电力系统分析期末考试重点考点

1电力系统：生产、输送、分配与消费电能的系统。包括：发电机、电力网（变压器、电力线路）和用电设备组成。2电力网：电力系统中输送与分配电能的部分，主要由输电网和配电网组成。3负荷：系统中所有电力用户的用电设备所消耗的电功率总和。也称电力系统的综合用电负荷，是所有用户的负荷总加。4负荷曲线：定义：用曲线描述某一时间段内负荷随时间变化的规律。分类：日负荷曲线、月负荷曲线、年负荷曲线。日负荷曲线：描述负荷一天24小时内所需功率的变化情况；是供调度部门制定各个发电厂发电计划的依据。年最大负荷曲线：描述一年内每月（或每日）最大有功功率负荷变化的情况；年持续负荷曲线：按一年中系统负荷的数值大小及其持续小时数顺序排列绘制而成5无备用接线方式：单回路放射式、干式、链式网络优点：简单、经济、运行方便；缺点：供电可靠性差有备用接线方式：双回路放射式、干式、链式网络；环式和两端供电网优点：供电可靠性高、电压质量高；缺点：不经济、运行调度复杂。适用范围：电压等级较高或重要的负荷。6电力元件额定电压等级选择原则：某一级的额定电压是以系统的额定电压（用电设备额定电压）为中心而定的。线路：等于系统的额定电压（用电设备额定电压）发电机：规定比系统的额定电压高5%。变压器：一次侧：相当于用电设备，其额定电压与系统相同；与发电机直接相连时，则与发电机相同。二次侧：相当于电源，其额定电压应比系统高5%，考虑变压器内部的电压损耗（5%），实际应定为比线路高10%。★注意：二次侧直接与用电设备相连时，即线路不长，则其二次侧额定电压比系统高5%。电力线路的参数（集中分布参数）和等值电路：电力线路的数学模型是以电阻、电抗、电纳和电导四个参数表示的等值电路，常用的是π型等效电路。单位长度的各参数计算：单位长度的电阻：电抗标幺值注意：1）标幺值没有量纲；2）所选基准值不同，标幺值不同。二电压降落：串联阻抗元件首末两端电压的相量差功率分点网络中某些节点的功率是由两侧向其流动的；分为有功分点和无功分点，分别用“▲”和“△”表示。一般情况下，功率分点总是该网络的最低电压点；当有功分点和无功分点不一致时，常常在无功分点解开网络三节点功率：电源功率和负荷功率的代数和。自导纳物理意义：在节点i施加单位电压，其余节点都接地时，由节点i注入网络的电流。互导纳物理意义：在节点i施加单位电压，其余节点都接地时，由节点j注入网络的电流。自阻抗物理意义：在节点i注入单位电流，其余节点都没有注入电流时节点i的电压互阻抗物理意义：在节点i注入单位电流，其余节点都没有注入电流时节点j的电压。节点的分类：按给定、待求变量的不同可以分为三类：1、PQ节点：特点：对于这类节点，给定节点的是等值负荷功率PLi、QLi和等值电源功率PGi、QGi，待求的是母线或节点电压的幅值Ui和相位角δi。选择：通常可以将给定有功、无功功率发电的发电厂母线和没有电源的变电所母线看作PQ节点。2、PV节点：特点：对于这类节点，给定节点的是等值负荷功率PLi、QLi和等值电源有功功率PGi及母线或节点电压的幅值Ui，待求的是等值电源无功功率QGi和节点电压相位角δi选择：通常可以将有一定无功储备的发电厂母线和有一定无功电源的变电所母线看作PV节点。3、平衡节点：特点：进行潮流计算时通常只设一个平衡节点。给定平衡节点的是等值负荷功率PLs、QLs和节点电压的幅值Us和相位角δs；待求的是等值电源功率PGs、QGs。选择：通常将担负系统调频任务的发电厂母线看作平衡节点。牛顿－拉夫逊法潮流计算的基本步骤（以极坐标形式为例）：①形成节点导纳矩阵Y；②假设初始值③用初始值计算及雅可比矩阵④利用修正方程式，求取修正量；⑤计算修正后的新值⑥校验计算结果；收敛，进行⑦；不收敛，迭代重复②～⑥；迭代方程为：⑦计算平衡节点功率和线路功率。