电力系统分析何仰赞版-第5章讲课稿
暂态分析第四章第五章
arc
s
in
I
q
xd
x' d
E'
δ
arcsin
U E'
1
x' d
xd
sinδ
第二节 同步发电机组的机电特性
（3）发电机端电压为常数
PUG
U GU xe
s inδ G
xe xT xL
δG
δ
arc s in
U
U G
1
xe xd
sinδ
2.凸极式发电机的功—角特性 （1）以空载电动势和 同步电抗表示发电机
dEq' dt
Eqe
E' q
Id
xd
x' d
第三节 发电机励磁系统与原动 机系统的数学模型
一、发电机励磁系统及其数学模型
自动调节励磁系统 发电机主励磁系统和自动调节励磁装置的合称。
主励磁系统 是从励磁电源到发电机励磁绕组的励磁主回路
自动调节励磁装置 根据发电机的运行参数，如端电压、电流等自动地调节主励磁 系统的励磁电压。
•
•
YG 0Y001Y0G U G YGG U G
•
(YG 0Y001Y0G YGG )U G
。
。
I YU
。
。
I YU
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I i E j Yij
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何仰赞《电力系统分析》考研复习笔记
何仰赞《电力系统分析》考研复习笔记电力系统分析笔记第一章电力系统的基本概念教学目的：1.了解电力系统基本概念及我国电力工业的发展现状2.熟悉电力系统运行的特点及基本要求3.明确电力系统分析这门课程的特点及学习方法教学内容：1.电力系统的构成、结线方式、电压等级2.电力系统的基本特征3.电力系统运行的基本要求4.简要介绍我国电力系统的发展现状5.电力系统分析课程的内容及研究工具一.什么是电力系统电力系统是一类能量系统，是电能的生产、输送及消费的整体。
一次能源：煤、天然气、太阳能、风能、石油、潮汐二次能源：电能电能生产：将一次能源转化为二次能源课下思考：可持续发展和清洁能源的含义各是什么提问：1、电能输送是交流输电还是直流输电？（1）交流输电提高电压等级，降低损耗（2）交流发电机的容量可以做得很大2、交流输电最基本的要求是什么？（1）波形（2）幅值（大小）（3）频率（4）相位1、电压等级（幅值大小）①线路压降：始端到末端：10%；因为用电设备允许的电压波动是±5%，所以接在始端的设备，电压最高不会超过5%；接在末端的设备最低不会低于-5%；②发电机：在线路始端比线路额定电压高5%；3kv的线路发电机电压为3.15kv。
③变压器：一次侧：相当于用电设备接在线路上，应与线路额定电压相同；二次侧：相当于电源，比线路电压高5%或10%（3）一般来说：110kv以下的电压等级以3倍为级差：10kv 35kv 110kv优点：可靠性、电气质量高缺点：不够经济（3）变压器（电能质量传输不可或缺的环节）基本功能：变换电压高低；因为功率是守恒的，因此改变了电流的大小。
变压器与发电机有中性点，因此就存在一个中性点接地方式。
①中性点接地方式包括：直接接地，不接地中性点不接地方式虽然单相接地电流不大，但非接地相电压却升高为相电压的3倍。
直接接地方式供电可靠性低，一旦发生单相接地构成回路，电抗很小，短路电流很大，切除短路。
电力系统分析课程学习指导资料全
《电力系统分析》课程学习指导资料编写刘天琪适用专业：电气工程及自动化适用层次：专升本四川大学网络教育学院二00三年十一月《电力系统分析》课程学习指导资料编写：刘天琪审稿（签字）：审批（主管教学负责人签字）：本课程学习指导资料根据该课程教学大纲的要求，参照现行采用教材《电力系统分析》（上下册）（何仰赞主编，华中理工大学出版社，2002年1月第3版）以及课程学习光盘，并结合远程网络业余教育的教学特点和教学规律进行编写，适用于电气工程及自动化专业专科升本科学生。
第一部分课程学习目的及总体要求一、课程的学习目的电力系统是一个由大量元件组成的复杂系统。
它的规划、设计、建设、运行和管理是一项庞大的系统工程。
《电力系统分析》便是这项系统工程的理论基础；是电气工程及自动化专业的必修课；是从技术理论课、基础理论课走向专业课学习和工程应用研究的纽带，具有承上启下的作用。
本课程在整个专业教学和培养高质量学生计划中占有十分重要的地位。
该课程充分考虑了电气工程及自动化专业涵盖电力系统及其自动化、继电保护及自动远动、电机与电气，以及工业自动化等专业方向的特点, 教学内容的组织力图满足各专业方向的共同需要，为学生进一步学习相关领域的理论和从事相关领域的工作奠定坚实的基础。
