《电力系统分析理论》刘天琪,邱晓燕第二版精华内容

2019/8/3电力系统三相短路的分析计算11.1.1电力系统电力系统的组成及分类锅炉汽轮机发电机升压变压器降压变压器电力线路厂用电用户供热网GM发电厂电力系统电力网动力系统2019/8/3电力系统三相短路的分析计算2总装机容量定义：系统中实际安装的发电机组额定有功功率的总和。常以千瓦(1kW=103W)、兆瓦(1MW=106W)、吉瓦(1GW=109W)、太瓦(1TW=1012W)为单位。我国工程上习惯以万千瓦为单位(1万千瓦=10MW)。年发电量定义：系统中所有发电机组全年实际发出电能之和。常以千瓦时(kWh)、兆瓦时(MWh)、吉瓦时(GWh)、太瓦时(TWh)为单位。我国工程上习惯以亿度为单位。掌握三个概念2019/8/3电力系统三相短路的分析计算3电压等级安全电压：通常36V以下，例如36V、24V、12V、6V；低压：1kV及以下，主要是220V和380V；中压：1kV以上、20kV及以下;高压：20kV以上、330kV以下;超高压：330kV及以上、1000kV以下;特高压：1000kV交流、±800kV直流以上;目前我国常用的电压等级：220V、380V、6kV、10kV、35kV、110kV、220kV、330kV、500kV，750kV、1000kV。掌握三个概念配电电压输电电压2019/8/3电力系统三相短路的分析计算41.3电力网输电线路按结构分为：架空线路和电缆线路按传输形式分为：直流输电线路和交流输电线路2019/8/3电力系统三相短路的分析计算51.3电力网—架空线路避雷线导线绝缘子杆塔2019/8/3电力系统三相短路的分析计算6综合用电负荷分类从用电设备：异步电动机、同步电动机、电热炉、整流设备、照明负荷等。从用户性质：工业负荷、农业负荷、交通运输业负荷和人民生活用电负荷。从用户等级：一级负荷(党政军机关、医院、大型企业等)，二级负荷(学校、机关企事业单位等)和三级负荷(城郊结合部、非重要分散居民区等)。1.4.1电力系统的负荷2019/8/3电力系统三相短路的分析计算7额定频率工频50Hz，中国台湾、美国、日本、韩国等为60Hz。电压等级目前我国常用的电压等级：220V、380V、6kV、10kV、35kV、110kV、220kV、330kV、500kV，750kV、1000kV。配电电压输电电压1.5额定电压和额定频率1、电气设备；2、发电机；3、变压器。它们的额定电压和额定频率如何确定？2019/8/3电力系统三相短路的分析计算81.5额定电压和额定频率1、电气设备电气设备都是按照指定的电压和频率来设计制造的。电气设备的额定电压和频率等于输电（配电）线路的额定电压和频率。电气设备1输电线路：220kV电气设备2电气设备3220kV220kV220kV2019/8/3电力系统三相短路的分析计算91.5额定电压和额定频率2、发电机考虑到电力线路电压损耗，发电机的额定电压比电力线路的额定电压高5%。发电机配电线路：6kV电气设备1电气设备2电气设备36.3kV6kV6kV6kV2019/8/3电力系统三相短路的分析计算101.5额定电压和额定频率3、变压器规定：接受功率一侧的绕组为一次绕组，输出功率一侧的绕组为二次绕组。情况1：一次侧连接发电机，一次侧等于发电机额定电压，二次侧比电力线路额定电压高10%。二次绕组一次绕组母线：10kV发电机输电线路：110kV电气设备2电气设备110.5kV10kV110kV10.5kV121kV2019/8/3电力系统三相短路的分析计算11一次绕组二次绕组配电线路：10kV配电线路：35kV1.5额定电压和额定频率3、变压器规定：接受功率一侧的绕组为一次绕组，输出功率一侧的绕组为二次绕组。