最新-第四章配電網(wǎng)運(yùn)行分析-PPT課件

1、第四章 配電網(wǎng)運(yùn)行分析 章節(jié)導(dǎo)學(xué) 本章教學(xué)內(nèi)容 1 、配電網(wǎng)的電壓計(jì)算 當(dāng)輸電線路傳輸功率時，電流將在線路的阻抗上產(chǎn)生電壓降落。電壓變化程度是衡量電能質(zhì)量的重要指標(biāo)之一，必要研究配電網(wǎng)電壓變化規(guī)律。 2 、配電網(wǎng)的損耗計(jì)算與降損措施 配電網(wǎng)運(yùn)行時，在線路和變壓器中將要產(chǎn)生功率損耗和電能損耗。配電網(wǎng)的損耗包括：與傳輸功率有關(guān)的損耗，產(chǎn)生在輸電線路和變壓器的串聯(lián)阻抗上；僅與電壓有關(guān)的損耗，產(chǎn)生在輸電線路和變壓器的并聯(lián)導(dǎo)納上。 13、簡單配電網(wǎng)的潮流計(jì)算 開式網(wǎng)（一端電源供電的網(wǎng)絡(luò)）中的負(fù)荷只能從一個電源取得電能。潮流計(jì)算即是根據(jù)已知的負(fù)荷及電源電壓計(jì)算出其他節(jié)點(diǎn)的電壓和元件上的功率分布。 4、復(fù)雜

2、配電網(wǎng)的潮流計(jì)算 *5、配電網(wǎng)的無功補(bǔ)償和電壓調(diào)整 影響電力系統(tǒng)電壓的主要因素是無功功率。只有系統(tǒng)向負(fù)荷提供足夠的無功功率時，系統(tǒng)電壓才有可能維持在正常水平；如果系統(tǒng)內(nèi)的無功電源不足，系統(tǒng)的端電壓就將被迫降低。26、配電網(wǎng)的短路電流計(jì)算 在供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行中，不僅要考慮系統(tǒng)的正常運(yùn)行狀態(tài)，還要考慮系統(tǒng)的不正常運(yùn)行狀態(tài)和故障情況，最嚴(yán)重的故障是短路故障。無窮大功率條件下三相短路時的物理過程和物理量；三相短路電流的計(jì)算。7、低壓電網(wǎng)短路電流計(jì)算 自學(xué) 重點(diǎn)：配電網(wǎng)的電壓計(jì)算；配電網(wǎng)的損耗計(jì)算；簡單配電網(wǎng)的潮流計(jì)算；無功補(bǔ)償和電壓調(diào)整；無窮大功率條件下的短路電流計(jì)算。 難點(diǎn)：配電網(wǎng)的損耗計(jì)算；

3、短路電流計(jì)算。3一、配電網(wǎng)的電壓降落 電壓降落指線路首末兩端電壓的相量差 。由上圖可得第一節(jié) 配電網(wǎng)的電壓計(jì)算4（1）已知環(huán)節(jié)末端電壓及功率 以末端電壓為參考相量，負(fù)荷為感性，則可得或5（a）末端電壓降落的縱、橫分量（2）已知環(huán)節(jié)首端電壓及功率，參照上述推導(dǎo)6（b）首端電壓降落的縱、橫分量 7 注意：當(dāng)已知末端的電壓及功率求首端的電壓時，取末端電壓為參考相量；當(dāng)知首端的電壓及功率求末端電壓時，取首端電壓為參考相量，所以有： 但如圖：8二、配電網(wǎng)的電壓損耗 電壓損耗指線路首末兩端電壓的數(shù)值差。電壓損耗的大小為圖中的AG。 如忽略其橫分量，電壓損耗由兩部分組成的，即： 式中第一部分與有功功率和電阻