通过该课程的学习，既可让学生获得有关电力系统规划、设计、建设、运行和管理的一些具体知识，为后续专业课程及相关专题的学习打下基础，又培养学生综合运用基础知识解决工程实际问题的能力。
该课程主要内容有电力系统的运行状态和特性及其基本要求；电力系统元件模型及其参数计算；电力系统的稳态分析及运行与调整；电力系统三相短路和简单不对称故障的分析计算；电力系统稳定性的分析计算。
二、课程的总体要求通过该课程的学习要求学生全面掌握电力系统分析计算的基本理论和方法，其中主要内容有：电力系统各元件的基本模型及其参数的计算；电力系统稳态运行分析计算，即电力系统电压和功率分布的计算理论和方法；电力系统稳态运行的电压调整和频率调整；电力系统三相短路和简单不对称故障的分析计算；电力系统暂态稳定和静态稳定的分析计算。
电力系统分析何仰赞章PPT课件
受发电机进相运行时的静态稳定约束的限制
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特点： 1. 能平滑输出或吸收无功 2.旋转设备，运行维护复杂 3.有功损耗大，满负荷时达1.5%~5%，负荷越小，比例越高 4.动态响应慢 5.投资大
故渐渐被静止无功补偿装置取代。即使安装也是大容量集中使用
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特点： 1. 不能平滑调节，且只能提供，不能吸收无功 2.静止设备，运行维护简单 3.有功损耗小，为0.3%~0.5%，与容量无关 4.调节性能差，系统无功不足时出力反而小 5.投资小
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频率调整的方法
电力系统频率的变化是由有 功负荷变化引起的。
系统实际的负荷可以看作由三种 具有不同变化规律的变动负荷组成
第一种负荷分量变动幅度小 （ 0.1% ～ 0.5% ） ， 变 化 周 期 短 （一般10s以内）；
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ห้องสมุดไป่ตู้ 双绕组降压变压器
改变变压器变比调压
变压器阻抗归算至高压侧，由变压器变比的定义可得
最大运行方式 最小运行方式 算术平均值
校验
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双绕组升压变压器
升压变压器高压绕组分接头电压的确定 方法与降压变压器相同。
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改变变压器变比调压
普通变压器一般有两个或四个附加的分接头 如： 35±5%/6.3KV变压器：
主分接头电压为35KV， 附加分接头电压分别为35（1+5%）=36.5KV
35（1-5%）=33.25KV；
121±2×2.5%/10.5kv变压器： 主分接头电压为121KV， 附加分接头电压分别为121（1+5%）=127.05KV 121（1+2.5%）=124.025KV， 121（1-2.5%）=117.95KV， 121（1-5%）=114.95KV。
电力系统分析(何仰赞_1-5章) ppt课件
非正常运行的电力系统（比如短路、断线等），可能出现三 相不对称的情况，这时可以采用对称分量法化为三相对称的 情况来求解的，故也能用单相等值电路表示。
由于三相电路有星形接线和三角形接线两种形式，为了统一，
规定：计算的参数全部采用星形接线方式下的参数。如果实
际电路是三角形接线，则要先化为星形，再计算其单相等值
考虑镜像电荷，把每个电荷产生的点位叠加，再用该相导线上的 电荷除以该导线表面的点位即可。由于三相换位，要求平均值。 电容和导线形状及半径、相间距离、对地高度有关
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反映了线路的自感
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反映了线路的互感
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d轴旋转的角速度
三相电的电气角速度
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原式
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忽略阻尼绕组 令
