電壓功率計(jì)算精品課件

1、電壓功率計(jì)算第1頁，共35頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)14分，星期四合肥工業(yè)大學(xué) .電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院輸電線等值電路中電抗、對(duì)地電納的計(jì)算三相對(duì)稱導(dǎo)線的每一相導(dǎo)線的單位長度的電抗為 計(jì)算半徑三相導(dǎo)線間的幾何均距導(dǎo)體的相對(duì)磁導(dǎo)率（對(duì)于鋁絞線等金屬為1）Djp：幾何均距在導(dǎo)線不同排列方式下，計(jì)算值不同；一般有兩種排列方式：水平和對(duì)稱排列；分裂導(dǎo)線的等值半徑計(jì)算半徑的計(jì)算方法，以及注意A如何進(jìn)行計(jì)算第2頁，共35頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)14分，星期四三繞組變壓器、自耦變壓器等值電路的注意事項(xiàng)（一）三繞組變壓器、自耦變壓器的等值電路 將同相的三個(gè)繞組的阻抗歸算到一個(gè)基準(zhǔn)電壓下接成星形

2、， 激磁導(dǎo)納仍接在電源側(cè)。自耦變壓器、三繞組變壓器的等值電路第3頁，共35頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)14分，星期四合肥工業(yè)大學(xué) .電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院電阻、電抗的計(jì)算三繞組變壓器的勵(lì)磁導(dǎo)納的計(jì)算方法與雙繞組變壓器相同。三繞組變壓器的短路功率要根據(jù)容量比進(jìn)行折算。電壓百分比不需要進(jìn)行折算。自耦變由于短路功率以及短路電壓百分比都沒有進(jìn)行折算，所以短路功率、短路電壓百分比都要根據(jù)容量比進(jìn)行折算。短路功率折算電壓百分比折算？第4頁，共35頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)14分，星期四變壓器的型等值電路使用雙端口網(wǎng)絡(luò)變換的知識(shí)進(jìn)行，計(jì)算公式需要記憶！第5頁，共35頁，2022年，5月20日，1

3、9點(diǎn)14分，星期四5.3 電壓、和功率分布計(jì)算電力系統(tǒng)的潮流計(jì)算：計(jì)算電力系統(tǒng)在各種運(yùn)行方式 下各節(jié)點(diǎn)的電壓和通過網(wǎng)絡(luò)各元件的功率。電力系統(tǒng)網(wǎng)可以理解為由變壓器和輸電線路構(gòu)成，因此電力網(wǎng)潮流計(jì)算實(shí)際就是變壓器和輸電線路的潮流分布計(jì)算的組合。第6頁，共35頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)14分，星期四合肥工業(yè)大學(xué) .電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院輸電線路的電壓和功率分布計(jì)算除特殊說明外，通常采用三相功率、線電壓、線電流和單相等值電路進(jìn)行電力系統(tǒng)的分析和計(jì)算。1、給定同一節(jié)點(diǎn)運(yùn)行參數(shù)的電壓和功率分布計(jì)算首端電壓怎么求？第7頁，共35頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)14分，星期四合肥工業(yè)大學(xué) .電氣與自動(dòng)

4、化工程學(xué)院1、給定同一節(jié)點(diǎn)運(yùn)行參數(shù)的電壓和功率分布計(jì)算假定電壓降落的橫分量電壓降落的縱分量第8頁，共35頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)14分，星期四合肥工業(yè)大學(xué) .電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院假定電壓降落的橫分量電壓降落的縱分量第9頁，共35頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)14分，星期四合肥工業(yè)大學(xué) .電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院變壓器的電壓和功率分布計(jì)算線路與變壓器的功率、電壓計(jì)算有何異同？計(jì)算原理相同；計(jì)算公式相似；電納損耗不同；一負(fù)一正相反。(空載損耗)第10頁，共35頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)14分，星期四合肥工業(yè)大學(xué) .電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院2、給定不同節(jié)點(diǎn)運(yùn)行參數(shù)的電壓和功率分布計(jì)算前

