《電力網的穩態計算》PPT課件

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1、電氣工程基礎覃慶偉覃慶偉 電氣電氣工程工程電力線路電力線路的結構的結構 架空輸電線路架空輸電線路參數和等值電路參數和等值電路變壓器等值變壓器等值電路及參數電路及參數網絡元件電壓網絡元件電壓和功率分布和功率分布電力網絡的電力網絡的潮流計算潮流計算第六章第六章 電力網的穩態計算電力網的穩態計算電力線路的結構架空輸電線路的參數計算及等值電路變壓器的等值電路及參數計算變壓器的等值電路及參數計算網絡元件電壓和功率分布網絡元件電壓和功率分布電力網絡的潮流計算電力網絡的潮流計算第一節 電力線路的結構 兩種結構分為架空線路和電纜線路 一、電力線路的結構一、電力線路的結構 1架空線路架空線路 架空線路主要由導架

2、空線路主要由導線、避雷線（即架空地線、避雷線（即架空地線）、桿塔、絕緣子和線）、桿塔、絕緣子和金具等部件組成，如圖金具等部件組成，如圖所示。所示。圖圖 架空線路的結構架空線路的結構導線：導線：導線的作用是傳導電流、輸送電能；導線的作用是傳導電流、輸送電能；避雷線避雷線:避雷線的作用是將雷電流引入大地，以保護電力線路避雷線的作用是將雷電流引入大地，以保護電力線路免遭雷擊。免遭雷擊。架空線路采用的導線結構型式主要有單股、多股架空線路采用的導線結構型式主要有單股、多股絞線和鋼芯鋁絞線三種。絞線和鋼芯鋁絞線三種。圖圖 裸導線的構造裸導線的構造a）單股線）單股線 b）多股絞線）多股絞線 c）鋼芯鋁絞線）

3、鋼芯鋁絞線導線材料導線材料：要求電阻率小、機械強度大、質量輕、不易腐蝕、：要求電阻率小、機械強度大、質量輕、不易腐蝕、價格便宜、運行費用低等，常用材料有銅、鋁和鋼。價格便宜、運行費用低等，常用材料有銅、鋁和鋼。導線的結構型式導線的結構型式：導線分為裸導線和絕緣導線兩大類，高壓：導線分為裸導線和絕緣導線兩大類，高壓線路一般用裸導線，低壓線路一般用絕緣導線。線路一般用裸導線，低壓線路一般用絕緣導線。電氣電氣工程工程分裂導線分裂導線 分裂導線能使導線的等效半徑增大，減小線路等值電抗和降低線路的電暈損耗。架空導線的型號有架空導線的型號有：TJ銅絞線銅絞線LJ鋁絞線，用于鋁絞線，用于10kV及以下線路及

4、以下線路 LGJ鋼芯鋁絞線，用于鋼芯鋁絞線，用于35kV及以上線路及以上線路 GJ鋼絞線，用作避雷線鋼絞線，用作避雷線 線間距離線間距離：380V為；為；610kV為為1m；35kV為為2；110kV 為為3。LGJ LGJ 普通型普通型 （鋁線與鋼線截面積比）（鋁線與鋼線截面積比）LGJQ LGJQ 輕型輕型 LGJJ LGJJ 加強型加強型 F三相四線制低壓線路的導線，一般都采用水平排列；三相四線制低壓線路的導線，一般都采用水平排列；F三相三線制的導線，可三角排列，也可水平排列；三相三線制的導線，可三角排列，也可水平排列；導線在桿塔上的排列方式導線在桿塔上的排列方式：桿塔：桿塔：用來支撐導

5、線和避雷線，并使導線與導線、導線與大用來支撐導線和避雷線，并使導線與導線、導線與大地之間保持一定的安全距離。地之間保持一定的安全距離。F按材料分：有木桿、鋼筋混凝土桿（水泥桿）和鐵塔。按材料分：有木桿、鋼筋混凝土桿（水泥桿）和鐵塔。桿塔的分類桿塔的分類500KV架空輸電線路架空輸電線路絕緣子和金具：絕緣子和金具：絕緣子用來使導線與桿塔之間保持足夠的絕絕緣子用來使導線與桿塔之間保持足夠的絕緣距離；緣距離；金具是用來連接導線和絕緣子的金屬部件的總稱金具是用來連接導線和絕緣子的金屬部件的總稱。常用的絕緣子主要有針式、懸式和棒式三種。常用的絕緣子主要有針式、懸式和棒式三種。針式絕緣子針式絕緣子：用于：

