《电力系统分析理论》刘天琪,邱晓燕第二版精华内容.pptx
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23年6月26日23年6月26日电力系统三相短路的分析计算电力系统三相短路的分析计算11.1.1电力系统电力系统的组成及分类电力系统的组成及分类发电厂发电厂电力系统电力系统电力网电力网动力系统动力系统锅炉锅炉汽轮机汽轮机发电机发电机升压变压器升压变压器降压变压器降压变压器电力线路电力线路厂用电厂用电用户用户供热网供热网GM23年6月26日23年6月26日电力系统三相短路的分析计算电力系统三相短路的分析计算2总装机容量总装机容量定义:
系统中实际安装的发电机组额定定义:
系统中实际安装的发电机组额定有功功率有功功率的总和。
的总和。
常以常以千瓦千瓦(1kW=103W)、兆瓦兆瓦(1MW=106W)、吉瓦吉瓦(1GW=109W)、太瓦太瓦(1TW=1012W)为单位。
我国工程为单位。
我国工程上习惯以上习惯以万千瓦万千瓦为单位为单位(1万千瓦万千瓦=10MW)。
年发电量年发电量定义:
系统中所有发电机组全年实际发出定义:
系统中所有发电机组全年实际发出电能电能之和。
之和。
常以常以千瓦时千瓦时(kWh)、兆瓦时兆瓦时(MWh)、吉瓦时吉瓦时(GWh)、太瓦时太瓦时(TWh)为单位。
我国工程上习惯以为单位。
我国工程上习惯以亿度亿度为单位。
为单位。
掌握三个概念23年6月26日23年6月26日电力系统三相短路的分析计算电力系统三相短路的分析计算3电压等级电压等级安全电压:
通常安全电压:
通常36V以下,例如以下,例如36V、24V、12V、6V;低压:
低压:
1kV及以下,主要是及以下,主要是220V和和380V;中压:
中压:
1kV以上、以上、20kV及以下及以下;高压:
高压:
20kV以上、以上、330kV以下以下;超高压:
超高压:
330kV及以上、及以上、1000kV以下以下;特高压:
特高压:
1000kV交流、交流、800kV直流以上直流以上;目前我国常用的电压等级:
目前我国常用的电压等级:
220V、380V、6kV、10kV、35kV、110kV、220kV、330kV、500kV,750kV、1000kV。
掌握三个概念配电电压配电电压输电电压输电电压23年6月26日23年6月26日电力系统三相短路的分析计算电力系统三相短路的分析计算41.3电力网输电线路输电线路按结构分为:
按结构分为:
架空线路和电缆线路架空线路和电缆线路按传输形式分为:
按传输形式分为:
直流输电线路和交流输电线路直流输电线路和交流输电线路23年6月26日23年6月26日电力系统三相短路的分析计算电力系统三相短路的分析计算51.3电力网架空线路避雷线导线绝缘子杆塔23年6月26日23年6月26日电力系统三相短路的分析计算电力系统三相短路的分析计算6综合用电负荷分类综合用电负荷分类从用电设备:
异步电动机、同步电动机、电热炉、整流设从用电设备:
异步电动机、同步电动机、电热炉、整流设备、照明负荷等。
备、照明负荷等。
从用户性质:
工业负荷、农业负荷、交通运输业负荷和人从用户性质:
工业负荷、农业负荷、交通运输业负荷和人民生活用电负荷。
民生活用电负荷。
从用户等级:
一级负荷从用户等级:
一级负荷(党政军机关、医院、大型企业党政军机关、医院、大型企业等等),二级负荷,二级负荷(学校、机关企事业单位等学校、机关企事业单位等)和三级负荷和三级负荷(城郊结合部、非重要分散居民区等城郊结合部、非重要分散居民区等)。
1.4.1电力系统的负荷23年6月26日23年6月26日电力系统三相短路的分析计算电力系统三相短路的分析计算7额定频率额定频率工频工频50Hz,中国台湾、美国、日本、韩国等为,中国台湾、美国、日本、韩国等为60Hz。
电压等级电压等级目前我国常用的电压等级:
目前我国常用的电压等级:
220V、380V、6kV、10kV、35kV、110kV、220kV、330kV、500kV,750kV、1000kV。
配电电压配电电压输电电压输电电压1.5额定电压和额定频率1、电气设备;、电气设备;2、发电机;、发电机;3、变压器。
、变压器。
它们的额定电压和额定频率如何确定?