5、面介紹的是已知一端的參數(shù)，求線路或變壓器另一端的參數(shù)。但是在實(shí)際電力系統(tǒng)中，許多情況是已知線路（或變壓器）首端電壓和末端輸出的功率，要求確定首端輸入的功率和末端的電壓。采用前后迭代算法進(jìn)行計(jì)算。反復(fù)迭代循環(huán)計(jì)算直到誤差滿足要求。工程上的近似計(jì)算方法（1）令末端電壓為額定電壓，由末端向首端推算，計(jì)算出首端功率；（2）利用首端已知電壓和計(jì)算得到的始端功率，由首端向末端推算電壓降落，從而確定末端電壓。第11頁，共35頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)14分，星期四合肥工業(yè)大學(xué) .電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院電壓降落。指網(wǎng)絡(luò)元件首、末端電壓的相量差（包括縱分量和橫分量）。3、工程上常用的幾個(gè)計(jì)算量電壓損耗。指

6、網(wǎng)絡(luò)元件首、末端電壓的數(shù)值差（常用百分值表示）。直接反映了供電電壓質(zhì)量電壓偏移。指網(wǎng)絡(luò)中某點(diǎn)的實(shí)際電壓值與網(wǎng)絡(luò)額定電壓的數(shù)值差（常用百分值表示）。衡量電壓質(zhì)量的重要指標(biāo)輸電效率。指線路末端輸出的有功功率與線路首端輸入的有功功率的比值（常用百分值表示）。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（常用百分值表示）。第12頁，共35頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)14分，星期四合肥工業(yè)大學(xué) .電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院二、變壓器的電壓和功率分布計(jì)算根據(jù)變壓器的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行簡(jiǎn)化計(jì)算。包括勵(lì)磁支路損耗、阻抗支路損耗。簡(jiǎn)化公式的條件和過程是什么？第13頁，共35頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)14分，星

7、期四合肥工業(yè)大學(xué) .電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院三、開式電力網(wǎng)的潮流計(jì)算可先對(duì)等值電路進(jìn)行簡(jiǎn)化，利用運(yùn)算負(fù)荷（將節(jié)點(diǎn)上的所有功率合成一個(gè)負(fù)荷稱為運(yùn)算負(fù)荷）將網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)化為幾個(gè)集中阻抗元件相串聯(lián)。然后按從末向首推算功率、從首向末推算電壓的方法進(jìn)行計(jì)算。1、同一電壓等級(jí)開式電力網(wǎng)的潮流計(jì)算一般由一個(gè)電源點(diǎn)通過輻射網(wǎng)絡(luò)向若干個(gè)負(fù)荷節(jié)點(diǎn)供電。abcd已知同一端點(diǎn)參數(shù)，求對(duì)側(cè)參數(shù)時(shí)，按步驟逐步進(jìn)行推算；已知不同一端點(diǎn)參數(shù)，求剩余參數(shù)時(shí)，按近似計(jì)算方法進(jìn)行前后推算；多級(jí)電壓網(wǎng)？第14頁，共35頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)14分，星期四合肥工業(yè)大學(xué) .電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院將變壓器表示為理想變壓器與變壓器阻抗電路相

8、串聯(lián)2、多級(jí)電壓開式電力網(wǎng)的潮流計(jì)算將變壓器二次側(cè)的所有元件參數(shù)全部歸算到變壓器的一次側(cè)多級(jí)電壓網(wǎng)？等值電路中含有理想變壓器（無損耗、無漏磁、無需勵(lì)磁）時(shí)，可以按照前述處理同一電壓等級(jí)開式電力網(wǎng)的類似方法進(jìn)行電力網(wǎng)的潮流計(jì)算。遇到理想變壓器時(shí)，要根據(jù)變比進(jìn)行電壓的歸算，而通過的功率不發(fā)生任何變化。等值電路中不含有理想變壓器，但變壓器的二次側(cè)的參數(shù)均已歸算到一次側(cè)。這時(shí)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)就轉(zhuǎn)換為同一個(gè)電壓等級(jí)，其潮流計(jì)算方法即為同一電壓等級(jí)的開式電力網(wǎng)的計(jì)算方法。除一次側(cè)外，此時(shí)求出的各節(jié)點(diǎn)的電壓值均不是各節(jié)點(diǎn)的實(shí)際值，而是歸算到一次側(cè)的電壓值。還需要通過變壓器的變比，才能得到非一次側(cè)節(jié)點(diǎn)的實(shí)際電壓值第一

