版權(quán)說(shuō)明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請(qǐng)進(jìn)行舉報(bào)或認(rèn)領(lǐng)
文檔簡(jiǎn)介
1、電力系統(tǒng)分析1第一章 電力系統(tǒng)的基本概念一基本概念二電力系統(tǒng)的結(jié)線方式三電壓等級(jí)及適用范圍四電力系統(tǒng)中性點(diǎn)的運(yùn)行方式2一基本概念 電力系統(tǒng)是由發(fā)電廠、輸電線、配電系統(tǒng)及負(fù)荷組成的。是現(xiàn)代社會(huì)中最重要、最龐雜的工程系統(tǒng)之一。電力網(wǎng)絡(luò)是由變壓器、電力線路等變換、輸送、分配電能設(shè)備所組成的部分??傃b機(jī)容量指該系統(tǒng)中實(shí)際安裝的發(fā)電機(jī)組額定有功功率的總和,以千瓦(KW)、兆瓦(MW)、吉瓦(GW)為單位計(jì)。 3一基本概念 年發(fā)電量指該系統(tǒng)中所有發(fā)電機(jī)組全年實(shí)際發(fā)出電能的總和,以千瓦時(shí)(KWh)、兆瓦時(shí)(MWh)、吉瓦時(shí)(GWh)為單位計(jì)。 最大負(fù)荷指規(guī)定時(shí)間內(nèi),電力系統(tǒng)總有功功率負(fù)荷的最大值,以千瓦(K
2、W)、兆瓦(MW)、吉瓦(GW)為單位計(jì)。 4一基本概念額定頻率按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,我國(guó)所有交流電力系統(tǒng)的額定功率為50Hz。 最高電壓等級(jí)是指該系統(tǒng)中最高的電壓等級(jí)電力線路的額定電壓。 5按對(duì)供電可靠性的要求將負(fù)荷分為三級(jí) 一級(jí)負(fù)荷:對(duì)這一級(jí)負(fù)荷中斷供電,將造成人身事故,經(jīng)濟(jì)嚴(yán)重?fù)p失,人民生活發(fā)生混亂。二級(jí)負(fù)荷:對(duì)這一級(jí)負(fù)荷中斷供電,將造成大量減產(chǎn),人民生活受影響。三級(jí)負(fù)荷:所有不屬于一、二級(jí)的負(fù)荷。6二電力系統(tǒng)的結(jié)線方式 包括單回路放射式、干線式和鏈?zhǔn)骄W(wǎng)絡(luò) 優(yōu)點(diǎn):簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、運(yùn)行方便 無(wú)備用結(jié)線 缺點(diǎn):供電可靠性差 適用范圍:二級(jí)負(fù)荷 包括雙回路放射式、干線式和鏈?zhǔn)骄W(wǎng)絡(luò) 優(yōu)點(diǎn):供電可靠性和電壓
3、質(zhì)量高 有備用結(jié)線 缺點(diǎn):不經(jīng)濟(jì) 適用范圍:電壓等級(jí)較高或重要的負(fù)荷7三電壓等級(jí)及適用范圍 8三電壓等級(jí)及適用范圍說(shuō)明:用電設(shè)備的容許電壓偏移一般為5%;沿線路的電壓降落一般為10%;在額定負(fù)荷下,變壓器內(nèi)部的電壓降落約為5%。9三電壓等級(jí)及適用范圍電力網(wǎng)絡(luò)中電壓分布采取的措施:取用電設(shè)備的額定電壓為線路額定電壓,使所有設(shè)備能在接近它們的額定電壓下運(yùn)行;取線路始端電壓為額定電壓的105%;取發(fā)電機(jī)的額定電壓為線路額定電壓的105%;變壓器分升壓變和降壓變考慮一次側(cè)接電源,取一次側(cè)額定電壓等于用電設(shè)備額定電壓;二次側(cè)接負(fù)荷,取二次側(cè)額定電壓等于線路額定電壓。 10變壓器的電壓等級(jí)升壓變壓器(例如
4、35/121,10.5/242)一次側(cè)(低壓側(cè))接電源,相當(dāng)于用電設(shè)備,一次側(cè)額定電壓等于用電設(shè)備的額定電壓;直接和發(fā)電機(jī)相聯(lián)的變壓器一次側(cè)額定電壓等于發(fā)電機(jī)的額定電壓;二次側(cè)(高壓側(cè))接線路始端,向負(fù)荷供電,相當(dāng)于發(fā)電機(jī),應(yīng)比線路的額定電壓高5%,加上變壓器內(nèi)耗5%,所以二次側(cè)額定電壓等于用電設(shè)備的額定電壓110%。11變壓器的電壓等級(jí)降壓變壓器(110/38.5,220/38.5)一次側(cè)(高壓側(cè))接線路末端,相當(dāng)于用電設(shè)備,一次側(cè)額定電壓等于用電設(shè)備的額定電壓;二次側(cè)(低壓側(cè))向負(fù)荷供電,相當(dāng)于發(fā)電機(jī),應(yīng)比線路的額定電壓高5%,加上變壓器內(nèi)耗5%,所以二次側(cè)額定電壓等于用電設(shè)備的額定電壓1
5、10%。12四電力系統(tǒng)中性點(diǎn)的運(yùn)行方式 特點(diǎn):供電可靠性低,比較經(jīng)濟(jì); 直接接地 故障時(shí):如發(fā)生接地故障,則構(gòu)成 短路回路,接地相電流很大; 適用范圍:110KV以上系統(tǒng)。 特點(diǎn):供電可靠性高,絕緣費(fèi)用高; 故障時(shí):如發(fā)生接地故障,不必切 不接地 除接地相,但非接地相對(duì) 地電壓為 相電壓 適用范圍:60KV以下系統(tǒng) 13四電力系統(tǒng)中性點(diǎn)的運(yùn)行方式 1. 中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地(電抗線圈)中性點(diǎn)不接地方式 2. 中性點(diǎn)經(jīng)非線性電阻接地 過(guò)補(bǔ)償(總電流為感性) 欠補(bǔ)償(總電流為容性) 14第二章 電力系統(tǒng)各元件的特性和數(shù)學(xué)模型一電力系統(tǒng)中生產(chǎn)、變換、輸送、消費(fèi)電能的四大部分的特性和數(shù)學(xué)模型1.發(fā)電機(jī)
6、組 2.變壓器3.電力線路 4.負(fù)荷二電力網(wǎng)絡(luò)的數(shù)學(xué)模型 15復(fù)功率的符號(hào)說(shuō)明: 取 滯后功率因數(shù) 為正,感性無(wú)功負(fù)荷 運(yùn)行時(shí),所吸取的無(wú)功功率 超前功率因數(shù) 為負(fù),容性無(wú)功 滯后功率因數(shù) 為正,感性無(wú)功發(fā)電機(jī) 運(yùn)行時(shí),所發(fā)出的無(wú)功功率 超前功率因數(shù) 為負(fù),容性無(wú)功 16第一節(jié) 電力線路的參數(shù)和數(shù)學(xué)模型電力線路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)述 電力線路按結(jié)構(gòu)可分為 架空線:導(dǎo)線、避雷線、桿塔、絕緣子和金具等 電 纜:導(dǎo)線、絕緣層、保護(hù)層等架空線路的導(dǎo)線和避雷線 導(dǎo) 線:主要由鋁、鋼、銅等材料制成 避雷線:一般用鋼線171. 架空線路的導(dǎo)線和避雷線認(rèn)識(shí)架空線路的標(biāo)號(hào) / 鋼線部分額定截面積 主要載流部分額定截面積 J
7、表示加強(qiáng)型,Q表示輕型 J 表示多股線 表示材料,其中:L表示鋁、 G表示鋼、T表示銅、HL表示 鋁合金 例如:LGJ400/50表示載流額定截面積為400、鋼線額定截面積為50的普通鋼芯鋁線。 18為增加架空線路的性能而采取的措施 目的:減少電暈損耗或線路電抗。多股線 其安排的規(guī)律為:中心一股芯線,由內(nèi)到外,第一層為6股,第二層為12股,第三層為18股,以此類推擴(kuò)徑導(dǎo)線 人為擴(kuò)大導(dǎo)線直徑,但不增加載流部分截面積。不同之處在于支撐層僅有6股,起支撐作用。分裂導(dǎo)線 又稱復(fù)導(dǎo)線,其將每相導(dǎo)線分成若干根,相互間保持一定的距離。但會(huì)增加線路電容。192. 架空線路的絕緣子 架空線路使用的絕緣子分為 針
8、式:35KV以下線路 懸式:35KV及以上線路 通??筛鶕?jù)絕緣子串上絕緣子的片數(shù)來(lái)判斷線路電壓等級(jí),一般一個(gè)絕緣子承擔(dān)1萬(wàn)V左右的電壓。3. 架空線路的換位問題 目的在于減少三相參數(shù)不平衡 整換位循環(huán):指一定長(zhǎng)度內(nèi)有兩次換位而三相導(dǎo)線都分別處于三個(gè)不同位置,完成一次完整的循環(huán)。 滾式換位 換位方式 換位桿塔換位 20 電力線路的阻抗有色金屬導(dǎo)線架空線路的電阻 有色金屬導(dǎo)線指鋁線、鋼芯鋁線和銅線 每相單位長(zhǎng)度的電阻: 其中: 鋁的電阻率為31.5 銅的電阻率為18.8 考慮溫度的影響則: 212.有色金屬導(dǎo)線三相架空線路的電抗 最常用的電抗計(jì)算公式: 其中: 22進(jìn)一步可得到:還可以進(jìn)一步改寫為