它们的额定电压和额定频率如何确定?
23年6月26日23年6月26日电力系统三相短路的分析计算电力系统三相短路的分析计算81.5额定电压和额定频率1、电气设备、电气设备电气设备都是按照指定的电压和频率来设计制造的。
电气设备都是按照指定的电压和频率来设计制造的。
电气设备的额定电压和频率等于输电(配电)线路的额定电气设备的额定电压和频率等于输电(配电)线路的额定电压和频率。
电压和频率。
220kV220kV220kV电气设备电气设备11输电线路输电线路:
220kV电气设备电气设备22电气设备电气设备3323年6月26日23年6月26日电力系统三相短路的分析计算电力系统三相短路的分析计算91.5额定电压和额定频率2、发电机、发电机考虑到电力线路电压损耗,发电机的额定电压比电力线路考虑到电力线路电压损耗,发电机的额定电压比电力线路的额定电压高的额定电压高5%。
6.3kV6kV6kV6kV发电机发电机配电线路配电线路:
6kV电气设备电气设备11电气设备电气设备22电气设备电气设备3323年6月26日23年6月26日电力系统三相短路的分析计算电力系统三相短路的分析计算101.5额定电压和额定频率3、变压器、变压器规定:
接受功率一侧的绕组为一次绕组,输出功率一侧的规定:
接受功率一侧的绕组为一次绕组,输出功率一侧的绕组为二次绕组。
绕组为二次绕组。
情况情况1:
一次侧连接发电机,一次侧等于发电机额定电压:
一次侧连接发电机,一次侧等于发电机额定电压,二次侧比电力线路额定电压高,二次侧比电力线路额定电压高10%。
10.5kV10kV110kV10.5kV121kV二次绕组二次绕组一次绕组一次绕组母线母线:
10kV发电机发电机输电线路输电线路:
110kV电气设备电气设备22电气设备电气设备1123年6月26日23年6月26日电力系统三相短路的分析计算电力系统三相短路的分析计算111.5额定电压和额定频率3、变压器、变压器规定:
接受功率一侧的绕组为一次绕组,输出功率一侧的接受功率一侧的绕组为一次绕组,输出功率一侧的绕组为二次绕组绕组为二次绕组。
情况2:
两侧连接电力线路,一次侧等于电力线路额定电压,二次侧比电力线路额定电压高10%或5%(特殊情况)35kV11kVVsVs%7.5%7.5%或者直接或者直接/短距离与用户连接短距离与用户连接时时10.5kV(特殊情特殊情况况)一次绕组一次绕组二次绕组二次绕组配电线路配电线路:
10kV配电线路配电线路:
35kV23年6月26日23年6月26日电力系统三相短路的分析计算电力系统三相短路的分析计算121.5额定电压和额定频率名称额定电压电力线路(电网)UN电气设备UN发电机1.05UN变压器一次侧UN或1.05UN(接发电机)二次侧1.1UN或1.05UN(特殊情况)小结:
额定电压的规定小结:
额定电压的规定23年6月26日23年6月26日电力系统三相短路的分析计算电力系统三相短路的分析计算131.5额定电压和额定频率例例1-1如图所示,图中标明的电压为电力线路额如图所示,图中标明的电压为电力线路额定电压,试确定发电机和变压器的额定电压。
定电压,试确定发电机和变压器的额定电压。
10.5kV/242kV10.5kV110kV/11kV220kV/121kV35kV/3.15kV220kV/121kV/38.5kVM220kV220kV110kVT-1110kV10kV35kV3kVT-3T-5T-4T-2G10kVVs7.5%23年6月26日23年6月26日电力系统三相短路的分析计算电力系统三相短路的分析计算141.5额定电压和额定频率变压器高(中)压侧通常设计有多个分接头,与额定电压对应分接头称为主抽头主抽头,主抽头,242kV+2.5%,248kV+5%,254kV-5%,230kV-2.5%,236kV主抽头,主抽头,220kV