和發(fā)電廠的運(yùn)算功率變電所I兩臺(tái)變壓器的損耗為變電所I母線上所連線路電納中無功的一半為變電所I的運(yùn)算負(fù)荷為1/8/2024變電所II一臺(tái)變壓器的損耗為變電所II母線上所連線路電納中無功的一半為變電所II的運(yùn)算負(fù)荷為1/8/2024發(fā)電廠A知兩臺(tái)發(fā)電機(jī)為2×12MW,cosj=0.8那么兩臺(tái)發(fā)電機(jī)的發(fā)電總?cè)萘繛?4+j18MVA升壓變阻抗支路低壓側(cè)的功率〔升壓變導(dǎo)納支路放在低壓側(cè)〕兩臺(tái)變壓器阻抗的損耗為發(fā)電廠A母線上所連線路電納中無功的一半為發(fā)電廠A的運(yùn)算功率為1/8/2024(3)計(jì)算電力線路的功率損耗，及功率分布〔設(shè)全網(wǎng)電壓為額定電壓〕作出具有運(yùn)算負(fù)荷及運(yùn)算功率的等值網(wǎng)絡(luò)S18+j17.3AIIISA~SI~~SIIS1~‘SI~‘‘S2~‘‘S2~‘~S3‘S3~‘‘22.5+j21.622.5+j21.6123S~GG~~116kV2×LGJ-7080LGJ-7050LGJ-705020+j15MVA10+j8MVA8+j6MVA2×12MW2×SF-10000/121121/10.52×SF-15000/110115.5/11SF-10000/110110/11cosj=0.8AIII1/8/2024S18+j17.3AIIISA~SI~~SIIS1~‘SI~‘‘S2~‘‘S2~‘~S3‘S3~‘‘22.5+j21.622.5+j21.6123功率計(jì)算〔倒推〕線路3中阻抗的功率損耗那么可見，功率方向：A→I線路2中阻抗的功率損耗那么可見，功率方向：S→I1/8/2024線路1中阻抗的功率損耗那么S18+j17.3AIIISA~SI~~SIIS1~‘SI~‘‘S2~‘‘S2~‘~S3‘S3~‘‘22.5+j21.622.5+j21.61231/8/2024S18+j17.3AIIISA~SI~~SIIS1~‘SI~‘‘S2~‘‘S2~‘~S3‘S3~‘‘22.5+j21.622.5+j21.6123(4)計(jì)算電力線路的電壓降落〔用給定的始端電壓和求得的始端功率求，略去橫分量〕線路1116kV線路2線路31/8/2024S~GG~~116kV20+j15MVA10+j8MVA8+j6MVA121/10.5115.5/11110/11AIII(5)計(jì)算電力線路的電壓降落，低壓母線的實(shí)踐電壓〔略去橫分量〕變電所I變壓器阻抗的功率損耗高壓側(cè)的功率變壓器電壓損耗歸算至高壓側(cè)的低壓母線電壓低壓母線實(shí)踐電壓1/8/2024S~GG~~116kV20+j15MVA10+j8MVA8+j6MVA121/10.5115.5/11110/11AIII變電所II變壓器阻抗的功率損耗高壓側(cè)的功率變壓器電壓損耗歸算至高壓側(cè)的低壓母線電壓低壓母線實(shí)踐電壓1/8/2024S~GG~~116kV20+j15MVA10+j8MVA8+j6MVA121/10.5115.5/11110/11AIII發(fā)電廠A變壓器阻抗的功率損耗高壓側(cè)的功率變壓器電壓損耗歸算至高壓側(cè)的低壓母線電壓低壓母線實(shí)踐電壓1/8/2024§3.3環(huán)形網(wǎng)絡(luò)的潮流分布一、環(huán)式網(wǎng)絡(luò)的潮流分布1G~T2T123T3123Z12Z23Z13等值電路1/8/2024(1)力矩法求環(huán)式網(wǎng)絡(luò)的功率分布123Z12Z23Z13對(duì)回路KVL方程設(shè)全網(wǎng)電壓為網(wǎng)絡(luò)額定電壓UN，且那么解得1231’Z12Z13Z23Z2Z31/8/20241231’Z12Z13Z23同理Z3’Z2’推行：對(duì)n個(gè)節(jié)點(diǎn)的環(huán)網(wǎng)與力學(xué)中梁的反作用力計(jì)算公式類似，故稱力矩法公式。留意：上述公式假設(shè)網(wǎng)絡(luò)中沒有功率損耗。1/8/2024(2)力矩法的實(shí)數(shù)計(jì)算令其中代入力矩法公式1/8/2024類似假設(shè)一切線段單位長(zhǎng)度的參數(shù)完全相等，那么可按線路長(zhǎng)度計(jì)算：功率分點(diǎn)功率匯入點(diǎn)。有功功率分點(diǎn)：無功功率分點(diǎn)：有功匯入點(diǎn)▼無功匯入點(diǎn)▽1/8/2024二、兩端供電網(wǎng)絡(luò)中的潮流分布1234Z12Z34Z23設(shè)線電壓設(shè)全網(wǎng)電壓且那么解得循環(huán)功率1/8/2024類似循環(huán)功率的正方向：高電壓低電壓AG~QF1BC10.5kVXX10.5/24210.5/231QF21/8/2024三、環(huán)式網(wǎng)絡(luò)的潮流計(jì)算計(jì)及網(wǎng)絡(luò)損耗△P,△U兩種情況1.