9、:在近似計(jì)算中,可以取架空線路的電抗為23分裂導(dǎo)線三相架空線路的電抗 分裂導(dǎo)線采用了改變導(dǎo)線周圍的磁場(chǎng)分布,等效地增加了導(dǎo)線半徑,從而減少了導(dǎo)線電抗??梢宰C明: 244. 鋼導(dǎo)線三相架空線路的電抗 鋼導(dǎo)線與鋁、銅導(dǎo)線的主要差別在于鋼導(dǎo)線導(dǎo)磁。 5. 電纜線路的阻抗 電纜線路的結(jié)構(gòu)和尺寸都已經(jīng)系列化,這些參數(shù)可事先測(cè)得并由制造廠家提供。一般,電纜線路的電阻略大于相同截面積的架空線路,而電抗則小得多。25 電力線路的導(dǎo)納三相架空線路的電納 其電容值為: 最常用的電納計(jì)算公式: 架空線路的電納變化不大,一般為 26分裂導(dǎo)線線路的電納架空線路的電導(dǎo) 線路的電導(dǎo)取決于沿絕緣子串的泄漏和電暈 絕緣子串的泄
10、漏:通常很小 電暈:強(qiáng)電場(chǎng)作用下導(dǎo)線周圍空氣的電離現(xiàn)象 導(dǎo)線周圍空氣電離的原因:是由于導(dǎo)線表面的電場(chǎng)強(qiáng)度超過(guò)了某一臨界值,以致空氣中原有的離子具備了足夠的動(dòng)能,使其他不帶電分子離子化,導(dǎo)致空氣部分導(dǎo)電。27 確定由于電暈產(chǎn)生的電導(dǎo),其步驟如下:1.確定導(dǎo)線表面的電場(chǎng)強(qiáng)度2.電暈起始電場(chǎng)強(qiáng)度 283. ,得電暈起始電壓或臨界電壓4. 每相電暈損耗功率5. 求線路的電導(dǎo) 296. 對(duì)于分裂導(dǎo)線在第一步時(shí)做些改變 實(shí)際上,在設(shè)計(jì)線路時(shí),已檢驗(yàn)了所選導(dǎo)線的半徑是否能滿足晴朗天氣不發(fā)生電暈的要求,一般情況下可設(shè) g=0 30四.電力線路的數(shù)學(xué)模型 電力線路的數(shù)學(xué)模型是以電阻、電抗、電納和電導(dǎo)來(lái)表示線路的
11、等值電路。 分兩種情況討論: 一般線路的等值電路 一般線路:中等及中等以下長(zhǎng)度線路,對(duì)架空線為300km;對(duì)電纜為100km。 不考慮線路的分布參數(shù)特性,只用將線路參數(shù)簡(jiǎn)單地集中起來(lái)的電路表示。 312)長(zhǎng)線路的等值電路 長(zhǎng)線路:長(zhǎng)度超過(guò)300km的架空線和超過(guò)100km的電纜。精確型 根據(jù)雙端口網(wǎng)絡(luò)理論可得: 32簡(jiǎn)化型33兩個(gè)基本概念 在超高壓線路中,略去電阻和電導(dǎo),即相當(dāng)于線路上沒有有功功率損耗時(shí)波阻抗:特性阻抗 。自然功率:當(dāng)負(fù)荷阻抗為波阻抗時(shí),該負(fù)荷所消耗的功率。34二負(fù)荷的參數(shù)和數(shù)學(xué)模型負(fù)荷用有功功率P和無(wú)功功率Q來(lái)表示。 35第二節(jié) 變壓器的參數(shù)和數(shù)學(xué)模型雙繞組變壓器的參數(shù)和數(shù)學(xué)
12、模型三繞組變壓器的參數(shù)和數(shù)學(xué)模型自耦變壓器的參數(shù)和數(shù)學(xué)模型36一.雙繞組變壓器的參數(shù)和數(shù)學(xué)模型阻抗電阻變壓器的電阻是通過(guò)變壓器的短路損耗,其近似等于額定總銅耗。 我們通過(guò)如下公式來(lái)求解變壓器電阻: 37電抗 在電力系統(tǒng)計(jì)算中認(rèn)為,大容量變壓器的電抗和阻抗在數(shù)值上接近相等,可近似如下求解: 38電抗 在電力系統(tǒng)計(jì)算中認(rèn)為,大容量變壓器的電抗和阻抗在數(shù)值上接近相等,可近似如下求解: 39導(dǎo)納電導(dǎo) 變壓器電導(dǎo)對(duì)應(yīng)的是變壓器的鐵耗,近似等于變壓器的空載損耗,因此變壓器的電導(dǎo)可如下求解:電納 在變壓器中,流經(jīng)電納的電流和空載電流在數(shù)值上接近相等,其求解如下: 40二.三繞組變壓器的參數(shù)和數(shù)學(xué)模型按三個(gè)繞
13、組容量比的不同有三種不同的類型: 100/100/100、100/50/100、100/100/50按三個(gè)繞組排列方式的不同有兩種不同的結(jié)構(gòu): 升壓結(jié)構(gòu):中壓內(nèi),低壓中,高壓外 降壓結(jié)構(gòu):低壓內(nèi),中壓中,高壓外41電阻 由于容量的不同,對(duì)所提供的短路損耗要做些處理對(duì)于100/100/100 然后按雙繞組變壓器相似的公式計(jì)算各繞組電阻42對(duì)于100/50/100或100/100/50 首先,將含有不同容量繞組的短路損耗數(shù)據(jù)歸算為額 定電流下的值。例如:對(duì)于100/50/100 然后,按照100/100/100計(jì)算電阻的公式計(jì)算各繞組電阻。 43按最大短路損耗求解(與變壓器容量比無(wú)關(guān)) 指兩個(gè)10
14、0%容量繞組中流過(guò)額定電流,另一個(gè)100%或50%容量繞組空載時(shí)的損耗。 根據(jù)“按同一電流密度選擇各繞組導(dǎo)線截面積”的變壓器的設(shè)計(jì)原則: 442. 電抗根據(jù)變壓器排列不同,對(duì)所提供的短路電壓做些處理: 然后按雙繞組變壓器相似的公式計(jì)算各繞組電阻 一般來(lái)說(shuō),所提供的短路電壓百分比都是經(jīng)過(guò)歸算的45三.自耦變壓器的參數(shù)和數(shù)學(xué)模型 就端點(diǎn)條件而言,自耦變壓器可完全等值于普通變壓器,但由于三繞組自耦變壓器第三繞組的容量總小于變壓器的額定容量,因此需要進(jìn)行歸算。對(duì)于舊標(biāo)準(zhǔn):對(duì)于新標(biāo)準(zhǔn),也是按最大短路損耗和經(jīng)過(guò)歸算的短路電壓百分比值進(jìn)行計(jì)算。 46第三節(jié)標(biāo)幺值基本概念有名制:在電力系統(tǒng)計(jì)算時(shí),采用有單位的
15、阻抗、導(dǎo)納、電壓、電流和功率等進(jìn)行計(jì)算。標(biāo)幺制:在電力系統(tǒng)計(jì)算時(shí),采用沒有單位的阻抗、導(dǎo)納、電壓、電流和功率等進(jìn)行計(jì)算。基準(zhǔn)值:對(duì)于相對(duì)值的相對(duì)基準(zhǔn)。三者之間的關(guān)系:標(biāo)幺制=有名制/基準(zhǔn)值4)基本級(jí):將參數(shù)和變量歸算至同一個(gè)電壓級(jí)。一般取網(wǎng)絡(luò)中最高電壓級(jí)為基本級(jí)。 47標(biāo)幺制的優(yōu)點(diǎn):線電壓和相電壓的標(biāo)幺值數(shù)值相等,三相功率和單相功率的標(biāo)幺值數(shù)值相等。選擇基準(zhǔn)值的條件:基準(zhǔn)值的單位應(yīng)與有名值的單位相同阻抗、導(dǎo)納、電壓、電流、功率的基準(zhǔn)值之間也應(yīng)符合電路的基本關(guān)系 功率的基準(zhǔn)值=100MVA 電壓的基準(zhǔn)值=參數(shù)和變量歸算的額定電壓482. 電壓級(jí)的歸算有名值的電壓級(jí)歸算 對(duì)于多電壓級(jí)網(wǎng)絡(luò),都需將參
16、數(shù)或變量歸算至同一電壓級(jí)基本級(jí)。標(biāo)幺值的電壓級(jí)歸算將網(wǎng)絡(luò)各元件阻抗、導(dǎo)納以及網(wǎng)絡(luò)中各點(diǎn)電壓、電流的有名值都?xì)w算到基本級(jí),然后除以與基本級(jí)相對(duì)應(yīng)的阻抗、導(dǎo)納、電壓和電流的基準(zhǔn)值。將未經(jīng)歸算的各元件阻抗、導(dǎo)納以及網(wǎng)絡(luò)中各點(diǎn)電壓、電流的有名值除以由基本級(jí)歸算到這些量所在電壓級(jí)的阻抗、導(dǎo)納、電壓和電流的基準(zhǔn)值。493. 等值變壓器模型優(yōu)點(diǎn):這種模型可以體現(xiàn)電壓變換,在多電壓等級(jí)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算中,可以不必進(jìn)行參數(shù)和變量的歸算等值變壓器模型推導(dǎo):50電力網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用等值變壓器模型的計(jì)算步驟:有名制、線路參數(shù)都未經(jīng)歸算,變壓器參數(shù)則歸在低壓側(cè)。有名制、線路參數(shù)和變壓器參數(shù)都已按選定的變比歸算到高壓側(cè)。標(biāo)幺制、線路和