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作业3-1， 3-8 J今日交作业
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假设电阻矩阵和电感矩阵都是已知的，则可以由磁链方程求 出磁链的导数（是电流的函数），将其代入到电势方程中去，则 可以得到一个新的方程，该方程不含磁链，只有电压和电流，即 表征发电机电压和电流的相互关系，也叫同步电机的基本方程。
电力系统分析第五章
•
9
§5.2电力系统中有功功率的最优分配
一、 各类发电厂的运行特点 1 火电厂
支付燃料费用 技术最小负荷
火 电 厂 锅炉 25%—70% 汽机 10%—15% 承担急剧变化负荷时与投、退相似，额外耗能、费时 效率与蒸汽 参数有关 高温高压：效率高、调节范围小 中温中压：较前者低、但调节范围大
电力系统分析基础 Power System Analysis Basis （五）
主讲人：朱晓荣
1
第五章电力系统的有功功率和频率调整 1、电力系统中有功功率的平衡 2、有功功率的最优分配
各类发电厂的运行特点和合理组合 不计网损时水、火电厂间的经济功率分配
计网及损时各发电厂间的经济功率分配
水煤换算系数 1m3水量相当于2吨煤的消耗 丰水期小，枯水期大
F d F 1 i 经过网损修正后 d iL i P P d 的等微增率准则 d P G i G i L 1 P G i
网损微增率
( i 1 ,2 ,
网损修正系数
,n )
网损微增率的物理意义：某发电厂所发功率的变化引起的 26 网路总损耗的变化——阻抗矩阵法
i1
• 等式约束条件：
P
i1
n
Gi
P LD 0
• 这是多元函数求条件极值问题，可以利用拉格朗日乘数法求 解。 n F P P • 构造拉格朗日函数 L Gi LD 1 i
23
• 求拉格朗日函数的无条件极值
n L F P P Gi LD 1 i
§5.1电力系统中有功功率的平衡 二 频率与有功平衡的关系
电力系统分析第五章
§5-1 电力系统有功功率和频率的调整和控制
如果各区域都按照各自的 ACEi进行联络线和频率偏差控制， 稳态时达到ACEi =0，则各区域实际上负责本区域内机组输出 功率与有功负荷之间的平衡。联络线的功率也不变。
ACE A PtA K A f A ACE B PtB K B f B
3. 系统频率的一次调整 定性分析 暂态过程
PL 机组惯性，n不能突变 P 不变 G
PG PG=PL PG0=PL0 ΔPL
o‘
ΔPG o
ΔPL0
机组动能转换为电功率 n P G P L PL 调速系统工作 PG
直到达到新的平衡
0
定量分析
P f f f N PL K L f G KG f PL0 PG PL KG K L f KS f P K S KG K L L0 系统的功率频率特性系数或单位调节功率 f f P P P f KG* KG N KG* GN K L* LN L0 K L* K L N PGN fN fN f PLN P kr K G* K L* L 0* K S * k =P /P ，系统的热备用系数 r GN LN f*
2016年12月25日星期日 55－1
§5-1 电力系统有功功率和频率的调整和控制
稳态运行时，全系统各点频率都相等，所有发电机同步运行。
n 60 f / p
一、负荷的有功功率及其频率特性 1. 负荷有功功率的变化
2016年12月25日星期日
55－2
§5-1 电力系统有功功率和频率的调整和控制
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PL0 PL PG
何仰赞电力系统分析ppt
8
亿
千
瓦，在十几年的时间就增长到10亿千瓦，增长了4.6倍。
1.1 电力系统概述
沂水站
日照 莒州站
N
W
E
S
云蒙站
阳都站
500kV 枣庄站
温水站
费县电厂
钟罗站 临沂站
沂蒙站
柳青站 临沂电厂
相公站
九莲站
宝泉站
梅埠站
苍山站
沈泉站 江泉热电 常林站
500kV 日照站
日照电厂
十里泉电厂
郯城站
临沂电网地理接线图
8760 t
最大负荷利用小时数Tmax ：即用最大负荷消耗一年的电能所
需的时间。
1.2 电力系统的负荷和负荷曲线
最大负荷利用小时数 Tmax 可用于估算常 用电力用户的全年用 电量。
负荷类型
户内照明 及生活用电
一班制企业用电
Tmax/h 2000~3000 1500~2200
W = Pmax Tmax
1.1 电力系统概述
国家电网公司
黑龙江
新疆
西藏
青海
云南
南方电网公司
