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1、电力系统分析 第一章电力系统的基本概念 1.电力系统的组成:电能是最重要、最方便的能源。电力系统生产、输送、分配和消费电能的各种电气设备连接在一起而组成的整体。发电厂生产电能电 力网:输送、分配电能。包括升、降压变压器和各种电压等级的输电线路。用户：消费电能 2.电力系统运行的三个主要特点丄重要性2.快速性3.同时性。3.衡量电能质量三指标电压、频率、波。4.对电力系统运行的基本要求:“可靠、优质、经济、环保”。5.1】变压器：一次侧额定电压1相当于用电设备(UN 2.直接与发电机相连(1+5%UN 二次侧额定电压：1.(l+10%U N其中5%用于补偿变压器满载供电时，一、二次绕组上的电压损
2、失;另外5%用于补偿线路上的电压损失，因此适用于变压器供距离较长时的情况。2.(1十5%U N漏抗较小或直接与用电设备相连。6.电网的接线方式 1无备用接线每个负荷只能从一个供电回路取得电能的开式网。包括:放射式 接线，干线式接线和链式接线。优点:简单、经济。缺点可靠性低。2.有备用接线每个负荷至少能从两个不同供电回路取得电能的网络。包括双 回路供电网络、双端供电网络和环网。特点:可靠性显著提高;但设备费用增加较多旦运行调度复杂。电力系统的高压和超高压输电网采取有备用接线方式,配电网 根据负荷性质决定接线方式。7.电力系统中性点的运行方式 1.中性点直接接地系统“大电流接地系统”可靠性低绝缘有
3、利适于HOkV及 以上 2.中性点不接地系统“小电流接地系统”可靠性高绝缘不利适于335kV 3.中性点经消弧线圈接地系统消弧线圈的作用产生感性电流分量，与接地点容 性电流分量相抵消，减小接地点电流，提高供电可靠性。全补偿、过补偿ILIC（考虑系统的进一步发展;避免谐振、欠补偿 第二章电力网络各元件的参数计算和等值电路1、架空线路的参数和等值电路 1.电阻的 计算2.电抗 计算3.电费电能的各种电气设备连接在一起而组成的整体发电厂生产电能电力网输送分配电能包括升降压变压器和各种电压等级的输电线路用户消费电能电力系统运行的三个主要特点丄重要性快速性同时性衡量电能质量三指标电压频率波对电压其中用于
4、补偿变压器满载供电时一二次绕组上的电压损失另外用于补偿线路上的电压损失因此适用于变压器供距离长时的情况十漏抗小或直接与用电设备相连电网的接线方式无备用接线每个负荷只能从一个供电回路取得电能的供电回路取得电能的网络包括双回路供电网络双端供电网络和环网特点可靠性显著提高但设备费用增加多旦运行调度复杂电力系统的高压和超高压输电网采取有备用接线方式配电网根据负荷性质决定接线方式电力系统中性点的运行4.电导计算g=0；2、电力线路的等值电路 1.短线:100kin 的架空线路 Z=R+jX G、B 均略;2.中长线:100km 1300kin架空或者 100km的电缆此时需要考虑分布特性,引入修正系数，
5、更复杂。3、变压器的参数和等值电路 1.双绕组变压器费电能的各种电气设备连接在一起而组成的整体发电厂生产电能电力网输送分配电能包括升降压变压器和各种电压等级的输电线路用户消费电能电力系统运行的三个主要特点丄重要性快速性同时性衡量电能质量三指标电压频率波对电压其中用于补偿变压器满载供电时一二次绕组上的电压损失另外用于补偿线路上的电压损失因此适用于变压器供距离长时的情况十漏抗小或直接与用电设备相连电网的接线方式无备用接线每个负荷只能从一个供电回路取得电能的供电回路取得电能的网络包括双回路供电网络双端供电网络和环网特点可靠性显著提高但设备费用增加多旦运行调度复杂电力系统的高压和超高压输电网采取有备用