9、種方法使用起來較為方便！第15頁，共35頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)14分，星期四合肥工業(yè)大學(xué) .電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院四、閉式電力網(wǎng)的潮流計(jì)算負(fù)荷可以從兩個(gè)及兩個(gè)以上方向獲得電能的電力網(wǎng)稱為閉式電力網(wǎng)閉式電力網(wǎng)最終可以簡(jiǎn)化為兩端供電電力網(wǎng)，先確定不計(jì)網(wǎng)絡(luò)損耗的電力網(wǎng)中的功率分布（初步潮流分布計(jì)算）；以此為基礎(chǔ)，將閉式電力網(wǎng)拆成開式電力網(wǎng)，再進(jìn)行潮流計(jì)算。第16頁，共35頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)14分，星期四5.4 無功功率與電壓的調(diào)整一、電力系統(tǒng)的無功功率平衡 1、無功電源 2、無功負(fù)荷和無功損耗 3、無功功率的平衡與運(yùn)行電壓水平二、中樞點(diǎn)的電壓管理三、電力系統(tǒng)的調(diào)壓措施 1、

10、利用發(fā)電機(jī)調(diào)壓 2、改變變壓器的變比調(diào)壓 3、利用無功功率補(bǔ)償調(diào)壓 4、改變輸電線路的參數(shù)調(diào)壓四、各種調(diào)壓措施的合理應(yīng)用合肥工業(yè)大學(xué) .電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院第17頁，共35頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)14分，星期四5.4 無功功率與電壓的調(diào)整合肥工業(yè)大學(xué) .電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院在額定電壓附近，無功功率對(duì)電壓具有較大的變化率，所以分析系統(tǒng)電壓水平應(yīng)從系統(tǒng)的無功功率入手。1、無功電源一、電力系統(tǒng)的無功功率平衡發(fā)電機(jī)是電力系統(tǒng)基本的有功電源，也是重要的無功電源。包括發(fā)電機(jī)、同步調(diào)相機(jī)、電力電容器和靜止補(bǔ)償器等。定子電流限制轉(zhuǎn)子電流限制有功出力限制第18頁，共35頁，2022年，5月20日，19

11、點(diǎn)14分，星期四5.4 無功功率與電壓的調(diào)整合肥工業(yè)大學(xué) .電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院在額定電壓附近，無功功率對(duì)電壓具有較大的變化率，所以分析系統(tǒng)電壓水平應(yīng)從系統(tǒng)的無功功率入手。1、無功電源一、電力系統(tǒng)的無功功率平衡發(fā)電機(jī)是電力系統(tǒng)基本的有功電源，也是重要的無功電源。包括發(fā)電機(jī)、同步調(diào)相機(jī)、電力電容器和靜止補(bǔ)償器等。定子電流限制轉(zhuǎn)子電流限制有功出力限制發(fā)電機(jī)曲線電動(dòng)機(jī)曲線第19頁，共35頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)14分，星期四合肥工業(yè)大學(xué) .電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院同步調(diào)相機(jī)實(shí)質(zhì)上就是無功功率發(fā)電機(jī)，相當(dāng)于空載運(yùn)行的同步發(fā)電機(jī)電力電容器并聯(lián)接于電網(wǎng)，只能向系統(tǒng)供給感性無功功率過勵(lì)磁運(yùn)行：向系統(tǒng)輸

12、送無功功率；欠勵(lì)磁運(yùn)行：從系統(tǒng)吸收無功功率；欠勵(lì)磁運(yùn)行時(shí)的容量?jī)H設(shè)計(jì)為過勵(lì)磁運(yùn)行時(shí)容量的50%60%。它供給的無功功率與其端口電壓的平方成正比，其容量可大可小，可集中可分散，但只能分組投切，不可平滑調(diào)節(jié)。靜止無功補(bǔ)償器既可發(fā)出無功功率，也可吸收無功功率它是由晶閘管控制的可調(diào)電抗器與電容器并聯(lián)組成，利用控制回路可平滑調(diào)節(jié)無功功率的大小。第20頁，共35頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)14分，星期四合肥工業(yè)大學(xué) .電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院2、無功負(fù)荷和無功損耗電網(wǎng)中的無功損耗包括：傳輸線路的無功損耗、變壓器上的無功損耗。異步電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁功率，它與施加在電動(dòng)機(jī)上的電壓成正比電力系統(tǒng)的無功負(fù)荷與電壓的靜