知功率分點(diǎn)①由功率分點(diǎn)將環(huán)網(wǎng)解開；②由功率分點(diǎn)向兩側(cè)電源推算△P,△U2.知電源端電壓①由功率分點(diǎn)將環(huán)網(wǎng)解開；②設(shè)全網(wǎng)電壓為網(wǎng)絡(luò)額定電壓U=UN，求△P③由功率分點(diǎn)逐段求△UU各點(diǎn)1/8/2024例3-2對(duì)該網(wǎng)絡(luò)作潮流計(jì)算?！矆D中阻抗已歸算至220kV側(cè)〕發(fā)電廠F的母線II運(yùn)算功率為：40+j30MVA，其他功率由母線I提供。G~242kV2×LGJJ-400150km180+j100MVA50+j30MVA2×120MVA60MVAIG~II2×LGJ-120120kmLGJ-12060km110kVgxb231/1103+j110Ω0.8+j23Ω5.9+j31.5Ω65+j100Ω65+j100Ω231/121F降壓變壓器可略去電導(dǎo)，電納中的功率與220kV線路電納的功率合并為j10Mvar的無功電源接在降壓變壓器的高壓側(cè)。1/8/2024G~242kV2×LGJJ-400150km180+j100MVA50+j30MVA2×120MVA60MVAIG~II2×LGJ-120120kmLGJ-12060km110kVgxb231/1103+j110Ω0.8+j23Ω5.9+j31.5Ω65+j100Ω65+j100Ω231/121F解(1)作等值網(wǎng)絡(luò)180+j100MVA50+j30MVAIIIgxb3+j110Ω0.8+j23Ω5.9+j31.5Ω65+j100Ω65+j100Ω12345-(40+j30)MVA-j10Mvar1/8/2024180+j100MVA50+j30MVAIIIgxb3+j110Ω0.8+j23Ω5.9+j31.5Ω65+j100Ω65+j100Ω12345-(40+j30)MVA-j10Mvar(2)用力矩法求初步功率分布〔設(shè)全網(wǎng)電壓為網(wǎng)絡(luò)額定電壓〕==22-j5(MVA)同理核算計(jì)算無誤1/8/2024(3)作近似功率分布圖，計(jì)算循環(huán)功率242kV180+j100MVA50+j30MVAIIIgxb-(40+j30)MVA-j10Mvar231/110231/121168+j95168+j10522-j562+j2512-j5判別循環(huán)功率的正方向：網(wǎng)絡(luò)空載時(shí),將聯(lián)絡(luò)變壓器的高壓側(cè)解開,那么母線I電壓為：242kV而開口下方電壓為：>242kV故循環(huán)功率應(yīng)為順時(shí)針方向：4.9+j12.71/8/2024將循環(huán)功率疊加在原初步功率分布的支路上：180+j100MVA50+j30MVAIIIgxb-(40+j30)MVA-j10Mvar168+j95168+j10522-j562+j2512-j54.9+j12.7172.9+j107.7172.9+j117.77.1-j17.757.1+j12.317.1-j17.7功率分點(diǎn)如圖：有功分點(diǎn)：無功分點(diǎn)：▼▽▼▽1/8/2024(4)按UN計(jì)算功率損耗，務(wù)虛際的功率分布從無功分點(diǎn)b將環(huán)形網(wǎng)絡(luò)翻開為兩個(gè)開式網(wǎng)，再進(jìn)展潮流計(jì)算：(知末端負(fù)荷和首端電壓)180+j100MVA50+j30MVAIIIgxb-(40+j30)MVA-j10Mvar172.9+j107.7172.9+j117.7-7.1+j17.757.1+j12.317.1-j17.7▽3+j110Ω0.8+j23Ω5.9+j31.5Ω65+j100Ω65+j100Ω1/8/2024180+j100MVA50+j30MVAIIIgxb-(40+j30)MVA-j10Mvar172.9+j107.7172.9+j117.7-7.1+j17.757.1+j12.317.1-j17.7▽3+j110Ω0.8+j23Ω5.9+j31.5Ω65+j100Ω65+j100Ω同理母線I的總運(yùn)算功率:1/8/2024(5)計(jì)算各電壓降落，及各點(diǎn)電壓(由UI=242kV開場(chǎng))180+j100MVA50+j30MVAIIIgxb-(40+j30)MVA-j10Mvar172.9+j107.7172.9+j117.7-7.1+j17.757.1+j12.317.1-j17.7▽3+j110Ω0.8+j23Ω5.9+j31.5Ω65+j100Ω65+j100Ω同理1/8/2024與起始相差很大緣由：變壓器變比不匹配按給定變比計(jì)算各點(diǎn)電壓實(shí)踐值接近起始為計(jì)算誤差1/8/2024(