大学电力系统课程 第三章电力网的电压和功率分布

第三章电力网的电压和功率分布网络元件的电压降落和功率损耗开式网络的电压和功率分布闭式网络的电压和功率分布多级电压环网的功率分布电力网的电能损耗1.网络元件的电压降落元件首末端两点电压的向量差。3-1网络元件的电压降落和功率损耗1U1S1IRjX2S2I2ULDS1221)()(IjXRIjXRUU若以参考向量，已知,就是电压降向量把之分解为与平行和垂直的两个向量和22cos,I2U)(2jXRI2UADBD2222222222sincossincosRIXIUBDXIRIUADAB22221)(UUBDADIjXRUU式中和分别称为电压降落的纵分量和横分量。电力网习惯用功率运算2U2U22222222222sincosIjUIUjQPIUS22222222URQXPUUXQRPU2222222222sincossincosRIXIUXIRIU因此,由末端电压和功率可求得首端电压122222222221UURQXPjUXQRPUUUUU2221-UUUtg11111111URQXPUUXQRPU212112)()(UUUU1111UUUtg若以U1为参考向量则同样,也可由首端电压和功率求得末端电压。若以U1为参考向量则：212112)()(UUUU1111UUUtg11111111URQXPUUXQRPU1112UUUU21111111UURQXPjUXQRPU两种分解特别注意:计算电压降落时,必须用同一端的电压与功率。功角为负值时，无功应该改变符号22222222URQXPUUXQRPU11111111URQXPUUXQRPUUQRPXUUQXPRU21UU电压降落公式的分析高压输电线路的特性XR,可令R0,则：UQRPXUUQXPRUVPXUUQXU纯电抗元件中，电压降落的纵分量是因传送无功产生，横分量是因传送有功产生；换句话说，幅值差是传送无功的条件，相角差是传送有功的条件；感性无功由电压幅值高的一端流向低的一端，有功从相位越前的一端流向滞后的一端。21UU电压损耗和电压偏移电压损耗:两点间电压模值之差或表示为百分值:电压偏移:线路始末端电压与线路额定电压之差OADBG1U2U2U221UAGUUU%100(%)NNUUU电压偏移%100%21NUUUU2.网络元件的功率损耗1U1BQj2Bj1,1ISjXR2,2IS2U2Bj2BQj线路UTjBTGRT+jXT变压器(1)电流流过串联阻抗产生的功率损耗)()()()()()(2112122222jXRUSjXRIjXRUSjXRIS)(222222jXRUQP)(212121jXRUQPXUQPjRUQP222222222222QjP视在功率(2)电压加在并联导纳产生的功率损耗20)(UjBGSTTNSIjPQjPS100%00000直接用变压器空载试验数据计算21211BUQB22212BUQB线路变压器3-2开式网络的电压和功率分布开式网络及其等值电路电压和功率分布的计算降压变的处理近似计算的原则：（1）用UN求得各点的运算负荷。（2）从末段线路开始，用UN依次计算各段线路的功率损耗（3）用UA和已求得的功率分布，从A点开始逐段计算电压降落，求得UbUc和Ud（4）求得Ub和UcUd重复（1）～（3）1、同级电压的开式电力网UAbcd123SLDbSLDcSLDdA221NiBiUBQ33221BLDddBBLDccBBLDbbQjSSQjQjSSQjQjSS（1）用UN求得各点的运算负荷bcdSLDdAR1+jX1R2+jX2R3+jX3jB2/2SLDbSLDcjQB1jB1/2jB1/2jB2/2jB3/2jB3/2bbNLDbLDbBBLDbbQPUBBQjPQjQjSS2212121比如：SdSbScS3S3S1S2S1S2bcdAR1+jX1R2+jX2R3+jX3jB1/2从末段线路开始，用UN依次计算各段线路的功率损耗),()(,SS),()(,SS),()(,11'111211'2b122'222222'3c233'3332333LNLLNLLNLdSSSjXRUSSSSSSjXRUSSSSSSjXRUSSSS222'22'22'22'2221'11'11'11'1)()(,)()(,bcbcccbbcbbcAbAbAbAAbAAbUUUUURQXPUUXQRPUUUUUURQXPUUXQRPU用UA和已求得的功率分布，逐段计算电压降落，求得Ub、Uc和UdSdSbScS3S3S1S2S1S2bcdAR1+jX1R2+jX2R3+jX3jB1/2含负荷变压器的计算T1T2T3AbcdSLDbSLDcSLDd’STS0SLDd首先计算出对应高压侧的负荷功率，再求相应的运算功率T1T2T3AbcdSLDbSLDcSLDd如果节点b接发电机210BBbTbGbQjQjSSSSSGT1T2T3AbcdSLDcSLDd最大电压损耗和电压最低点的电压bcdScSdSbjΔQB1Z1Z2Z3ASdSbScdbc132AL-1bTcdSLDL-22、两级电压的开式电力网AR1+jX1Z'TR2+jX2jB1/2jB1/2jB2/2bcdjB2/2c'ΔS0SLD方法一：包含理想变压器，计算时，经过理想变压器功率保持不变，两侧电压之比等于实际变比k。