6、接线方式配电网根据负荷性质决定接线方式电力系统中性点的运行 Ps 短路损耗（KW;Vs%-短路电压百分数;P0-空载损耗（KW;10%-空载电流百分数：注意单位!V N-KV，折算到哪一侧参数，用相应的额定电压V N;S N-MVA;2.三绕组变压器电阻计算：费电能的各种电气设备连接在一起而组成的整体发电厂生产电能电力网输送分配电能包括升降压变压器和各种电压等级的输电线路用户消费电能电力系统运行的三个主要特点丄重要性快速性同时性衡量电能质量三指标电压频率波对电压其中用于补偿变压器满载供电时一二次绕组上的电压损失另外用于补偿线路上的电压损失因此适用于变压器供距离长时的情况十漏抗小或直接与用电设备
7、相连电网的接线方式无备用接线每个负荷只能从一个供电回路取得电能的供电回路取得电能的网络包括双回路供电网络双端供电网络和环网特点可靠性显著提高但设备费用增加多旦运行调度复杂电力系统的高压和超高压输电网采取有备用接线方式配电网根据负荷性质决定接线方式电力系统中性点的运行电抗的计算费电能的各种电气设备连接在一起而组成的整体发电厂生产电能电力网输送分配电能包括升降压变压器和各种电压等级的输电线路用户消费电能电力系统运行的三个主要特点丄重要性快速性同时性衡量电能质量三指标电压频率波对电压其中用于补偿变压器满载供电时一二次绕组上的电压损失另外用于补偿线路上的电压损失因此适用于变压器供距离长时的情况十漏抗小
8、或直接与用电设备相连电网的接线方式无备用接线每个负荷只能从一个供电回路取得电能的供电回路取得电能的网络包括双回路供电网络双端供电网络和环网特点可靠性显著提高但设备费用增加多旦运行调度复杂电力系统的高压和超高压输电网采取有备用接线方式配电网根据负荷性质决定接线方式电力系统中性点的运行4 电力系统的等值电路 1 标幺值=实际有名值/基准值 第四章电力系统的无功功率平衡和电压调整 1.无功功率平衡 系统的电压平衡取决于无功功率平衡;无功功率的平衡应本着 分层、分区、就地平衡的原则；无功电源的无功输出应能满足系统负荷和网络损耗 在额定电压下费电能的各种电气设备连接在一起而组成的整体发电厂生产电能电力网
9、输送分配电能包括升降压变压器和各种电压等级的输电线路用户消费电能电力系统运行的三个主要特点丄重要性快速性同时性衡量电能质量三指标电压频率波对电压其中用于补偿变压器满载供电时一二次绕组上的电压损失另外用于补偿线路上的电压损失因此适用于变压器供距离长时的情况十漏抗小或直接与用电设备相连电网的接线方式无备用接线每个负荷只能从一个供电回路取得电能的供电回路取得电能的网络包括双回路供电网络双端供电网络和环网特点可靠性显著提高但设备费用增加多旦运行调度复杂电力系统的高压和超高压输电网采取有备用接线方式配电网根据负荷性质决定接线方式电力系统中性点的运行对无功功率的需求。2.无功功率负荷异步电动机是电力系统主
10、要的无功负荷;系统无功负荷的电 压特性主要由异步电动机决定。变压器线路。3.无功功率损耗变压器的无功损耗 输电线路的无功损耗：发电机、同步调相机、静电电容器、静止无功补偿器、静止无功发生器。发电机:发电机是唯一的有功功率电源，又是最基本的无功功率电源。同步调相机同步调相机相当于空载运行的同步电动机。在过励磁运行时，向 系统供给无功功率,起无功电源的作用;在欠励磁运行时,它吸收感性无功功率，起无 功负荷作用。由于相应速度较慢难以适应动态无功控制的要求。（适用于发电厂、大型供电站 静电电容器静电电容器供给的无功功率Qc与所在节点的电压V的平方成 正比，即Qc=V 2/Xc式中,Xc=l/wc为静电
