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1、第三章第三章 电力网的电压和功率分布电力网的电压和功率分布潮流计算（基本原理）潮流计算（基本原理）网络元件的电压着陆和功率损耗网络元件的电压着陆和功率损耗开式网络的电压和功率分布开式网络的电压和功率分布闭式网络的电压和功率分布闭式网络的电压和功率分布多级电压环网的功率分布多级电压环网的功率分布电力网的电能损耗电力网的电能损耗3.1.1网络元件的电压着陆1.电压着陆 元件首末端两点电压的相量差。3.1 网络元件的电压着陆和功率损耗网络元件的电压着陆和功率损耗以以V V2 2为参考相量为参考相量因此因此,由末端电压和功率由末端电压和功率可求得首端电压可求得首端电压电压着陆纵重量电压着陆纵重量电压着
2、陆横重量电压着陆横重量由线路首端参数求末端电压由线路首端参数求末端电压以以 为参考相量为参考相量同样，也可由首端电压和功率求得末端电压两种分解两种分解特殊留意特殊留意:计算电压着陆时计算电压着陆时,必需用同一端的电压与功率必需用同一端的电压与功率.电压着陆公式的简化高压输电线路的特性高压输电线路的特性 XR,XR,可令可令R R 0,0,则电压着陆则电压着陆说明：引起电压着陆的纵重量的缘由是因为传送无说明：引起电压着陆的纵重量的缘由是因为传送无功功率，引起电压着陆的横重量的缘由是因为传送功功率，引起电压着陆的横重量的缘由是因为传送有功功率；或者说，元件两端存在电压幅值差是传有功功率；或者说，元
3、件两端存在电压幅值差是传送感性无功功率的条件，存在电压相位差是传送有送感性无功功率的条件，存在电压相位差是传送有功功率的条件。功功率的条件。说明什说明什么？么？2电压损耗和电压偏移电压损耗电压损耗:两点间电压幅值之差两点间电压幅值之差或表示为百分值或表示为百分值:电压偏移电压偏移:网络中某节点的实际电压与网网络中某节点的实际电压与网络该处额定电压之差络该处额定电压之差.网络元件的功率损耗网络元件的功率损耗线路线路RT+jXT变压器变压器1211 网网络络元件的功率元件的功率损损耗包含耗包含电电流通流通过过元件的元件的电电阻和等阻和等值电值电抗抗时产时产生的功率生的功率损损耗和耗和电压电压施加于
4、元件的施加于元件的对对地等地等值导纳时值导纳时所所产产生生的的损损耗。耗。1.电流流过元件串联阻抗产生的功率损耗线路末端有功功率线路末端有功功率P2与线路首端输送有功功率与线路首端输送有功功率P1之比，之比，为线路输电效率。输电效率为线路输电效率。输电效率2 电压加在并联导纳产生的功率损耗干脆用变压器空载试验数据计算干脆用变压器空载试验数据计算线路线路负号负号？变压器变压器3.2 开式网络的电压和功率分布开式网络的电压和功率分布任务？任务？开式网络及其等值电路开式网络及其等值电路电压和功率分布的计算电压和功率分布的计算降压变降压变的处理的处理（1）用）用VN求得各点的运算负荷求得各点的运算负荷
5、（2）从末段线路起先，用）从末段线路起先，用VN依次计算各段线路依次计算各段线路的功率损耗的功率损耗（3）用）用VA和已求得的功率分布，从和已求得的功率分布，从A点起先逐点起先逐段计算电压着陆，求得段计算电压着陆，求得Vb Vc和和Vd（4）求得）求得Vb和和 Vc、Vd代替代替VN重复（重复（1）（3）1 1、同级电压的开式电力网、同级电压的开式电力网bcdS L D dA R1+jX1R2+jX2R3+jX3j B1/2j B1/2j B2/2j B2/2j B3/2j B3/2 S L D b S L D c QB1（1）用）用VN求得各点的运算负荷求得各点的运算负荷为节点为节点b、c、
