2018年电力系统分析知识点讲解

第1部分考点复习考点1：电力系统基本概念1.1、描述电网的主要参数：1、总装机容量。电力系统的总装机容量指该系统中实际安装的发电机组额定有功功率的总和，以千瓦(kW)、兆瓦(MW)、吉瓦(GW)计。2、年发电量。指该系统所有发电机组全年实际发出电能的总和，以兆瓦²时（MW²h）、吉瓦²时（GW²h）太瓦²时（TW²h）计。3、最大负荷。指规定时间，如一天、一月或一年内，电力系统总有功功率负荷的最大值，以千瓦(kW)、兆瓦(MW)、吉瓦(GW)计。4、额定频率。按国家标准规定，我国所有交流电力系统的额定频率均为50Hz。5、最高电压等级。同一电力系统中电力线路往往有几种不同电压等级。所谓最高电压等级，是指该系统中最高电压等级电力线路的额定电压，以千伏(kV)计。6、地理接线图。电力系统的地理接线图主要显示该系统中发电厂、变电所的地理位置，电力线路的路径，以及它们相互间的连接。7、电气接线图。电力系统的电气接线图主要显示该系统中发电机、变压器、母线、断路器、电力线路之间的电气接线。1.2、电力系统的基本特点要求一、电力系统特点1、电能不能大量存储。发电、变电、输电和用电同时进行。2、电力系统暂态过程非常短。3、电力系统的发展和国民经济的发展密切相关。4、电力系统电能质量要求高，对电压、频率、波形都有严格的国家标准。二、对电力系统运行的基本要求1、保证可靠持续运行的基本要求。按对供电可靠性的要求可以将负荷分为3级。第一级负荷，对这一级负荷中断供电，将造成人身事故、设备损坏，将产生废品，使生产秩序长期不能恢复，人民生活发生混乱。第二级负荷，对这类负荷中断供电，将造成大量减产，将使人民生活受到影响。第三级负荷，所有不属于第一、二级的负荷。对第一级负荷要保证不间断供电；对第二级负荷，如有可能，也要保证不间断供电。2、保证良好的电能质量。如上所述，电能质量包括电压质量、频率质量和波形质量三个方面。例如给定的允许电压偏移为额定值的5%，给定的允许频率偏移为0.2~0.5Hz等。3、保证系统运行的经济性。为保证系统运行的经济性，应展开系统经济运行工作，使个发电厂所承担的负荷能合理分配。例如，使水电厂能充分利用水能，避免弃水；使火力发电厂中经济性能好的多发电，并避免频繁开停机；使功率在系统中合理分布以降低电能在变输送、分配中的损耗，等等。考点2：电力系统各元件特性，数学模型1、变压器的参数和数学模型1.1、双绕组变压器的参数和数学模型变压器做短路实验和空载实验测得短路损耗、短路电压、空载损耗、空载电流可以用来求变压器参数。221000NNkTSUPR式中RT－变压器高低压绕组的总电阻（Ω）；Pk－变压器的短路损耗（kW）SN－变压器的额定容量（MVA）；UN－变压器的额定电压（kV）。2．电抗由于大容量变压器的阻抗以电抗为主，亦即变压器的电抗和阻抗数值上接近相等，可以近似认为，变压器的短路电压百分数Uk％与变压器的电抗有如下关系1003%NTNKUXIU从而NNKKNNTSUUUIUX100%100%32式中XT－变压器高低绕组的总电抗（Ω）Uk％－变压器的短路电压百分值3．电导变电器电导TG反映与变压器励磁支路有功损耗相应的等值电导，通过空载试验数据求得。变压器空载试验接线图如图2—11所示。进行空载试验时，二次开路，一次加上额定电压，在一次测得空载损耗0P和空载电流0I。变压器励磁支路以导纳TY表示时，其中电导TG对应的是铁芯损耗FeP，而空载损耗包括铁芯损耗和空载电流引起的绕组中的铜损耗。由于空载试验的电流很小，变压器二次处于开路，所以此时的绕组铜损耗很小，可认为空载损耗主要损耗在TG上了，因此，铁芯损耗FeP近似等于空载损耗0P。P0=GTUN2GT=P0/UN2变换单位后为201000NTUPG式中GT－变压器的电导（S）P0－变压器的空载损耗（kW）UN－变压器的额定电压（kV）4．