内蒙古
吉林
宁夏 甘肃
山西 河北
辽宁
四川
陕西 重庆
山东
河南
江苏
湖北
安徽
上海
贵州 广西
湖南
江西
浙江
福建 广东
海南
1.1 电力Biblioteka 统概述华能集团公司华电集团公司
新疆
大唐集团公司
国家电网公司
西北电网
内蒙古
黑龙江
东北电网
吉林
国电集团公司
青海
电力投资集团公司
电力系统分析教学课件第五章
（元/h）
C2 =5000+250 PG 2 +110 10-3 PG22
（元/h）
式中，P1、P2的单位为MW。
当系统总负荷PL在分别为500、800、1400MW时，为使在不同总负荷下总发电成本
C最小，试求各发电厂的功率、发电成本微增率以及运行总成本。这里不计发电机
抽水蓄能
无调节水库
日、月、年、多年调节水库
各类发电厂的运行特点
3 核电厂
一次建设投资达、运行费用小
核
电
厂
技术最小负荷取决于汽轮机10%-15%
投、退、负荷急剧变化时耗能、费时，易于损坏设备厂
4 可再生能源电厂
风
电
、
光
伏
发电具有间歇性与波动性，光伏受昼夜、阴晴影响，风电受风资源影响
单机装机容量小、且分散
G2
dP
G2
依据等发电成本微增率原则，当分配两发电厂发电功率使它们具有相等的发电成本微增
率时，两电站运行总成本最低，于是有
300+210 10-3 PG1 =250+220 10-3 PG 2
300+210 10-3 PG1 =250+220 10-3 ( PL PG1 )
220 103 PL 50
✓ 备用容量配置的大小对电力系统产生哪些影响？
讨论
✓ 储能技术的飞速发展使得电能的大量存储成为可能，这会给有功功率平衡带
来哪些影响？
2
PART
有功功率的经济分配
问题
电力系统运行的基本要求：
保证可靠持续供电、良好的电能质量、运行经济性。
《电力系统分析》课程教学大纲
《电力系统分析》课程教学大纲课程名称：电力系统分析总学时：48学时适用专业：电气工程及其自动化专业先修课程：高等数学、电路原理第1章电力系统概述（4学时）1.1、电能与系统；1.2、发电厂：电能生产；1.3、电力网：电能输送与分配；1.4、交流电路的功率和复功率；1.5、电力系统负荷：电能使用和消耗；1.6*、电力工业发展史。
基本要求：掌握电力系统的概念掌握电力系统的组成和功能掌握交流电路的功率和复功率的计算了解电力系统工业发展史第2章电力系统稳态模型（6学时）2.1、稳态建模总体思路2.2、电力线路模型：1）电力线路结构和电磁现象；2）架空线路等值参数；3）电力线路等值电路；2.3、电力变压器模型：1）变压器及其等值电路；2）变压器等值参数；3）变压器∏型等值电路；2.4、电力负荷模型；2.5、电力系统等值电路与标么制。
基本要求：掌握电力线路结构及等值模型掌握变压器的等值模型和参数计算掌握电力负荷等值模型掌握电力系统等值电路及标幺制计算第3章电力系统潮流分析（8学时）3.1、简单电力系统潮流的分析：1）潮流基本概念；2）网络元件电压降落计算；3）网络元件功率损耗的计算；4）开式网潮流的人工计算；5）闭式网潮流的人工计算；3.2、网络矩阵和功率方程：1）网络方程；2）节点导纳矩阵；3）节点阻抗矩阵；4）功率方程；3.3、复杂电力系统潮流的计算机算法：1）潮流方程；2）潮流计算机解法的发展史；4）潮流计算的Newton－Raphson法；5）潮流计算的PQ分解法；基本要求：掌握潮流的概念和简单电力系统潮流的人工计算掌握网络矩阵和功率方程掌握复杂电力系统潮流的计算机算法第4章电力系统稳态运行和控制（6学时）4.1、无功功率与电压控制：1）电力系统的电压偏移；2）无功平衡与电压关系；3）电力系统的无功电源；4）现代大电网电压控制的基本原理；4.2、有功功率与频率控制：1）电力系统的频率偏移2）有功平衡与频率关系；3）现代大电网频率控制的基本原理；4.3、经济运行与控制：1）电力系统经济运行的基本概念；2）各类电厂间负荷的合理分配；3）经济调度的数学模型；4）等微增率准则；5）电力市场环境下的经济调度；基本要求：掌握无功功率的概念与电压控制的原理掌握有功功率的概念与频率控制的原理掌握经济运行的概念和经济调度的计算第5章电力系统暂态分析概论(2学时)5.1、电力系统暂态分析与稳态分析；5.2、电力系统暂态分析计算的目的；5.3、电力系统暂态分析计算的方法。
电力系统继电保护 教学课件 韩笑 第五章
4 2019/12/1
变压器应装设的继电保护装置
一般装设以下保护： 1.瓦斯保护 2.纵差动保护或电流速断保护 3.相间后备保护 4.接地后备保护 5.过负荷保护 6.过励磁保护 7.其他保护，如冷却器故障、压力释放等