+2.5%,225.5kV+5%,231kV-5%,209kV-2.5%,214.5kV10.5kV11kV升压变升压变降压变降压变10.5kV/24222.5%22022.5%/11kV额定变比和工作变比(实际变比)23年6月26日23年6月26日电力系统三相短路的分析计算电力系统三相短路的分析计算151.6.1电力系统接线图电力系统接线图电气接线图、地理接线图电气接线图、地理接线图1.6.2电力系统的接线方式电力系统的接线方式无备用接线、有备用接线无备用接线、有备用接线1.6.3电力系统中性点运行方式电力系统中性点运行方式中性点不接地、经消弧线圈接地和直接接地等中性点不接地、经消弧线圈接地和直接接地等1.6电力系统的接线方式23年6月26日23年6月26日电力系统三相短路的分析计算电力系统三相短路的分析计算16优缺点及应用场合优缺点及应用场合不接地:
单相短路时仍可运行一段时间,供电可靠性高,不接地:
单相短路时仍可运行一段时间,供电可靠性高,但绝缘要求应按线电压设计但绝缘要求应按线电压设计3-10kV配电网配电网经消弧线圈接地:
为了避免断续电弧,当经消弧线圈接地:
为了避免断续电弧,当10kV电网接地电网接地电流大于电流大于30A,35kV电网接地电流大于电网接地电流大于10A,宜用消弧,宜用消弧线圈接地线圈接地20-60kV电网电网直接接地:
直接接地:
330kV与与500kV超高压电网;超高压电网;110kV与与220kV电网电网(个别雷灾严重地区和某些大城市才采用消弧个别雷灾严重地区和某些大城市才采用消弧线圈线圈)。
经小电阻或阻抗接地:
城网电缆线路,目前研究热点。
经小电阻或阻抗接地:
城网电缆线路,目前研究热点。
1.6.3电力系统中性点运行方式绝缘成本绝缘成本23年6月26日23年6月26日电力系统三相短路的分析计算电力系统三相短路的分析计算17单位长度输电线路单位长度输电线路(单位:
单位:
km)电阻电阻r:
反映线路的热效应(有功损耗):
反映线路的热效应(有功损耗)电抗电抗x=L:
反映载流导线周围的磁场效应:
反映载流导线周围的磁场效应电导电导g:
反映泄露损耗和电晕损耗(:
反映泄露损耗和电晕损耗(g=0)电纳电纳b=C:
反映带电导线周围的电场效应:
反映带电导线周围的电场效应2.2输电线路的等值电路和参数计算注:
注:
1:
小写:
小写r、x、g、b表示表示单位长度线路的等值单位长度线路的等值参数;参数;2:
电缆线路参数计:
电缆线路参数计算较为复杂,可从手算较为复杂,可从手册查找,重点讨论的册查找,重点讨论的是架空线路。
是架空线路。
rjLjCg23年6月26日23年6月26日电力系统三相短路的分析计算电力系统三相短路的分析计算18分裂导线电抗分裂导线电抗超高压超高压(2、3、4)、特高压、特高压(6、8、10或或12)2.2输电线路的等值电路和参数计算一般单根导线时:
一般单根导线时:
0.40/km分裂根数为分裂根数为2根时:
根时:
0.33/km分裂根数为分裂根数为3根时:
根时:
0.30/km分裂根数为分裂根数为4根时:
根时:
0.28/kmrjxjbg23340.1445lg,/km234eqseqsseqsseseqqsDxDDdDDdDDDd=分裂根数为时,=分裂根数为时,=分裂根数为时,=1.09ddddddddabDbcDacDabc(a)(b)23年6月26日23年6月26日电力系统三相短路的分析计算电力系统三相短路的分析计算19中等距离输电线路中等距离输电线路(100km300km)2.2输电线路的等值电路和参数计算型等值电路型等值电路任意长度等值电路任意长度等值电路必须掌握必须掌握()ZRjXrjxlYjBjbl=+=+=Z1V2V2I1I2Y2Yrjxjbrjxjb23年6月26日23年6月26日电力系统三相短