4、有關(guān)，第二部分與無功功率和電抗有關(guān)，這些因素對電壓損耗值的影響程度是由電網(wǎng)特性所決定的。 9三、配電網(wǎng)的電壓偏移 電壓偏移是指線路首端或末端電壓與線路額定電壓的數(shù)值差 。電壓偏移常用百分值表示，即 ： 常以電壓損耗和電壓偏移作為衡量電壓質(zhì)量的主要指標(biāo)。 10第二節(jié) 配電網(wǎng)的損耗計(jì)算與降損措施 通常配電網(wǎng)的損耗是由兩部分組成的： 一部分是與傳輸功率有關(guān)的損耗，它產(chǎn)生在輸電線路和變壓器的串連阻抗上，傳輸功率愈大則損耗愈大，這種損耗叫變動損耗，在總損耗中所占比重較大； 另一部分損耗則僅與電壓有關(guān)，它產(chǎn)生在輸電線路和變壓器的并聯(lián)導(dǎo)納上，如輸電線路的電暈損耗、變壓器的勵磁損耗等，這種損耗叫固定損耗。 1

5、11、線路的功率損耗首端導(dǎo)納的功率損耗：末端導(dǎo)納的功率損耗：！負(fù)號表示容性無功功率阻抗的功率損耗：122、變壓器的功率損耗阻抗的功率損耗：或：！用工程單位13導(dǎo)納的功率損耗：14 對于三繞組變壓器，應(yīng)用這些公式同樣可以求出各側(cè)繞組的功率損耗，即153、配電網(wǎng)的電能損耗配電網(wǎng)的電能損耗：在給定的時間內(nèi)，配電網(wǎng)的所有送電、變電環(huán)節(jié)損耗的電量。 在同一時間內(nèi)，配電網(wǎng)的電能損耗占供電量的百分比，稱為配電網(wǎng)的損耗率，簡稱網(wǎng)損率或線損率。 （1）電能損耗和損耗率16影響因素：1）有一部分與元件通過的電流的平方（或功率）成正比，如變壓器繞組和線路導(dǎo)線中的損耗；2）另一部分則同施加給元件的電壓有關(guān)，如變壓器鐵

6、芯損耗、電纜和電容器絕緣介質(zhì)中的損耗等。 17 假定在一段時間內(nèi)線路的負(fù)荷不變，則功率損耗也不變，相應(yīng)的電能損耗： 由于電力系統(tǒng)的實(shí)際負(fù)荷是隨時都在改變的，線路的功率損耗也隨時間而改變。（2）電力線路的電能損耗的計(jì)算（kWh）復(fù)雜！I(A)、P（kW)、Q（kvar）、U(kV)P（MW)、Q（Mvar）、U(kV)（MWh）18工程上采用“最大負(fù)荷損耗時間法 ”最大負(fù)荷損耗時間可以理解為：如果線路中輸送的功率一直保持為最大負(fù)荷功率Smax（此時的有功損耗為Pmax），在小時內(nèi)的電能損耗恰好等于線路全年的實(shí)際電能損耗，則稱為最大負(fù)荷損耗時間。19先介紹：（最大負(fù)荷年利用小時數(shù)）的定義：如果用戶

7、以年最大負(fù)荷持續(xù)運(yùn)行小時，其所消耗的電能等價于該用戶以實(shí)際負(fù)荷運(yùn)行時全年消耗的電能 。 20由表41可得不同行業(yè)的最大負(fù)荷年利用小時數(shù) 由和用戶功率因數(shù)，從表42中查出的值。 21的值 22 當(dāng)變壓器兩側(cè)電壓在額定電壓附近時，可由下式計(jì)算變壓器全年的電能損耗，即 （3）變壓器電能損耗的計(jì)算空載損耗負(fù)載繞組損耗 變壓器鐵芯中電能損耗按全年投入運(yùn)行的實(shí)際小時數(shù)來計(jì)算；變壓器繞組中電能損耗的計(jì)算也可采用最大負(fù)荷損耗時間法。23注：（kWh）（MWh）244、配電網(wǎng)的降損措施合理使用變壓器； （三相負(fù)載力求平衡，采用節(jié)能型變壓器等） 合理進(jìn)行無功補(bǔ)償；對電力線路進(jìn)行改造，擴(kuò)大導(dǎo)線的載流水平 ；調(diào)整負(fù)荷