13、態(tài)特性主要由異步電動(dòng)機(jī)決定。異步電動(dòng)機(jī)漏抗中的無功損耗，它與負(fù)荷電流平方成正比串聯(lián)電抗會(huì)產(chǎn)生無功損耗，與傳輸電流的平方成正比；并聯(lián)電納為感性無功電源。分為勵(lì)磁支路損耗和繞組支路漏抗損耗兩部分。第21頁，共35頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)14分，星期四合肥工業(yè)大學(xué) .電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院3、無功功率的平衡與運(yùn)行電壓水平無功備用容量一般為無功負(fù)荷的7%15%。在無功電源不足時(shí)，應(yīng)增設(shè)無功補(bǔ)償裝置，并應(yīng)盡可能裝在負(fù)荷中心，做到無功功率的就地平衡，以減少無功功率在網(wǎng)絡(luò)中的傳輸引起的網(wǎng)絡(luò)功率損耗和電壓損耗。無功電源、無功負(fù)荷與運(yùn)行電壓之間的關(guān)系當(dāng)系統(tǒng)無功電源充足時(shí)，可以維持系統(tǒng)在較高的電壓水平下運(yùn)

14、行。第22頁，共35頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)14分，星期四合肥工業(yè)大學(xué) .電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院為了滿足負(fù)荷點(diǎn)A、B的調(diào)壓要求，中樞點(diǎn)電壓應(yīng)控制的變化范圍是：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)，因此應(yīng)根據(jù)負(fù)荷對(duì)電壓的要求，確定中樞點(diǎn)的電壓允許調(diào)整范圍。反映系統(tǒng)電壓水平的主要發(fā)電廠或樞紐變電站的母線二、中樞點(diǎn)的電壓管理08h，U（A）=（0.951.05）UN+0.04 UN=（0.991.09）UN824h， U（A）= （0.951.05）UN+0.10 UN=（1.051.15）UN016h， U（B）= （0.951.05）UN+0.01 UN=（0.961.

15、06）UN1624h， U（B）= （0.951.05）UN+0.03 UN=（0.981.08）UNt（）t（）ABO0.01UN0.04UN0.03UN0.1UN8162481624SU第23頁，共35頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)14分，星期四合肥工業(yè)大學(xué) .電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院為了滿足負(fù)荷點(diǎn)A、B的調(diào)壓要求，中樞點(diǎn)電壓應(yīng)控制的變化范圍是：二、中樞點(diǎn)的電壓管理08h，U（A）=（0.951.05）UN+0.04 UN=（0.991.09）UN824h， U（A）= （0.951.05）UN+0.10 UN=（1.051.15）UN016h， U（B）= （0.951.05）UN+0.

16、01 UN=（0.961.06）UN1624h， U（B）= （0.951.05）UN+0.03 UN=（0.981.08）UN當(dāng)由同一中樞點(diǎn)供電的各用戶負(fù)荷的變化規(guī)律差別較大時(shí)，可能在某些時(shí)段內(nèi)，中樞點(diǎn)的電壓不能同時(shí)滿足所有用戶的要求，必須采取其他調(diào)壓措施。t（）0.96UN0.99UN1.06UN1.09UN81624U1.15UN1.05UN0.98UN1.08UN第24頁，共35頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)14分，星期四合肥工業(yè)大學(xué) .電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院逆調(diào)壓：高峰負(fù)荷時(shí)升高電壓（1.05UN），低谷負(fù)荷時(shí)降低電壓（UN）的中樞點(diǎn)電壓調(diào)整方式。適用于中樞點(diǎn)供電線路長，負(fù)荷變化范