6、用于35kV及以及以下線路上下線路上。懸式絕緣子懸式絕緣子：用于：用于35kV以上以上的高壓線路上，通常組裝成絕的高壓線路上，通常組裝成絕緣子串使用（緣子串使用（35kV為為3片串接；片串接；60kV為為5片串接；片串接；110kV為為7片片串接）。串接）。棒式絕緣子棒式絕緣子：棒式絕緣子多：棒式絕緣子多兼作瓷橫擔使用，在兼作瓷橫擔使用，在110kV及及以下線路應用比較廣泛。以下線路應用比較廣泛。高壓針式絕緣子高壓針式絕緣子低壓針式絕緣子低壓針式絕緣子高壓線路瓷橫擔絕緣子高壓線路瓷橫擔絕緣子 v瓷橫擔的特點：瓷橫擔的特點：有良好有良好的電氣絕緣性能，兼有的電氣絕緣性能，兼有絕緣子和橫擔的雙重功

7、絕緣子和橫擔的雙重功能，能節約大量的木材能，能節約大量的木材和鋼材，有效地降低桿和鋼材，有效地降低桿塔的高度，可節省線路塔的高度，可節省線路投資投資30%40%。2 2電纜線路電纜線路電纜的敷設方式：電纜的敷設方式：直接埋入土中直接埋入土中：埋設深度一般：埋設深度一般為，應在凍土層以下。當多條為，應在凍土層以下。當多條電纜并列敷設時，應留有一定距電纜并列敷設時，應留有一定距離，以利于散熱。離，以利于散熱。電纜溝敷設電纜溝敷設：當電纜條數較多：當電纜條數較多時，宜采用電纜溝敷設，電纜置時，宜采用電纜溝敷設，電纜置于電纜溝的支架上，溝面用水泥于電纜溝的支架上，溝面用水泥板覆蓋。板覆蓋。穿管敷設穿管

8、敷設：當電力電纜在室內：當電力電纜在室內明敷或暗敷時，為了防電纜受到明敷或暗敷時，為了防電纜受到機械損壞，一般多采用穿鋼管的機械損壞，一般多采用穿鋼管的敷設方式。敷設方式。線路類型線路類型優點優點缺點缺點應應 用用 范范 圍圍架空線路架空線路費用低，施工、維護、檢修方便易受外界影響占地面用作線路走廊 絕大多數輸電線路、較遠距離的配電線路采用架空線路電纜線路電纜線路不受外界影響，可靠行高不占地面美化環境費用高，施工、維護、檢修不便 大城市配電網絡、發電廠和變電站內部等場合采用地下電纜線路第二節 架空輸電線路的參數計算及等值電路一、架空輸電線路的參數計算電氣電氣工程工程第二節 架空輸電線路的參數計

9、算及等值電路1輸電線路的參數計算輸電線路的參數計算1）電阻電阻單根導線的直流電阻為：單根導線的直流電阻為：AlR導線的交流電阻比直流電阻增大導線的交流電阻比直流電阻增大0.2%1%，主要是因為：，主要是因為：F應考慮集膚效應和鄰近效應的影響；應考慮集膚效應和鄰近效應的影響；F導線為多股絞線，使每股導線的實際長度比線路長度大導線為多股絞線，使每股導線的實際長度比線路長度大;F導線的額定截面（即標稱截面）一般略大于實際截面。導線的額定截面（即標稱截面）一般略大于實際截面?？紤]上面情況，修正后導線材料電阻率的計算值為考慮上面情況，修正后導線材料電阻率的計算值為:km/mm8.182Cukm/mm5.

10、312Al工程計算中，可先查出導線單位長度電阻值工程計算中，可先查出導線單位長度電阻值 r0，則，則lrR0需要指出需要指出：手冊中給出的手冊中給出的 值，則是指溫度為值，則是指溫度為20時的導線電時的導線電阻，當實際運行的溫度不等于阻，當實際運行的溫度不等于20時，應按下式進行修正：時，應按下式進行修正：201(20)TrrT式中，式中，為電阻的溫度系數為電阻的溫度系數(1/)，銅?。?，銅?。?/），鋁?。?，鋁?。?/）。）。20r2）電抗電抗每相導線單位長度的等值電抗為：每相導線單位長度的等值電抗為：0157.0lg1445.010)5.0lg6.4(241rDrDfxjpjp式中，式中，

11、r為相對磁導率，銅和鋁的為相對磁導率，銅和鋁的 ;r為導線半徑（為導線半徑（m）；）；Djp為三相導線的線間幾何均距（為三相導線的線間幾何均距（m），1r3cabcabjpDDDD外電抗內電抗注意注意：為了使三相導線的為了使三相導線的電氣參數對稱，應將輸電電氣參數對稱，應將輸電線路的各相導線進行換位，線路的各相導線進行換位，如圖所示。如圖所示。圖圖 三相導線的布置方式三相導線的布置方式a）等邊三角形布置）等邊三角形布置 b）水平等距布置）水平等距布置圖圖 一次整循環換位一次整循環換位sDjp若三相導線等邊三角形若三相導線等邊三角形排列，則排列，則 ssD26.1233jp若三相導線若三相導線水