第5章 元件保护
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5.1.2 变压器的瓦斯保护
含有很大非周期分量，波形严重不对称
励磁涌流波形特点
含有较大二次谐波分量
波形具有间断角
直流助磁，识别波形不对称 识别波形不对称
防止励磁涌流影响方法 二次谐波闭锁（制动）
间断角鉴别
第5章 元件保护
31 2019/12/1
不平衡电流产生原因 TA励磁特性不一致 变压器各侧电流不同相 TA变比标准化 调整分接头
励磁电流回到正常值，涌流衰减时间为秒级。 差动保护以动作时间躲过，故障切除时间过长
必须研究励磁涌流与短路电流的波形区别， 利用电流波形识别励磁涌流， 当发生励磁涌流时闭锁差动保护，防止误动。
第5章 元件保护
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※励磁涌流的波形特点
1.含有较大的非周期分量；波形偏于时间轴一侧， 严重不对称。 2.含有大量高次谐波，其中以二次谐波成分为主。 3.波形存在间断角。
第5章 元件保护
29 2019/12/1
※防止励磁涌流引起纵差保护误动的措施
1.采用带速饱和变流器的差动继电器
BCH、DCD系列老式电磁型继电器，当差动电流中直流分量含量较高 时自动提高动作电流（即具有“直流助磁”特性），防止保护误动。
2. 波形不对称识别
微机保护可以识别差动电流的正负半周是否对称，当电流波形严重 不对称时判为励磁涌流情况，闭锁差动保护。
电力系统分析课程教学大纲
电力系统分析课程教学大纲（适用电气工程及其自动化专业电气工程方向）（共80 学时）一、课程的性质、地位、任务和教学目标（一）课程的性质和地位本课程是电气工程及其自动化专业的专业核心基础课程之一，是一门理论性和实践性都很强的课程。
本课程为高低压电气设备、电力系统继电保护、电力系统自动化以及其他相关专业选修课程奠定理论基础。
（二）课程的主要任务通过本课程的学习，使学生对电力系统的组成、运行特点、分析方法有全面的了解；熟悉电力系统各元件的特点、数学模型和相互间的关系，理解并掌握电力系统稳态和暂态分析分析的物理概念、原理和方法；并在工程分析计算和解决实际问题的能力上得到训练和培养，为今后进一步的学习和在实践中的应用打下一定的基础。
（三）课程的教学目标通过本课程的学习，掌握电力系统稳态、暂态分析的基本原理和方法，培养学生分析问题和解决问题的能力。
在学习本门课程前，应掌握“电路”、“电机学”等课程中的相关理论。
通过学习，使学生对电力系统的组成和运行有全面、深刻的了解。
掌握电力系统稳态运行、电力系统电磁和机电暂态过程、电力系统控制的各种分析和计算方法。
对应用计算机进行电力系统分析和计算有一定程度的了解并能简单应用。
二、课程教学环节组成本课程的教学环节包括课堂讲授，师生讨论学生自学，习题讨论课，习题，答疑，质疑和期末考试。
三、课程教学内容纲要第一章电力系统基本概述和基本概念【目的和要求】：了解电力系统及其发展情况；掌握电力系统中性点的接地方式；掌握电能生产的特点及对电力系统运行的基本要求、电力系统额定电压的概念、电力系统的负荷和负荷曲线。
【重点和难点】：电力系统的概念和电能生产的特点及对电力系统运行的基本要求；电力系统各元件的额定电压；电力系统中性点接地方式。
【教学内容】第一节电力系统概述第二节第二节电力系统的电压等级和负荷第三节电力系统中性点的接地方式第二章电力系统元件参数和等值电路【目的和要求】：了解电力线路结构；掌握线路等值电路、变压器的等值电路、发电机及负荷的等值电路；掌握有名制和标幺制的计算。
电力系统分析教学课件(下)
PGimin PGi PGimax
4.1.5电力系统有功功率的经济分配
• 多个发电厂间的负荷经济分配
• 忽略网损时的有功负荷经济分配 等微增量准则
Fi
PGi
dF1 dF2 dPG1 dPG2
F dF1 P dF2 P 0
4.2.3电力系统的电压调整
➢有载调压变压器 ➢加压调压变压器
4.2.3电力系统的电压调整
• 无功功率补偿调压 ➢并联补偿 ➢串联补偿
4.2.3电力系统的电压调整
• 无功功率的经济分配 等网损微增率准则 例
4.2.3电力系统的电压调整
• 例 两发电厂联合向负载供电。有功功率由 两个发电厂平均分担。试确定无功功率的 最优分配。
4.2.4电力系统综合调压
• 例: 升压变压器分接头的选择。 系统结构如图所示.最大负荷时母线2电压为 120KV,最小负荷时母线2电压为114KV,发 电机电压调节范围为6~6.6KV.试选择变压 器分接头.