路的分析计算电力系统三相短路的分析计算20双绕组变压器的等值电路双绕组变压器的等值电路电阻电阻RT、电抗、电抗XT、电导、电导GT、电纳、电纳BT型等值电路型等值电路表示铜耗表示铜耗表示铁耗表示铁耗2.4.1变压器的等值电路漏磁损耗漏磁损耗励磁损耗励磁损耗TRTjXTjBTG23年6月26日23年6月26日电力系统三相短路的分析计算电力系统三相短路的分析计算21电气量基本单位工程单位电压VVkV电流IAkA视在功率SVAMVA有功功率PWkW无功功率Qvarkvar阻抗Z导纳YSS电气量的单位电气量的单位2.4.2双绕组变压器的参数计算23年6月26日23年6月26日电力系统三相短路的分析计算电力系统三相短路的分析计算22双绕组变压器的参数计算双绕组变压器的参数计算型等值电路型等值电路2.4.2双绕组变压器的参数计算短路损耗:
短路损耗:
PS(kW)短路电压:
短路电压:
VS%空载损耗:
空载损耗:
P0(kW)空载电流:
空载电流:
I0%额定容量:
额定容量:
SN(MVA)额定线电压:
额定线电压:
VN(kV)2220202()1000%()100()1000%()100SNTNSNTNTNNTNPVRSVVXSPGSVISBSVD=W=碬D=工程单位:
电阻:
电抗:
电导:
电纳:
TRTjXTjBTG23年6月26日23年6月26日电力系统三相短路的分析计算电力系统三相短路的分析计算23一台一台SFL1-20000/110型向型向10kV网络供电的降压变压器,网络供电的降压变压器,铭牌试验参数:
铭牌试验参数:
PS=135kW,VS%=10.5,P0=22kW,I0%=0.8,求归算到高压侧参数求归算到高压侧参数并画出并画出等值电路。
等值电路。
2.4.2双绕组变压器的参数计算222222-6022-60221220MVA,110kV135110=4.08()1000100020%10.5110=63.53()1001002022=1.8210()10001000110%0.820=13.210()1001001101NNSNTNSNTNTNNTNNTNSVPVRSVVXSPGSVISBSVVkV=D=W=碬D=创=解高压侧10114.0863.53j-61.8210-6-j13.21023年6月26日23年6月26日电力系统三相短路的分析计算电力系统三相短路的分析计算24标幺值的概念标幺值的概念例如发电机额定端电压有名值为例如发电机额定端电压有名值为VG=10.5kV,如果基准,如果基准值选定为值选定为VB=10.5kV,则其标幺值为,则其标幺值为如果端电压标幺值如果端电压标幺值VG*=1.1,说明此时,说明此时标幺值标幺值无量纲无量纲2.6.2电力系统的标幺值=实际有名值(任意单位)标幺值基准值(与有名值同单位)10.5kV1.010.5kVGGBVVV*=1.110.5kV11.55kVGGBVVV*=23年6月26日23年6月26日电力系统三相短路的分析计算电力系统三相短路的分析计算253.1潮流计算的一般概念电力系统中,功率的流动称为潮流电力系统中,功率的流动称为潮流(PowerFlow,LoadFlow),电压和功率的),电压和功率的分布(各节点电压、各支路功率)称为潮流分分布(各节点电压、各支路功率)称为潮流分布。
布。
23年6月26日23年6月26日电力系统三相短路的分析计算电力系统三相短路的分析计算263.1潮流计算的一般概念潮流计算是电力系统三大计算(潮流、潮流计算是电力系统三大计算(潮流、短路、稳定计算)之一,是电力系统最基本、短路、稳定计算)之一,是电力系统最基本、最重要的计算,在电力系统规划和运行中具有最重要的计算,在电力系统规划和运行中具有重要作用。
重要作用。
23年6月26日23年6月26日电力系统三相短路的分析计算电力系统三相短路的分析计算273.1潮流计算的一般概念手算和机算两大类方法。