17、變壓器參數(shù)都已按選定的基準(zhǔn)電壓折算為標(biāo)幺值。51一些常用概念實(shí)際變比 k k=UI/UIIUI、UII :分別為與變壓器高、低壓繞組實(shí)際匝數(shù)相對(duì)應(yīng)的電壓。標(biāo)準(zhǔn)變比有名制:歸算參數(shù)時(shí)所取的變比標(biāo)幺制:歸算參數(shù)時(shí)所取各基準(zhǔn)電壓之比非標(biāo)準(zhǔn)變比 k* k*= UIIN UI /UII UIN52制定電力網(wǎng)絡(luò)等值電路模型的方法分兩大類:有名制標(biāo)幺制對(duì)于多電壓級(jí)網(wǎng)絡(luò),因采用變壓器模型不同分兩大類: 1) 應(yīng)用等值電路模型時(shí),所有參數(shù)和變量都要作電壓級(jí)歸算 2) 應(yīng)用等值變壓器模型時(shí),所有參數(shù)和變量可不進(jìn)行歸算4. 電力網(wǎng)絡(luò)的數(shù)學(xué)模型53 第三章 簡(jiǎn)單電力網(wǎng)絡(luò)的潮流計(jì)算和分析電力線路和變壓器的運(yùn)行狀況的計(jì)算
18、和分析簡(jiǎn)單電力網(wǎng)絡(luò)的潮流分布和控制54電力網(wǎng)絡(luò)特性計(jì)算所需的原始數(shù)據(jù):用戶變電所的負(fù)荷功率及其容量電源的供電電壓和樞紐變電所的母線電壓繪制等值電路所需的各元件參數(shù)和相互之間的關(guān)聯(lián)、關(guān)系等等55第一節(jié) 電力線路和變壓器運(yùn)行狀況的計(jì)算和分析 一. 電力線路運(yùn)行狀況的計(jì)算和分析 電力線路功率的計(jì)算 已知條件為:末端電壓U2,末端功率S2=P2+jQ2,以及線路參數(shù)。求解的是線路中的功率損耗和始端電壓和功率。解過(guò)程:從末端向始端推導(dǎo)。1)56阻抗支路末端功率阻抗支路中損耗的功率阻抗支路始端功率始端導(dǎo)納支路的功率 57始端功率電力線路電壓的計(jì)算 同樣的問題其幅值為: 58相角為:簡(jiǎn)化為:從始端向末端推導(dǎo)
19、已知條件為:始端電壓U1,始端功率S1=P1+jQ1,以及線路參數(shù)。求解的是線路中的功率損耗和末端電壓和功率。59功率的求取與上相同電壓的求取應(yīng)注意符號(hào)電壓質(zhì)量指標(biāo)電壓降落:指線路始末兩端電壓的相量差。為相量。電壓損耗:指線路始末兩端電壓的數(shù)值差。為數(shù)值。標(biāo)量以百分值表示:60電壓偏移:指線路始端或末端電壓與線路額定電壓的數(shù)值差。為數(shù)值。標(biāo)量以百分值表示:電壓調(diào)整:指線路末端空載與負(fù)載時(shí)電壓的數(shù)值差。為數(shù)值。標(biāo)量以百分值表示:61電力線路上的電能損耗最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)Tmax:指一年中負(fù)荷消費(fèi)的電能W除以一年中的最大負(fù)荷Pmax,即: 年負(fù)荷率:一年中負(fù)荷消費(fèi)的電能W除以一年中的最大負(fù)荷Pma
20、x與8760h的乘積,即: 年負(fù)荷損耗率:全年電能損耗除以最大負(fù)荷時(shí)的功率損耗與8760h的乘積,即: 62最大負(fù)荷損耗時(shí)間:全年電能損耗除以功率損耗,即:求取線路全年電能損耗的方法有以下兩個(gè):根據(jù)最大負(fù)荷損耗率計(jì)算:根據(jù)最大負(fù)荷損耗時(shí)間計(jì)算:63電能經(jīng)濟(jì)指標(biāo)輸電效率:指線路末端輸出有功功率與線路始端輸入有功功率的比值,以百分?jǐn)?shù)表示:線損率或網(wǎng)損率:線路上損耗的電能與線路始端輸入的電能的比值64電力線路運(yùn)行狀況的分析空載:末端電壓可能高于始端,即產(chǎn)生電壓過(guò)高現(xiàn)象。有載:與發(fā)電機(jī)極限圖相類似。65二. 變壓器運(yùn)行狀況的計(jì)算和分析變壓器中的電壓降落、功率損耗和電能損耗用變壓器的 型電路功率變壓器阻
21、抗支路中損耗 的功率66變壓器勵(lì)磁支路損耗的功率變壓器始端功率 電壓降落 (為變壓器阻抗中電壓降落的縱、橫分量) 注意:變壓器勵(lì)磁支路的無(wú)功功率與線路導(dǎo)納支路的 無(wú)功功率符號(hào)相反67電能損耗與線路中的電能損耗相同(電阻中的損耗,即銅耗部分)電導(dǎo)中的損耗,即鐵耗部分,近似取變壓器空載損耗P0與變壓器運(yùn)行小時(shí)數(shù)的乘積,變壓器運(yùn)行小時(shí)數(shù)等于8760h減去因檢修等而退出運(yùn)行的小時(shí)數(shù)。根據(jù)制造廠提供的試驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算其功率損耗68進(jìn)一步簡(jiǎn)化:要注意單位間的換算。69第二節(jié) 輻射形網(wǎng)絡(luò)中的潮流計(jì)算 功率的計(jì)算 電力網(wǎng)絡(luò)的功率損耗由各元件等值電路中不接地支路阻抗損耗和接地支路導(dǎo)納損耗構(gòu)成。 阻抗損耗 導(dǎo)納損耗
22、輸電線 變壓器 70電壓的計(jì)算 當(dāng)功率通過(guò)元件阻抗(Z=R+jX)時(shí),產(chǎn)生電壓降落 注意:要分清楚從受電端計(jì)算還是從送電端計(jì)算 潮流的計(jì)算 已知條件往往是送電端電壓U1和受電端負(fù)荷功率S2以及元件參數(shù)。求解各節(jié)點(diǎn)電壓、各元件流過(guò)的電流或功率。 計(jì)算步驟: 根據(jù)網(wǎng)絡(luò)接線圖以及各元件參數(shù)計(jì)算等值電路,并將等值電路簡(jiǎn)化。71 根據(jù)已知的負(fù)荷功率和網(wǎng)絡(luò)額定電壓,從受電端推算到送電端,逐一近似計(jì)算各元件的功率損耗,求出各節(jié)點(diǎn)的注入和流出的功率,從而得到電力網(wǎng)絡(luò)的功率分布。 注意:第二步只計(jì)算功率分布,第三步只計(jì)算電壓分布,因此,這是一種近似計(jì)算方法,若要計(jì)算結(jié)果達(dá)到精度要求,可反復(fù)上列步驟,形成一種迭代
23、算法,直到精度滿足要求為止,只是在迭代計(jì)算中,第二步不再用額定電壓,而用在上次計(jì)算中得到的各點(diǎn)電壓近似值進(jìn)行計(jì)算。72第三節(jié) 環(huán)形網(wǎng)絡(luò)中的潮流計(jì)算介紹的是最簡(jiǎn)單的單一環(huán)網(wǎng),主要由一個(gè)電源供電第一步:將單一環(huán)網(wǎng)等值電路簡(jiǎn)化為只有線路阻抗的簡(jiǎn)化等值電路。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)接線圖以及各元件參數(shù)計(jì)算等值電路;以發(fā)電機(jī)端點(diǎn)為始端,并將發(fā)電廠變壓器的勵(lì)磁支路移至負(fù)荷側(cè);將同一節(jié)點(diǎn)下的對(duì)地支路合并,并將等值電路圖重新編號(hào);在全網(wǎng)電壓為額定電壓的假設(shè)下,計(jì)算各變電所的運(yùn)算負(fù)荷和發(fā)電廠的運(yùn)算功率,并將它們接在相應(yīng)節(jié)點(diǎn)。73第二步:用簡(jiǎn)化的回路電流法解該簡(jiǎn)化等值電路 通過(guò)近似方法,從功率中求取相應(yīng)的電流,電壓近似認(rèn)為是額定
24、電壓:74第三步:用相同的方法求解第四步:計(jì)算整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的功率分布75由此,擴(kuò)展到相應(yīng)的多節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算當(dāng)中:76重要概念功率分點(diǎn):網(wǎng)絡(luò)中某些節(jié)點(diǎn)的功率是由兩側(cè)向其流動(dòng)的。分為有功分點(diǎn)和無(wú)功分點(diǎn)。在環(huán)網(wǎng)潮流求解過(guò)程中,在功率分點(diǎn)處將環(huán)網(wǎng)解列。當(dāng)有功分點(diǎn)和無(wú)功分點(diǎn)不一致時(shí),將在哪一個(gè)分點(diǎn)解列? 在無(wú)功分點(diǎn)處解列,因?yàn)殡娋W(wǎng)應(yīng)在電壓最低處解列,而電壓的損耗主要為由無(wú)功功率流動(dòng)引起的,無(wú)功分點(diǎn)的電壓往往低于有功分點(diǎn)的電壓。772.兩端供電網(wǎng)絡(luò)中的功率分布 回路電壓為0的單一環(huán)網(wǎng)等值于兩端電壓大小相等、相位相同的兩端供電網(wǎng)絡(luò)。同時(shí),兩端電壓大小不相等、相位不相同的兩端供電網(wǎng)絡(luò),也可等值于回路電壓不為0的單