6、d的运算负荷的运算负荷对应节点对应节点c的运算负荷的运算负荷S L D dA R1+jX1R2+jX2R3+jX3j B1/2j B1/2j B2/2j B2/2j B3/2j B3/2 S L D b S L D c QB1S d R1+jX1R2+jX2R3+jX3j B1/2bcd S b S cS3 S3 S1 S2 S1 S2 A从末段线路起先，用从末段线路起先，用VNVN依次计算各段线路的功率损耗依次计算各段线路的功率损耗S d R1+jX1R2+jX2R3+jX3j B1/2bcd S b S cS3 S3 S1 S2 S1 S2 AS d R1+jX1R2+jX2R3+jX3j
7、 B1/2bcd S b S cS3 S3 S1 S2 S1 S2 A用用VAVA和已求得的功率分布，从和已求得的功率分布，从A A点起先逐段计算电压着陆，点起先逐段计算电压着陆，求得求得VbVb、Vc Vc和和VdVd含负荷变压器的计算含负荷变压器的计算T1T2T3AbcdSLDbSLDcSLDdSTS0SLDd首先计算出对应高压侧的负荷功率，再求相应的运算功率T1T2T3AbcdSLDbSLDcSLDd假如节点假如节点b b接发电机接发电机最大电压损耗和电压最低点的电压最大电压损耗和电压最低点的电压b cdScSdSbjQB1 Z1 Z2 Z3 A SdSb Sc d b c 1 3 2A
8、 L-1 bT c d SLD L-22 2、两级电压的开式电力网、两级电压的开式电力网 A R1+jX1 ZTR2+jX2j B1/2j B1/2j B2/2bc dj B2/2cS0SLD方法一：包含志向变压器，计算时，经过志向变压方法一：包含志向变压器，计算时，经过志向变压器功率保持不变，两侧电压之比等于实际变比器功率保持不变，两侧电压之比等于实际变比k k。手算时，该方法最简便，不须要进行折算手算时，该方法最简便，不须要进行折算 A R1+jX1 ZTR2+j X2j B1/2j B1/2j B2/2b d j B2/2cS0方法二：方法二：将线路将线路L L2 2的参数归算到的参数归
9、算到L L1 1电压级电压级A L-1 bT c d SLD L-2留意：计算得到的留意：计算得到的c、d的电压是线路的电压是线路1电压等级下的，电压等级下的，还需折算到线路还需折算到线路2的电压等级下的电压等级下方法三：方法三：用用型等值电路处理型等值电路处理 A R1+jX1 ZT/kR2+j X2jB1/2jB1/2jB2/2b djB2/2c ZT kk ZT 1kSLD例例3 31 1例例32A L-1 bT c d SLD L-23.3 闭式网络的电压和功率分布闭式网络的电压和功率分布1 1、两端供电网络的功率分布、两端供电网络的功率分布(1)(1)不计功率损耗的功率初分布不计功率
10、损耗的功率初分布忽视功率损耗，忽视功率损耗，可得：可得：由前面的方程组可解出由前面的方程组可解出循环功率循环功率由负荷确定的功率由负荷确定的功率忽视功率损耗的功率分布计算式忽视功率损耗的功率分布计算式同一线路上电流相同，同一线路上电流相同，但由于存在功率损耗，但由于存在功率损耗，线路上功率不同，假设线路上功率不同，假设线路上电压均为线路上电压均为V VN N，不，不考虑功率损耗考虑功率损耗第一部分由负荷功率和网络参数确定，每一个负荷的功率都第一部分由负荷功率和网络参数确定，每一个负荷的功率都以该负荷点到两个电源点间的阻抗共轭值成反比的关系安排以该负荷点到两个电源点间的阻抗共轭值成反比的关系安排
11、给两个电源点，而且可以逐个地计算，给两个电源点，而且可以逐个地计算，其次部分与负荷无关，它可以在网络中负荷切除的状况下，其次部分与负荷无关，它可以在网络中负荷切除的状况下，由两个供电点的电压差和网络参数确定。由两个供电点的电压差和网络参数确定。(2)计及功率损耗的功率分布功率分点：功率由两个方向流入的节点功率分点：功率由两个方向流入的节点。有功分点和无功分点可能出现在不同节点。（由有功分点和无功分点可能出现在不同节点。（由不考虑损耗的功率分布计算结果确定）不考虑损耗的功率分布计算结果确定）将网络在功率分点处解开，形成两个开式网络，将网络在功率分点处解开，形成两个开式网络，用前述的开式网络计算方