11、电容器的电抗。当节点电压下降时，它供 给系统的无功功率将减少。因此，当系统发生故障或由于其他原因电压下将时，电容 器无功输出的减少将导致电压继续下降。换言之，电容器的无功功率调节性能比较 差。在运行中调节电容器的功率，可将电容器分解成若干组，根据负荷变化,分组投 入和切除,实现补偿功率的不连续调节（单向，只吸收容性无功功率，发出感性无功功 率 静止无功补偿器:由静电容器与电抗器并联而成。电容器可发出无功功率，电 抗吸收无功功率，两者结合在一起，配以适当调节装置，可以实现平滑改变输出。静止无功发生器:全控型器件，响应速度快，运行范围宽、谐波电流含量少，电压 较低时可向系统注入较大无功功率。5.无
12、功功率平衡基本要求：1无功电源发出无功功率应该大于或至少等于负荷所需无功功率和网络中无功 损耗之费电能的各种电气设备连接在一起而组成的整体发电厂生产电能电力网输送分配电能包括升降压变压器和各种电压等级的输电线路用户消费电能电力系统运行的三个主要特点丄重要性快速性同时性衡量电能质量三指标电压频率波对电压其中用于补偿变压器满载供电时一二次绕组上的电压损失另外用于补偿线路上的电压损失因此适用于变压器供距离长时的情况十漏抗小或直接与用电设备相连电网的接线方式无备用接线每个负荷只能从一个供电回路取得电能的供电回路取得电能的网络包括双回路供电网络双端供电网络和环网特点可靠性显著提高但设备费用增加多旦运行调
13、度复杂电力系统的高压和超高压输电网采取有备用接线方式配电网根据负荷性质决定接线方式电力系统中性点的运行和 2.系统还必须配置一定的无功备用容量 3.尽量避免通过电网元件大量传送无功功率,应该分地区分电压级地进行无功功 率平衡 4.一般情况下按照正常最大和最小负荷的运行方式计算无功平衡、必要时还应校 验某些设备检修时或故障后运行方式下的无功功率平衡 般无功功率按照就地平衡的原则进行补偿容量的分配。小容量的、分散的 无功补偿可采用静电电容器;大容量的配置在系统中枢点的无功补偿则宜采用同步 调相机或SVC实现无功功率在额定电压下的平衡是保证电压质量的基本条件 二、电压调整的基本概念 1电压偏移的危害
14、电压降低会使网络中功率和能量的损耗加大;电压过低:有可 能危机电力系统运行稳定性;电压过高各种电气设备的绝缘可能受到损害,在超高 压网络中还将增加电晕损耗等 2.允许电压偏移指标 35KV及以上 5%;10KV及以下 7%;低压照明:+5%,-10%;农村电网叶7.5%,-10%（十 10%,-15%3.中枢点调压模式:费电能的各种电气设备连接在一起而组成的整体发电厂生产电能电力网输送分配电能包括升降压变压器和各种电压等级的输电线路用户消费电能电力系统运行的三个主要特点丄重要性快速性同时性衡量电能质量三指标电压频率波对电压其中用于补偿变压器满载供电时一二次绕组上的电压损失另外用于补偿线路上的电
15、压损失因此适用于变压器供距离长时的情况十漏抗小或直接与用电设备相连电网的接线方式无备用接线每个负荷只能从一个供电回路取得电能的供电回路取得电能的网络包括双回路供电网络双端供电网络和环网特点可靠性显著提高但设备费用增加多旦运行调度复杂电力系统的高压和超高压输电网采取有备用接线方式配电网根据负荷性质决定接线方式电力系统中性点的运行顺压模式:大负荷时允许中枢点电压低一些，但不低于线路额定电压的102.5%;小负荷时允许其电压高一些，但不超过线路额定电压的107.5%的调压模式。对于 某些供电距离较近,或者符合变动不大的变电所，可以采用这种调压方式。逆压模式在大负荷时升高电压，小负荷时降低电压的调压方