25、一環(huán)網(wǎng)。78 以回路電壓不為0的單一環(huán)網(wǎng)為例,其求解過(guò)程為:設(shè)節(jié)點(diǎn)1、4的電壓差為:用簡(jiǎn)化的回路電流法解簡(jiǎn)化等值電路通過(guò)近似方法,從功率中求取相應(yīng)的電流,電壓近似認(rèn)為是額定電壓:79流經(jīng)阻抗Z12功率為:流經(jīng)阻抗Z43功率為:80計(jì)算各線段的電壓降落和功率損耗,過(guò)程為:求得網(wǎng)絡(luò)功率分布后,確定其功率分點(diǎn)以及流向功率分點(diǎn)的功率,在功率分點(diǎn)即網(wǎng)絡(luò)最低電壓點(diǎn)將環(huán)網(wǎng)解開,將環(huán)形網(wǎng)絡(luò)看成兩個(gè)輻射形網(wǎng)絡(luò),由功率分點(diǎn)開始,分別從其兩側(cè)逐段向電源端推算電壓降落和功率損耗。81第四節(jié) 電力網(wǎng)絡(luò)的簡(jiǎn)化方法及其應(yīng)用有三種簡(jiǎn)化方法: 等值電源法 兩個(gè)或兩個(gè)以上有源支路向同一節(jié)點(diǎn)供電時(shí),可用一個(gè)等值有源支路替代。替代后
26、,網(wǎng)絡(luò)中其他部分的電壓、電流、功率保持不變。82第四章 復(fù)雜電力系統(tǒng)潮流的計(jì)算機(jī)算法基本概念電力網(wǎng)絡(luò)方程功率方程和節(jié)點(diǎn)分類潮流計(jì)算的迭代算法簡(jiǎn)化潮流的計(jì)算潮流計(jì)算中稀疏技術(shù)的應(yīng)用83基本概念電力系統(tǒng)潮流計(jì)算:是對(duì)復(fù)雜電力系統(tǒng)正常和故障條件下穩(wěn)態(tài)運(yùn)行狀態(tài)的計(jì)算。其目的是求取電力系統(tǒng)在給定運(yùn)行方式下的節(jié)點(diǎn)電壓和功率分布,用以檢查系統(tǒng)各元件是否過(guò)負(fù)荷、各點(diǎn)電壓是否滿足要求、功率分布和分配是否合理以及功率損耗等。 潮流計(jì)算是電力系統(tǒng)計(jì)算分析中的一種最基本的計(jì)算。 潮流計(jì)算的計(jì)算機(jī)算法是以電網(wǎng)絡(luò)理論為基礎(chǔ)的,應(yīng)用數(shù)值計(jì)算方法求解一組描述電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)特性的方程。 84潮流計(jì)算方法的要求:計(jì)算速度快內(nèi)存需要
27、小計(jì)算結(jié)果有良好的可靠性和可信性適應(yīng)性好,即能處理變壓器變比調(diào)整、系統(tǒng)元件的不同描述和與其他程序配合的能力強(qiáng)簡(jiǎn)單85潮流計(jì)算方法的步驟:建立潮流的數(shù)學(xué)模型確定適宜的計(jì)算方法制定計(jì)算流程圖編制計(jì)算機(jī)程序?qū)τ?jì)算結(jié)果進(jìn)行分析和確定,檢查程序的正確性 形成節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣;給各節(jié)點(diǎn)電壓設(shè)初值;將節(jié)點(diǎn)電壓初值代入,求出修正方程式的常數(shù)項(xiàng)向量;將節(jié)點(diǎn)電壓初值代入,求出雅可比矩陣元素;求解修正方程式,求出變量的修正向量;求出節(jié)點(diǎn)電壓的新值;如有PV節(jié)點(diǎn),則檢查該類節(jié)點(diǎn)的無(wú)功功率是否越限;檢查是否收斂,如不收斂,則以各節(jié)點(diǎn)電壓的新值作為初值自第3步重新開始下一次迭代,否則轉(zhuǎn)入下一步。計(jì)算支路功率分布,PV節(jié)點(diǎn)無(wú)功
28、功率和平衡節(jié)點(diǎn)注入功率,最后輸出結(jié)果,并結(jié)束。86 第五章 電力系統(tǒng)運(yùn)行方式的調(diào)整與控制有功功率的最優(yōu)分布頻率調(diào)整無(wú)功功率的最優(yōu)分布電壓調(diào)整87概述電力系統(tǒng)是現(xiàn)代社會(huì)中最重要、最龐雜的工程系統(tǒng)之一。如何保證正常、穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)的電能質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)性問題,是我們考慮的重點(diǎn)問題之一。衡量電能質(zhì)量的指標(biāo)包括:頻率質(zhì)量、電壓質(zhì)量和波形質(zhì)量,分別以頻率偏移、電壓偏移和波形畸變率表示。衡量運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的主要指標(biāo)為:比耗量和線損率有功功率的最優(yōu)分布包括:有功功率負(fù)荷預(yù)計(jì)、有功功率電源的最優(yōu)組合、有功功率負(fù)荷在運(yùn)行機(jī)組間的最優(yōu)分配等。88第一節(jié) 電力系統(tǒng)中有功功率的平衡電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度:是在滿足安全和一定質(zhì)量要求的條件
29、下盡可能提高運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性,即合理地利用現(xiàn)有的能源和設(shè)備,以最少的燃料消耗量(或燃料費(fèi)用或運(yùn)行成本),保證對(duì)用戶可靠而滿意地供電。最優(yōu)潮流:滿足各節(jié)點(diǎn)正常功率平衡及各種安全性不等式約束條件下,求以發(fā)電費(fèi)用(耗量)或網(wǎng)損為目標(biāo)函數(shù)的最優(yōu)的潮流分布。最優(yōu)潮流的優(yōu)點(diǎn):將安全性運(yùn)行和最優(yōu)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行等問題綜合地用統(tǒng)一的數(shù)學(xué)模型來(lái)描述。 89一.負(fù)荷預(yù)測(cè)的簡(jiǎn)要介紹電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度的第一個(gè)問題就是研究用戶的需求,即進(jìn)行電力負(fù)荷預(yù)測(cè),按照調(diào)度計(jì)劃的周期,可分為日負(fù)荷預(yù)測(cè),周負(fù)荷預(yù)測(cè)和年負(fù)荷預(yù)測(cè)。不同的周期的負(fù)荷有不同的變化規(guī)律:第一種變動(dòng)幅度很小,周期又很短,這種負(fù)荷變動(dòng)有很大的偶然性;第二種變動(dòng)幅度較大,周期也
30、較長(zhǎng),屬于這種負(fù)荷的主要有:電爐、壓延機(jī)械、電氣機(jī)車等帶有沖擊性的負(fù)荷變動(dòng);第三種變動(dòng)基本上可以預(yù)計(jì),其變動(dòng)幅度最大,周期也最長(zhǎng),是由于生產(chǎn)、生活、氣象等變化引起的負(fù)荷變動(dòng)。90負(fù)荷預(yù)測(cè)的精度直接影響經(jīng)濟(jì)調(diào)度的效益,提高預(yù)測(cè)的精度就可以降低備用容量,減少臨時(shí)出力調(diào)整和避免計(jì)劃外開停機(jī)組,以利于電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和安全性。 負(fù)荷預(yù)測(cè)分類:安全監(jiān)視過(guò)程中的超短期負(fù)荷預(yù)測(cè);日調(diào)度計(jì)劃;周負(fù)荷預(yù)測(cè);年負(fù)荷預(yù)測(cè);規(guī)劃電源和網(wǎng)絡(luò)發(fā)展時(shí)需要用120年的負(fù)荷預(yù)測(cè)值。91根據(jù)負(fù)荷變化,電力系統(tǒng)的有功功率和頻率調(diào)整大體上也可分為:一次調(diào)頻:由發(fā)電機(jī)調(diào)速器進(jìn)行;二次調(diào)頻:由發(fā)電機(jī)調(diào)頻器進(jìn)行;三次調(diào)頻:由調(diào)度部門根據(jù)負(fù)
31、荷曲線進(jìn)行最優(yōu)分配。前兩種是事后的,第三種是事前的。一次調(diào)頻是所有運(yùn)行中的發(fā)電機(jī)組都可參加的,取決于發(fā)電機(jī)組是否已經(jīng)滿負(fù)荷發(fā)電。這類 發(fā)電廠稱為負(fù)荷監(jiān)視廠。二次調(diào)頻是由平衡節(jié)點(diǎn)來(lái)承擔(dān)。 92二.一些名詞性解釋有功功率電源:可投入發(fā)電設(shè)備的可發(fā)功率之和,不應(yīng)小于包括網(wǎng)損和廠用電在內(nèi)的系統(tǒng)(總)發(fā)電負(fù)荷。系統(tǒng)的備用容量:系統(tǒng)電源容量大于發(fā)電負(fù)荷的部分,可分為熱備用和冷備用或負(fù)荷備用、事故備用、檢修備用和國(guó)民經(jīng)濟(jì)備用等。93第二節(jié) 電力系統(tǒng)中有功功率的最優(yōu)分配 經(jīng)濟(jì)調(diào)度的第二個(gè)問題是有功功率的最優(yōu)分配,包括有功功率電源的最優(yōu)組合和有功功率負(fù)荷的最優(yōu)分配。一.有功功率電源的最優(yōu)組合有功功率電源的最優(yōu)組