12、法进行计算。用前述的开式网络计算方法进行计算。闭闭式式网网络络的的计计算算过过程程功率损耗的计算中，若电功率损耗的计算中，若电压未知，用压未知，用VN代入代入2.沿线有k个负荷点的状况Zi、Zi分别为第分别为第i个负荷点到供电点个负荷点到供电点A2和和A1的总阻抗的总阻抗简化方法(1)(1)将实部和虚部分开将实部和虚部分开,便于计算便于计算简化方法简化方法(2),且网络为均一网且网络为均一网(各段线路的各段线路的R与与X的比的比值相等值相等)结论：结论：在均一电力网中有功功率和无功功率的分布彼在均一电力网中有功功率和无功功率的分布彼此无关。而且可以只利用各线路的电阻（或电抗）计此无关。而且可以
13、只利用各线路的电阻（或电抗）计算。算。(3)(3)各段线路的单位阻抗相等各段线路的单位阻抗相等结论：结论：各段线路单位长度的阻抗值相等的均一网的功各段线路单位长度的阻抗值相等的均一网的功率分布仅与各段长度有关。率分布仅与各段长度有关。5.闭式网的电压损耗闭式网的电压损耗 与开式网计算方法相同，一般可用电与开式网计算方法相同，一般可用电压着陆的纵重量表示。压着陆的纵重量表示。有功和无功分点在同一处时有功和无功分点在同一处时,功率分功率分点处的电压最低；点处的电压最低；若不在同一点，则需分别计算实际电若不在同一点，则需分别计算实际电压值，确定电压最低点。压值，确定电压最低点。例例3 33 3例例3
14、 34 43.4 图图所示所示110kV闭闭式式电电网，网，A点点为为某某发电发电厂的高厂的高压压母母线线，其运行，其运行电压为电压为117kV。网。网络络各元件参数各元件参数为为：线线路路、（每公里）：（每公里）：r1=0.27，x1=0.423，b1=2.6910-6S线线路路（每公里）：（每公里）：r1=0.45，x1=0.44，b1=2.5810-6S线线路路长长度度60km，线线路路长长度度50km，线线路路长长度度40km。各各变电变电所每台所每台变压变压器的器的额额定容量、励磁功率定容量、励磁功率归归算到算到110kV电电压压等等级级的阻抗分的阻抗分别为别为变电变电所所b 变电变
15、电所所c 试试求求电电力网力网络络的功率分布及最大的功率分布及最大电压损电压损耗。耗。负荷功率负荷功率 解解（1）计算网络参数及制定等值电路。）计算网络参数及制定等值电路。线线路路I线线路路II线线路路III变电变电所所b变电变电所所c（2）计算节点）计算节点b和和c的运算负荷的运算负荷（3）计算闭式网络的功率分布。）计算闭式网络的功率分布。可见，计算结果误差很小，无需重算。可见，计算结果误差很小，无需重算。由此得到功率初分布，如由此得到功率初分布，如图图所示。所示。（4）计计算算电压损电压损耗。耗。由于由于线线路路和和的功率均流向的功率均流向节节点点b，故，故节节点点b为为功率分点，功率分点
16、，且有功功率分点和无功功率分点都在且有功功率分点和无功功率分点都在b点，因此点，因此这这点的点的电压电压最低。最低。为为了了计计算算线线路路的的电压损电压损耗，要用耗，要用A点的点的电压电压和功率和功率.变电变电所所b高高压压母母线线的的实际电压为实际电压为3.4 3.4 多级电压环网的功率分布多级电压环网的功率分布一、两台并联变压器构成的多电压级环网一、两台并联变压器构成的多电压级环网一、两台并联变压器构成的多电压级环网一、两台并联变压器构成的多电压级环网已知一次侧电压已知一次侧电压,则：则：变压器变比相等变压器变比相等且供应实际负荷且供应实际负荷的功率分布的功率分布不计负荷仅因变比不不计负
17、荷仅因变比不等引起的循环功率等引起的循环功率一、两台并联变压器构成的多电压级环网一、两台并联变压器构成的多电压级环网循环功率计算循环功率计算环路电势：环路电势：循环功率：循环功率：空空载载环路电势的确定环路电势的确定一般状况下，选好循环功率方向一般状况下，选好循环功率方向后，环路电势便可由环路的开口后，环路电势便可由环路的开口电压确定，开口处可在高压侧，电压确定，开口处可在高压侧，也可在低压倒，但应与阻抗归算也可在低压倒，但应与阻抗归算的电压等级一样的电压等级一样阻抗归算到低压侧阻抗归算到低压侧简化计算或电力网电压未知简化计算或电力网电压未知例例35二、多个电压级的环网二、多个电压级的环网环路
