电力系统分析基础 朱晓荣老师总复习

电力系统分析基础PowerSystemAnalysisBasis（九）主讲人：朱晓荣总复习第一章电力系统的基本概念1、电力系统的概念和组成—电力网、电力系统、动力系统及之间关系2、电力系统为什么要互联运行—经济、可靠、互补、备用3、电能变换和电源构成—水20%、火70%、核10%，了解新能源4、电力系统的负荷—了解负荷曲线、负荷率Kp、最大负荷利用小时Tmax5、电力系统运行的特点及要求—电能质量、运行特点、运行要求6、电力系统的电压等级用电设备允许偏差5%、首末端10%发电机额定电压高于电网5%变压器升压变：=发电机额定电压一次侧：用电设备降压变：=电网额定电压UN二次侧：发电设备额定电压为空载电压内部损耗约5%二次电压高出10%标称电压等级7、了解电力网接线8、掌握中性点的接地方式有哪几种无备用—从一条线获得电源不接地中性点直接接地适应范围有备用—从两条及以上线获得电源中性点不直接接地经消弧线圈接地经电阻接地中性点不接地系统的优缺点第二章电力系统元件的电气参数及等值电路1、了解电力线路的结构－型号的表示3、掌握变压器的电气参数及等值电路多级电压网的归算问题——确定基准级，按变压器变比归算计算RT时归算短路试验归算问题——三绕组容量不同时标幺值电路的制定2、熟悉电力线路的电气参数及等值电路-扩径、分裂、换位空载试验计算XT时不归算22()1000NTkNURPSSU%uXN2NkT10020()1000TNSPGUUSIB2NN0T100%4、熟练制作电力系统的等值电路归算有名值归算基准值端部完全等值的变压器模型的作用及推导5、了解电力设备运行的基本知识正常运行发电机结构变压器并列运行的条件正常过负荷迟相—发P、Q变压器自然方式—30%运行极限图组别一致变比相同非正常运行进相—发P、收Q调相—发、收Q短时过负荷异步运行—失磁，吸收无功、发异步有功不对称运行强迫方式—20%事故过负荷—牺牲寿命，不超过2倍升压：铁-中-低-高降压：铁-低-中-高变压器接线形式短路电压百分比值相等断路器——有灭弧能力，分合负荷及故障电流第三章简单电力系统的潮流计算1、掌握基本概念与计算同一电压等级如何求电压降落3、熟悉双端供电网的潮流计算方法电压降落不同电压等级时，归算问题2、掌握开式网的潮流计算方法已知：末端功率与电压，一步完成力矩原理电压损耗电压偏移如何求功率损耗已知：末端功率，首端电压，二步完成功率分点4、熟悉环型网的潮流计算方法单电压级——按两端供电，强迫=0多电压级——有强迫功率5、熟悉电力网潮流的调整与控制手段UUUQXPUXQRP''.jRjU相量差UUU21标量差)(UUUUU'''21%100UUUNN1n1ii'aaNn1iiLi1ZˆZˆZˆUˆUˆUZˆZˆSS第四章复杂电力系统潮流的计算机算法1、掌握节点导纳矩阵的形成与修改PQ节点3、了解高斯—塞德尔迭代法的原理与步骤2、掌握潮流计算中节点的分类方法PV节点平衡节点njij1j*jij*iiiiii.UYUjQPY1Uj.n1jij*i*iiUYU)jQP(4、了解牛顿—拉夫逊法的原理与步骤——局部线性化efSLNRJHQPu2mn1m1n第五章电力系统有功功率的最优分配与频率调整1、掌握各类负荷的特点及调整方法一次调频—调速器调节2、了解有功功率的最优分配原理——等耗量微增率准则频率与有功功率密切相关3、掌握负荷及电源的频率静态特性及频率调节方法二次调频—调频器调节三次调频—经济分配耗量特性及等微增率准则—如果应如何调整机组出力2211GGdPdFdPdF水、火电厂不计网损时：水、火电厂计及网损时：kjkjkjikikdPdQdPdFkjjjiiLLf*p*负荷f*p*电源f*p*有二次调频100%1K1K*GG为什么说只有一次调频是有差调节，二次调频可以做到无差调节，负荷变化时的频率计算PL0-PG0=-ksf4、了解互联系统的频率调整方法第六章电力系统的无功功率与电压调整1、掌握无功电源的种类发电机2、了解无功功率的经济分布原理电压与无功功率密切相关3、掌握电压调节方法及概念调相器静止电容器无功电源的最优分布—等网损微增率无功负荷的最优补偿—最有网损微增率（容量确定、设备分布、顺序选择电压偏移主要受什么影响静止补偿器QQQPQQQPGjGjGiGi1111中枢点电压调整方式——逆(1.05-1.0)、顺(1.025-1.075)、常(1.02-1.05)电压调整方法发电机—调励磁变压器—调分接头及其计算并联补偿—调相机、静止补偿器、电容器—补偿容量的计算改变参数调压与调频方法的差异第七章电力系统电磁暂态过程分析1、了解电力网故障类型、产生原因、危害及预防措施2、理解三相短路过渡过程分析分析方法R/LTiiAe)t(sinIiadfdzT/tddzmda产生最大短路全电流的条件短路冲击电流ich和冲击系数kch1≤kch≤2发电机母线时kch=1.9，ich=2.7Idz高压电网时kch=1.8，ich=2.55Idz什么条件下故障不会出现过渡过程短路前空载合闸电压初相角