32、合:是指系統(tǒng)中發(fā)電設(shè) 備或發(fā)電廠的合理組合。通常所說(shuō)的機(jī)組的合理開停,大體上包括三個(gè)部分:機(jī)組的最優(yōu)組合順序機(jī)組的最優(yōu)組合數(shù)量機(jī)組的最優(yōu)開停時(shí)間94二.有功功率負(fù)荷的最優(yōu)分配最優(yōu)化:是指人們?cè)谏a(chǎn)過(guò)程或生活中為某個(gè)目的而選擇的一個(gè)“最好”方案或一組“得力”措施以取得“最佳”效果這樣一個(gè)宏觀過(guò)程。有功功率負(fù)荷的最優(yōu)分配:是指系統(tǒng)的有功功率負(fù)荷在各個(gè)正在運(yùn)行的發(fā)電設(shè)備或發(fā)電廠之間的合理分配。其核心是按等耗量微增率準(zhǔn)則進(jìn)行分配。電力系統(tǒng)最優(yōu)運(yùn)行是電力系統(tǒng)分析的一個(gè)重要分支,它所研究的問題主要是在保證用戶用電需求(負(fù)荷)的前提下,如何優(yōu)化地調(diào)度系統(tǒng)中各發(fā)電機(jī)組或發(fā)電廠的運(yùn)行工況,從而使系統(tǒng)發(fā)電所需的總
33、費(fèi)用或所消耗的總?cè)剂虾牧窟_(dá)到最小這樣決策問題。 95數(shù)學(xué)模型 一般非線性規(guī)劃問題可描述為滿足非線性約束條件是非線性函數(shù)的最小值問題,其標(biāo)準(zhǔn)形式為: 即在滿足h(x)=0的等式約束條件下和g(x)不等式的條件下,求取目標(biāo)函數(shù)f(x)值最小。962. 電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度的數(shù)學(xué)模型 目標(biāo)函數(shù):系統(tǒng)發(fā)電所需的總費(fèi)用或所消耗的總?cè)剂虾牧?對(duì)于純火電系統(tǒng), 發(fā)電廠的燃料費(fèi)用主要與發(fā)電機(jī)輸出的有功功率有關(guān),與輸出的無(wú)功功率及電壓等運(yùn)行參數(shù)關(guān)系較小 。這種反映單位時(shí)間內(nèi)發(fā)電設(shè)備的能量消耗與發(fā)出的有功功率之間的關(guān)系稱為耗量特性。其函數(shù)關(guān)系式為: 單位:噸/小時(shí) 上述函數(shù)可用試驗(yàn)數(shù)據(jù)通過(guò)最小二乘法擬合而成,根據(jù)前人
34、經(jīng)驗(yàn),階數(shù)為2比較合適,即972. 電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度的數(shù)學(xué)模型 總的目標(biāo)函數(shù)為:關(guān)于目標(biāo)函數(shù)的一些重要的概念:耗量微增率 :?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)輸入能量微增量與輸出功率微增量的比值。為耗量特性曲線上某一點(diǎn)切線的斜率。比耗量 :?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)輸入能量與輸出功率之比。為耗量特性曲線上某一點(diǎn)縱坐標(biāo)和橫坐標(biāo)的比值。發(fā)電設(shè)備的效率 :為比耗量的倒數(shù)。982. 電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度的數(shù)學(xué)模型等式約束條件:有功功率必須保持平衡的條件。 對(duì)于每個(gè)節(jié)點(diǎn): 對(duì)于整個(gè)系統(tǒng): 若不計(jì)網(wǎng)損:992. 電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度的數(shù)學(xué)模型不等式約束條件:為系統(tǒng)的 運(yùn)行限制。變量:各發(fā)電設(shè)備輸出有功功率。 1003. 電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度問題的求解 一般
35、用拉格朗日乘數(shù)法。 現(xiàn)用兩個(gè)發(fā)電廠之間的經(jīng)濟(jì)調(diào)度來(lái)說(shuō)明,問題略去網(wǎng)絡(luò)損耗。建立數(shù)學(xué)模型。1013. 電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度問題的求解根據(jù)給定的目標(biāo)函數(shù)和等式約束條件建立一個(gè)新的、不受約束的目標(biāo)函數(shù)拉格朗日函數(shù)。對(duì)拉格朗日函數(shù)求導(dǎo),得到最小值時(shí)應(yīng)有的三個(gè)條件: (1)1023. 電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度問題的求解求解(1)得到: 這就是著名的等耗量微增率準(zhǔn)則,表示為使總耗量最小,應(yīng)按相等的耗量微增率在發(fā)電設(shè)備或發(fā)電廠之間分配負(fù)荷。對(duì)不等式約束進(jìn)行處理對(duì)于有功功率限制,當(dāng)計(jì)算完后發(fā)現(xiàn)某發(fā)電設(shè)備越限,則該發(fā)電設(shè)備取其限制,不參加最優(yōu)分配計(jì)算,而其他發(fā)電設(shè)備重新進(jìn)行最優(yōu)分配計(jì)算。無(wú)功功率和電壓限制和有功功率負(fù)荷的分
36、配沒有直接關(guān)系,可暫時(shí)不計(jì),當(dāng)有功功率負(fù)荷的最優(yōu)分配完成后計(jì)算潮流分布在考慮。103第二節(jié) 電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整一.概述頻率是電力系統(tǒng)運(yùn)行的一個(gè)重要的質(zhì)量指標(biāo),直接影響著負(fù)荷的正常運(yùn)行。負(fù)荷要求頻率的偏差一般應(yīng)控制在(0.2 0. 5)Hz的范圍內(nèi)。一般而言,系統(tǒng)綜合負(fù)荷的有功功率與頻率大致呈一次方關(guān)系。要維持頻率在正常的范圍內(nèi),其必要的條件是系統(tǒng)必須具有充裕的可調(diào)有功電源。104頻率不穩(wěn)定給運(yùn)行中的電氣設(shè)備帶來(lái)的危害:對(duì)用戶的影響產(chǎn)品質(zhì)量降低生產(chǎn)率降低 對(duì)發(fā)電廠的影響 汽輪機(jī)葉片諧振輔機(jī)功能下降 對(duì)系統(tǒng)的影響互聯(lián)電力系統(tǒng)解列發(fā)電機(jī)解列105二. 自動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)及其特性 關(guān)鍵在于利用杠桿的作用調(diào)整
37、汽輪機(jī)或水輪機(jī)的導(dǎo)向葉片,使其開度增大,增加進(jìn)汽量或進(jìn)水量。 P112106三. 頻率的一次調(diào)整概念介紹發(fā)電機(jī)的單位調(diào)節(jié)功率:發(fā)電機(jī)組原動(dòng)機(jī)或電源頻率特性的斜率。 標(biāo)志著隨頻率的升降發(fā)電機(jī)組發(fā)出功率減少或增加的多寡。1071. 概念介紹發(fā)電機(jī)是調(diào)差系數(shù):?jiǎn)挝徽{(diào)節(jié)功率的倒數(shù)。發(fā)電機(jī)的單位調(diào)節(jié)功率與調(diào)差系數(shù)的關(guān)系:一般來(lái)說(shuō)發(fā)電機(jī)的單位調(diào)節(jié)功率是可以整定的:汽輪發(fā)電機(jī)組 =35或 =33.320水輪發(fā)電機(jī)組 =24或 =50251081. 概念介紹負(fù)荷的單位調(diào)節(jié)功率:綜合負(fù)荷的靜態(tài)頻率特性的斜率。一般而言:1092. 頻率的一次調(diào)整簡(jiǎn)述:由于負(fù)荷突增,發(fā)電機(jī)組功率不能及時(shí)變動(dòng)而使機(jī)組減速,系統(tǒng)頻率下