8、，使負(fù)荷平衡。25第三節(jié) 簡單配電網(wǎng)的潮流計(jì)算三種情況、兩種類型開式網(wǎng)：只有一端電源供電的網(wǎng)絡(luò)。 潮流計(jì)算： 根據(jù)已知的負(fù)荷(功率）及電源電壓計(jì)算出其它節(jié)點(diǎn)的電壓和元件上的功率分布。26三種情況兩種類型1、已知末端電壓和功率，求首端電壓和功率2、已知首端電壓和功率，求末端電壓和功率3、已知末端功率和首端電壓，求首端功率和末端電壓（常見）A、同一電壓等級的開式網(wǎng)計(jì)算B、不同電壓等組的開式網(wǎng)計(jì)算271、已知末端電壓和功率，求首端電壓和功率（1）功率計(jì)算（2）電壓計(jì)算（3）對功率和電壓交替計(jì)算282、已知首端電壓和功率，求末端電壓和功率（1）功率計(jì)算（2）電壓計(jì)算（3）對功率和電壓交替計(jì)算293、已

9、知末端功率和首端電壓，求首端功率和末端電壓（1）設(shè)定各節(jié)點(diǎn)電壓等于其額定電壓近似計(jì)算（常用）：（2）與第一種情況一樣求出功率分布（3）與第二種情況一樣求出各節(jié)點(diǎn)電壓分布精確計(jì)算：不斷迭代！30A、同一電壓等級的開式網(wǎng)計(jì)算屬于第三種情況!做出等值電路后，可以直接計(jì)算!31B、不同電壓等級的開式網(wǎng)計(jì)算用變壓器阻抗與具有變比為k的理想變壓器串聯(lián)來表示：（1）變壓器有兩種表示法 變壓器兩側(cè)的電壓不同，經(jīng)過變壓器時要進(jìn)行變換（功率不變換）32把變壓器低壓側(cè)的線路參數(shù)按變比k歸算到高壓側(cè)表示：（2）計(jì)算過程1）設(shè)各點(diǎn)電壓等于其額定電壓值；2）由末端推算出各段的功率損耗和首端功率；3）再由首端起逐段求出各點(diǎn)

10、電壓。注：低壓側(cè)的電壓計(jì)算結(jié)果，要進(jìn)行反歸算成實(shí)際值！33第四節(jié) 復(fù)雜配電網(wǎng)的潮流計(jì)算一、配電網(wǎng)潮流計(jì)算的數(shù)學(xué)模型二、配電網(wǎng)潮流計(jì)算方法不要求！34一、配電網(wǎng)的無功補(bǔ)償1、電力系統(tǒng)的無功平衡 影響電力系統(tǒng)電壓的主要因素是無功功率。（1）電力系統(tǒng)的無功負(fù)荷及無功損耗 無功負(fù)荷是滯后功率因數(shù)運(yùn)行的用電設(shè)備所吸取的無功功率。電力系統(tǒng)的無功負(fù)荷主要是異步電動機(jī)。 電網(wǎng)中無功損耗一般有兩部分：一是輸電線路的無功損耗；二是變壓器上的無功損耗。 第五節(jié) 配電網(wǎng)的無功補(bǔ)償和電壓調(diào)整35（2）無功電源 電力系統(tǒng)的無功電源包括同步發(fā)電機(jī)、調(diào)相機(jī)、電容器及靜止無功補(bǔ)償器、線路充電功率等。（3）無功平衡 電力系統(tǒng)無功

11、功率平衡包含兩個含義。首先是對于運(yùn)行的各個設(shè)備，要求系統(tǒng)無功電源所發(fā)出的無功功率與系統(tǒng)無功負(fù)荷及無功損耗相平衡，即：無功負(fù)荷 無功損耗 無功發(fā)電 36對于實(shí)際系統(tǒng)或在系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)中，要求系統(tǒng)無功電源設(shè)備容量與系統(tǒng)運(yùn)行所需要的無功電源及系統(tǒng)的備用無功電源相平衡，滿足運(yùn)行的可靠性及適應(yīng)系統(tǒng)負(fù)荷發(fā)展的需要，即 ：無功電源設(shè)備容量 無功備用容量 372、無功補(bǔ)償?shù)脑砑友b了一部分無功補(bǔ)償設(shè)備Qc后 視在功率S比S小了，補(bǔ)償后電力網(wǎng)的功率因數(shù)由補(bǔ)償前的cos1提高到cos2。 38補(bǔ)償容量的確定：39（3）改善電壓質(zhì)量（1）減少系統(tǒng)元件的容量，換個角度看是提高電網(wǎng)的輸送能力（2）降低網(wǎng)絡(luò)功率損耗和電能損