12、平等距水平等距離離排列，則排列，則電氣電氣工程工程圖圖 換位循環示意圖換位循環示意圖（a a）單換位循環；）單換位循環；（b b）雙換位循環）雙換位循環電氣電氣工程工程 對于超高壓線路，當導線表面的電場強度超過周圍空氣的擊穿強度時，導線周圍的空氣被電離而產生局部放電的現象，稱為電暈。電暈會產生藍紫色的熒光并發出“吱吱”聲以及電化學產生臭氧（O3）。這些現象要消耗有功損耗，稱為電暈損耗。為了降低導線表面電場強度，以達到減低電暈損耗和抑制電暈干擾的目的，目前廣泛采用分裂導線。實際應用時，由于結構上的原因，每相導線的分裂數不可過多，一般為24根。分裂導線分裂導線-減少線路電抗和減低電暈損耗減少線路電

13、抗和減低電暈損耗)/sin(2/)0157.0lg1445.0(10ndAnrArkmnrDxnnDDjp /km/km左右，而分裂導線為左右，而分裂導線為n=2n=2、3 3、4 4時，電抗為時，電抗為0.330.33、0.30.3、0.28 0.28 /km/km左右。左右。架空線路的電抗值架空線路的電抗值為為lxX0rD為為等值半徑，等值半徑，A為間隔環半徑，為間隔環半徑，n為根數，為根數，d為導線為導線間隔。間隔。3）電納電納每相導線單位長度的等值電容為：每相導線單位長度的等值電容為：)/(10lg0241.060kmFrDCjp則單位長度的電納為：則單位長度的電納為：)/(10lg5

14、8.76jp00kmSrDCb一般架空線路一般架空線路b0的值為的值為 S/km左右，則左右，則 61058.2lbB04）電導電導 電導參數電導參數，是反映沿線路絕緣子表面的泄露電流是反映沿線路絕緣子表面的泄露電流，和導和導線周圍空氣電離產生的電暈現象而產生的有功功率損耗。線周圍空氣電離產生的電暈現象而產生的有功功率損耗。說明：說明：通常架空線路的絕緣良好，泄露電流很小，可以忽略不計。通常架空線路的絕緣良好，泄露電流很小，可以忽略不計。電暈現象：電暈現象：在架空線路帶有高電壓的情況下，當導線表面的在架空線路帶有高電壓的情況下，當導線表面的電場強度超過空氣的擊穿強度時，導線周圍的空氣被電離而電

15、場強度超過空氣的擊穿強度時，導線周圍的空氣被電離而產生局部放電的現象。產生局部放電的現象。當線路電壓高于當線路電壓高于電暈臨界電壓電暈臨界電壓時，將出現電暈損耗，與時，將出現電暈損耗，與電暈相對應的導線單位長度的等值電導（電暈相對應的導線單位長度的等值電導（S/km）為：）為：32110UPgglgG1因此，因此，式中，式中，為實測線路單位長度的電暈損耗功率（為實測線路單位長度的電暈損耗功率（kW/km）。）。gP注意：注意：通常由于線路泄漏電流很小，而電暈損耗在設計線路通常由于線路泄漏電流很小，而電暈損耗在設計線路時已經采取措施加以限制，故在電力網的電氣計算中，近似時已經采取措施加以限制，故

16、在電力網的電氣計算中，近似認為認為 。0G電暈臨界電壓計算:jpjpcrDrmmkVrDrmmU2121)/lg(84導線表面狀況系數，多股絞線為；氣象狀況系數，晴天為1，雨雪霧為0.81；導線計算半徑(cm)；三相導線間的幾何均距(cm)；空氣相對密度，一般取1電氣電氣工程工程 1一字型等效電路 長度不超過100km、電壓在35kV及以下的架空線路和線路不長、電壓在10kV及以下的電纜線路，線路的電導和電納可忽略不計，于是線路的等效電路就成為一個具有電阻R和電抗X串聯的電路，如圖所示。圖中，線路阻抗圖中，線路阻抗為：為：圖圖 一字型等效電路一字型等效電路11ZrLjxLRjX 式中：式中：L

17、 L為導線長度（為導線長度（kmkm）二、輸電線路的等效電路二、輸電線路的等效電路電氣電氣工程工程 2型與T型等效電路 對于長度在200300km、電壓等級為110220 kV的架空線路和長度不超過100km的電纜線路（電壓高于10kV），可以忽略電導影響，但電容已不可忽略忽略電導影響，但電容已不可忽略，必須使用型或T型等效電路，如圖所示。圖圖 型和型和T T型等效電路型等效電路（a a）型；型；（b b）T T型型例例6-1 6-1 有一條長有一條長100km100km，額定電壓，額定電壓110KV110KV的輸電線路，導線水的輸電線路，導線水平排列，型號為平排列，型號為LGJ-185LGJ