PQ分解法潮流计算的基本步骤：①形成节点导纳矩阵Y，同时形成B'和B及其逆矩阵；②假设初始值③利用初始值计算④利用修正方程式，求取修正量⑤计算电压相位修正后的新值（）1ρr=Ω/kms四1衡量电能质量的指标包括：频率质量、电压质量和波形质量，分别以频率偏移、电压偏移和波形畸变率表示。2我国频率额定值是50Hz，偏移范围为±（0.2～0.5）Hz。3根据负荷变动的分类，有功平衡和频率调整也相应分为三类：a.一次调频：由发电机调速器进行；b.二次调频：由发电机调频器进行；c.三次调频：由调度部门根据负荷预测曲线进行最优分配。4系统电源容量（系统装机容量）：系统中所有发电厂机组额定容量的总和；5备用容量：系统电源容量大于发电负荷的部分。6耗量特性：反映发电设备或几种发电设备的组合在单位时间内能量输入和输出关系的曲线。7比耗量：耗量特性曲线上某点的纵坐标和横坐标之比，即单位时间内能量的输入和输出之比，记为μ；即8耗量微增率：耗量特性曲线上某点切线的斜率，表示在该点的能量输入增量与输出增量之比，即9等耗量微增率准则：为使总耗量最小，应按相等的耗量微增率在发电设备或发电厂之间分配负荷。10综合负荷的有功静态频率特性：负荷吸收有功的大小随系统频率变化的静态特性；在实际中，用直线表示。五1电力系统的无功功率电源无功功率电源有发电机、同步调相机、静电电容器及静止补偿器，后三种装置又称为无功补偿装置。发电机：发电机在额定状态下运行时，可发出无功功率：发电机只有在额定电压、额定电流和额定功率因数下运行时视在功率才能达到额定值，使其容量得到最充分的利用。同步调相机：相当于空载运行的同步电动机在过励磁运行时：向系统供给感性无功功率而起无功电源的作用，能提高系统电压；在欠励磁运行时：从系统吸取感性无功功率而起无功负荷的作用，可降低系统电压。同步调相机能根据装设地点电压的数值平滑改变输出或吸取的无功功率，因而调节性能较好。静电电容器：只能向系统提供无功功率，它所供应的无功功率与其端电压平方成正比。即缺点：电容器的无功功率调节性能比较差。优点：静电电容器的装设容量可大可小，既可集中使用，又可分散安装；且每单位容量的投资费用较小，运行时功率损耗亦较小，维护方便。静止补偿器：由静电电容器与电抗器并联组成电容器可发出无功功率，电抗器可吸收无功功率，两者结合起来，再配以适当的调节装置，就能够平滑地改变输出（或吸收）的无功功率2电压中枢点：指那些能够反映和控制整个系统电压水平的节点(母线)。电压中枢点的选择：1）大型发电厂的高压母线；2）枢纽变电所的二次母线；3）有大量地方性负荷的发电厂母线。3中枢点的调压方式：逆调压、顺调压和常调压1）逆调压：在最大负荷时适当提高中枢点电压以补偿增大的电压损耗，比线路UN高5％（即1.05UN），最小负荷时线路上电压损耗减小，降低中枢点电压为UN；适用于供电线路较长，负荷波动较大的中枢点2）顺调压：按自然规律作出调压要求，最大负荷时允许电压可以略低一些，但不低于1.025UN，最小负荷时允许电压可以略高一些，但不高于1.075UN；适用于负荷变动小，供电线路不长的中枢点。3）常调压：在任何负荷情况下基本中枢点电压保持不变，枢点电压维持在允许电压偏移范围：1.025UN~1.05UN；适用于负荷变动小，供电线路电压损耗也较小的中枢点4几种调压措施的比较分析A改变发电机端电压调压：该调压手段是一种不需要耗费资金、且最直接的调压方法，因而是在几种常见的调压措施中首先考虑采用的方法；改变发电机端电压调压通常采用的是逆调压方式。B改变变压器变比调压：该调压手段是借助改变变压器的分接头进行调压的调压方法。当电力系统的无功功率供应比较充裕时，利用改变变压器的变比调压可以取得成效。C利用无功补偿设备调压：如果系统无功功率电源不足，仅靠前两种调压方法都无法满足调压要求，此时必须在适当地点利用无功补偿设备对所缺无功功率进行补偿，用以减少电力线路上流动的无功功率，从而减少电力线路功率损耗和电压损耗，进而提高各负荷点的电压。六1短路：指一切不正常的相与相之间或相与地之间（对于中性点接地的系统）发生通路的情况。