AR1+jX1Z'TR'2+jX'2jB1/2jB1/2jB'2/2bd'jB'2/2c'ΔS0方法二：将线路L2的参数归算到L1电压级222222222k/BBXkXRkRAL-1bTcdSLDL-23-3闭式网络的电压和功率分布1、两端供电网络的功率分布(1)不计功率损耗的功率初分布2121IIIIIIIZIZIZUUAAA2A1ZZZII,ISIIII,ISIIIIII,IS11,IS22,ISZZZUUZZZIZZIZIZZZUUZZZIZIZZIAAAA12212121)()(SSZZZUUUZZZSZZSZSSSZZZUUUZZZSZSZZSCLDNAACLDNAA***1*2****2**1****2*1****2*1**)()()()(1SSS由前面的方程组可解出忽略功率损耗的功率分布计算式循环功率NNNUIUSUU后全式乘以对式各量取共轭值，然，，并认为忽略网络功率损耗，令0由负荷决定的功率(2)计及功率损耗的功率分布功率分点：功率由两个方向流入的节点。有功分点和无功分点可能出现在不同节点。将网络在功率分点处解开，形成两个开式网络，用前述的开式网络计算方法进行计算。A2A1S'S'S''S''S''S'122S1SSA2A1ZZZIS.,IS.,IS.,1.,1IS2.,2IS闭式网络的计算过程2.沿线有k个负荷点的情况SSZUUUZSZSSSZUUUZSZSCLDNAAkiiCLDNAAkiiii*1*2**1**2*1**1*)()('A1A2iZiZZS1SiSkkSIIS与开式网计算方法相同有功和无功分点在同一处时,功率分点处的电压最低；若不在同一点，则需分别计算实际电压值，确定电压最低点。例3－33.闭式网的电压损耗3-4多级电压环网的功率分布一、两台并联变压器构成的多电压级环网一、两台并联变压器构成的多电压级环网已知一次侧电压,则：AAAAUkUUkU22112*1*1*22*1*1*22*1*2*1*2*1*2*1)()(TTHNAATTLDTTTTHNAATTLDTTZZUUUZZSZSZZUUUZZSZS循环功率计算环路电势：循环功率：12121211)(kkkUkkUUUEAAAA2*1**'2*1*2*1*)(TTHNTTHNAAcZZUEZZUUUS)(21kkUUUEAPP空载环路电势的确定阻抗归算到低压侧1121122kkUkkkUUUEABee122*2*1**2*1*1kkkUZZUEZZUSBTTLNTTLNc简化计算或电力网电压未知121211kkUEkkUELNHN2*1*1222*1*12211TTLNTTHNcZZkkUZZkkUS例3－5二、多个电压级的环网环路电势的确定（1）作等值电路并进行参数归算；（2）空载时将环路断开，端口电压即为环路电势。注意：参数归算等级与断口所在位置一致循环功率计算**ZUESNc三级电压环网举例ka=121/10.5kb=242/10.5kc1=220/121kc2=220/11选110kV作为参考电压级，断口选在110kV线路若A端电压已知：若B端电压已知：111kkUkkkUUUEaAacbAPP)1(11kUkkkUUUEBbacBPP的情况考虑1k3.5电力网的电能损耗一、电能损耗和损耗率年电能损耗供电量：发电量与厂用电之差损耗率（网损率、线损率）：是衡量供电企业技术和管理水平的重要标志。%100供电量电力网损耗电量损耗率＝1.年负荷损耗率法年负荷率线路年负荷损耗率线路年负荷损耗率与年负荷率的近似关系87608760maxmaxmyTPWkmaxayPWk876021mymyayk)K(KkkK为经验数值。一般取K=0.1～0.4，kmy较低时取较小数值。计算过程：WPkkTmaxaymymax最大负荷的潮流计算maxayPkW87601.年负荷损耗率法变压器的年电能损耗：电阻损耗＋空载损耗TmaxaytPPkW08760tT为变压器一年中接入运行的小时数，缺乏具体数据时可取tT=8000h2.最大负荷损耗时间法最大负荷损耗时间：如果线路中输送的功率一直保持为最大负荷Smax，在τ小时内的电能损耗等于线路全年的实际电能损耗，则称τ为最大负荷损耗时间。3322187600322101010maxmaxniiiPRVSdtRVS)tP(W287600