手算只能计算手算和机算两大类方法。
手算只能计算简单网络,但有助于加深对物理概念和物理现简单网络,但有助于加深对物理概念和物理现象的理解;机算可以计算大规模复杂系统,速象的理解;机算可以计算大规模复杂系统,速度快、精度高。
度快、精度高。
23年6月26日23年6月26日电力系统三相短路的分析计算电力系统三相短路的分析计算283.2.1网络元件的电压降落电压降落电压降落条件条件1:
已知末端电压,求首端电压:
已知末端电压,求首端电压条件条件2:
已知首端电压,求末端电压:
已知首端电压,求末端电压网络元件的等值电路网络元件的等值电路2V&1V&1V&2V&RjX1S2S1V2VLDSI23年6月26日23年6月26日电力系统三相短路的分析计算电力系统三相短路的分析计算29现实条件:
已知首端电压和末端功率,求现实条件:
已知首端电压和末端功率,求末端电压末端电压3.2.1网络元件的电压降落条件条件1和条件和条件2对比对比网络元件的等值电路网络元件的等值电路111111211111=PRQXPXQVVVVjVjSRVVd=-D-+-&附加条件:
须知首端功率222222122222=+PRQXPXQRjVVVVVVSVjd=+D+-+&附加条件:
须知末端功率2SRjX1S2S1V2VLDSI1V&2V&23年6月26日23年6月26日电力系统三相短路的分析计算电力系统三相短路的分析计算303.2.1网络元件的电压降落现实条件现实条件:
已知首端电压和末端功率,求末端电压已知首端电压和末端功率,求末端电压网络元件的等值电路网络元件的等值电路关键:
由末端功率推导首端功率关键:
由末端功率推导首端功率(如何计算元如何计算元件的功率损耗件的功率损耗)11111211=PRQXPXVVQRjVV+-&212=LDLDSSSSSSSDD=+=+RjX1S2S1V2VLDSIS23年6月26日23年6月26日电力系统三相短路的分析计算电力系统三相短路的分析计算313.2.1网络元件的电压降落电压损耗和电压偏移电压损耗和电压偏移电压损耗示意图电压损耗示意图反映供电电压质量反映供电电压质量1212=%=100%NVVVAGVVVVD-D电压损耗:
(%)=100%NNVVV-电压偏移1V2jV2V2VADG23年6月26日23年6月26日电力系统三相短路的分析计算电力系统三相短路的分析计算323.2.2网络元件的功率损耗输电线路的功率损耗输电线路的功率损耗输电线路的等值电路输电线路的等值电路通常用额定电压通常用额定电压VN代替代替V1、V2()()222222222()SSRjXPVVQRjXPjQD=+=+=D+D阻抗损耗:
1222121122BBQQQBBVVD=D+D=-导纳损耗:
RjX1S2S1V2V2Bj2Bj2BjQ1BjQNVI23年6月26日23年6月26日电力系统三相短路的分析计算电力系统三相短路的分析计算333.2.2网络元件的功率损耗变压器的功率损耗变压器的功率损耗变压器的等值电路变压器的等值电路通常用额定电压通常用额定电压VN代替代替V1、V2()()222222222()SSRjXPVVQRjXPjQD=+=+=D+D阻抗损耗:
2000001(%100)NTGTIPSSGjBVjPjQD=+=+=D+DD导纳损耗:
RjX1S1VTjB0STG2V2SNVI23年6月26日23年6月26日电力系统三相短路的分析计算电力系统三相短路的分析计算343.3.2同级电压开式电力网的潮流计算潮流计算步骤:
潮流计算步骤:
第一步:
做出等值电路并计算参数第一步:
做出等值电路并计算参数第二步:
利用额定电压,从后往前逐次计算前级功率第二步:
利用额定电压,从后往前逐次计算前级功率第三步:
根据首端电压和求得的前级功率,从前往后逐次第三步:
根据首端电压和求得的前级功率,从前往后逐次计算后级电压计算后级电压为了提高精度,可以利用第一轮求得的电压,从后往前再为了提高精度,可以利用第一轮求得的电压,从后往前再次逐次计算前级功率,然后次逐次计算前级功率,然后23年6月26日23年6月26日电力系统三相短路的分析计算电力系统三相短路的分析计算35第一步:
做出等值电路并计算参数第一步:
做出等值电路并计算参数开式电力网及其等值电路开式电力网及其等值电路3.3.2同级电压开式电力网的潮流计算()312323333232312()dLDdBcLDcBBbLDbBNBBNSSjQSSjQjQSSjQjQQVSVBSRjX=+D=+D+D=+D+DD=-D=+例如:
LDdSLDcSLDbSL-3L-2L-1Abcd11RjX22RjX33RjXbcdA1BjQbScSdS3S2S1S2S3S1S3S23年6月26日23年6月26日电力系统三相短路的分析计算电力系统三相短路的分析计算363.3.2同级电压开式电力网的潮流计算第二步:
利用额定电压,从后往前逐次计算前级功率第二步:
利用额定电压,从后往前逐次计算前级功率()()()23333333322232222222112111111,(),(),(),NNbNdcSSSSRjXSSSSSSSSRjXSSSSSSSSRjXVVVSSS=D=+=+D=+D=+=+D=+D=+=+D首先:
其次:
最后:
11RjX22RjX33RjXbcdA1BjQbScSdS3S2S1S2S3S1S2S3S1S23年6月26日23年6月26日电力系统三相短路的分析计算电力系统三相短路的分析计算373.3.2同级电压开式电力网的潮流计算第三步:
根据首端电压,从前往后逐次计算后级电压第三步:
根据首端电压,从前往后逐次计算后级电压2211111111123=()()=()/()/AbAbbAbAbAbAbAdAccSVVSVVVVVPRVVSVVQXVVPXQRVdd-D+D+=-首先:
利用算出的和,计算后级电压其中,其次:
利用算出的和,计算后级电压;最后:
利用算出的和,计算末端电压,;11RjX22RjX33RjXbcdA1BjQbScSdS3S2S1S2S3S1S2S3S1S23年6月26日23年6月26日电力系统三相短路的分析计算电力系统三相短路的分析计算38最大电压损耗的计算最大电压损耗的计算电力网等值电路电力网等值电路3.3.2同级电压开式电力网的潮流计算具有分支线的开式网络具有分支线的开式网络11RjX22RjX33RjXbcdAbScSdSAcAdcdVVVVDD最大电压损耗:
、?
电压最低点:
、?
=AdAbbccddAAdVVVVVVVDD+D+D=-D最大电压损耗:
电压最低点:
AbcdbScSdS23年6月26日23年6月26日电力系统三相短路的分析计算电力系统三相短路的分析计算39例3-1额定电压为110kV双回输电线路,长度为80km,采用LGJ-150导线,其单位长度参数为:
r1=0.21/km,x1=0.416/km,b1=2.7410-6S/km。
变电所中装有两台三相110kV/11kV的变压器,每台的容量为15MVA,其参数为:
P0=40.5kW,PS=128kW,VS%=10.5,I0%=3.5。
负荷功率:
SLDb=30+j12MVA,SLDc=20+j15MVA,母线A的实际运行电压为117kV。
当变压器取主抽头时,求母线c的电压。
3.3.3两级电压的开式电力网(习题)双回输电线路接线图双回输电线路接线图bcLDcSLDbSA117kV23年6月26日23年6月26日电力系统三相短路的分析计算电力系统三相短路的分析计算40
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