2无限大功率电源（又称恒定电势源）：是指端电压幅值和频率都保持恒定的电源，其内阻抗为零。理解：1）电源功率为无限大时，外电路发生短路引起的功率改变对于电源来说是微不足道的，因而电源的电压和频率保持恒定（对应于同步电机的转速）；2）无限大功率电源可以看作是由无限多个有限功率电源并联而成，因而其内阻抗为零。3三相短路电流的特点a.短路前后周期分量均为对称电流；短路至新的稳态时，ia的暂态分量iaa衰减为0，即三相中的稳态短路电流为三个幅值相等、相角相差120º的交流电流，其幅值大小取决于电源电压幅值和短路回路的总阻抗。b.从短路发生至稳态之间的暂态过程中，每相电流还包含有逐渐衰减的直流电流（非周期分量），它们出现的物理原因是电感中电流在突然短路瞬时的前后不能突变，即Iaa0=Ipa0；很明显，三相的直流电流是不相等的。c.三相短路电流波形由于有了直流分量（暂态分量），短路电流曲线便不与时间轴对称，而直流分量曲线本身就是短路电流曲线的对称轴。因此，当已知一短路电流曲线时，可以应用这个性质把直流分量从短路电流曲线中分离出来，即将短路电流曲线的两根包络线间的垂直线等分。d.非周期分量起始值与短路时刻的α和短路前的稳态运行电流有关；直流分量起始值Iaa0越大，短路电流瞬时值越大；三相中直流电流起始值不可能同时最大或同时为零。4同步发电机电势方程和等值电路及其相量图：发电机电动势是三相感应电动势，其幅值与励磁电流If成正比；励磁电流If产生的磁通在d轴上，其感应电动势应超前其90º，即在q轴上；因此，发电机电动势只有q轴分量，也称空载电动势Eq；同步发电机暂态电抗X'd、X'q和暂态电势E'q①同步发电机暂态电抗X'd、X'q：无阻尼绕组时，对应短路瞬间定子磁通在d、q轴方向的等效电抗。♦电抗与磁通的路径有关----磁阻大的电抗小，磁阻小的电抗大。a.同步发电机稳态运行时的磁通情况和电抗等效电路；b、同步发电机短路瞬间的磁通情况和电抗等效电路；5同步发电机稳态运行时的磁通情况直轴电枢反应磁通在稳态时将穿过空气隙和转子铁心匝链转子绕组；磁路大部分为铁心，磁阻较小，则比较大同步发电机短路瞬间的磁通情况：短路瞬间，电枢反应磁通不仅要绕过转子绕组f，因D绕组磁链也不能发生突变，所以也要绕过阻尼D绕组而走其外侧漏磁路(气隙)，磁阻增大，则电抗减小，即XdX'dXd；随着暂态分量的衰减，磁通变化，相应地电抗变化Xd→X'd→Xd。6关于序阻抗的说明：★对于静止的元件，如线路、变压器等，其正序、负序阻抗总是相等的，因为改变相序并不改变相间的互感；★对于旋转的元件，如发电机、调相机、电动机等，其正、负序阻抗一般是不相等的；★无论是静止元件还是旋转元件，其零序阻抗与正、负序阻抗有明显的区别。静止元件的三相电磁关系是相同的，如线路、变压器等，其正序、负序阻抗相等，而零序电抗有所不同；旋转元件的的正序电流旋转磁场与负序相反，而零序电流产生的磁场与转子旋转位置无关，如发电机、调相机、电动机等，其正、负、零序阻抗均不相等。电力系统在正常稳态运行或发生对称故障时，系统中各元件的参数是对称的，都属于正序参数。7【重点】零序电流必须以中性线作为通路，判定依据如下①若零序电压施加在变压器绕组的三角形(d形)侧或不接地星形(Y形)侧，无论其他侧绕组接线方式如何，变压器都无零序电流流通，则x0=无穷；②若零序电压施加在变压器绕组的接地星形(YN)侧，则零序电流通过三相绕组中性点流入大地，形成回路；但另一侧是否有零序电流流过，还要看是否有零序电流的通路。8不对称短路故障各序电压有效值的分布情况1）电源点的正序电压最高，在电源与短路点之间正序电压逐渐降低，短路点正序电压最低；▲三相短路时，短路点的正序电压为零；单相接地短路时正序电压降低最少。2）负序和零序网络中没有电源，短路点的负序和零序电压分量相当于电源；因此，短路点的负序和零序电压值最大，越远离短路点负序和零序电压值越小；▲发电机中性点上负序电压为零；而零序电压在变压器的△侧已为零，这与零序电流的流通路径有关。