38、降,同時(shí),發(fā)電機(jī)組功率由于調(diào)速器的一次調(diào)整作用而增大,負(fù)荷功率因其本身的調(diào)節(jié)效應(yīng)而減少,經(jīng)過(guò)一個(gè)衰減的振蕩過(guò)程,達(dá)到新的平衡。數(shù)學(xué)表達(dá)式:KS:稱為系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率,單位Mw/Hz。表示原動(dòng)機(jī)調(diào)速器和負(fù)荷本身的調(diào)節(jié)效應(yīng)共同作用下系統(tǒng)頻率下降或上升的多少。1102. 頻率的一次調(diào)整注意:取功率的增大或頻率的上升為正;為保證調(diào)速系統(tǒng)本身運(yùn)行的穩(wěn)定,不能采用過(guò)大的單位調(diào)節(jié)功率;對(duì)于滿載機(jī)組,不再參加調(diào)整。 對(duì)于系統(tǒng)有若干臺(tái)機(jī)參加一次調(diào)頻: 具有一次調(diào)頻的各機(jī)組間負(fù)荷的分配,按其調(diào)差系數(shù)即下降特性自然分配。111四. 頻率的二次調(diào)整當(dāng)負(fù)荷變動(dòng)幅度較大(0.5%1.5%),周期較長(zhǎng)(幾分鐘),僅靠一次
39、調(diào)頻作用不能使頻率的變化保持在允許范圍內(nèi),這時(shí)需要籍調(diào)速系統(tǒng)中的調(diào)頻器動(dòng)作,以使發(fā)電機(jī)組的功頻特性平行移動(dòng),從而改變發(fā)電機(jī)的有功功率以保持系統(tǒng)頻率不變或在允許范圍內(nèi)。數(shù)學(xué)表達(dá)式 如果 ,即發(fā)電機(jī)組如數(shù)增發(fā)了負(fù)荷功率的原始增量,則 ,即所謂的無(wú)差調(diào)節(jié)。 對(duì)于N臺(tái)機(jī),則:112四. 頻率的二次調(diào)整當(dāng)系統(tǒng)負(fù)荷增加時(shí),由以下三方面提供:二次調(diào)頻的發(fā)電機(jī)組增發(fā)的功率 ;發(fā)電機(jī)組執(zhí)行一次調(diào)頻,按有差特性的調(diào)差系數(shù)分配而增發(fā)的功率 ;由系統(tǒng)的負(fù)荷頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)所減少的負(fù)荷功率 。113四. 頻率的二次調(diào)整頻率調(diào)整圖114五. 調(diào)頻廠的選擇 調(diào)頻廠須滿足的條件:調(diào)整的容量應(yīng)足夠大;調(diào)整的速度應(yīng)足夠快;調(diào)整范圍內(nèi)
40、的經(jīng)濟(jì)性能應(yīng)該好;注意系統(tǒng)內(nèi)及互聯(lián)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)問題。通過(guò)分析各種電廠的特點(diǎn),調(diào)頻廠的選擇原則為:系統(tǒng)中有水電廠時(shí),選擇水電廠做調(diào)頻廠;當(dāng)水電廠不能做調(diào)頻廠時(shí),選擇中溫中壓火電廠做調(diào)頻廠。115六. 互聯(lián)系統(tǒng)頻率的調(diào)整 由幾個(gè)地區(qū)系統(tǒng)互聯(lián)為一個(gè)大系統(tǒng)的情況,對(duì)某一個(gè)地區(qū)系統(tǒng)而言,負(fù)荷變化(增加) 時(shí),可能伴隨著與其他系統(tǒng)交換功率的變化 ,則有116 若設(shè)A、B兩系統(tǒng)互聯(lián),兩系統(tǒng)負(fù)荷變化(增加)分別為 ,引起互聯(lián)系統(tǒng)的頻率變化(降低) ,及聯(lián)絡(luò)線交換功率的變化 ,如下圖:系統(tǒng)A:系統(tǒng)B:在負(fù)荷增加 的影響下,兩系統(tǒng)的頻率和交換功率的變化量為:117七. 自動(dòng)負(fù)荷-頻率控制 這是廣義的自動(dòng)調(diào)頻,其功能
41、有:保持系統(tǒng)頻率等于或十分接近額定值;保持系統(tǒng)內(nèi)各區(qū)域或聯(lián)合系統(tǒng)內(nèi)各子系統(tǒng)間的交換功率為給定值;保持各發(fā)電設(shè)備以最經(jīng)濟(jì)的方式運(yùn)行。118第三節(jié)無(wú)功平衡與電壓調(diào)整不但要求全網(wǎng)平衡,更要求就地(局部)平衡,以減小Q在線路上的流動(dòng)(傳輸)否則會(huì)增加電壓損耗和功率損耗 QGC-所有無(wú)功電源發(fā)出無(wú)功的總和 QLD-所有負(fù)荷消耗的無(wú)功 QL -變壓器或線路的無(wú)功損耗119當(dāng)系統(tǒng)無(wú)功不足時(shí),無(wú)功功率在較低的電壓水平下平衡.為保證系統(tǒng)電壓質(zhì)量,系統(tǒng)在規(guī)劃和運(yùn)行時(shí),都應(yīng)保證有一定的無(wú)功備用容量.(一般為總無(wú)功負(fù)荷的7-10%)當(dāng)無(wú)功不足時(shí),應(yīng)增設(shè)無(wú)功補(bǔ)償裝置,且應(yīng)盡可能裝在無(wú)功負(fù)荷中心以達(dá)到就地平衡.120二.
42、系統(tǒng)中樞點(diǎn)的電壓管理電力系統(tǒng)調(diào)壓的目的是使用戶的電壓偏移保持在規(guī)定的范圍內(nèi).中樞點(diǎn)-是少數(shù)能反映系統(tǒng)電壓水平的有代替性的節(jié)點(diǎn),一般選主要發(fā)電廠或樞紐變電所母線作為中樞點(diǎn).中樞點(diǎn)的電壓確定了,其他節(jié)點(diǎn)電壓也就確定了.121中樞點(diǎn)的調(diào)壓方式122 逆調(diào)壓適用于供電線路較長(zhǎng),負(fù)荷變動(dòng)較大的場(chǎng)合 順調(diào)壓適用于供電線路較短,負(fù)荷變動(dòng)較小的場(chǎng)合三電力系統(tǒng)的調(diào)壓措施 均為變比.123 調(diào)整Vb,可采用如下措施:改變發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓VG.改變變壓器變比.增設(shè)無(wú)功補(bǔ)償裝置,以減少網(wǎng)絡(luò)中無(wú)功的傳輸.124改變線路參數(shù)利用發(fā)電機(jī)調(diào)壓改變發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流此法簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì),應(yīng)優(yōu)先采用但只適用于供電線路不長(zhǎng)、負(fù)荷波動(dòng)不大的場(chǎng)合
43、因?yàn)镮f不可能無(wú)限增加;VG受近區(qū)負(fù)荷電壓的要求的限制;發(fā)電機(jī)自身絕緣條件不允許VG過(guò)高所以發(fā)電機(jī)端電壓的允許調(diào)節(jié)范圍是()VGN.125 例如 VGN=10.5kv 則調(diào)節(jié)范圍為(.025)kv改變變壓器變比調(diào)壓在雙繞組變壓器的高壓側(cè)以及三繞組變壓器的高、中壓側(cè)裝有分接頭容量為KVA及以下變壓器有三個(gè)分接頭:VN5%,即. VN 、VN 、.VN容量為 KVA及以上變壓器有五個(gè)分接頭:VN.%,即. VN 、 .VN 、 VN 、. VN 、.VN126普通變壓器的分接頭只能在停電的情況下改變,所以在任何負(fù)荷情況下只能用同一個(gè)分接頭有載調(diào)壓變壓器可以帶負(fù)荷改變分接頭降壓變分接頭的選擇例某降壓
44、變電所有一變比k.的變器歸算到高壓側(cè)的阻抗為.j0 ,最大負(fù)荷為Smax=28+j14MVA,最小負(fù)荷Smin=10+j6MVA.最大負(fù)荷時(shí)高壓母線電壓為kv,最小負(fù)荷時(shí)為kv.低壓側(cè)母線允許電壓變化范圍為kv.試選擇分接頭127(選變壓器分接頭時(shí),不計(jì)變壓器的功率損耗)V1max=113kvV2max=10kvV1min=115kvV2min=11kv解:高壓側(cè)提供的電壓V2max=V1max-Vtmax = V1max-(PmaxRT+QmaxXT)/V1max128 =113-(282.44+1440)/113 =107.44kv V2min=V1min-Vtmin = V1min-(P
45、minRT+QminXT)/ V1min =115-(10 2.44+6 40)/115 =112.7kv2選擇分接頭 Vtmax= V2max/ V2maxV2N =107.44/10 11 =118.2kv Vtmin= V2min/ V2min V2N =112.7/11 11 =112.7kv129取平均值: Vt=(Vtmax+ Vtmin)/2 =(118.2+112.7)/2 =115.45kv選最接近(計(jì)算值115.45kv)的分接頭電壓115.5 kv,即1105%的分接頭.3校驗(yàn): 最大最小負(fù)荷時(shí),低壓母線的實(shí)際電壓為 V2max= V2maxk=107.44 11/115