18、-185，相間距離，相間距離4m,4m,導線表面光滑系數導線表面光滑系數為，氣象狀況系數為為，氣象狀況系數為1 1，空氣相對密度為，空氣相對密度為1 1。試計算線路參。試計算線路參數。數。kmsr/17.01855.310解:（1）單位長度線路電阻：（2）單位長度線路電抗，查附錄表1得LDJ-185型導線的計算直徑為，則kmrDxcmmmrjp/409.0)0157.0951.040026.1lg1445.0(0157.0lg1445.0951.002.19210（3）單位長度線路電納：kmSrDbjp/1078.110951.040026.1lg58.710lg58.766600110185

19、951.040026.1lg951.01185.084lg84021gkVkVrDrmmUjpcr（4）單位長度線路電導：（5）全線路參數為SlbBlxXlrR460001078.21001078.29.40100409.01710017.0電氣電氣工程工程第第三三節節 變壓器的等值電路與參數計算變壓器的等值電路與參數計算 一、雙繞組變壓器 二、三繞組變壓器 三、自耦變壓器電氣電氣工程工程一、雙繞組變壓器一、雙繞組變壓器u1I1n1:n2I2u21、理想變壓器、理想變壓器I1n1=I2n2 I2=k I1 u1/n1=u2/n2 u2=u1/kk=n1/n2特征：無銅損、鐵損、漏抗、激磁電流特

20、征：無銅損、鐵損、漏抗、激磁電流2、實際變壓器、實際變壓器RTjXT-jBTGT通過短路和開路試通過短路和開路試驗求驗求RT、XT、BT、GT變壓器的數學模型電氣電氣工程工程一、雙繞組變壓器一、雙繞組變壓器 雙繞阻變壓器有電阻RT、電抗XT、電導GT和電納BT四個等值參數，可用圖（a）所示的簡化電路來表示。在實際計算時，往往用變壓器的空載損耗P0和勵磁功率Q0 代替GT和BT，如圖（b）所示。對于地方電網和發展規劃中的電力系統，變壓器的等效電路可進一步簡化為圖（c）所示的RT、XT串聯等值電路。圖 雙繞阻變壓器等值電路電氣電氣工程工程 變壓器的參數可根據變壓器空載實驗和短路實驗測得的特性數據，

21、即空載損耗P0、空載電流百分數I0%、短路損耗Pk、短路電壓Uk%計算求得。1電阻RT 變壓器短路損耗Pk是變壓器通過額定電流時，高、低壓繞組中的總損耗，即（6-16）式中：IN為變壓器額定電流（A）；UN為變壓器與IN對應側繞組的額定電壓（kV）；SN為變壓器的額定容量（kVA）。電氣電氣工程工程由式（6-10）可求得變壓器的電阻 （6-11）23210KNTNP URS電氣電氣工程工程 2電抗XT 變壓器短路電壓Uk%，是變壓器做短路實驗時，在變壓器繞組中通過額定電流，變壓器阻抗ZT上的壓降與變壓器額定電壓之比再乘以100，即 （6-12）對大型變壓器，其繞組電阻RT遠小于電抗XT，可認為

22、XTZT，所以，變壓器的每相電抗為 （6-13）式（6-13）中，UN、SN的單位與式（6-12）相同。3003100 10NTkNI ZUU 200003310101001003kNkNTNNUUUUXSI電氣電氣工程工程 3勵磁電導GT 變壓器的電導用來表示鐵芯的有功損耗。因變壓器的空載損耗P0 約等于變壓器的鐵芯損耗PFe，即P0PFe，所以變壓器的電導GT為（6-14）4電納BT 電納代表變壓器的勵磁無功功率，與空載電流的百分數I0%有關。因此有（6-16）式中：SN的單位為kVA；UN的單位為kV。330221010FeTNNPPGsUU 003500221010NTNNQISBsU

23、U5、變比、變比)(100%10)(10100%103100%100%1030320320300030kVarSIUBQSUSIUIIBIIIBUIINNTNNNNTNTNb定義為變壓器兩側繞組的空載線電壓之比空載電流包含有功和無功分量，但有功分量很小，無功電流Ib與空載電流I0幾乎相等：空載電流百分值：電納：無功功率：（6-15a）（6-15b）（6-16）（6-17）說明：取高壓側額定電壓時，歸算到高壓側的值；取低壓側額定電壓則歸算到低壓側的值。21213WWUUKNNT電氣電氣工程工程二、三繞組變壓器二、三繞組變壓器 在發電機和變電站中，常需要將幾種不同電壓等級的輸電系統聯系起來。如聯系

24、三個電壓等級，用雙繞組變壓器，至少需要兩臺變壓器；若用三繞組變壓器，則只需要一臺就能滿足。由于三相對稱，三繞組變壓器的等值電路常用一相等值電路表示。1、電阻)(21)(21)(21)21()32()31(3)31()32()21(2)32()31()21(131)31(32)32(21)21(kkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPP)3,2,1(10322iZSPSUPRNNkiNNkiTi變壓器廠家會給出三個繞組間一個繞組開路、另兩個繞組短路試驗的短路損耗Pk(1-2)、Pk(2-3)、Pk(1-3)，由于：聯解上面三式得可計算三繞組變壓器各繞組的

