第一章电力系统的基本概念-培养民族人才，促进西部开发

电力系统分析第一章电力系统的基本概念1第一章电力系统的基本概念一、电力系统组成电力系统：生产、输送、分配和消费电能的各种电气设备连接在一起而组成的整体。发电机、变压器、输配电、用电设备动力系统：电力系统和发电厂动力部分的总和。汽轮机、锅炉、水轮机、大坝电力网：输送和分配电能，包括变压器和各种电压等级的输电线路。电力系统分析第一章电力系统的基本概念2二、电力系统运行的基本要求电力系统运行的特点：⑴电能不能大量存储。⑵与国民经济各部门紧密相关。⑶暂态过程非常短暂。电力系统运行的基本要求：（1）保证安全可靠供电；（2）要有合乎要求的电能质量；（3）要有良好的经济性；（4）保护生态环境。电力系统分析第一章电力系统的基本概念3三、电力系统额定电压和额定频率1.电力线路VN（线电压）输电线路的首端和末端均可接用电设备2.用电设备的额定电压VN为其他元件的参考电压3.发电机1.05VN比网络的额定电压高5%VGN＝VN（1＋5％）电力系统分析第一章电力系统的基本概念4变压器：一次绕组：V1N＝VN与发电机直接相连V1N＝VN(1+5%)=1.05VN二次绕组：V2N＝VN(1+10%)=1.1VN（见下页）短路电压较小或直接与用户相连1.05VN变压器的高压绕组分接头抽头变比：5％、2.5%、－2.5％、－5%（相对于该侧绕组额定电压UN的偏移百分数）电力系统分析第一章电力系统的基本概念5例题GT-110kV220kV110kVT-4T-2110kV35kVT-310kV电力系统分析第一章电力系统的基本概念6第二章电力网各元件的等值电路和参数计算分裂导线电力系统中，220KV以上的输电线长采取分裂导线——220KV线路不分或双分，330KV线路双分裂，500KV线路三分裂或四分裂电力系统分析第一章电力系统的基本概念7标幺制精确计算方法(1)基准变比法(2)基本级法近似计算方法T-1T-2ⅠⅡⅢLRCa电力系统分析第一章电力系统的基本概念8平均额定电压作为基准电压，然后在各个电压级换算成标幺值。VB＝1.05VN3.15，6.3，10.5，15.75，37，115，230，345，525（KV）2*2**)(3100%L100%100%avBNNRRavBLNBSTNBGNGVSIVvXVSxXSSvXSSxX2*2*22*22)(3100%100%100%BBNNRRBBLBBNNSTBBNNGNGVSIVvXVSxLXVSSVvXVSSVxX电力系统分析第一章电力系统的基本概念9第3章同步发电机的基本方程理想同步电机的假设假定正向的选取QDfcbaQQQDQfQaQbQaDQDDDfDcDbDafQfDfffcfbfacQcDcfcccbcabQbDbfbcbbbaaQaDafacabaaQDfcbaiiiiiiLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLL电感系数电力系统分析第一章电力系统的基本概念10从物理意义上理解，它将观察者的角度从静止的定子绕组转移到随转子一同旋转的转子上→→定子绕组自、互感，定、转子绕组间互感变成常数，简化同步电机的原始方程。派克变换PARK同步电机的对称稳态运行同步电机稳态运行的电势方程、相量图及等值电路电力系统分析第一章电力系统的基本概念11第5章电力系统三相短路的暂态过程短路——一切不正常的相与相之间或相与地(对于中性点接地的系统)发生通路的情况。)1,1(f)3(f)2(f)1(f电力系统分析第一章电力系统的基本概念12恒定电势源电路的三相短路电力系统分析第一章电力系统的基本概念13短路电流最大可能的瞬时值称为短路冲击电流，以iim表示。短路冲击电流出现的条件：1.短路回路为纯电感电路ψ＝90°2.电压的初相角过零值α=03.电路原来处于空载Im=0短路电流的最大瞬时值在短路发生后约半个周期出现——t＝0.01s电力系统分析第一章电力系统的基本概念14短路电流的有效值在短路过程中，任一时刻t的短路电流有效值It，是指以时刻t为中心的一个周期内瞬时电流的均方根值。dtiiTdtiTIaptTtTtptTtTtt22/2/2/2/2)(11短路功率短路电流有效值同短路处的正常工作电压（一般用平均额定电压）的乘积。3tavtSVI电力系统分析第一章电力系统的基本概念15同步电机突然三相短路的物理分析apiwi2faifwiiiii]0[fi电力系统分析第一章电力系统的基本概念16网络变换和化简几种方法1.网络的等值变换①有阻抗支路串联、并联②无源网络的星网变换③有源支路的并联2.分裂电势源和分裂短路点3.利用网络结构对称性4.