46、.5 =10.23kv10kv V2min= V2mink=112.7 11/115.5 =10.73kv11kv130 即低壓側(cè)母線的電壓變化在1011kv范圍內(nèi). 所選擇的分接頭能滿足調(diào)壓要求.升壓變分接頭的選擇 選擇方法與降壓變基本相同. 高 1 2 低 降壓變壓器 V2max =V1max-Vtmax131 低 2 1 高 升壓變壓器 V2max =V1max+Vtmax 3.利用無(wú)功功率補(bǔ)償調(diào)壓(或并聯(lián)補(bǔ)償調(diào)壓 或改變無(wú)功分布調(diào)壓) 當(dāng)系統(tǒng)的無(wú)功不足時(shí),改變變比并不能增加無(wú)功的供給. 當(dāng)系統(tǒng)無(wú)功不足而引起電壓下降時(shí),須增設(shè)無(wú)功補(bǔ)償裝置.(否則,會(huì)一些點(diǎn)滿足電壓要求,而另一些情況會(huì)更惡
47、劣) 132 V1 P+jQ 未裝補(bǔ)償設(shè)備前: V1 =V2+(PR+QX)/ V2 裝補(bǔ)償設(shè)備后: V1 =V2 c+(PR+(Q-Qc)X)/ V2 c 設(shè)V1在裝補(bǔ)償設(shè)備前后不變 則 V2+(PR+QX)/ V2 = V2 c+(PR+(Q-Qc)X)/ V2 c = V2c+(PR+QX)/ V2-QcX/ V2 c V2 V2c-QcX/ V2 c133 Qc= V2c(V2c-V2)/X低壓側(cè) 電壓要求為V2c, Qc的計(jì)算與變壓器的變比有關(guān). Qc= kV2c(kV2c -V2)/X = k2V2c (V2c -V2/k)/X1采用電容器補(bǔ)償 為了盡量減少Q(mào)c,節(jié)約投資 當(dāng)最大負(fù)
48、荷時(shí),電容器投入運(yùn)行; 當(dāng)最小負(fù)荷時(shí),電容器退出,完全由 變比的調(diào)節(jié)來(lái)滿足調(diào)壓要求。134變壓器分接頭由最小負(fù)荷時(shí)調(diào)壓要求確定。即則 并選接近得實(shí)際變比k. 按最大負(fù)荷得調(diào)壓要求確定Qc. 135 兩式相除,消去 QcN,求出k,并選出實(shí)際 變比k,再代入或,可求出QcN. 例 已知ZT=6+j120 ,Smax=20+j15MVA, Smin=10+j8MVA.低壓側(cè)要求電壓為10.5kv,若V1保持為110kv.試配合變壓器分接頭得選擇,確定采用電容器補(bǔ)償時(shí)的補(bǔ)償容量。 V1 V2 解:1求高壓側(cè)提供的電壓1362確定k 按最小負(fù)荷調(diào)壓要求確定k,即 選最接近得104.5kv的分接頭137
49、3確定QcN 按最大負(fù)荷的調(diào)壓要求確定QcN取補(bǔ)償容量為6Mvar.(也可保留小數(shù)) 4校驗(yàn) 求低壓母線實(shí)際電壓138 基本滿足要求.4.改變輸電線路參數(shù)調(diào)壓 1改變R:增大導(dǎo)線截面積,可降低電壓損耗,同時(shí)降低網(wǎng)損.用于10kv及以下線路. 2改變X:串聯(lián)電容,多用于35kv及以上線路.139 未裝串聯(lián)電容時(shí), 裝串聯(lián)電容后,140此措施在功率因數(shù)較低的場(chǎng)合使用更為有效.調(diào)壓方案時(shí)技術(shù)經(jīng)濟(jì)方案. 小結(jié)通過(guò)改變電網(wǎng)電壓水平實(shí)現(xiàn)調(diào)壓: 1 改變發(fā)電機(jī)端電壓調(diào)壓 : 用于地方性電網(wǎng). 2 改變變壓器變比調(diào)壓 : 用于系統(tǒng)無(wú)功充足時(shí)。其實(shí)質(zhì)時(shí)改變電壓無(wú)功分布調(diào)壓.1413 增設(shè)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備調(diào)壓:當(dāng)系統(tǒng)
50、無(wú)功不足時(shí)采用: 可提高系統(tǒng)運(yùn)行電壓水平 可降低電網(wǎng)有功損耗4 改變輸電線路參數(shù)調(diào)壓: 用于功率因數(shù)較低、負(fù)荷波動(dòng)較大的1035kv配電線路142第七章電力系統(tǒng)對(duì)稱故障分析7-1概述短路系統(tǒng)中相與相之間或相與大地之間的非正常連接一短路的原因和后果143二短路類型三相短路最嚴(yán)重,但發(fā)生的幾率小510%兩相短路 單相接地短路 幾率最高65%兩相接地短路 第一種三相短路是對(duì)稱短路,后三種是不對(duì)稱短路144三短路計(jì)算的目的和簡(jiǎn)化假設(shè)目的(1)校驗(yàn)設(shè)備的機(jī)械穩(wěn)定性(沖擊電流)和穩(wěn)定性(周期分量,即最大有效值電流)(2)為設(shè)計(jì)和選擇電氣主接線提供數(shù)據(jù)(3)為合理配置各種繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置提供依據(jù)145簡(jiǎn)化
51、假設(shè)(1)負(fù)荷只以恒定的電抗表示或略去不計(jì)146略去所有元件的電阻和導(dǎo)納(即接地支路)而只用恒定電抗表示,且認(rèn)為系統(tǒng)中各發(fā)電機(jī)的電勢(shì)同相位(可避免復(fù)數(shù)運(yùn)算)。認(rèn)為系統(tǒng)除不對(duì)稱故障處出現(xiàn)局部不對(duì)稱外,其余部分三相對(duì)稱。147以上,SD單位MVA,UD為線電壓、單位KVA,Id單位KA。 2. SD和UD的選取 (1) SD常取100MVA或1000MVA(特殊情況:取發(fā)電機(jī)和變壓器的額定容量為SD)。 (2) UD, 準(zhǔn)確算法時(shí)取基本級(jí)的額定148電壓為UD,其它各電壓級(jí)按變壓器實(shí)際變比換算而得(用于穩(wěn)態(tài)分析)近似算法時(shí)取基本級(jí)的平均額定電壓為UD,同時(shí)取變壓器的變比為平均額定電壓之比,因而其它
52、電壓級(jí)的電壓基準(zhǔn)既是該電壓級(jí)的平均額定電壓。平均額定電壓也是國(guó)標(biāo)值:149UN:6,10,35,110,220,330,500;UAV:3.15,6.3,10.5,37,115,230,345,525。(用于短路分析)150三、不同基準(zhǔn)值的標(biāo)幺值之間的換算 變壓器、發(fā)電機(jī)銘牌上的標(biāo)幺值阻抗參數(shù)是以來(lái)自SN、UN為基準(zhǔn)的 進(jìn)行電網(wǎng)計(jì)算時(shí),等值電路中需將各元件的標(biāo)幺值換算到統(tǒng)一的SD和UD下。 1.換算方法 先將設(shè)備標(biāo)幺值還原為有名值 再將之變換為統(tǒng)一基準(zhǔn)下的標(biāo)幺值151 X(N)*=X()/ZD(N) = X()/(UN2/ SN )所以 X()= X(N)*( UN2/SN) X(D)*= X
53、()/ZD(D) = X()/(UD2/ SD )152 = X()( SD /UD2 ) = X(N)* ( UN2/SN) ( SD /UD2 )2.短路計(jì)算中各元件的具體算法(注 意到:UAN=UAV,UTN=UAV) 153(1)發(fā)電機(jī)XG(D)*= XG(N)* (UGN2/SGN)( SD /UD2 ) = XG(N)* ( SD /SGN ) (2)變壓器 有名值: XT( )= (UK % /100) (UN2/ SN )(式中SN 為MVA,P65 3-18式SN 為KVA )154XT( N )*= (UK % /100) (UN2/ SN )/ (UN2/ SN ) =
54、UK % /100 XT( D )*= XT( N )* (UTN2/ STN ) ( SD / UD2 ) = (UK % /100) (SD/ STN )(3)電抗器 限制短路電流用,銘牌上給出UN、 IN和電抗百分值XK % 。因?yàn)?ZD(N )= UN2/ SN= UN/ ( 3 IN)155所以, XK %= (XR()/ ZD(N) 100 XR(N)*= XR%/100 XR(D)*=( XR%/100 ) (UN/ 3 IN) (SD/UD2)(4)線路XL(D)*= XL/ ZD = XL/ ( UD2 /SD)采用標(biāo)幺值后各級(jí)參數(shù)不需做歸算(這是采用標(biāo)幺制的一大優(yōu)點(diǎn))156