25、電阻：可計算三繞組變壓器各繞組的電阻：上面計算公式僅選用于三個繞組的額定容量都相同的情上面計算公式僅選用于三個繞組的額定容量都相同的情況。況。實際上，運行中變壓器的三個繞組不可能同時都滿載運行。則變壓器三個繞組的額定容量可以制造為不相等。我國生產三繞組變壓器各繞組容量為我國生產三繞組變壓器各繞組容量為100/100/100,100/50/100,100/100/50100/100/100,100/50/100,100/100/50在短路試驗時，三個繞組容量不相等的變壓器將受到較三個繞組容量不相等的變壓器將受到較小容量繞組額定電流限制小容量繞組額定電流限制。需要將按繞組容量測得的短。需要將按繞組

26、容量測得的短路損耗值折算成按變壓器額定容量的損耗值，路損耗值折算成按變壓器額定容量的損耗值，然后再計算繞組電阻。如廠家提供的試驗數據為如廠家提供的試驗數據為 、，且編，且編號號1 1為高壓繞組，則為高壓繞組，則 )21(kP)31(kP)32(kP22)21()21(NNkkSSPP23)31()31(NNkkSSPP232)32()32(),min(NNNkkSSSPP1321323131332232233232450100450100kkNNkkkkNNkkPPSSPPPPSSPP 短路試驗有兩組數據是按短路試驗有兩組數據是按50%容量的繞組達到額定容量容量的繞組達到額定容量時測量的值。因

27、此，應先將各繞組的短路損耗按變壓器的額時測量的值。因此，應先將各繞組的短路損耗按變壓器的額定容量進行折算，然后再計算電阻。如定容量進行折算，然后再計算電阻。如對容量比為對容量比為100/100/50的變壓器，其折算公式為的變壓器，其折算公式為式中，式中，、為未折算的繞組間短路損耗（銘牌數據）；為未折算的繞組間短路損耗（銘牌數據）；、為折算到變壓器額定容量下的繞組間短路損耗。為折算到變壓器額定容量下的繞組間短路損耗。32kP13kP32kP13kP對對100/100/50和和100/50/100的變壓器：的變壓器：電抗電抗XT1、XT2、XT3%)%(21%)%(21%)%(21%2113323

28、13322123231211kkkkkkkkkkkkUUUUUUUUUUUU%131332322121kkkkkkkkkUUUUUUUUU由由三次短路試驗所測得的兩兩三次短路試驗所測得的兩兩繞組繞組的短路電壓百分的短路電壓百分比比 可可得：得：2、電抗、電抗 所以所以 NNkTNNkTNNkTSUUXSUUXSUUX233222211%10%10%10電導電導GT與電納與電納BT：同雙繞組變壓器。同雙繞組變壓器。說明說明：1）廠家給出的短路電壓百分數已歸算到變壓器的額定容量，因此）廠家給出的短路電壓百分數已歸算到變壓器的額定容量，因此在在計算電抗計算電抗時，不論變壓器各繞組的容量比如何，時，不

29、論變壓器各繞組的容量比如何，其短路電壓百分數不必其短路電壓百分數不必再進行折算。再進行折算。2）參數計算時，要求將參數歸算到哪一電壓等級，則計算公式中的）參數計算時，要求將參數歸算到哪一電壓等級，則計算公式中的 UN為為相應等級的額定電壓。相應等級的額定電壓。2、電抗、電抗 電氣電氣工程工程 三繞組變壓器各繞組的等值電抗與繞組的布置方式密切相關。一般來說，從絕緣條件出發，高從絕緣條件出發，高壓繞組都布置在最外繞組都布置在最外層，層，而中、低壓繞組的布置則與功率的傳送方向有關。降壓型的三繞組變壓器而言，往往采用“高中低”布置。如圖（a）所示。升壓型三繞組變壓器則多采用“高低中”布置，如圖（b）所

30、示。圖圖 三繞組變壓器繞組的兩種排列方式三繞組變壓器繞組的兩種排列方式電氣電氣工程工程 例例6 6-4 4 某變電所裝有一臺型號為某變電所裝有一臺型號為SFSLSFSL1 1-20000/110,-20000/110,容量容量比為比為100/100/50100/100/50的三繞組變壓器。的三繞組變壓器。P PK(1-2)K(1-2)=152.8kW=152.8kW，P PK(3-1)K(3-1)=52kW=52kW，P PK(2-3)K(2-3)=47kW=47kW，U Uk(1-2)k(1-2)%=10.5%=10.5，U Uk(2-3)k(2-3)%=6.5%=6.5，U Uk(3-1)