4.2.5电力系统无功功率的最优分配
• 例: 三绕组变压器分接头的选择 图中所示为三绕组变压器的最大负荷功率。 最小负荷功率为最大功率的一半。高压母 线在最大负荷时的电压为112KV，最小负 荷时的电压为115 KV。中、低压母线在最 大、最小负荷时的允许电压偏移分别为0与 +7.5%。试选择高、中压绕组的分接头。
电力系统分析教学课件
（下）
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
第四章 电力系统运行方式 的调整和控制
电力系统分析第五章-新
5.1 电力系统无功功率的平衡
二、电力系统无功功率负荷和无功功率损耗
1、无功功率负荷： 无功功率负荷： 各种用电设备中， 各种用电设备中，除相对很小的白炽灯照明负荷只消耗 有功功率、 有功功率、为数不多的同步电动机可发出一部分无功功 率外，大多数都要消耗无功功率。因此，无功功率负荷 率外，大多数都要消耗无功功率。因此， 一般以滞后功率因数运行，其值约为 ～ 。 一般以滞后功率因数运行，其值约为0.6～0.9。
电力线路上的无功功率损耗也分两部分， 电力线路上的无功功率损耗也分两部分，即并联电纳和串联 电抗中的无功功率损耗。 电抗中的无功功率损耗。并联电纳中的损耗与线路电压的平 方成正比，呈容性； 方成正比，呈容性；串联电抗中的损耗与负荷电流的平方成 正比，呈感性。 正比，呈感性。
5.1 电力系统无功功率的平衡
2 2
S SN
2
10. 假定一台变压器的空载电流I0%=2.5，短路电压US%=10.5， 在额定满载下运行时， 在额定满载下运行时 ， 无功功率的消耗将达额定容量的 13% 如果从电源到用户需要经过好几级变压， 13 % 。 如果从电源到用户需要经过好几级变压 ， 则变压器 中无功功率损耗的数值是相当可观的。 中无功功率损耗的数值是相当可观的。
表示有功网损对第i个无功电源的微增率 个无功电源的微增率； ∂QGi 表示有功网损对第 个无功电源的微增率； 表示无功网损对第i个无功电源的微增率 个无功电源的微增率。 ∂QGi 表示无功网损对第 个无功电源的微增率。
∂∆QΣ
实际计算时， 出现越限的情况， ★ 实际计算时，当QGi出现越限的情况，即逾越它的上限 QGimax或下限 Gimin时，可取 Gi＝QGimax或QGi＝QGimin。 或下限Q 可取Q
09-10第五章 5-1、5-2,5-3,5-4
• 零序功率方向继电器需要输入保护处的零 序电流和零序电压，零序电流可通过零序 电流滤过器提供，零序电压则由零序电压滤过
器提供。 • 零序电压滤过器由三个单相电压互感器构成或由 三相五柱式电压互感器构成，电压互感器一次侧 的三相绕组接成星形接线并将中性点接地，接于 被保护线路母线上，二次侧三相绕组接成开口三 角形，其端子m、n上的电压与一次系统的三倍零 序电压成正比，即Umn=Ua+Ub+Uc=（UA+UB+UC） /KTV=3U0/KTV。
中国电力出版社
图5-1 接地短路时的零序等值网络 (a)电网接线；（b）零序网络；（c）零序电压分布
I 01
I 01
K
I 02
UK 0
I 02
Z0T1 Z0L1
Z0L2 Z0T2
I 02
I 01
I 01
I 01
UK0
I 02
I 01
UK0
K 图5-1接地短路时的零序等值电路。
Z0L1
U01
Z0T1
U01
Z0T2
0r
I01
反向故障时零序网络及向量图
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三、接地短路保护安装处零序电 压与零序电流的相位关系
Z0· 1——变压器T1的零序阻抗； Z/0L——接地短路 T 点至保护安装处的线路之间的零序阻抗。零序功率 方向继电器输入电压U01和零序电流I01之间相角决 定于保护安装处背后变压器的零序阻抗。I01超前 U01相角 180 ，通常约为70°～85°，故 零序电流超前零序电压的相位角一般为95°～ 110°。 • 当保护1背后K2点发生接地故障时，保护安装处的 零序电压和零序电流之间关系为 ：
电力系统分析
三相功率
S 3UI
相电流
3.
同一电压级别下各电气设备的额定电压并不完全相等。
电气设备的额定电压
1.
线路额定电压:等于系统的额定电压，与 用电设备额定电压相等，称为网络电压。 例如：3，6，10，35，110，220（kV） 电力线路的平均额定电压（不考虑电压 偏移）
Uav (UN 1.1UN ) / 2 1.05 N U
4. 变压器
一次侧：相当于用电设备，其额定电压与系统相同；
与发电机直接相连时，则与发电机相同 二次侧：相当于电源，其额定电压应比系统高5%， 考虑大容量变压器内部的电压损耗（5%），实际 应定为比线路高10%。
额 定 电 压 等 级 用 电 设 备 额 定 线 电 压 3 6 10 交 流 发 电 机 线 电 压 3.15 6.3 10.5 变 压 器 线 电 压 一 次 绕 组 3 及 3.15 6 及 6.3 10 及 10.5 二 次 绕 组 3.15 及 3.3 6.3 及 6.6 10.5 及 11
我国人均电力消费极低，中国电力工业有很大的发 展空间
（5）中国电力工业展望 “十五”期间，GDP年增长率7％～8％，电力增长 率将达6％以上。 2010年，25000亿kW.h
2015年，30000亿kW.h 2020年， 36000亿kW.h 高压远距离输电是我国面临的主要问题（水电、火 电），必须出现新的电压等级。 电能质量问题是我国电力发展必须面临的又一个问 题。
P
全年耗电量
A
8760
Pmax
P1
P2 P3
0
Pdt
最大负荷利用小时数 Tmax
Tmax A 1 Pmax Pmax
《电力系统规划》第5章PPT资料35页
5.2 电气设备可靠性分析方法
1.设备故障特性及有关指标 1）设备故障率λ(t )定义如下：
(t) lt i0 m 1 tP t T U t tT U t
设备偶发故障期的故障率λ，一般为常数
