电力系统分析复习

2、中性点经消弧线圈接地的电力系统
•消弧线圈的补偿方式
✓ 全补偿: I L IC ✓ 欠补偿: I L IC
✓ 过补偿: I L IC
在电力系统中一般采 用过补偿运行方式
1.3.3 中性点直接接地的电力系统
•特点：中性点始终保持零电位。非故障相对地电压不变
•优点
节约绝缘投资。发生 单相短路时，非故障相对 地电压不变，电气设备绝 缘水平可按相电压考虑。 因此，我国110kV及以上 的电力系统基本上都采用 中性点直接接地的方式 。
1 2
Pk12 Pk 23 Pk 31
Pk3
1 2
Pk 23 Pk31 Pk12
RT 1
Pk
1U
2 N
S
2 N
103
RT 2
Pk
2U
2 N
S
2 N
103
RT 3
Pk
3U
2 N
S
2 N
103
2.4 以标幺制表示的等值网络
基准值的选取
通常先选定基准容量 SB和基准电压UB，则基准电流IB和基 准电抗ZB分别为：
X
L
SB
U
2 B
➢电抗器：通常给出IN
、UN和电抗百分数
X
* RN
统一基准值下的标幺值
X
* R
U
XR
2 B
/
S
B
X
* RN
UN SB
3I N
U
2 B
近似计算法
在实际计算中，总是希望基准电压等于（或接近于）该电压级 的额定电压。考虑到电力系统中同一电压等级的各元件额定电 压也不同，取该电压级的平均额定电压Uav。将变压器的变比 用其两侧网络的平均额定电压之比来代替，称近似计算法。
100
3IN XT U N UN UN
100
SN XT
U
2 N
100
X
* NT
100
X
* T
U
XT
2 B
/
SB
X
U * 2
NT N
/
SN
U
2 B
/
SB
X
* NT
(U N UB
)2
SB SN
Uk % (U N )2 100 UB
SB SN
➢输电线路：通常给出线路长度和每公里的电抗值，则
X
* L
XL XB
保证系统的电压、频率、波形在允许的范围内变动。 ➢电压偏移：一般不超过用电设备额定电压的±5%。 ➢频率偏移：一般不超过±0.2Hz。
3．为用户提供充足的电能。
1.2 电力系统的电压等级和负荷
一、电力系统的额定电压
•电力网的额定电压：我国高压电网的额定电压等级有3kV、6 kV、10 kV、35 kV、60 kV、110 kV、220 kV、330 kV、500 kV等。 1.用电设备的额定电压：与同级电网的额定电压相同。
图2- 双绕组变压器的等效电路
a）Γ型等效电路 b）励磁支路用功率表示的等效电路 c）简化等效电路
注意：变压器等值电路中的电纳的符号与线路等值电路中电纳的符号相 反，前者为负，后者为正；因为前者为感性，后者为容性。
以上参数应根据铭牌数据计算得出
RT
PkU
2 N
S
2 N
103
XT
10U
2 N
U
k
%
SN
•
SZ
P22 Q22
U
2 2
(R
jx)
PZ
jQZ
••
•
4）电力网环节首端功率 S1 S 2 S Z P1 jQ1
5）首端导纳支路的功率损耗
S y1
j
1 2
BU12
jQy1
6）线路首端功率
•
S
' 1
•
•
S1 S y1
P1'
jQ1'
在求得线路两端有功功率后可求输电效率
P2' P1'
图1-10 中性点直接接地系统的电力系统示意图
第二章 电力系统元件参数和等值电路
掌握： • 1.输电线路、变压器的等值电路及参数计算;
• 2.以标幺制表示的电力网络的等值电路。
第二章 电力系统元件参数和等值电路 一、电力线路的元件参数与等值电路
对220KV以上的输电线路，采用分裂 导线或扩径空心导线以减少电晕损耗 和线路电抗。
r1 S
x1 2πf
(4.6 lg
Dm r
0.5r ) 104
0.1445 lg
Dm r
0.0157
分裂导线
x1
0.1445lg
Dm req
0.0157/ m
m
req m r d1k k 2
分裂根数越多，电抗下降越多。一般不超过4根。
b1
C1
7.58 lg Dm
106
r
g1
Pg U2
电力系统分析
期末复习
第一章 电力系统概述和基本概念