31、k(3-1)%=18%=18，P P0 0=50.2kW=50.2kW，I I0 0%=4.1%=4.1，試求，試求變壓器的參數。變壓器的參數。解：（解：（1 1）計算各繞組的電阻）計算各繞組的電阻先對容量較小的繞組有關的短路損耗進行折算，得先對容量較小的繞組有關的短路損耗進行折算，得2 32 344 47 188KKPP 3 13 144 52208KKPP (kW)(kW)(kW)(kW)電氣電氣工程工程 112312 311152.8 208 188 86.422KKKKPPPP 22 3123111188 152.8 208 66.422KKKKPPPP 331231211208 18

32、8 152.8 121.622KKKKPPPP 計算各繞組的短路損計算各繞組的短路損 耗耗(kW)(kW)(kW)電氣電氣工程工程 22331122223322222233332286.4 11010102.612000066.4 11010102.0020000121.6 11010103.6820000KNTNKNTNKNTNP URSP URSP URS計算各繞組的電阻計算各繞組的電阻電氣電氣工程工程000000001(12)(13)(23)000000002(23)(12)(31)000000003(31)(23)(12)1110.5 18 6.5 1122116.5 10.5 180

33、.5221118 6.5 10.5 722kkkkkkkkkkkkUUUUUUUUUUUU （2 2）計算各繞組電抗）計算各繞組電抗各繞組的短路電壓為各繞組的短路電壓為電氣電氣工程工程 22003311220033222200333311 110101066.5510020000 1000.5 11010103.03010020000 1007 110101042.3510020000kNTNkNTNkNTNUUXSUUXSUUXS 各繞組電抗各繞組電抗電氣電氣工程工程 33602250.210104.15 10110TNPGSU（3 3）計算變壓器導納及功率損耗）計算變壓器導納及功率損耗電導

34、電導 003360224.1 20000101067.8 10100110100NTNISBSU電納電納 00000050.21820100NIPj QPjSj 功率損耗功率損耗三、自耦變壓器三、自耦變壓器 在大型超高壓電力系統中，多數采用自耦變壓器來在大型超高壓電力系統中，多數采用自耦變壓器來連接兩個不同電壓級電網。連接兩個不同電壓級電網。一般手冊和制造廠提供的自耦變壓器試驗數據，不僅與低與低壓繞組有關的短路損耗未經折算，而且其短路電壓也未經壓繞組有關的短路損耗未經折算，而且其短路電壓也未經折算的折算的，因此對它們分別進行折算。)%(%)%(%3)32()32(3)31()31(NNkkNN

35、kkSSUUSSUU:自耦變壓器容量較小的第三繞組的額定容量（KVA):自耦變壓器的額定容量（KVA)電氣電氣工程工程電氣電氣工程工程第四節第四節 電力網絡元件的電壓電力網絡元件的電壓和功率分布計算和功率分布計算 電力系統的潮流分布計算基本概念電力系統的潮流分布計算基本概念 預習復數功率、功率損耗表示預習復數功率、功率損耗表示 輸電線的電壓和功率分布計算輸電線的電壓和功率分布計算 同一電壓等級開式電力網的潮流計算同一電壓等級開式電力網的潮流計算 多級電壓開式電力網的潮流計算多級電壓開式電力網的潮流計算本章后兩小節內容簡介：本章后兩小節內容簡介：電力系統潮流分布計算電力系統潮流分布計算基本概念基

36、本概念 電力系統的潮流分布計算電力系統的潮流分布計算是計算電力系統中各節點的電壓電壓和各節點之間通過的功率功率。計算目的計算目的：1、電力系統規劃、設計：用于選擇系統接線方式，電氣設備和導線截面。2、電力系統運行：確定運行方式，制定電力系統經濟運行計劃，調壓措施。3、提供繼電保護設計中有關數據。采用方法：1、解析算法 2、計算機算法 解析算法具有物理概念清晰的特點，是掌握潮流計算原理的基礎。本節重點討論解析算法。預習復數功率、功率損耗表示復數功率、功率損耗表示 1 1、復數功率表示、復數功率表示2 2、電力網線路功率損耗、電力網線路功率損耗IUIeUeUIeUIjUIjQPSjjj 333)s

37、in(3)cos(3)(var10310333322222322222kXUQPXUSXIQkwRUQPRUSRIPUSIUISLL1U1yS2BjIjXR 2U2Bj2yS線路中電容功率線路中電容功率:3 3、變壓器、變壓器2222222*2222212111*1112121321321321213213213NyyNyyBUjBUjUBjUBUjIUSBUjBUjUBjUBUjIUS0000022022202%100TNTTTTISPj QPjSPQPPRUPQQQXU VTjBTGIS,RT+jXT一、輸電線的電壓和功率分布計算一、輸電線的電壓和功率分布計算2211SUSU共四個變量 ，