电纳变压器电纳TB反映与变压器主磁通的等值参数(励磁电抗)相应的电纳，也是通过空载试验数据求得。变压器空载试验时，流经励磁支路的空载电流0I分解为有功电流gI(流过TG)和无功电流bI(流过TB)，且有功分量gI较无功分量bI小得多(如图2-12所示)，所以在数值上bII0，即空载电流近似等于无功电流。TNbBUI3①又由100%00NIII得NNNUSIIII3100%100%000②让式①、②相等，解得20100%NNTUSIBBT－变压器的电纳（S）I0%－变压器的空载电流百分值1.2、三绕组变压器的参数和数学模型计算三绕组变压器各绕组的阻抗及励磁支路的导纳的方法与计算双绕组变压器时没有本质的区别，也是根据厂家提供的一些短路实验数据和空载实验数据求取。但由于三绕组变压器三绕组的容量比有不同的组合，且各绕组在铁芯上的排列又有不同方式，所以存在一些归算问题。三绕组变压器的容量比有三种（标准）：100/100/100；100/50/100；100/100/50例：90000/90000/45000MVA非标准：100/66.7/100；100/100/66.7(一)容量比100/100/100三绕组变压器出厂时，厂家提供三个绕组两两间做短路试验时测得的短路损耗Pk(1—2)、Pk(2—3)、Pk(1—3)和两两间的短路电压百分值Uk(1—2)％、Uk(2—3)％、Uk(1—3)％；空载试验数据仍提供空载损耗P0、空载电流百分值Io％。根据这些数据求得变压器各绕组的阻抗及其励磁支路的导纳。1.电阻)(21)32()13()21(1kkkkPPPP)(21)13()32()21(2kkkkPPPP)(21)21()13()32(3kkkkPPPP短路损耗1kP、2kP、3kP由铭牌给出则按与双绕组变压器相似的公式计算各绕组电阻22111000NNkTSUPR22111000%NNkTSUUX22221000%NNkTSUUX22331000%NNkTSUUX导纳的计算与双绕组相同。（二）、容量比100/100/50短路损耗数据为容量较小的绕组达到额定电流，即IN/2时的值。这时，应将各绕组的短路损耗数据归算为额定电流下的值，再运用上列公式求各绕组的短路损耗和电阻。Pk(1-3)=P’k(1-3)(IN/IN/2)2=4P’k(1-3)Pk(2-3)=P’k(2-3)(IN/IN/2)2=4P’k(2-3)有时，电压也未归算，则：Uk(1-3)%=U’k(1-3)%(IN/IN/2)=2U’k(1-3)%Uk(2-3)%=U’k(2-3)%(IN/IN/2)=2U’k(2-3)2.1、电力线路的结构电力线路按结构可分为架空线路和电缆线路。架空线路是将导线架设在杆塔上；电缆线路一般是敷设在地下或水底下。架空线路之所以广泛使用，是因为它较电缆线路有一些显著的优点，如建造费用低、施工期短、技术要求不高、维护和检修方便，节省有色金属等。架空线路是由导线、避雷线、杆塔、绝缘子和金具构成。它们的作用分别是：(1)导线用来传导电流、输送电能；(2)避雷线用来将雷电流引入大地，以保护电力线路免受雷击；(3)杆塔用来支撑导线和避雷线，使导线与导线、导线与大地之间保持一定的安全距离；(4)绝缘子用来使导线和杆塔之间保持绝缘；(5)金具用来连接导线或避雷线，将导线固定在绝缘子上，以及将绝缘子固定在杆塔上。---------------------------------------------------------------本资料由求职俱乐部-吉老师编写整理完成唯一淘宝店：：8170198唯一服务旺旺：吉老师_求职俱乐部唯一微信订阅号：吉老师若从其他渠道获得资料，则很有可能是旧版、错版、张冠李戴---------------------------------------------------------------1．