• 熟练掌握以下概念： • 1.电力系统，电力网，对电力系统运行的基本要求; • 2.电力系统的额定电压等级,电力系统负荷、负荷曲线的分
类及最大负荷利用小时Tmax的概念及计算。 • 3.电力系统中性点接地的方式以及各自的优缺点
1.1、电力系统的基本概念
IB
SB 3U B
ZB
UB
U
2 B
3IB SBFra Baidu bibliotek
不同基准值的标幺值间的换算
电力系统中各电气设备所给出的标幺值都是以其自身的额 定值为基准值的标幺值 ，不能直接进行运算，必须将它们换算 成统一基准值的标幺值。
换算方法是： 先将以额定值为基准的标幺值还原为有名值，选 定SB和UB，计算以此为基准的标幺值。
第三章 电力网络的潮流分析与计算
• 熟练掌握电力线路的功率损耗和电压降落的计算。近似计 算只计△U。
• 熟练掌握变压器的功率损耗和电压降落的计算。 • 熟练掌握运算功率、运算负荷和运算电路的概念。 • 熟练掌握简单开式网络的功率和电压计算。 • 了解两端供电的开式网络和环形网络的潮流计算。
3.1 电力线路和变压器的功率损耗和电压降落 一、电力网的功率损耗
二.电力系统的负荷
1、电力负荷的分级及其对供电的要求 一级负荷：中断供电将造成人身伤亡，重大设备损坏，重大 产品报废，或在政治、经济上造成重大损失。
✓供电方式:由两个独立电源供电。 二级负荷：中断供电将造成主要设备损坏，大量产品报废， 重点企业大量减产，或在政治、经济上造成较大损失。
✓供电方式:由双回路供电。 三级负荷：所有不属于一、二级负荷的电力负荷。
电力网：由变电所和不同电压等级的输配电线路组成的网络。 电力系统：由各类发电厂、电力网和用户组成的一个系统，能 够完成发电、输电、变电、配电直到用电的全过程。
对电力系统的基本要求
1．保证供电的可靠性。 根据电力负荷对供电可靠性的要求，负荷分为一类、二类
和三类负荷。电力系统供电的可靠性，就是要保证一级负荷在 任何情况下都不停电，二级负荷尽量不停电，三级负荷可以停 电。 2．保证良好的电能质量。
采用近似计算法后，各段的基准电压即为该段网络的Uav， 不需再计算。
必需注意：采用近似法时，各元件的额定电压一律采用该元件所 在段网络的平均额定电压代替，只有电抗器除外。
X
* G
X
* NG
U
2 N
SN
SB
U
2 B
X
* NG
SB SN
X
* T
Uk % (U N )2 SB 100 U B SN
Uk % SB 100 SN
✓供电方式:对供电电源无特殊要求。
2. 与负荷曲线有关的物理量
➢年最大负荷Pmax ：指全年中消耗电能最多的半小时的平均
功率，即年负荷曲线的最高点 Pmax P30
➢年最大负荷利用小时数Tmax： 假定在此时间内，用户以年最大 负荷持续运行所消耗的电能恰好 等于全年实际消耗的电能，如图
8760
Tmax
注意：计算到的数值为折算到某一侧之后高、低压侧的电阻、
电抗之和。
GT
PFe
U
2 N
103
P0
U
2 N
103
BT
I0 %SN
U
2 N
105
说明：以上各式中， U 、S、P、Q、的单位分别为kV、kVA、kW和 kvar。
2 三绕组变压器
三绕组变压器容量比有三种不同类型： 100/100/100：三个绕组的容量均等于变压器的额定容量； 100/100/50：第三个绕组的容量为变压器额定容量的50%； 100/50/100：第二个绕组的容量为变压器额定容量的50%。
。10注0%意：
线路始端的无功功率不一定大于线路末端输出的无功功率。线
路轻载时，电容中发出的感性无功可大于电抗中消耗的感性无
功，以至于使 Q2' ，Q1由' 此将引起末端电压的升高。
2 变压器的功率损耗
阻抗支路中的功率损耗（变动损耗）
ST'
P2 Q2 U2
(RT
jXT )
导纳支路（固定损耗）
•
S 0 (GT jBT )U 2 P0 jQ0
统一基准值下各元件电抗标幺值的计算
➢发电机：通常给出SN、UN和额定电抗标幺值
X
* NG
，则
实际值
XG
X
* NG
Z
N
X
* NG
U
2 N
SN
统一基准值下的标幺值
X
* G
XG ZB
X
G
SB
U
2 B
X
* NG
U
2 N
SN
SB
U
2 B