38、給定兩個變量求解另兩個變量。11,SU1yS2BjIS,1jXR 2S22,US2Bj2yS1 1、給定同一節點的功率和電壓、給定同一節點的功率和電壓（1 1）給定末端功率）給定末端功率S S2 2和電壓和電壓U U2 2，求首端求首端U U1 1和和S S1 1。LLLyyQjPjXRUQPjXRUSSjQPUBjSSSSUBjS)()()(22222 22 22222222222222211,SU1yS2BjIS,1jXR2 S22,US2Bj2yS電氣電氣工程工程（1 1）給定末端功率）給定末端功率S S2 2和電壓和電壓U U2 2，求首端求首端U U1 1和和S S1 1。IU2I

39、RU1U2U2設末端電壓設末端電壓22222222222222*22221*22222)()()()(330UjUUURQXPjUXQRPUjXRUjQPUjXRUSUjXRIUUIUSUUU11,SU1yS2BjIS,1jXR 2 S22,US2Bj2yS222222221)(UUUarctgUUUU221222112121112112222222222UUU則UUUjQPUBjSSSSSUBjSURQXPUUXQRPULyy電壓降落電壓降落縱分量縱分量:電壓降落電壓降落橫分量橫分量:首端導納支路功耗首端導納支路功耗:首端電壓首端電壓:IU2I RU1U2U2一般有一般有首端功率首端功率:（

40、2 2）給定首端功率）給定首端功率S S1 1和電壓和電壓U U1 1，求末端求末端U U2 2和和S S2 2。)()()()(22212 12 1112212 12 121111211111211jXRUQPSSSSQjPjXRUQPjXRUSSjQPUBjSSSSUBjSLLLLyy11,SU1yS2BjIS,1jXR2 S22,US2Bj2yS222221112121122)(UBjSSSSUUUarctgUUUUyU1U2U111111111111111*1111211111)()()()()(330UjUUURQXPjUXQRPUjXRUjQPUjXRUSUjXRIUUIUSUUU

41、設首端電壓設首端電壓11,SU1yS2BjIS,1jXR 2S22,US2Bj2yS2、給定不同節點功率和電壓、給定不同節點功率和電壓 結束UU若SUSU結束SS若SUSU結束UU若SUSUUSU121212121211212121111111111202給定首端U1和末端S2，求S1和U2：迭代算法 11,SU1yS2BjIS,1jXR2 S22,US2Bj2yS工程近似法：用線路UN來代替末端電壓。從末端到首端推算：1121111111121111121111222122 22 222222222222,2,222UjUUUURQXPUUXQRPUUBjSSSSUBjSjQPQQjPPSS

42、SQjPjXRUQPjXRUSSjQPUBjSSSSUBjSyyLLLLLNNLNyNy11,SU1yS2BjIS,1jXR2 S22,US2Bj2yS3、工程上常用的幾個計算量21 UU%100%2122221NUUUUUXQRPUUU%100NNUUU電壓偏移（1）電壓降落 線路首、末端電壓的向量差（2）電壓損耗 線路首、末端電壓的數值差（3）電壓偏移 （4）輸電效率%100%12PP電氣電氣工程工程第五節第五節 電力網絡的潮流計算電力網絡的潮流計算 同一電壓等級開式電力網潮流計算 多級電壓開式電力網潮流計算一、同一電壓等級開式電力網潮流計算一、同一電壓等級開式電力網潮流計算 開式電力網開

43、式電力網：負荷只能從一個方向獲得電能的電力網。開式電力網結構簡單，可分成無變壓器的同一電壓等級開式電力網和有變壓器的多級電壓的開式電力網。首先討論同一電壓等級開式電力網的潮流計算。即電力網中節點電壓和線段功率。abdc123SLDbSLDcSLDdabdc123SLDbSLDcSLDdR1+jX1R2+jX2R3+jX3abcdB1/2B2/2B3/2R1+jX1R2+jX2R3+jX3abcdSyaSbScSd1、計算各段線路電容功率、計算各段線路電容功率2、運算負荷、運算負荷 將節點的所有功率合成一個負荷功率。233222211222NNNUBQUBQUBQ133221QjSQjSSQjQ

44、jSSQjQjSSyaLDddLDccLDbbTSLDbb若節點接有降壓變壓器運算負荷要加入變壓器功率損耗。若節點接有降壓變壓器運算負荷要加入變壓器功率損耗。21222100%QjQjSSSSSUjSSPQjPSTbLDbbNLDbkNLDbkTTTbR1+jX1R2+jX2R3+jX3abcdSyaSbScSd電氣電氣工程工程3、計算各線段功率分布、計算各線段功率分布從線段末端向線路首端推算 線段末端功率線段末端功率=末端節點功率末端節點功率+下一線段首端功率下一線段首端功率線段 cd Scd末=Sd 線段 bc Sbc末=Sc+Scd首線段 ab Sab末=Sb+Sbc首線路首端功率線路首

