第三章简单电力系统的潮流分布计算(李庚银新教材)

U1 ， 2 ，负
荷以滞后功率因数运行。(如何表达负荷以超前功率因数运行?)
无论是求流过的功率还是损耗的 功率,都用下列公式表达.
S 3U I (有名值)
。
U 2
S U I (标幺值)
在计算功率的过程中,无论是用有名值还是用标幺值,最终的表达式是相同的.
解题思路: （1）求功率：由末端向始端逐点、逐支路推算功率损耗。 （2）求电压：用末端数据，计算阻抗上的电压损耗，得到始端电压
3ZIZ
3Z (
S2 ) (R jX )( P2 jQ2 )
3U 2
U2
P2R Q2 X j P2X Q2R U jU
U2
U2
dU=U+j U
U1 dU+U2 U2 U+j U
U1 (U2 U)2 U2
arctg U
U2 U
近似计算：
U1
U2
U=U2
P2R+Q2X U2
❖ 发电机
以滞后功率因数运行所发出的无功功率为正； 以超前功率因数运行所发出的无功功率为负。
什么是无功？
❖ 无用的功？ ❖ 学习什么知识时，接触过无功？ ❖ 无功和有功的关系？ ❖ 无功与电力系统的关系？
纯电感元件电路
i
百度文库
+
u
L
-
O
uL pL
i
t
电感元件在上半个周期将电能变成磁场能储存起来, 在下半个周期将储存的磁场能释放出来还给电源.
瞬时有功功率的最大值就是无功功率
纯电容元件电路
i
+
u
C
-
pC
iC
u
O
t
电容元件在上半个周期将电能变成电场能储存起来, 在下半个周期将储存的电场能释放出来还给电源
瞬时有功功率的最大值就是无功功率
RLC串联电路
iR
L
+
+ uL - +
u
C uC
-
-O
pL pC
t
电感上和电容上的瞬时有功功率反向； 电感上的无功叫做消耗感性无功，或发出容性无功；
标幺制：S U I
有名制：S 3U I
S 3U I 3UIu i 3UI
S(cos sin) P jQ
S 复功率
U 电压相量，U =Uu
I 电流相量的共轭值，I =I-i
功率因数角，=u i
S, P,Q-分别为视在功率、有功功率、无功功率
无功功率方向的规定
❖ 负荷
以滞后功率因数运行所吸取的无功功率为正； 以超前功率因数运行时所吸取的无功功率为负。
U1
U
U 2
U
图3－2电力线路的电压相量图
如果已知始端电压和始端功率，如何求末端电压和末端功率？ 相量图如何？
几个概念
❖ （1）电压降落是指电力线路两端电压的相量差
dU U 1 U 2 U jU
（2）电压损耗是指电力线路两端电压的有效值之差，即U1-
❖ 有发出,有吸收,构成无功功率平衡.
❖ 同步电机发出感性无功,异步电机吸收感性无 功.因此电力系统中,发电机是同步的,电动机 是异步的.
❖ 如果发电机、电动机都做出异步的，或都做 出同步的会怎么样？
《辞海》对无功功率的解释
❖ 具有电感和电容的交流电路中，电感的磁场 或电容的电场在一个周期内的一部分时间内 从电源吸收能量，另一部分时间内将能量返 回电源。在整个周期内平均功率为零，也就 是没有能量消耗。但能量是在电源和电感或 电容之间来回交换的。能量交换率的最大值 叫做无功功率。
电容上的无功叫消耗容性无功，或发出感性无功。
❖ 无功功率是电感或电容吞吐有功功率的最大 值,是标量,相当于容器的容量;
❖ 但是,由于电感与电容吞吐有功功率步调相反, 因此将无功功率赋予方向:
电容元件吞吐有功功率的过程,称为发出感性无 功功率,是感性无功功率电源;
电感元件吞吐有功功率的过程,称为吸收感性无 功功率,是感性无功功率负荷.
❖ 潮流计算的目的：分析和评价电网的安全经 济和质量，服务于规划和运行。
❖ 如何计算？
（1）人工：简单系统 （2）计算机：复杂系统
潮流计算和一般交流电路计算的根本 差别
❖ 潮流计算的变量是电压和功率
❖ 电路计算的变量是电压和电流
❖ 因为对于庞大的交流系统，电流相位的测定 十分困难，而功率的测量十分方便，可由有 功功率表和无功功率表得到。
第三章 简单电力系统的 潮流分布计算
潮流计算的概念
❖ 电压（包括幅值和相角）和功率（包括有功 功率和无功功率）是表征电力系统稳态运行 的主要物理量。这就需要采用一定的方法确 定系统中各处的电压和功率分布（实为功率 流，俗称潮流）。
电力系统潮流计算目的
❖ （1） 为系统规划提供分析基础 ❖ （2） 确定电力系统的运行方式； ❖ （3） 检查系统中的各元件是否过压或过载； ❖ （4） 为继电保护的整定提供依据； ❖ （5） 为稳定计算提供初值； ❖ （6） 事故预想分析； ❖ （7） 为经济运行提供分析基础； ❖ （8） 电力市场下制定交易计划，阻塞管理的依据
3Z
S 2
3U
2 2
P22 Q22
U
2 2
(R
jX ) PZ
jQZ
(4)S1 SZ S2 PZ jQZ P2 jQ2 P1 jQ1
(5)S y1
1 2
GU12
j
1 2
BU12
Py1
jQy1
(6)S1 S1 Sy1 P1 jQ1 Py1 jQy1 P1 jQ1
dU
（1）支路末端导纳支路的功率损耗为：
S y2
3U2 I y2
3U（2
U2 3
Y 2
）
U
2 2
Y 2
1 2
GU
2 2
j1 2
BU
2 2
Py2
jQy2
(2)S2 S2 Sy2 P2 jQ2 Py2 jQy2 P2 jQ2
(3)SZ 3dU I Z 3( 3ZIZ ) IZ 3Z I Z
关于无功功率的解释
❖ 无功功率比较抽象，它是用于电路内电场与 磁场的交换，并用来在电气设备中建立和维 持磁场的电功率。它不对外作功，而是转变 为其他形式的能量。凡是有电磁线圈的电气 设备，要建立磁场，就要消耗无功功率。
❖ 无功和电压关系密切（第六章的内容）:感性 无功不足,电压降低;感性无功过剩,电压升高.
3.1电力线路运行状况的计算与分析
❖ 电力线路上的功率损耗和电压降落
有四个变量： U1, I1,U 2 , I2 ，已知其中的两个，可求另外两个 变量。电力系统计算的最大特点：①避U免 , I 的复数计算；② 功率容易测量，电流相角很难测量。
已知：末端电压U
始端功率
~ S1
P1
2jQ，1 末。端取功U率2 为S~参2 考P2方 向jQ，2，则求U始2 端 U电2 压U