设备的故障次数
设备运行的总时间
电力系统规划 第5章
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• 期望值指标：如电力系统在单位时间内发生故障的天数
期望值，以及电力系统由于故障而减少供电量的期望值。
电力系统规划 第5章
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3.可靠性分析计算基础数据及来源
1）电力系统结构及设备电气参数。
2）可靠性参数统计数据
3）电力设备倒闸操作时间等
4）电力系统自动化配置情况
以上数据可向电力企业及管理相关部门获取。
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第5章 电力系统规划的可靠性评价方法
概述 电力系统规划的可靠性评价方法 电气设备可靠性分析方法 发电系统规划的可靠性评价流程 电网规划的可靠性分析流程 电气主接线的可靠性分析流程
电力系统规划 第5章
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5.1 概述
1.电力系统可靠性概念
◎通过可靠性分析计算，不仅可以找出系统中存在 的薄弱环节，还可以知道可能将要采取的、提高 供电可靠性的措施实施的效果如何。通过对比措 施实施前后系统的可靠性程度，才能为最后的决 策提供更为科学的依据。
电力系统规划 第5章
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2.电力系统可靠性评价指标： 用数值大小来表示各方面
电力系统规划 第5章
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规划系统的可靠性评估主要工作任务： 1.对未来的电力系统和电能电量进行预测，收集 设备的技术经济数据；
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5-1. 供电系统如题图5-1所示，各元件参数如下。
线路L ：长50km ，km x /4.0Ω=；变压器T ：A MV S N ⋅=10,%5.10=s V ,11/110=T k 。
假定供电点电压为kV 5.106，保持恒定，当空载运行时变压器低压母线发生三相短路。
试计算：（1）短路电流周期分量，冲击电流，短路电流最大有效值及短路功率等的有名值；（2）当A 相非周期分量电流有最大或零初始值时，相应的B 相及C 相非周期电流的初始值。
解：kV V kV V V V MVA S B B av B B 5.10,115,,100)2()1(====即选 1512.0115100504.022)1(1=⨯⨯===B B L V S xLX x 05.110100105.02=⨯===N B ST S S V X x 2012.121=+=∑x x x当空载运行时,短路点电压9261.01155.106===B S V V V 当低压母线发生三相短路时： (1) 短路电流周期分量 kA kA V S x V I B B p 2394.45.1031002012.19261.03)2(=⨯⨯=•=∑ 冲击电流 kA kA I k i P im im 79.102394.48.122=⨯⨯==短路电流最大有效值 kA kA k I I im P im 4014.6)18.1(212394.4)1(2122=-⨯+⨯=-+= 短路功率MVA MVA V I S B P K 1.775.102394.433)2(=⨯⨯== (2) 短路电流非周期计算若A 相非周期分量电流为最大时，kA kA I i P a ap 9945.52394.4414.12)(=⨯==相应的B 相及C 相非周期电流的初始值为:kA kA i i i b ap b ap b ap 9973.229945.521)()()(=-=-==若A 相非周期分量电流为零时，0)(=a ap i相应的B 相及C 相非周期电流的初始值为:kA kA I i P b ap 1922.5)30cos(2394.4414.1)12090cos(2000)(-=-⨯-=--= 000S题图 5-15-3. 一台无阻尼绕组同步发电机，已知：MW P N 150=，85.0cos =N ϕ，kV V N 75.15=,04.1=d x ，69.0=q x ，31.0'=d x 。
发电机额定满载运行，试计算电势q E ，'q E 和'E ，并画出相量图。
（相量图应画出q E ，'q E 和'E ，各电势应给出有名值）079.31)85.0arccos(),(1,01,471.17685.0150,75.15:==-∠=∠====φφ则令发电机额定满载。
选解I V MVA MVA S kV V B B &&00027.234843.1)79.3190(69.01∠=-∠+=+=I jX V E q Q&&&所以027.23=δ故7712.1)sin(cos =++=+=d d d q q X I V I X V E φδδ1728.1)sin(cos '''=++=+=d d d q q X I V I X V E φδδ或1728.1)(''=--=d q d Q q x x I E E 000''76.1219278.1)79.3190(31.01∠=-∠+=+=d x I j V E &&&0,76.12=δ19278.1'=E转化为有名值：kV kV E q 896.2775.157712.1=⨯= kV kV Eq472.1875.151728.1'=⨯=kV kV E 786.1875.1519278.1'=⨯=5-5. 题5-3的发电机，已知s T d 3.7'0=，在额定满载运行时机端发生三相短路。
试求：起始暂态电流，基频分量电流随时间变化的表达式，s 2.0基频分量的有效值。