为零纯电感电路3、掌握三相短路电流计算的实用方法重点是求交流电流初始值I’’简单系统可用等值法求短路回路总电抗标幺值XdΣ*计算短路电流时的一些简化假设条件**BBddddISISXX应用运算曲线可求任意时刻短路电流的周期分量复杂系统可用叠加原理法，利用导纳矩阵求各个节点到短路点的转移阻抗ZifZZ1ZZUIffffff0ff＋＋＝短路点电流为：IZ1IZUUUUifif0ii0iiff：－＝＋＝短路后的节点电压为无穷大系统的概念4、掌握对称分量法原理并能形成各序网络理解对称分量法原理及电力元件的各序参数计算分量与合成短路电流1111122120TFTFabc能画出电力系统的等值零序网路5、会用称分量法原理分析各种不对称故障理解各种故障的边界条件会画各种故障的复合序网图计算各序网中任意处各序电流、电压例题1：三相短路电流的计算如图所示的网络中，A，B，C为三个等值电源，其中SA＝750MVA，XA＝0.380，SB＝535MVA，XB＝0.304。C的容量和电抗不祥，只知装设在母线4上的短路器QF的断开容量为3500MVA。线路L1,L2,L3的长度分别为10、5、24km，电抗均为0.4/km。试计算在母线1三相直接短路时的起始次暂态电流和短路冲击电流。B解：1)取SB=1000MVA，作系统等值电路如右图2)确定电源C的等值电抗Xc，设故障发生在4母Q后，A，B电源供给的短路电流决定于如下的电抗754.0242.0586.0//151.0507.0*XK）（3A2BC341L1L2L3QFAC115kv21340.3020.1510.5070.242Xc0.5683)计算母线1短路时，整个网络对短路点的等值电抗：短路瞬间，A,B两电源供给的短路功率为：)(1326754.0/1000/**''MVAXSSISBBQF允许电源C供给的短路功率为：Sc＝3500－1326＝2174（MVA）Xc至少为：46.02174/1000/1**SXCC728.0302.0507.0//151.0586.0//242.046.0*XABC21340.3020.1510.5070.242Xc0.5684)计算起始次暂态电流：373.1728.0/1/1*''*XI)(89.6)1153/(1000373.1''*''KAIIIB有名值为：5)计算冲击电流有名值为：)(57.1789.655.255.2''KAIiM6.5简单线路如图所示，若变压器低压侧的母线电压偏移要求小于1%，试按电容器补偿和调相机补偿两种情况，分别选择变压器的分接头和无功补偿容量。（U1=112kV,变压器归算到110kV的阻抗为2+j35欧姆）U1U2110+2*2.5%/6.3kVSmax=28+j14MVASmin=10+j6MVA掌握：电容器作为补偿设备的特点及其计算；调相机作为补偿设备的特点及其计算；解：变电所的调压要求为常调压。首先计算补偿前，最大负荷时变电所低压侧归算到高压侧的电压。Ujmax=Ui-(PjmaxR+QjmaxX)/Ui=112-(28*3+14*35)/112=106.875V,同理，Ujmin=109.8571V(1)补偿设备为电容器时：按常调压要求，最小负荷时补偿设备全部退出，确定变压器分接头电压。Utjmin=Ujmin*UNj/Ujmin’=109.8571*6.3/6=115.35kV选用110+2*2.5%抽头，即115.5kV电压把抽头电压带入求取补偿容量，按最大负荷的调压要求确定补偿容量。Qc=Ujcmax’/Xij*(Ujcmax’-UjmaxUNj/Utj)*Utj^2/UNj^2=6.0/35*(6.0-106.875*6.3/115.5)*(115.5/6.3)^2=9.82KVar校验电压偏移：最大负荷时补偿设备全部投入Ujcmax=112-(28*3+(14-9.8214)*35)/112=109.9442kVU2max’=109.9442*6.3/115.5=5.997kV偏移：(6-5.997)/6=0.05%最小负荷时电容器全部退出：U2min’=109.857*6.3/115.5=5.992kV偏移0.13%所以符合要求（2）当补偿设备为调相机时：首先确定变比：-2Ujcmin’*(kUjcmin’-Ujmin)=Ujcmax’*(kUjcmax’-Ujmax)k=18.1438Utj=k*U2N=18.1438*6.3=114.306kV选取110+2*2.5%抽头按最大负荷选择调相机容量Qc=Ujcmax’/Xij*(Ujcmax’-UjmaxUNj/Utj)*Utj^2/UNj^2=6.0/35*(6.0-106.875*6.3/115.5)*(115.5/6.3)^2=9.82KVar校验电压偏移：最大负荷时补偿设备全部投入，偏移：0.05%最小负荷时欠激运行：Ujcmin=112-(10*3+(6+9.8214/2)*35)/112=108.32kVU2min’=108.32*6.3/115.5=5.91kV偏移1.52%。符合要求