电力系统分析(完整版).

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单回线路的等值电路（3）
Deq 为三相导线间的互几何间距
Deq 3 D1D2 D3
r 为导线的计算半径 μ r 为导线材料的相对导磁系数，有色金属的 相对导磁系数为1 Deq x0 0.1445lg 0.0157 r ( / km) r 第一项为外电抗，第二项为内电抗
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单回线路的等值电路（10）
• 线路的特征阻抗（也称波阻抗）
Zc z1 / y1
• 线路的传播系数
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第二章电网等值
• • • • • • 2.1 概述 2.2 输电线路的等值电路 2.3 变压器和电抗器的等值电路 2.4 电力网的等值电路 2.5 标么制 小结
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2.1 概述
• 问题：怎样将电力系统用一个电网络来 表示？ • 本章计算电力线路和变压器的等值电路 • 假定系统的三相结构和三相负荷都完全 对称，即讨论三相电流和电压的正序分 量。
总装机容量——额定有功功率之和 年发电量 最大负荷 最高电压等级
• 接线图
地理接线图、电气接线图
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1.1.5电力系统的接线方式和 中性点接地方式
• 接线方式
无备用接线 特点：简单、经济、运行方便灵活。 供电可靠性差，电能质量差 有备用接线 特点：供电可靠，电能质量高 运行操作和继电保护复杂，经济性差
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单回线路的等值电路（5）
• 电纳 由导线间的电容和导线与大地间的电容决定。 电容 0.024
c0
电纳
lg Deq / r
10 ( F / km)
6
7.58 6 b0 10 ( S / km) lg Deq / r
电缆线路的电纳比架空线路大得多
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Deq
单回线路的等值电路（8）
• 关于电晕损耗的测量和计算是《高电压技术》 讨论的内容。 • 输电线路电晕损耗（包括泄漏损耗）对应的 电导为
g0 Pg U
2
( S / km)
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单回线路的等值电路（8）
• 线路方程及等值电路 线路每相的等值参数是沿线路均匀分布的。
• 电力系统的规模
2004 400GW 2010 535GW 2020 790GW
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1.2我国的电力系统（2）
• 电压等级（KV）
发电机 3.15, 6.3, 10.5, 15.75, 23.0 用电设备 3,6,10,35,110,220,330,500,750(60,154已不再发展） 3 企业内部 6、10配电电压（6用于高压电机负荷） 110、220:高压。110：区域网，中小电力系统主干线 220：大电力系统主干线 330、500、750:超高压 >750:特高压
1 可靠性 可以满足用户的用电需求：不断电，频率、电压、波形 质量符合要求 负荷按供电可靠性要求分为三类 2 安全性 保证系统本身设备的安全。 要求电源容量充足，电网结构合理 3 经济性 %%4 减小对环境的不利影响
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1.1.4电力系统的基本参量、 接线图
• 衡量电力系统规模的基本参量
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单回线路的等值电路（7）
• 架空线路产生电晕的临界线电压
3.92 b U cr 49.3m1m2 r lg ， = 1333.22 (273+ ) r m1 : 导线表面光滑系数。单股线=1，对绞线 =0.83~0.87 m2：气象系数。干燥晴朗=1，恶劣天气=0.8 δ ： 空气相对密度 b ： 大气压力（Pa）(一个大气压为101325帕) θ ： 空气温度（℃）
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2.2 输电线路的等值电路
• 2.2.1 输电线路的种类 架空线路 由导线、避雷线、杆塔、绝缘子、金具组成 电力电缆 包括三部分：导体、绝缘层、保护层 • 2.2.2 架空线路的等值电路 分布参数与集中参数 单回线路 分裂导线
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目录
• • • • • • 第一章电力系统的基本概念 第二章电网等值 第三章电力系统潮流计算 第四章电力系统运行方式的调整和控制 第五章电力系统故障分析 第六章电力系统稳定性分析
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第一章 电力系统的基本概念
• 1.1电力系统概述 • 1.2我国的电力系统 • 小结