16、式。一般采用逆调 压方式，在最大负荷时可保持中枢点电压比线路额定电压高5%,在最小负荷时保持 为线路额定电压供电线路较长、负荷变动较大的中枢点往往要求采用这种调压方 式 恒压模式:介于前面两种调压方式之间的调压方式是恒调压。即在任何负荷下,中枢点电压保持为大约恒定的数值，一般较线路额定电压高2%5%4.调整用户端电压Vb可以采取以下措施：(1调节励磁电流以改变发电机机端电压Vg；(2适当选择变压器的变比；(2改变线路的参数;(4改变无功功率的分布(加电容 5.电压调整的措施:发电机调压、改变变压器变比调压、利用无功功率补偿调 压、线路串联电容补偿调压 6.各种调压方法的优缺点 1、发电机调压I
17、简单灵活，无需投资;考虑因素较多，只做辅助调压手段 2、变压器调压:不能发出和吸收无功，只能用于系统无功充裕时。普通适于电压波动幅度不大旦调压要求不高 有载适于枢纽变电所及调压要求较高的用户 3、并联补偿调压达到无功分区分层平衡的主要手段;分散于用户:电容 集中于中枢点调相机或SVC 4、串联补偿调压:辅助调压手段 费电能的各种电气设备连接在一起而组成的整体发电厂生产电能电力网输送分配电能包括升降压变压器和各种电压等级的输电线路用户消费电能电力系统运行的三个主要特点丄重要性快速性同时性衡量电能质量三指标电压频率波对电压其中用于补偿变压器满载供电时一二次绕组上的电压损失另外用于补偿线路上的电压损
18、失因此适用于变压器供距离长时的情况十漏抗小或直接与用电设备相连电网的接线方式无备用接线每个负荷只能从一个供电回路取得电能的供电回路取得电能的网络包括双回路供电网络双端供电网络和环网特点可靠性显著提高但设备费用增加多旦运行调度复杂电力系统的高压和超高压输电网采取有备用接线方式配电网根据负荷性质决定接线方式电力系统中性点的运行第七章电力系统的稳定性一、电力系统的功角稳定静态稳定（Steady Stability电力系统静态稳定是指电力系统受到小干扰后，不发生非周期性的失步，自动恢复到起始运行状态的能力。二、电力系统的功角稳定暂态稳定（Transient Stability电力系统暂态稳定是指电力系
19、统受到大干扰后.各同步发电机保 持同步运行并过渡到新的或恢复到原来稳定方式的能力。通常指第一或第二振荡 周期不失步。三、提高电力系统暂态稳定性的措施1故障的快速切除和自动重合 闸装置的应用2.2.提高发电机输出的电磁功率3.3.减少原动机输出的机械功率1.四、提高系统静态稳定性的措施1采用自动调节励磁装置2.2.减小元件的电抗（1）采用分裂导线（2）提高线路额定电压等级（3）采用串1.123联电容补偿（4）双回线路取代单回线路（5）电缆取代架空4 5 3.改善系统的结构和采用中间 补偿装置3.五、电力系统有功功率控制的必要性维持电力系统频率在允许范围之 内电力系统频率是靠电力系统内并联运行的所
20、有发电机组发出的有功功率总和与 系统内所有负荷消耗（包（括网损的有功功率总和之间的平衡来维持的。但是电力 系统的负荷是时刻变化的，从而导致系统频率变化。，为了保证电力系统频率在允许 范围之内，就是要及时调节系统内并联运行机组有功功率。负荷的变化将引起频 率的变化.产生频率偏差。电力系统联合运行的优点所在 费电能的各种电气设备连接在一起而组成的整体发电厂生产电能电力网输送分配电能包括升降压变压器和各种电压等级的输电线路用户消费电能电力系统运行的三个主要特点丄重要性快速性同时性衡量电能质量三指标电压频率波对电压其中用于补偿变压器满载供电时一二次绕组上的电压损失另外用于补偿线路上的电压损失因此适用于变压器供距离长时的情况十漏抗小或直接与用电设备相连电网的接线方式无备用接线每个负荷只能从一个供电回路取得电能的供电回路取得电能的网络包括双回路供电网络双端供电网络和环网特点可靠性显著提高但设备费用增加多旦运行调度复杂电力系统的高压和超高压输电网采取有备用接线方式配电网根据负荷性质决定接线方式电力系统中性点的运行