简单电力系统潮流分析

第3章简单电力系统的潮流分析电力系统分析（刘学军主编）机械工业出版社第3章简单电力系统分析电力系统分析教材配套课件第3章简单电力系统的潮流分析电力系统分析（刘学军主编）机械工业出版社3.1电力网络的电压降落和功率损耗3.2输电线路的运行特性3.3开式电网的潮流分析3.4简单闭式电网的潮流分析第3章简单电力系统的潮流分析电力系统分析（刘学军主编）机械工业出版社3.1电力网络的电压降落和功率损耗3.1.1电力网络的电压降落、电压损耗和电压偏移设线路单相等值电路如图3-1所示，R和X分别为一相电阻和等值电抗，U1和I1分别为线路始端和末端电压，I为支路电流，S1和S2分别为线路始端和末端的单相功率。图3-1线路的等值电路及相量图a)等值电路b）相量图第3章简单电力系统的潮流分析电力系统分析（刘学军主编）机械工业出版社以节点2相电压为参考相量，即，可求出始端相电压为：2U220UU12222222222UUdUSdUIRjXRjXUPjQPXQRPRQXRjXjUUUUjU122222UUUjUPRQXUUPXQRUU(3-1)(3-2)第3章简单电力系统的潮流分析电力系统分析（刘学军主编）机械工业出版社式(3-1)中dU称为线路的电压降落，△U称为电压降落的纵向分量，通常称为电压损失，δU称为电压降落的横向分量。由相量图(3-1b）可以求得线路始端电压及相位为2212222222212()UUUUPXQRPRQXUUUUtgUU第3章简单电力系统的潮流分析电力系统分析（刘学军主编）机械工业出版社在电力系统分析计算时，通常采用线电压和三相功率。式（3-1）~(3-3)中，将电压改为线电压，同时功率改为三相功率，关系式仍然正确。用标幺值表示仍然正确。在线路短时，线路两端相位差很小，可以近似认为：2122PRQXUUU电压损耗和电压偏移是标志电压质量的两个重要指标。电压损耗常用百分数表示即：12%100NUUUU第3章简单电力系统的潮流分析电力系统分析（刘学军主编）机械工业出版社电压偏移是指线路始端或末端电压与线路额定电压之差，也常用百分值表示即：1N1N2N2NUUU%=100UUUU%=100U线路始端电压偏移线路末端电压偏移输电效率是指电力线路末端输出功率与线路始端输入功率比值，用百分数表示为：21P%100P第3章简单电力系统的潮流分析电力系统分析（刘学军主编）机械工业出版社电力线路常用π形等值电路，如图3-2所示,其中Z=R+jX,Y=G+jB为电力线路每相的阻抗和导纳，为相电压，为单相功率。3.1.2功率分布和功率损耗US从图3-2可看出功率损耗有两部分，一部分是线路阻抗的功率损耗，另一部分是并联支路导纳的功率损耗。图3-2电力线路的π形等值电路第3章简单电力系统的潮流分析电力系统分析（刘学军主编）机械工业出版社设已知线路末端流出功率，末端电压，则串联支路的单相功率损耗为：2U1．电力线路阻抗中功率损耗（1）串联支路的单相功率损耗2S222222222222222222222222SZjXSPQRUUPQPQRjXUUPjQ22222222222222PQPRUPQQXU第3章简单电力系统的潮流分析电力系统分析（刘学军主编）机械工业出版社(2)电力线路导纳支路功率损耗线路末端：2Y2222222222Y2Y2122121122YSUUUYGjBUGUjBUPjQ2222221212YYPGUQBU线路首端；22111111111222YYYYSUUGUjBUPjQ2112111212YYPGUQBU同理，式（3-10）—（3-10）同样适用于三相形式。（3-14）（3-13）（3-12）（3-11）第3章简单电力系统的潮流分析电力系统分析（刘学军主编）机械工业出版社(3)已知线路末端电压和功率时计算线路始端电压和功率。2U1S222SPjQ2U2221222221112221YYYYYSSSSSSSSSSSSSSSS(4)已知线路首端电压和功率求线路末端输出功率21122YYSSSSS第3章简单电力系统的潮流分析电力系统分析（刘学军主编）机械工业出版社2．变压器的功率损耗如图3-3为变压器Γ型等值电路，仿照线路功率分布的计算方法和步骤，在已知和情况下，计算如下：图3-3变压器Γ型等值电路2S2U（1）变压器串联支路功率损耗222222222222222222222ZTZTZTTTTTSPQPQPQSPjQZZRjXUUUU第3章简单电力系统的潮流分析电力系统分析（刘学军主编）机械工业出版社(2)变压器并联支路的损耗221111YTYTYTTTTTTSPjQYUUGjBUGjBU(3)如已知和的情况下，变压器的输入功率为121211ZTYTZTYTSSSSSSSSSS(4)如已知和情况下，变压器输出功率和为1S1121122111222YTZTYTZTTTTYTYTYTSSSSSSSSSYUGBSPjQUUjU1U2S2U2U2S第3章简单电力系统的潮流分析电力系统分析（刘学军主编）机械工业出版社3．电力网的电能损耗（1）电力线路的电能损耗用年负荷损耗法计算电力线路的全年电能损耗。