18、电势的确定环路电势的确定 （1）作等值电路并进行参数归算；）作等值电路并进行参数归算；（2）空载时将环路断开，端口电压即为环）空载时将环路断开，端口电压即为环路电势。路电势。留意：参数归算等级与断口所在位置一样留意：参数归算等级与断口所在位置一样循环功率计算循环功率计算三级电压环网举例三级电压环网举例ka=121/10.5kb=242/10.5kc1=220/121kc2=220/11选选110kV110kV作为参考电压级，断口选在作为参考电压级，断口选在110kV110kV线路线路若若A A端电压已知：端电压已知：若若B B端电压已知：端电压已知：环路等值变比环路等值变比说明在环网中运行的各
19、变压器的变比是相匹配的。假如环路中说明在环网中运行的各变压器的变比是相匹配的。假如环路中原来的功率分布在技术上或经济上不太合理时，可以通过调整原来的功率分布在技术上或经济上不太合理时，可以通过调整变压器的变比，产生某变压器的变比，产生某 指定方向的循环功率来改善功率分布。指定方向的循环功率来改善功率分布。3.5 电力网的电能损耗电力网的电能损耗一、电能损耗和损耗率一、电能损耗和损耗率年电能损耗年电能损耗:一年内电力网的电能损耗。一年内电力网的电能损耗。供电量：发电量与厂用电之差供电量：发电量与厂用电之差损耗率（网损率、线损率）：是衡量供电企业技术和损耗率（网损率、线损率）：是衡量供电企业技术和
20、管理水平的重要标记。管理水平的重要标记。损耗率损耗率 不要求很精确计算电能损耗的时候，常用阅历公式或不要求很精确计算电能损耗的时候，常用阅历公式或曲线计算年电能损耗，通过逐个计算线路或变压器曲线计算年电能损耗，通过逐个计算线路或变压器的年电能损耗，从而计算出全网的年电能损耗。的年电能损耗，从而计算出全网的年电能损耗。电力网损耗电量电力网损耗电量供电量供电量1.1.年负荷损耗率法年负荷损耗率法年负荷率年负荷率线路年负荷损耗率线路年负荷损耗率线路年负荷损耗率与年负荷率的近似关系线路年负荷损耗率与年负荷率的近似关系K为阅历数值。一般取为阅历数值。一般取K=0.10.4，kmy较低时取较较低时取较小数
21、值。小数值。计算计算过程过程用于线路损耗计算用于线路损耗计算1.1.年负荷损耗率法年负荷损耗率法变压器的年电能损耗：电阻损耗空载损耗变压器的年电能损耗：电阻损耗空载损耗tT为变压器一年中接入运行的小时数，为变压器一年中接入运行的小时数，缺乏具体数据时可取缺乏具体数据时可取tT=8000h 2.2.最大负荷损耗时间法最大负荷损耗时间法最大负荷损耗时间：假如线路中输送的功率始终保持最大负荷损耗时间：假如线路中输送的功率始终保持为最大负荷为最大负荷Smax，在，在小时内的电能损耗等于线路全小时内的电能损耗等于线路全年的实际电能损耗，则称年的实际电能损耗，则称为最大负荷损耗时间。为最大负荷损耗时间。其
22、大小由视在功率表示的负荷曲其大小由视在功率表示的负荷曲线确定，在确定功率因数下，视线确定，在确定功率因数下，视在功率与有功功率成正比，而有在功率与有功功率成正比，而有功功率负荷持续曲线的形态，在功功率负荷持续曲线的形态，在某种程度上可由最大负荷的利用某种程度上可由最大负荷的利用小时数反映出来。可以设想，对小时数反映出来。可以设想，对于给定的功率因数，于给定的功率因数，和最大负和最大负荷利用小时数有关荷利用小时数有关V接近不接近不变时变时线路线路变压器变压器在不知道负荷曲线的状况下，依据量大负荷利用小时数在不知道负荷曲线的状况下，依据量大负荷利用小时数 和功率因和功率因数，即可从表数，即可从表