导线和避雷线架空线路的导线和避雷线都是架设在空中，在露天条件下运行，它们不仅要承受自重、风力、冰雪荷载等机械力的作用，而且还会受到空气中有害气体的化学侵蚀，并且受到剧烈的温度变化的影响。因此，导线和避雷线除了要求有良好的导电性能外，还必须具有较高的机械强度和耐化学腐蚀的能力。目前常用的导线材料有铝、铜、钢、铝合金。避雷线一般用钢导线，在特殊情况下也有用铝包钢线的。导线和避雷线的材料标号以不同的拉丁字母表示，如铝表示为L，钢表示为G，铜表示为T，铝合金表示为HL。由于多股线优于单股线，架空线路多半采用绞合的多股导线，称多股绞线，多股绞线的标号为J，其结构见图1-20，多股绞线股数的安排规律是：除中心一股芯线外，由内向外，第一层6股，第二层12股，第三层18股，余类推。由于铝线的机械强度较低，采用铝导线时，线路的档距不能太大，这样就增加了杆塔的数目，从而抬高了线路的造价。所以电压在10kV以上的输电线路广泛采用着由钢导线和铝导线制成的钢芯铝绞线，见图1-20(b)。钢芯铝绞线按照其铝线和钢线截面比的不同有不同的机械强度，一般分为三类：LGJ型——普通钢芯铝绞线，它的铝线截面SL和钢线截面SG的比值为1.6~3.5/GLSS；LGJQ型——轻型钢芯铝绞线，它的3.8~6.7/GLSS；LGJJ型——加强型钢芯铝绞线，它的5.4~0.4/GLSS。导线型号后边的数字总是代表主要载流部分额定截面积的平方毫米数。例如LGJQ—300型表示轻型钢芯铝绞线，主要载流部分的额定截面积为2300mm。为了减小电晕损耗或线路电抗，对电压在220kV以上的输电线还常常采用分裂导线或扩径导线。分裂导线就是将每相导线分裂成若干根，这时，线路的每相中不只具有一根导线，而是具有总截面与单根导线截面相当的几根导线，相互间保持一定距离。导线的这种分裂使导线周围的电磁场发生很大变化，减小电晕和线路电抗。扩径导线是人为地扩大导线直径，但又不增大载流部分的导线截面，扩径导线的型号为LGJK。扩径导线和普通钢芯铝绞线的区别在于支撑层并不为铝线所填满。2．杆塔杆塔的类型：按受力的特点分为直线杆塔、耐张杆塔、转角杆塔和直线转角杆塔、终端杆塔、换位杆塔及跨越杆塔等；按使用的材料分为钢筋水泥杆、木杆、铁塔；按结构形式、导线排列方式等分成各种类型。随着杆塔形式的不同，也就有不同的导线排列方式。单回路杆塔上导线的排列有三角形和水平排列等，对两回路铁塔有伞形、鼓形和双三角形等。架空线路的三相导线的换位：由于三相导线在杆塔上的排列不对称，如图1-24所示，无论哪一种排列方式，三相之间和每相对地之间的互感总是不完全相同的，从而引起了三相导线上电抗的不对称，故架空线路的三相导线应该进行换位(换位杆塔是用来进行导线换位的)。架空线路的换位是为了减小三相参数的不平衡。图1-25所示为线路的一次整换位循环，所谓整换位循环，指在一定长度内有两次换位，而三相导线都分别处于三个不同位置，完成一次完整的换位循环。3．绝缘子绝缘子是用来支持和悬挂导线并使之与杆塔绝缘的。它是一种瓷质或玻璃质元件，应具有足够的绝缘强度和机械强度，同时对化学杂物的侵蚀具有足够的抵抗能力，并能适应周围大气条件的变化，如温度和湿度变化对它本身的影响等。架空线路上所用的绝缘子主要有针式和悬式两种，在个别情况下也有用瓷横担绝缘子等型式。针式绝缘子使用在电压不超过35kV的线路上。悬式绝缘子是成串使用的，用于电压为35kV及以上的线路上，型号为X，X后的数字表示可以承受的荷重(单位：t)。线路电压不同，每串绝缘子的片数也不同。规程规定：使(5)保护金具。保护金具包括防振保护金具和绝缘保护金具。防振保护金具用于防止导线或避雷线因风引起的周期性振动而造成导线、避雷线、绝缘子串乃至杆塔的损坏。这类金具有护线条、预绞丝、防振锤、阻尼线等。其中，护线条和预绞丝的作用在于减小导线振动时所受的机械应力，是加强导线抗振能力的金具；防振锤和阻尼线则在导线振动时产生与振动方向相反的阻尼力，因而是削弱导线振动的金具。绝