12、耗3、無功補(bǔ)償?shù)囊饬x40（1）總體平衡與局部平衡相結(jié)合（分層分區(qū)平衡）。 （2）電業(yè)部門補(bǔ)償和用戶補(bǔ)償相結(jié)合。 （3）分散補(bǔ)償（配電變或用戶補(bǔ)償）與集中補(bǔ)償（變電所中設(shè)大容量的補(bǔ)償設(shè)備）相結(jié)合，以分散為主。 （4）降損與調(diào)壓相結(jié)合，以降損為主。4、無功補(bǔ)償?shù)呐渲迷瓌t415、無功補(bǔ)償?shù)拇胧?）利用同步發(fā)電機(jī)進(jìn)行補(bǔ)償增發(fā)無功，適當(dāng)減發(fā)有功。（2）利用調(diào)相機(jī)進(jìn)行無功補(bǔ)償 即是空載過勵運(yùn)行的同步發(fā)電機(jī)，發(fā)無功；而在欠勵運(yùn)行時吸收無功。（3）利用電容器進(jìn)行無功補(bǔ)償額定運(yùn)行下可發(fā)的無功：42 1）由可控硅控制的電抗器與電容器并聯(lián)組成的無功補(bǔ)償裝置，并聯(lián)在降壓變電所的低壓母線上 （4）利用靜止補(bǔ)償器進(jìn)行無

13、功補(bǔ)償2）響應(yīng)速度快，調(diào)節(jié)性能好。3）逐步取代調(diào)相機(jī) 43二、電壓調(diào)整1、電力系統(tǒng)的電壓管理 在進(jìn)行電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)時，由于各負(fù)荷點(diǎn)對電壓質(zhì)量的要求還不明確，所以難以具體確定各中樞點(diǎn)電壓控制的范圍。 為此規(guī)定了“逆調(diào)壓”、“順調(diào)壓”、“常調(diào)壓”等幾種中樞點(diǎn)電壓控制的方式。 442、電壓調(diào)整的基本原理由發(fā)電廠母線處電壓開始推算，可求得： 45 為維持用戶處端電壓滿足要求，可采用以下措施進(jìn)行電壓調(diào)整：（1）調(diào)節(jié)勵磁電流以改變發(fā)電機(jī)端電壓；（2）改變變壓器T1、T2的變比；（3）通過改變電力網(wǎng)無功功率分布；（4）改變輸電線路的參數(shù)（降低輸電線路的電抗）。 463、各種調(diào)壓措施的合理應(yīng)用（1）各類用戶

14、將功率因數(shù)提高到現(xiàn)行規(guī)程的規(guī)定。 （2）改變發(fā)電機(jī)勵磁，改變發(fā)電機(jī)輸出的無功功率和發(fā)電機(jī)的端電壓 。（3）增添必要的無功補(bǔ)償容量，并按無功功率就地平衡的原則進(jìn)行補(bǔ)償容量的分配。 47（4）當(dāng)系統(tǒng)的無功功率供應(yīng)比較充裕時，各變電所的調(diào)壓問題可以通過選擇變壓器的分接頭來解決。 （5）在整個系統(tǒng)無功不足的情況下，不宜采用調(diào)整變壓器分接頭的辦法來提高電壓。 （6）對于10kV及以下電壓等級的電網(wǎng)，由于負(fù)荷分散、容量不大，按允許電壓損耗來選擇導(dǎo)線截面是解決電壓質(zhì)量問題的正確途徑 。48現(xiàn)在都用有載調(diào)壓變壓器:1) 500kV級等變壓器，一般高壓側(cè)分接頭設(shè)定在額定電壓水平的檔位上，運(yùn)行中主要靠投切低壓側(cè)的