45、端功率=線段末端功率線段末端功率+線段損耗線段損耗Scd首=Scd末+ScdSbc首=Sbc末+SbcSab首=Sab末+Sab2223322)()(jXRUSSjXRUSSjXRU線段末端功率Nbc末bcNcd末cdN線段損耗線段損耗=R1+jX1R2+jX2R3+jX3abcdSyaSbScSd4、節點電壓分布計算、節點電壓分布計算一般給定線路首端電壓，則線路其它節點電壓從線路首端向線路末端推算。Ub=Ua-Uab Uc=Ub-Ubc Ud=Uc-Ucd線段電壓損耗計算U=（P線段首R線段+Q線段首X線段)/U節點首線段末端電壓U節點末U節點末=U節點首U例 Uab=(Pab首R1+Qab

46、首X1)/Ua Ub=Ua-UabR1+jX1R2+jX2R3+jX3abcdSyaSbScSdUabUbcUcd電氣電氣工程工程例6-8 一條額定電壓為110KV的輸電線路，長100km，r0/km,x0=/km,b010-6 S/km,已知線路末端負荷（40+j30)MVA,線路首端電壓保持為115KV。試求（1）正常運行時線路首端的功率和線路末端的電壓；（2）空載時線路末端的電壓及線路末端的電壓偏移。求解步驟1、求線路的參數RL=r0l00，XL=x0l00，B=b0l00（1）正常運行時線路首端的功率和線路末端的電壓；電氣電氣工程工程2、3、4、5、電氣電氣工程工程（2）空載時線路末端

47、的電壓及線路末端的電壓偏移。）空載時線路末端的電壓及線路末端的電壓偏移。B點運算負荷NNbaabaLNaLaLaaUUUUUUUXUBUXQRPU22電壓偏移末端電壓二、多級電壓開式電力網潮流計算含變壓器的開式電力網，計算有兩種方法含變壓器的開式電力網，計算有兩種方法：1 1、變壓器表示為理想變壓器與變壓器阻抗相串聯、變壓器表示為理想變壓器與變壓器阻抗相串聯bcadSLkR2+jX2RT+jXTR1+jX1B1/2B2/2S0SLR2+jX2RT+jXTR1+jX1B1/2B2/2S0SL2 2、將變壓器二次側的所有元件全部歸算到一次側、將變壓器二次側的所有元件全部歸算到一次側例6-6 一兩級

48、電壓開式網絡變壓器參數 SN=1600KVA，P0=21KW K=110/11，I0，PK=85KW，110KV線路 r0/km，x0=0.417/km，b010-4 s/km10KV線路 r0/km，x0=0.32/km，線路首端電壓為117kv,負荷 SLDc=(11+j4.8)MVA，SLDd=(0.7+j0.5)MVA求網絡的電壓和功率分布。abcd110kv40km10kv5kmSLDcSLDd1）作等值電路圖，計算參數；abcd110kv40km10kv5kmSLDcSLDdabcdjB/2RT+jXTR1+jX1R2+jX2S0SLDCSLDdNNNKTNNKTTSIQQjPSS

49、UUXSUPRKlxXlrRlbBlxXlrR100%10100%101110/110000003221322120222022101110111011110KV線路線路10KV線路線路變壓器變壓器abcdjB/2RT+jXTR1+jX1R2+jX2S0SLDCSLDdabcdSaRT+jXTR1+jX1R2+jX2SCSdSbS1S1STSTS2SAaANbTTTTTTNTTCTdNdSSSSSSjXRUSSSSSSSSjXRUSSSSSSSSjXRUSS11 1111212 11 1 212 2 22222222)()()(2）功率分布計算）功率分布計算abcdSaRT+jXTR1+jX1

50、R2+jX2SCSdSbS1S1STSTS2SA3）電壓分布計算）電壓分布計算 1111122222,/baaaTTTTcbTbccTbdcccP RQ XUUUUUP RQ XUUUUUUKUP RQ XUUUUU4）線路末端電壓偏移及電網輸電效率計算）線路末端電壓偏移及電網輸電效率計算%6.97%100989.117.011%100%100%7%10010107.10%100222ALDdLDcANNdPSSPPUUUabcd110kv40km10kv5kmSLDcSLDdSA=PA+jQA電壓偏移電壓偏移輸電效率輸電效率電氣電氣工程工程本章小結1、了解電力線路的結構；2、掌握架空線路和變壓器的等值電路和參數計算；3、掌握一段輸電線路的電壓和功率分布計算方法。（線段功率損耗和線段電壓損耗計算）；4、電壓降落、電壓損耗、電壓偏移及輸電效率的定義和計算；電氣電氣工程工程 5、掌握同一電壓等級開式電力網的潮流計算的步驟和內容；6、掌握多級電壓開式電力網的潮流計算的步驟和內容。本章小結本章習題（p159-p160）6-3 雙回路架空輸電線并列運行，求等值電路的參數。6-5 求一臺三相三繞組自耦變壓器參數。6-8 一條110kv輸電線路，求線路功率和節點電壓。6-9 一110kv輸電網（含變壓器），求線路功率和節點電壓。