根据电力线路用户的行业性质从有关手册中查得最大负荷所用小时数Tmax，并可求出年负荷率为β：22111211211111111ZTTTTTTTTSPQSZRjXUUUUUjUPRQXPXQRUjUUmaxmaxmaxmaxmax876087608760PTTWPP第3章简单电力系统的潮流分析电力系统分析（刘学军主编）机械工业出版社用经验公式计算年负荷损耗率G21GKK式中K为经验系数，一般取0.1～0.4，年负荷率低时取小值，高时取大值。年负荷损耗率定义为：max8760ZGWP式中△WZ为电力线路全年电能损耗；△Pmax为电力线路全年中最大负荷时功率损耗。max8760ZWPG（2）全年的电能损耗根据电力线路用户负荷的最大负荷利用小时数Tmax和负荷的功率因数从有关手册中查得最大负荷损耗小时数Tmax。则全年电能损耗为：cos第3章简单电力系统的潮流分析电力系统分析（刘学军主编）机械工业出版社maxmaxZWP应当指出，上述计算中均未考虑电力线路的电晕损耗，对于级以上电力线路应计及电晕损耗。4．变压器的电能损耗（1）年负荷损耗法变压器的年电能损耗包括与负荷有关的电阻损耗和电导中的电能损耗，即铁损部分。可用下式计算：max08760TWPPT式中β为年负荷率；T为变压器每年中运行小时数，具体数据时可取T=80000h。（2）最大负荷损耗时间法maxmax0TWPPT第3章简单电力系统的潮流分析电力系统分析（刘学军主编）机械工业出版社5．电力网的网损率或线损率在给定时间内，电力系统中所有发电厂的总发电量与厂用电量之差为，称为供电量。在所送电、变电和配电环节中所损耗的电量，称为电力网的损耗电量。在同一时间内，电力网的损耗电量占供电量的百分值,称为电力网的网损率。其表达式为：1%100%c电力网的网损率是国家下达给电力系统的一项重要经济指标，也是衡量供电企业管理水平的一项主要指标。第3章简单电力系统的潮流分析电力系统分析（刘学军主编）机械工业出版社〔例3-1〕如图3-4所示电力网络，用有名值和标幺值表示的等值电路如图3-5a、b所示，取基准容量SB=100MVA，UB=UN的标幺值等效电路参数见图3-5。若变压器低压侧母线电压为10kV，负荷容量为（30+j20）MVA。试分别用有名制和标幺制计算。解：1.用有名制计算(1)计算变压器功率损耗3330202.0431.76100ZTSj0.2654.129jMVABCCZTSSS30.26524.129jMVA第3章简单电力系统的潮流分析电力系统分析（刘学军主编）机械工业出版社(2)计算变压器的电压降落2302.042031.763031.76202.04101006.9649.120PRQXdUjkVUjkV1006.9649.12107.354.87BUjkV忽略电压降落横向分量CTCTBCCCPRQXUUUUU1000.626.352106.97kV(3)变压器输入功率6523.64102.6410107.35YTSj0.04190.304jMVATBCYTSSS30.30724.433jMVA（4）线路功率损耗222LYLBBSjU3.158jMVA第3章简单电力系统的潮流分析电力系统分析（刘学军主编）机械工业出版社2ABTYLSSS30.3721.275jMVA22230.30721.21514.4520.751.7162.464107.35ZLSjjMVAABABZLSSS32.02323.739jMVA（5）计算始端母线电压（以UB为参考相量）30.30714.4521.27520.7530.30720.7521.27514.45107.35107.35LdUj8.1922.994jkV107.358.1922.994ABLUUdUj115.581.48()kV忽略电压降落横向分量115.54ABLUUUkV第3章简单电力系统的潮流分析电力系统分析（刘学军主编）机械工业出版社（7）系统电压指标（6）计算始端功率13.664YLSjMVA132.02320.075AABYLSSSjMVA115.58110%1005.1110AU107.35110%1002.4110BU115.58100%10014.2110U母线A电压偏移：母线B电压偏移：电压损耗：2.用标幺值计算（略）第3章简单电力系统的潮流分析电力系统分析（刘学军主编）机械工业出版社图3-5例3-1的等值电路a)用有名值表示；b)用标幺值表示第3章简单电力系统的潮流分析电力系统分析（刘学军主编）机械工业出版社3.2输电线路的运行特性3.2.1线路空载运行特当输电线路空载时，线路末端功率为零，即。如图3-2所示，如忽略线路电导G=0，当线路末端电压已知时，可得出：222SPjQ2222YBSjU2222222BBSjUjU122222BXBRUUUjU当考虑到高压线路一般采用导线截面较大，在忽略电阻时，有1222122BXBXUUUU第3章简单电力系统的潮流分析电力系统分析（刘学军主编）机械工业出版社mn线路电纳是容性的,本身大于零。由上式可知，U1＜U2说明在空载情况下，线路末端电压将高于始端电压。这种现象称为输电线路空载的末端电压升高现象。高压输电线路在轻载时也会产生末端电压升高的现象，如果末端电压超过允许值，将使设备绝缘损坏。