55、7-2 無(wú)限大功率電源供電網(wǎng)絡(luò)的三 相短路 無(wú)限大功率電源:容量無(wú)限大,內(nèi)阻為零。一、短路暫態(tài)分析 三相對(duì)稱只分析一相。 157 R L R L UMSIN(wt+) L (d I a/d t)+R I a= UMSIN(wt+) 解得 : I a= IPMSIN (wt+-)+IMSIN (-0)- IPMSIN (-)e-t/Ta IPM=UM/(R2+(w l)2) IPM=UM/((R+R)2+(w l+ w l)2) 158- 電源的相角,- R + j w l的相角,0- (R+R) + j( w l+ w l)的阻抗角,T a-L/R,分析:短路電流由周期分量和非周期分量?jī)刹糠纸M
56、成周期分量幅值恒定,不衰減非周期分量是衰減的,時(shí)間常數(shù)為T a,最后衰 減為零159二、短路沖擊電流和最大有效值電流1.短路沖擊電流I s h-在最嚴(yán)重短路情況下的短路電流最大瞬時(shí)值經(jīng)分析:最嚴(yán)重的短路情況是:IM=0(短路前空載); =0;=90(短路回路R w l)。160由短路電流波形可知: I s h出現(xiàn)在短路發(fā)生后半個(gè)周期,則此時(shí)間為0.01s.所以, I s h= IPM+ IPM e-0.01/Ta=(1+ e-0.01/Ta ) IPM=K s h IPM純電阻電路:Ta=0,K s h=1;純電感電路: Ta=,K s h=2 所以,1 K s h2在工程計(jì)算中:發(fā)電機(jī)機(jī)端短
57、路時(shí)取K s h=1.9;161發(fā)電廠高壓母線或發(fā)電機(jī)出線經(jīng)電抗器后短路取K s h=1.85;其它地點(diǎn)短路取K s h=1.8 I s h主要用于校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定2.最大有效值電流I s h I t = =162由圖, I s h 也出現(xiàn)在t=0.01s,設(shè)在一個(gè)周期內(nèi)i n h 不變 I s h= I pt 2+ I np 2(t=0.01)因?yàn)?I s h= IPM+ IPM e-0.01/Ta所以 I np (t=0.01)= I s h- IPM = K s h IPM - IPM =(K s h 1)IPM 因此 I s h= I p 2 +(K s h 1) 2IP 2 = IP1+2
58、( K s h 1 )2163所以 當(dāng)K s h =1.9, I s h =1.62IP 當(dāng)K s h =1.8, I s h =1.51IP I s h 用于校驗(yàn)熱穩(wěn)定 i i a t t t164三.短路容量(短路功率)定義:St=3UavItIt-t時(shí)刻的短路電流有效值St-t時(shí)刻的短路能量St*=St/ Sd =3UavIt/3UavId=It*當(dāng)It*已知 則 St=It*Sd St用于校驗(yàn)斷路器的切斷能力 St只是個(gè)計(jì)算值,不能實(shí)測(cè) 短路時(shí)電網(wǎng)電壓不等于Uav165四. 無(wú)限大功率系統(tǒng)的三相短路計(jì)算無(wú)限功率系統(tǒng)內(nèi)阻=0端電壓恒定取系統(tǒng)端電壓Us=Uav 則 Us*=Us/Ud=1K
59、(3)166Ip*=Us*/X*=1/ X*而非周期分量一般不需要單獨(dú)算出。在計(jì)算ish.Ish時(shí)通過(guò)Ksh 計(jì)算 X*167網(wǎng)絡(luò)化簡(jiǎn)與轉(zhuǎn)移電抗的計(jì)算求得短路回路的總電抗X*就可方便的求其他各量 通過(guò)網(wǎng)絡(luò)化簡(jiǎn)可求X* 一網(wǎng)絡(luò)化簡(jiǎn)合并為一個(gè)等值電源kIk=1/ X*168保留各電源kX1kX2kXnkE1 E2EnIk=E1/ X1k+ E2/ X2k+ En/ Xnk169二.轉(zhuǎn)移電抗的概念:轉(zhuǎn)移電抗-電源點(diǎn)與短路點(diǎn)之間直接聯(lián)系的電抗kk1707-3有限容量電源供電的三相短路計(jì)算一.同步發(fā)電機(jī)供電系統(tǒng)三相短路物理過(guò)程分析1.實(shí)例波形171計(jì)算曲線:0.2sI*XC0s0.1sXC-計(jì)算電抗17
60、2應(yīng)用計(jì)算曲線求任意時(shí)刻短路電流周期分量的步驟:作統(tǒng)一標(biāo)幺值等值電路保留各電源點(diǎn),化簡(jiǎn)網(wǎng)絡(luò),求得各電源點(diǎn)對(duì)短路點(diǎn)的轉(zhuǎn)移電抗求計(jì)算電抗: XCi= Xik *SNi /Sd查曲線或查表求某時(shí)刻t的短路電流周期分量標(biāo)幺值(無(wú)限大容量系統(tǒng) Ip k=1/ X k )轉(zhuǎn)化為有名值173+第八章電力系統(tǒng)不對(duì)稱故障分析 第一節(jié)對(duì)稱分量法合成三組對(duì)稱的三相相量可以合成為一組不對(duì)稱的三相相量. 174=為簡(jiǎn)化,引入運(yùn)算符“a“,a=ej120,則:矩陣形式:分解:任一組不對(duì)稱的三相相量可分解為三組對(duì)稱的三相相量。175T=T-1=176可以證明,在阻抗對(duì)稱的三相電路中,正序負(fù)序零序各分量互不耦合即在元件上:通
溫馨提示
- 1. 本站所有資源如無(wú)特殊說(shuō)明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請(qǐng)下載最新的WinRAR軟件解壓。
- 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請(qǐng)聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
- 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁(yè)內(nèi)容里面會(huì)有圖紙預(yù)覽,若沒有圖紙預(yù)覽就沒有圖紙。
- 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
- 5. 人人文庫(kù)網(wǎng)僅提供信息存儲(chǔ)空間,僅對(duì)用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護(hù)處理,對(duì)用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對(duì)任何下載內(nèi)容負(fù)責(zé)。
- 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請(qǐng)與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
- 7. 本站不保證下載資源的準(zhǔn)確性、安全性和完整性, 同時(shí)也不承擔(dān)用戶因使用這些下載資源對(duì)自己和他人造成任何形式的傷害或損失。
最新文檔
- 二零二五年度遠(yuǎn)程英語(yǔ)教育兼職外教合同3篇
- 二零二五年酒店員工福利待遇轉(zhuǎn)讓合同示例3篇
- 二零二五版寄賣合同范本:農(nóng)產(chǎn)品寄售協(xié)議書3篇
- 二零二五版植物營(yíng)養(yǎng)肥料試驗(yàn)與研究服務(wù)合同3篇
- 二零二五年度酒類批發(fā)市場(chǎng)租賃銷售合同2篇
- 二零二五年度耕地承包與農(nóng)村土地承包權(quán)登記發(fā)證合同2篇
- 二零二五年度紅色文化遺址保護(hù)與修復(fù)合同3篇
- 二零二五版躉購(gòu)電合同:電力批發(fā)市場(chǎng)交易合同2篇
- 二零二五版高端社區(qū)地下車庫(kù)經(jīng)營(yíng)權(quán)轉(zhuǎn)讓合同3篇
- 二零二五年度智能化辦公大樓安全防范系統(tǒng)合同2篇
- 【傳媒大學(xué)】2024年新營(yíng)銷
- 乳腺癌的綜合治療及進(jìn)展
- 【大學(xué)課件】基于BGP協(xié)議的IP黑名單分發(fā)系統(tǒng)
- 2025屆廣東省佛山市高三上學(xué)期普通高中教學(xué)質(zhì)量檢測(cè)(一模)英語(yǔ)試卷(無(wú)答案)
- 自身免疫性腦炎課件
- 人力資源管理各崗位工作職責(zé)
- 信陽(yáng)農(nóng)林學(xué)院《新媒體傳播學(xué)》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷
- 2024建筑公司年終工作總結(jié)(32篇)
- 信息安全意識(shí)培訓(xùn)課件
- 2024年項(xiàng)目投資計(jì)劃書(三篇)
- 配電安規(guī)課件
評(píng)論
0/150
提交評(píng)論