➢变压器：通常给出SN、UN和短路电压百分数 U k % ，
Uk %
Uk UN
Pk 23
Pk23
100 50
2
4Pk23
Pk 31
Pk31
100 50
2
4Pk31
式中，Pk2、3 为Pk3未1 折算的绕组间短路损耗（铭牌数据）； 、 Pk23 为Pk折31算到变压器额定容量下的绕组间短路损耗。
Pk1
1 2
Pk12 Pk31 Pk 23
Pk2
点电压 U0 UA 0 U0 UA
UA
UA
U0
IPE
UC
U0
UB
UC
UB
图1-8 中性点不接地系统发生A相接地故障时的电路图和相量图
各相对地电压 在数值上 UB UC 3UP 相角互差60 UA UA U0 0 U0 UA UB UB U0 UB UA UBA 3UAe j150 UC UC U0 UC UA UCA 3UAe j150
10 3
式中，Pg 为实测线路单位长度的电晕损耗功率（kW/km）。
二、变压器的参数和等值电路
1 双绕组变压器
电力系统中，双绕组变压器一般采用由电阻、电抗、励磁电导和电纳组成 的Γ型等效电路。 并用空载损耗代替电导、励磁功率代替电纳，35kV及以 下的变压器中，励磁支路可忽略不计，简化为等效电路c)。
U
2 2
首端电压的相位为：
tan 1 U2
U2 U2
2．电压损失: 是指线路首末端电压的代数差，即
U U1 U2
对于110kV及以下电压等级的电力网，可忽略电压降落的横
分量U 2 ，此时，电压损失就等于电压降落的纵分量 U，2 即
✓对100/100/50和100/50/100的变压器：
短路试验时只能使容量小的绕组达到它的额定电流（有两组数据是 按50%容量的绕组达到额定容量时测量的值）。而式中的SN指的是100% 绕组的额定容量。因此，应先将各绕组的短路损耗按变压器的额定容量进 行折算，然后再计算电阻。如对容量比为100/100/50的变压器，其折算公 式为
1 电力线路的功率损耗和功率平衡
设已知线路末端运行电压 和负荷功率，求线路首端 功率。
1）末端导纳支路功率损耗
S y 2
j
1 2
BU22
jQy 2
2）电力网环节末端功率
•
•'
S 2 S 2 Sy2 P2' jQ2' jQy2 P2 jQ2
3）阻抗支路的功率损耗—大小随功率的变化而变化
当变压器二次侧供电线路较长时：应比同级电网额定电 压高10% 当变压器二次侧供电线路较短时：应比同级电网额定电 压高5% 4.电力线路的平均额定电压Uav=1.05UN •3.15kV、6.3 kV、10.5 kV、37 kV、63 kV、115 kV、230 kV、 345 kV、525 kV等。
2.发电机的额定电压：比同级电网的额定电压高出5%， 用于补偿线路上的电压损失。
3.变压器的额定电压 ➢变压器的一次绕组：相当于是用电设备，其额定电压应 与电网的额定电压相同。
注意：当变压器一次绕组直接与发电机相连时，其额定电压应与发电机 的额定电压相同。
➢变压器的二次绕组：对于用电设备而言，相当于电源。
Wa Pmax
pdt
0
Pmax
图 年最大负荷与年最大负荷利用小时数
1.3 电力系统中性点运行方式
我国电力系统中性点有三种运行方式：
中性点不接地 中性点经消弧线圈接地 中性点直接接地
小电流接地系统 大电流接地系统
1、中性点不接地的电力系统
1.正常运行时，系统的三相电压对称，地中无电流流过，
2.当系统发生A相接地故障时 ，A相对地电压降为零，中性
二、电力网中的电压平衡关系
1．电压降落: 是指电力网任意两点电压的相量差，即
dU U1 U2
U1
P2R Q2 X j P2 X Q2R
U2
U2
U2
U 2
P2 R Q2 U2
X
——电压降落的纵分量
U 2
P2 X Q2R U2
——电压降落的横分量
线路首端电压有效值为：U1
(U 2
U 2 )2
•特点✓中性点不接地系统发生单相接地故障时，线电压不变，而 非故障相对地电压升高到原来相电压的 3 倍 。 ✓中性点对地电压升高为相电压 ✓单相接地电流等于正常时单相对地电容电流的3倍。
•适用范围 ✓ 单相接地电流小于30A的3~10kV电力网； ✓ 单相接地电流小于10A的35~60kV电力网。