23、3-1 中找出中找出 值，用上式计算全年的电能损耗。值，用上式计算全年的电能损耗。一条线路有多个负荷的状况一条线路有多个负荷的状况S S1 1,S,S2 2,S,S3 3分别为各段的最大负荷功率；分别为各段的最大负荷功率；分别为各段的最大负荷损耗时间分别为各段的最大负荷损耗时间 R1的最的最大负荷大负荷损耗损耗各段的最大损耗时间由相应的最大负荷利用小时数及各段的最大损耗时间由相应的最大负荷利用小时数及功率因数确定功率因数确定例例36计算各段的功率因数和最大负荷利用小时数计算各段的功率因数和最大负荷利用小时数3.5.2 降低网损的技术措施降低网损的技术措施1.1.削减无功功率的传输削减无功功率的
24、传输假如将功率因数由原来的假如将功率因数由原来的 提高到提高到 ，则，则线路中的功率损耗可降低线路中的功率损耗可降低 措施措施：电机选择：电机选择 无功补偿：就地无功平衡无功补偿：就地无功平衡2.2.闭式网络中功率的经济分布闭式网络中功率的经济分布网络功率损耗网络功率损耗分别对分别对P1和和Q1求偏导，求偏导，并令其等于零并令其等于零结论：功率在环网中与电阻成反比分布结论：功率在环网中与电阻成反比分布 时，功率损时，功率损耗最小，这样的功率分布称为功率的经济分布。与均耗最小，这样的功率分布称为功率的经济分布。与均一网中功率的自然分布相同。一网中功率的自然分布相同。使自然功率分布接近经济功率分布
25、的措施使自然功率分布接近经济功率分布的措施(1)(1)选择适当地点作开环运行。为了限制短路电选择适当地点作开环运行。为了限制短路电流或满足继电爱护动作选择性要求，需将闭式流或满足继电爱护动作选择性要求，需将闭式网络开环运行时，开环点的选择也尽可能兼顾网络开环运行时，开环点的选择也尽可能兼顾到使开环后的功率分布更接近于经济分布。到使开环后的功率分布更接近于经济分布。(2)(2)对环网中比值对环网中比值R RX X特殊小的线段进行串联电特殊小的线段进行串联电容补偿。容补偿。(3)(3)在环网中增设混合型加压调压变压器，由它在环网中增设混合型加压调压变压器，由它产生环路电势及相应的循环功率，以改善功
26、率产生环路电势及相应的循环功率，以改善功率分布分布(见第见第5 5章章)。3.3.合理确定电力网的运行电压合理确定电力网的运行电压变压器铁损和电压平方成正比。变压器铁损和电压平方成正比。线路和变压器绕组中的功率损耗与电压平方成线路和变压器绕组中的功率损耗与电压平方成反比。反比。一般状况，铁损一般状况，铁损50的电力网，适的电力网，适当降低运行电压可以降低网损。当降低运行电压可以降低网损。4.4.组织变压器的经济运行组织变压器的经济运行k台变压器的总损耗台变压器的总损耗k-1台变压器的总损耗台变压器的总损耗令令 ,可求得临界负荷功率可求得临界负荷功率第一次点名状况第一次点名状况缺席名缺席名单单0
27、908190122 陈陈子秦子秦 0908190132 李成李成飞飞 0908190133 李灵曦李灵曦 0908190145 王舒仝王舒仝 0908190148 徐冬冬徐冬冬0908190154 袁袁 阔阔 0908190162 周勇周勇权权 0908190165 朱怡朱怡凯凯 0808190227 李其瑞李其瑞0908190243 孙孙荣光荣光 0908190262 朱朱环环宇宇 0910190130 李明春李明春 0910190138 莫莫锡锡俊俊 0910190153 严严 杰杰 0910190155 杨杨冬冬驰驰0910190231 唐海量唐海量 0910190207 吴吴艳艳春春 0910190223 郭郭亚亚中中 0910190228 江寅江寅炜炜 0910190232 陆陆 鹏鹏 0910190243 王子王子汉汉0910190255 张张 林林 0910190257 张张学昕学昕 0910190258 赵赵 彧彧 其中，登记其中，登记090232,090228,090255,090243的未按要的未按要求登记，无法识别，来讲台确认；上述缺席名单中有求登记，无法识别，来讲台确认；上述缺席名单中有几位可能有误，到讲台查原始登记，以便更改。几位可能有误，到讲台查原始登记，以便更改。