情况2：两侧连接电力线路，一次侧等于电力线路额定电压，二次侧比电力线路额定电压高10%或5%(特殊情况)35kV11kVVs%≤7.5%或者直接/短距离与用户连接时10.5kV(特殊情况)2019/8/3电力系统三相短路的分析计算121.5额定电压和额定频率名称额定电压电力线路（电网）UN电气设备UN发电机1.05UN变压器一次侧UN或1.05UN（接发电机）二次侧1.1UN或1.05UN（特殊情况）小结：额定电压的规定2019/8/3电力系统三相短路的分析计算131.5额定电压和额定频率例1-1如图所示，图中标明的电压为电力线路额定电压，试确定发电机和变压器的额定电压。M220kV220kV110kVT-1110kV10kV35kV3kVT-3T-5T-4T-2G10kVVs≤7.5%10.5kV/242kV10.5kV110kV/11kV220kV/121kV35kV/3.15kV220kV/121kV/38.5kV2019/8/3电力系统三相短路的分析计算141.5额定电压和额定频率变压器高（中）压侧通常设计有多个分接头，与额定电压对应分接头称为主抽头主抽头，242kV+2.5%，248kV+5%，254kV-5%，230kV-2.5%，236kV主抽头，220kV+2.5%，225.5kV+5%，231kV-5%，209kV-2.5%，214.5kV10.5kV11kV升压变降压变10.5kV/242±2×2.5%220±2×2.5%/11kV额定变比和工作变比（实际变比）2019/8/3电力系统三相短路的分析计算151.6.1电力系统接线图电气接线图、地理接线图1.6.2电力系统的接线方式无备用接线、有备用接线1.6.3电力系统中性点运行方式中性点不接地、经消弧线圈接地和直接接地等1.6电力系统的接线方式2019/8/3电力系统三相短路的分析计算16优缺点及应用场合不接地：单相短路时仍可运行一段时间，供电可靠性高，但绝缘要求应按线电压设计→3-10kV配电网经消弧线圈接地：为了避免断续电弧，当10kV电网接地电流大于30A，35kV电网接地电流大于10A，宜用消弧线圈接地→20-60kV电网直接接地：330kV与500kV超高压电网；110kV与220kV电网(个别雷灾严重地区和某些大城市才采用消弧线圈)。经小电阻或阻抗接地：城网电缆线路，目前研究热点。1.6.3电力系统中性点运行方式绝缘成本2019/8/3电力系统三相短路的分析计算17单位长度输电线路(单位：km)电阻r：反映线路的热效应（有功损耗）电抗x=ωL：反映载流导线周围的磁场效应电导g：反映泄露损耗和电晕损耗（g=0）电纳b=ωC：反映带电导线周围的电场效应2.2输电线路的等值电路和参数计算rjLjCg注：1：小写r、x、g、b表示单位长度线路的等值参数；2：电缆线路参数计算较为复杂，可从手册查找，重点讨论的是架空线路。2019/8/3电力系统三相短路的分析计算18分裂导线电抗超高压(2、3、4)、特高压(6、8、10或12)2.2输电线路的等值电路和参数计算rjxjbg23340.1445lg,Ω/km234eqseqsseqsseseqqsDxDDdDDdDDDd分裂根数为时，=分裂根数为时，=分裂根数为时，=1.09ddddddddabDbcDacDabc(a)(b)一般单根导线时：0.40Ω/km分裂根数为2根时：0.33Ω/km分裂根数为3根时：0.30Ω/km分裂根数为4根时：0.28Ω/km2019/8/3电力系统三相短路的分析计算19中等距离输电线路(100km~300km)2.2输电线路的等值电路和参数计算()ZRjXrjxlYjBjblⅡ型等值电路任意长度等值电路Z1V2V2I1I2Y2Yrjxjbrjxjb必须掌握2019/8/3电力系统三相短路的分析计算20双绕组变压器的等值电路电阻RT、电抗XT、电导GT、电纳BTTRTjXTjBTGГ型等值电路表示铜耗表示铁耗2.4