电流分布系数法第六章电力系统三相短路电流的实用计算电力系统分析第一章电力系统的基本概念17电流分布系数法计算转移阻抗1）定义：取网络中各发电机电势为零，并仅在网络中某一支路施加电势E，在这种情况下，各支路电流与电势所在支路电流的比值，称为各支路电流的分布系数，用c表示。fffZEI/fiiIIc/Z1Z2EabZ3Z4Z5I2I1I3I4IfZ1Z2abZ3Z4Z5EEEC1C2C3C4C5单位电流法电力系统分析第一章电力系统的基本概念18起始次暂态电流和冲击电流的实用计算冲击电流实用计算步骤1.选取SB、VB；选定发电机E=1.08or1；负荷的次暂态电势E=0.8；确定额定标幺电抗计算各元件次暂态参数在新基值下的标幺值2.绘制标幺值等值电路3.简化网络，放射性星形网络4.计算I、iimifiijXEIifiijXEII电力系统分析第一章电力系统的基本概念19短路电流周期分量的近似计算根据断路器的断流容量Xs﹡xLCxTxGE∑S=∞BKSGSNBKGNBKBSBsSSSSSx*GNBKSSSSfBNBKBSBsxSSSSSx*fBGxSS电力系统分析第一章电力系统的基本概念20第七章电力系统各元件的序阻抗和等值电路对称分量法在不对称短路计算中的应用电力系统分析第一章电力系统的基本概念21※各序等值网络特点1.正序：包含发电机电势（有源网络）；故障点正序电势不为零；在正序电势作用下，三相正序网流过正序电流；对应发电机、线路元件的电抗为正序电抗。2.负序：不包含发电机电势（无源网络）；故障点负序电势不为零；在负序电势作用下，三相负序网流过负序电流；对应发电机、线路元件的电抗为负序电抗。3.零序：不包含发电机电势（无源网络）；故障点零序电势不为零；在零序电势作用下，三相零序网流过零序电流；对应发电机、线路元件的电抗为零序电抗；电流经过三倍接地阻抗。电力系统分析第一章电力系统的基本概念22变压器的零序等值电路及其参数)0(I)0(I)0(3I)0(I变压器的零序等值电路与外电路的连接电力系统分析第一章电力系统的基本概念23电力系统各序网络的制定GGⅠⅡⅠⅡⅠⅡⅢⅠⅡG-2G-1T-1T-2T-3T-4LDL-2L-1L-3L-4xn1xn2f电力系统分析第一章电力系统的基本概念240faV0fbI0fcI用对称分量表示为:0)0()2()1(fafafaVVV0)0()2()1(2fafafaIIaIa0)0()2(2)1(fafafaIIaIa第八章电力系统不对称故障的分析和计算电力系统分析第一章电力系统的基本概念250)0()2()1(fafafaVVV)0()2()1(fafafaIII)()0()2()1()0()1(ffffffffaXXXjVI电力系统分析第一章电力系统的基本概念26所有短路类型短路电流的正序分量可以统一写成)()()1()0()()1(nfffnfaXXjVI)(nX表示附加电抗，上角标（n）代表短路类型。)()1()()(nfannfImI短路电流的绝对值与正序分量的绝对值成正比，即式中)(nm为比例系数，其值视短路类型而定。正序等效定则电力系统分析第一章电力系统的基本概念27※正序等效定则的物理意义把不对称短路可以转化为对称短路通过添加附加电抗电力系统分析第一章电力系统的基本概念28Uf1=Uf2Uf1=0Uf1=Uf2=Uf0Uf1=Uf2+Uf0f(1)f(1,1)f(2)f(3)U1U2U0U1U2U0U1U2U0不对称短路时网络中电压的分布电力系统分析第一章电力系统的基本概念29电压和电流对称分量经变压器后的相位变换)1(aV)1(BV)1(CV)1(AV)1(bV)1(cV)2(AV)2(aV)2(CV)2(BV)2(bV)2(cV电力系统分析第一章电力系统的基本概念301.Y→Δ：正序分量逆时针移30º；负序分量顺时针移30º；Δ侧无零序。2.Δ→Y：正序分量顺时针移30º；负序分量逆时针移30º；Δ侧无零序，Y侧也无零序。电力系统分析第一章电力系统的基本概念31非全相断线的分析计算1、一相断线（a）0aIcbVV用对称分量表示化简后:边界条件:abcff’单相0)0()2()1(aaaIII)0()2()1(aaaVVV类似于f(1,1)第十三章电力系统的有功功率平衡和频率调整32简答、概念解释（5）30％正序等效定则电流分布系数周期电流、非周期电流、冲击电流灰色系统近似计算电力系统、电力系统运行特点及基本要求等序阻抗分裂导线短路电力线路结构填空、判断（10）20％第十三章电力系统的有功功率平衡和频率调整33画图计算题（4）50％电力系统各元件的额定电压计算、等值电路的制定计算输电系统各元件电抗的标幺值网络化简转移阻抗、输入阻抗短路电流周期分量、冲击电流的计算空载电势、暂态电势计算正负零序网络制定