解： 由5-3知道7712.1=q E ,1728.1'=q E ，那么令7712.1)0(=q E ,1728.1)0('=q E ，s s x x TT d d d d 176.204.131.03.7''0'=⨯== 起始暂态电流:kA kA V S x E I NN dq 47407.2475.15385.0/15031.01728.13'')0('=⨯⨯=•=基频分量电流随时间变化的表达式kAt e kA t t kA t x E T t x E x E V S t i N t N N d q d d q d q N N )cos()579.15028.19()cos(04.17712.1)176.2exp(04.17712.131.01728.175.15385.0/1502)cos()exp(32)(046.000''')0(αωαωαω++-=+⎥⎦⎤⎢⎣⎡+-⎪⎭⎫ ⎝⎛-⨯⨯⨯-=+⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡+-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-⋅-=- s 2.0基频分量的有效值kA kA e I 29.232)579.15028.19(2.046.0)2.0(=+=⨯-5-6. 若上题发电机经Ω5.0的外接电抗后发生三相短路，试作上题同样内容的计算，并比较计算结果。
解：先求电抗的表幺值，3557.085.0/15075.155.02==e x 由5-3知道7712.1=q E ,1728.1'=q E ，那么令7712.1)0(=q E ,1728.1)0('=q E ，s s x x x x TT e d e d d d 482.33557.031.03557.031.03.7''0'=++⨯=++=起始暂态电流:kA kA V S x x E I NN ed q 397.1175.15385.0/1503557.031.01728.13'')0('=⨯⨯+=•+=基频分量电流随时间变化的表达式kAt e kA t t kA t x x E T t x x E x x E V S t i N t N N e d q d e d q e d q N N )cos()61.11508.4()cos(3557.004.17712.1)176.2exp(3557.004.17712.13557.031.01728.175.15385.0/1502)cos()exp(32)(046.000''')0(αωαωαω++-=+⎥⎦⎤⎢⎣⎡++-⎪⎭⎫ ⎝⎛+-+⨯⨯⨯-=+⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡++-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-+⋅-=-s 2.0基频分量的有效值kA kA e I 118.112)61.11508.4(2.046.0)2.0(=+=⨯-5-7. 一台有阻尼绕组同步发电机，已知：MW P N 200=，85.0cos =N ϕ，kV V N 75.15=，962.1==q d x x ，246.0'=d x ，146.0"=d x ，21.0"=q x ，178.02=x ，s T d 4.7'0=，s T d 62.0"0=，s T q 64.1"0=。
发电机在额定电压下负载运行，带有负荷（180+j110）A MW ⋅，机端发生三相短路。
试求：起始次暂态电流，非周期分量电流的最大初始值。
解：取A A V S I MVA MVA S kV V BB B B B 625.875.1533.2353,3.23585.0/200,75.15=⨯=====所以那么0079.31)180110arctan(),(897.0)(110180,01==-∠=-∠+=∠=φφφ则BS j I V &&000821.3744.2)79.3190(897.0962.11∠=-∠⨯⨯+=+=I jX V E q Q&&& 所以0821.37=δ 故913.0)sin(cos """=++=+=d d d q q X I V I X V E φδδ548.0)cos(sin "=+-=-=d q q d d X I V I X V E φδδ064.1)()(2"2""=+=q d E E E或者075.1,"""=+=E I jX V E d&&&&可得到由 )570.1(363.7)064.1(288.7251.6773.6)()(,607.2,251.6""""""""""""""2"2""""""""时当或者时当或者或者所以次暂态短路电流：===≈===≈==≈=+=-=-===E X E I I E X EI I XE I I I I I X E I X E I dddd d qdq d qd qd qd转化为有名值：kA V S I BB B 625.875.15385.0/2003=⨯==⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧==⨯==⨯==⨯==⨯=363.7507.63625.8363.7288.7861.62625.8288.7251.6916.53625.8242.6773.6419.58625.8773.6"""""I kA kA I kA kA I kA kA I kA kA I 取取取取5-8. 题5-6的发电机，若外接电抗e x 等于临界电抗cr x ，试求强行励磁作用下的稳态短路电流∞I ，并与起始暂态电流进行比较分析.解：先求电抗的表幺值，3557.085.0/15075.155.02==e x 当 cr e x x =时，发电机端电压将恢复到短路前的值，即)0(N GN G V V V ==,因此 811.23557.011===∞e x I 有名值kA kA V S I NN 64.1875.15385.0/150881.23881.2=⨯⨯=•=∞。