.1变压器的等值电路漏磁损耗励磁损耗2019/8/3电力系统三相短路的分析计算21电气量基本单位工程单位电压VVkV电流IAkA视在功率SVAMVA有功功率PWkW无功功率Qvarkvar阻抗ZΩΩ导纳YSS电气量的单位2.4.2双绕组变压器的参数计算2019/8/3电力系统三相短路的分析计算22双绕组变压器的参数计算2220202()1000%()100()1000%()100SNTNSNTNTNNTNPVRSVVXSPGSVISBSV工程单位：电阻：电抗：电导：电纳：TRTjXTjBTGГ型等值电路2.4.2双绕组变压器的参数计算短路损耗：△PS(kW)短路电压：VS%空载损耗：△P0(kW)空载电流：I0%额定容量：SN(MVA)额定线电压：VN(kV)2019/8/3电力系统三相短路的分析计算23一台SFL1-20000/110型向10kV网络供电的降压变压器，铭牌试验参数：△PS=135kW，VS%=10.5，△P0=22kW，I0%=0.8,求归算到高压侧参数并画出Г等值电路。222222-6022-60221220MVA,110kV135110==4.08()1000100020%10.5110==63.53()1001002022==1.8210()10001000110%0.820==13.210()1001001101NNSNTNSNTNTNNTNNTNSVPVRSVVXSPGSVISBSVVkV解高压侧10112.4.2双绕组变压器的参数计算4.0863.53j-61.8210-6-j13.2102019/8/3电力系统三相短路的分析计算24标幺值的概念例如发电机额定端电压有名值为VG=10.5kV，如果基准值选定为VB=10.5kV，则其标幺值为如果端电压标幺值VG*=1.1，说明此时=实际有名值（任意单位）标幺值基准值（与有名值同单位）10.5kV1.010.5kVGGBVVV1.110.5kV11.55kVGGBVVV标幺值无量纲2.6.2电力系统的标幺值2019/8/3电力系统三相短路的分析计算253.1潮流计算的一般概念什么是潮流？为什么要计算潮流？如何计算潮流？电力系统中，功率的流动称为潮流（PowerFlow,LoadFlow），电压和功率的分布（各节点电压、各支路功率）称为潮流分布。2019/8/3电力系统三相短路的分析计算263.1潮流计算的一般概念什么是潮流？为什么要计算潮流？如何计算潮流？潮流计算是电力系统三大计算（潮流、短路、稳定计算）之一，是电力系统最基本、最重要的计算，在电力系统规划和运行中具有重要作用。2019/8/3电力系统三相短路的分析计算273.1潮流计算的一般概念什么是潮流？为什么要计算潮流？如何计算潮流？手算和机算两大类方法。手算只能计算简单网络，但有助于加深对物理概念和物理现象的理解；机算可以计算大规模复杂系统，速度快、精度高。2019/8/3电力系统三相短路的分析计算283.2.1网络元件的电压降落电压降落条件1：已知末端电压，求首端电压条件2：已知首端电压，求末端电压2V1V1V2V网络元件的等值电路RjX1S2S1V2VLDSI2019/8/3电力系统三相短路的分析计算29现实条件：已知首端电压和末端功率，求末端电压3.2.1网络元件的电压降落条件1和条件2对比111111211111=PRQXPXQVVVVjVjSRVV附加条件：须知首端功率网络元件的等值电路222222122222=+PRQXPXQRjVVVVVVSVj附加条件：须知末端功率2SRjX1S2S1V2VLDSI1V2V2019/8/3电力系统三相短路的分析计算303.2.1网络元件的电压降落现实条件：已知首端电压和末端功率，求末端电压11111211=PRQXPXVVQRjVV网络元件的等值电路212=LDLDSSSSSSSRjX1S2S1V2VLD