2 2 d I x / dx z1 y1 I x 2 2 d U x / dx z1 y1 U x

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U 2 I sinh x I 2 cosh x x Zc x I 2 Z c sinh x U x U 2 cosh 南京理工大学
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1.2我国的电力系统（6）
• 我国电力工业发展的指导思想
继续续发展煤电厂，提高能源效率，减小环 境污染 加速水力资源的开发利用和水电厂的建设 发展核电技术并适度发展核电厂 开发风力和潮汐等可再生能源 加速建设输、配、变电工程，西电东送，促 进区域电网互联，并最终形成全国电力系统
电力系统与电气自动化
部 门：生产管理 撰写人：郭华伟
课程简介
• 什么是电力系统？ 由发电、输电、变电、配电和用电 等环节组成的电能生产与消费系统。 • 什么是电气自动化？ 简单来说由电设备、气动设备组合 实现自动运行的组合。
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课程内容
• • • • 电力系统的基本概念 电容补偿的目的 设备设计的基本概念 控制部分及移动部分
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输送距离(km) 4~15 6~20 20~50 50~150 100~300 200~600 250~850
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1.2我国的电力系统（4）
• 额定电压：发电机、变压器、用电设备等正 常运行时最经济的电压 • 在同一电压等级中，电力系统的各个环节 （发电机、变压器、电力线路、用电设备） 的额定电压各不相同。某一级的额定电压是 以用电设备为中心而定的。 用电设备的额定电压是其他元件的参考电压。 用电设备端压允许在额定电压UN的5%内波动 输电线路的额定电压为线路的平均电压 [UN(1+5%)+UN(1-5%)]/2=UN
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1.1.2电力系统的组成
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1.1.3 电力系统的特点和运行 的基本要求
• 电力系统的特点
1 电能与国民经济各部门、国防和日常生活之间的关系都很密切 2 对电能质量的要求比较严格 3 电能不能大量储存 4 电力系统中的暂态过程十分迅速
• 运行的基本要求
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单回线路的等值电路（6）
• 电导 反映由电晕现象和绝缘子泄露引起的有功功 率损耗 电晕：导线周围的电场强度超过2.1kv/cm时， 导线周围会发生空气电离现象，产生光环， 发出放电声。 危害：消耗电能、干扰通信、表面腐蚀 电晕产生的有功功率损耗称为电晕损耗。 110kv以上线路与电压有关的有功功率损耗主 要由电晕损耗引起。
r0 / S
单回线路的等值电路（1）
• 电阻 r0 / S ( / km)
（20℃ ）
r1 r0[1 (t 20)]( / km)
铜0.00382/℃ 铝0.0036/℃
有效电阻 交流电阻，一般大于直流电阻。 原因：集肤效应和临近效应 电力网计算中常采用较大的电阻率。 原因：绞线长度比导线长度大2~3%， 实际截面小于额定截面， 交流电阻略大于直流电阻。
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1.1.1电力系统的形成和发展
• 电磁感应定律 法拉第，1831 • 世界上第一个完整的电力系统 1882，法国 • 三相变压器和三相异步电动机 1891 • 直流电力系统和交流电力系统 爱迪生和西屋
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1.1.2电力系统的组成
• 电力系统 发电厂、输电和配电网络、用户 • 电网、电力系统和动力系统 • 一次设备和二次设备
• 中性点接地方式（小接地方式和大接地方式）
不接地 供电可靠性高，绝缘成本高。 <35kv电网 经消弧线圈接地 减小接地电流。采用过补偿方式 直接接地 供电可靠性低，绝缘成本低。>110kv电网
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1.2我国的电力系统（1）
• 4个发展阶段
195x：城市电网 196x：省网 1970~1990：区域电网 1990~：区域电网互联
z1 r1 jx1
Ix d Ix U1

y1 g1 jb1
z1dx y1dx
Ix Ux

Ux d Ux


U2
dx l
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x
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单回线路的等值电路（9）
• 距离线路末端x处，压降和电流增量为
d I x U x y1dx d U x I x z1dx d I x / dx U x y1 d U x / dx I x z1
提高输电电压的利弊：减小载流截面和线路 电抗，利于提高线路功率极限和稳定性，增 加绝缘成本 2018/12/9 南京理工大学
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1.2我国的电力系统（3）
电力系统的电压与输电容量和输电距离
线路电压(kv) 6 10 35 110 220 330 500
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输送容量(MV) 0.1~0.2 0.2~2.0 2~10 10~50 100~500 200~800 1000~1500
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第一章小结
• 电力系统由发电机、电网和用户组成，是动 力系统的一部分。由于电能不能大量储存、 暂态过程迅速，为保证可靠性、安全性和经 济性要求，需要合理地对电力系统进行规划、 设计、运行调度和故障恢复。 • 在同一电压等级中，电力系统的各个环节的 额定电压各不相同。某一级的额定电压是以 用电设备为中心而定的。 • 电力系统分析的任务是建立电力系统 的等值模型，计算稳态潮流，并确定 故障和扰动对系统的影响。
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单回线路的等值电路（4）
x0 0.1445lg Deq Ds ( / km)
Ds为导线的自几何均距 非铁磁材料单股线Ds=0.779r 非铁磁材料多股线Ds=0.724~0.771r 钢芯铝线Ds=0.77~0.9r,计算中常取0.81r 导线电抗与r成对数关系。对不同截面的 导线，当Deq为常数时，电抗变化不大， 工程上常取x0=0.4Ω /km。
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1.2我国的电力系统（5）
发电机的额定电压 UN(1+5%) 变压器的额定电压为变压器两侧的额定电压， 以变比表示为 k= U1N / U2N 一次侧 直接与发电机相连： U1N = UN(1+5%)<35kv 联络（相当于用电设备）： U1N = UN 二次侧相当于发电机 空载 U2N = UN(1+5%) 带负载 U2N = UN(1+10%)（内部压降约5%） Us%<7.5或直接连负载时U2N = UN(1+5%)
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单回线路的等值电路（2）
• 电抗 导线流过交流电流时，由于导线的内部 和外部交变磁场的作用而产生电抗。 循环换位的三相输电线路每相导线单位 长度的电抗为
x0 2 f (4.6lg Deq r 0.5r ) 104 ( / km)
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例题
• 确定图中电力系统各元件的额定电压
T1 G
10kv
10kv 110kv
T2
35kv
T3
6kv
M
T4
X
380v
•G:10.5kv •T1:10.5/121kv T2:110/38.5/11kv T3:35/6.3kv T4:10kv/400v •M: 6kv L:380v