15、電容器和電抗器來滿足電壓水平。2）終端變壓器，根據(jù)實(shí)測的電壓水平，調(diào)整高壓側(cè)的分接頭。49第六節(jié) 配電網(wǎng)的短路電流計(jì)算1、三相對稱短路過程簡單分析5、若已知短路容量，求供電系統(tǒng)的阻抗2、短路沖擊電流4、用標(biāo)么值計(jì)算3、求短路電流周期分量的有效值6、系統(tǒng)的運(yùn)行方式7、短路電流的計(jì)算步驟8、有限容量電源的短路電流計(jì)算50短路：供電系統(tǒng)中一相或多相載流導(dǎo)體接地或相互接觸并產(chǎn)生超出規(guī)定值的大電流。51產(chǎn)生的原因：絕緣損壞、誤操作70%、雷擊或過電壓擊穿。短路導(dǎo)致的后果：1）短路電流的數(shù)值一般是正常工作電流的10多倍；2）產(chǎn)生電動力、和設(shè)備溫升，造成極大的破壞；3）使供電電源母線的電壓降低，影響非故障的

16、電氣設(shè)備的運(yùn)行。52一、短路過程的簡單分析53短路前整個回路流過的電流i為： 短路前電流幅值 相電壓的初相角 每相阻抗的阻抗角 短路后分成兩個獨(dú)立回路，左端回路電流（瞬時值）：這個微分方程的解 ：54這個微分方程的解 ：短路電流的非周期分量; 按指數(shù)規(guī)律衰減短路電流的周期分量 周期分量的幅值非周期分量的初始值 回路的時間常數(shù) 55若電源電壓維持恒定(或?yàn)闊o窮大電源):周期分量的起始值(次暫態(tài)電流)一般可用短路發(fā)生前的電流值代之562、短路沖擊電流當(dāng)經(jīng)過半個周期時（約0.01s）后，出現(xiàn)沖擊電流的最大值 ：沖擊系數(shù)高壓供電系統(tǒng)：低壓供電系統(tǒng)：；周期分量的有效值；沖擊電流的有效值：(高壓)(低壓)

17、）沖擊電流的最大值 用于校驗(yàn)設(shè)備的動穩(wěn)定性）沖擊電流的有效值 用于校驗(yàn)設(shè)備（斷路器）的開斷能力（開斷電流）573、求短路電流周期分量的有效值把電源看成無窮大電源,即維持電壓不變，則:高壓供電系統(tǒng)：低壓供電系統(tǒng)：584、用標(biāo)么值計(jì)算供電系統(tǒng)元件電抗的計(jì)算線路：等于電抗乘以基準(zhǔn)容量后，除以該線路所在區(qū)段平均電壓的平方值。 變壓器：電抗器：電力系統(tǒng)：59則短路電流：則三相短路容量：令 605、若已知短路容量，求供電系統(tǒng)的阻抗 如已知電力系統(tǒng)變電所出口斷路器的短路容量（遮斷容量）為則供電系統(tǒng)的阻抗：61 短路電流的大小與系統(tǒng)的運(yùn)行方式有很大的關(guān)系。 最大運(yùn)行方式和最小運(yùn)行方式 1）最大運(yùn)行方式下發(fā)電機(jī)組投運(yùn)多，雙回輸電線路及并聯(lián)變壓器均全部運(yùn)行。此時，整個系統(tǒng)的總的短路阻抗最小，短路電流最大； 2）最小運(yùn)行方式下由于電源中一部分發(fā)電機(jī)、變壓器及輸電線路解列，一些并聯(lián)變壓器為保證處于最佳運(yùn)行狀態(tài)也采用分列運(yùn)行，這樣使總的短路阻抗變大，短路電流也相應(yīng)減小。 6、系統(tǒng)的運(yùn)行方式627、短路電流的計(jì)算步驟（1）取功率基準(zhǔn)值并取各級電壓基準(zhǔn)值等于該級的平均額定電壓，即（2）計(jì)算各元件的電抗標(biāo)么值，并繪制出等值電路；（3）網(wǎng)絡(luò)化簡，求出從電源至短路點(diǎn)之間的總電抗標(biāo)么值（4）計(jì)算