17、圍較大的場(chǎng)合。需要裝設(shè)調(diào)壓設(shè)備。二、中樞點(diǎn)的電壓管理順調(diào)壓：高峰負(fù)荷時(shí)允許中樞點(diǎn)電壓略低（1.025UN），低谷負(fù)荷時(shí)允許中樞點(diǎn)電壓略高（1.075UN）的中樞點(diǎn)電壓調(diào)整方式。適合用戶對(duì)電壓要求不太高或供電線路不長、負(fù)荷變動(dòng)不大的中樞點(diǎn)。一般不需裝設(shè)特殊的調(diào)壓設(shè)備。常調(diào)壓：在任何負(fù)荷下都能保持中樞點(diǎn)電壓為基本不變的數(shù)值，取（1.021.05UN）。一般不需裝設(shè)特殊的調(diào)壓設(shè)備。通過合理地選擇變壓器的分接頭和并聯(lián)電容器就能滿足要求。第25頁，共35頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)14分，星期四合肥工業(yè)大學(xué) .電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院三、電力系統(tǒng)的調(diào)壓措施改變發(fā)電機(jī)端電壓；改變變壓器的變比；增設(shè)無功補(bǔ)

18、償裝置，減少網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臒o功功率；改變輸電線路的參數(shù)。通過改變電壓水平達(dá)到所需要的電壓通過改變電壓損耗來調(diào)壓R+jX第26頁，共35頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)14分，星期四合肥工業(yè)大學(xué) .電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院1、利用發(fā)電機(jī)調(diào)壓按規(guī)定，發(fā)電機(jī)運(yùn)行電壓的變化范圍在發(fā)電機(jī)額定電壓的+5%以內(nèi)，在直接以發(fā)電機(jī)電壓向用戶供電的系統(tǒng)中，如果供電線路不長、電壓損耗不大，用發(fā)電機(jī)調(diào)壓就可以滿足調(diào)壓要求。通過改變發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流的辦法來調(diào)整發(fā)電機(jī)的端電壓，這是一種經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)單的調(diào)壓措施。可對(duì)發(fā)電機(jī)實(shí)行“逆調(diào)壓”以滿足用戶的電壓要求。2、改變變壓器的變比調(diào)壓雙繞組變壓器的高壓繞組，三繞組變壓器的高、中壓繞組都設(shè)

19、有若干分接頭以供選擇。對(duì)應(yīng)變壓器額定電壓的分接頭稱為主接頭或主抽頭。考慮到低壓側(cè)電流大，變壓器低壓側(cè)不設(shè)分接頭。普通雙繞組變壓器的分接頭只能在停電的情況下改變，在正常運(yùn)行時(shí)無論負(fù)荷怎么變化，只能有一個(gè)固定的分接頭。第27頁，共35頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)14分，星期四合肥工業(yè)大學(xué) .電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院2、改變變壓器的變比調(diào)壓分別求出最大負(fù)荷和最小負(fù)荷下所要求的分接頭電壓，然后求出它們的平均值，最后選擇一個(gè)與平均值最接近的分接頭。最后還需要對(duì)所選分接頭分別用最大負(fù)荷和最小負(fù)荷校驗(yàn)低壓母線實(shí)際電壓是否滿足要求。例題5-7第28頁，共35頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)14分，星期四合

20、肥工業(yè)大學(xué) .電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院2、改變變壓器的變比調(diào)壓升壓變壓器分接頭的選擇方法與降壓變壓器的選擇方法基本相同。但在通常的運(yùn)行方式下，其功率方向與降壓變壓器相反，是從低壓側(cè)流向高壓側(cè)的。有載調(diào)壓變壓器可以在帶負(fù)荷條件下切換變壓器分接頭，而且調(diào)節(jié)范圍大，一般在15%以上。目前我國規(guī)定：110kV的有載調(diào)壓變壓器有7個(gè)分接頭，即UN+3*2.5%； 220kV的有載調(diào)壓變壓器有9個(gè)分接頭，即UN+4*2%。有載調(diào)壓變壓器價(jià)格較貴，且有載調(diào)壓要注意安全。無功功率不足時(shí)怎么辦？第29頁，共35頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)14分，星期四合肥工業(yè)大學(xué) .電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院3、利用無功功率補(bǔ)償調(diào)壓無功功率補(bǔ)償調(diào)壓就是通過在負(fù)荷側(cè)安裝同步調(diào)相機(jī)、并聯(lián)電容器或靜止補(bǔ)償器，以減少通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臒o功功率，降低網(wǎng)絡(luò)的電壓損耗，從而達(dá)到調(diào)壓的目的。注意：并非所有的場(chǎng)合都能利用無功補(bǔ)償來調(diào)壓，關(guān)鍵看R與X的大小。R+jX第30頁，共35頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)14分，星期四合肥工業(yè)大學(xué) .電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院4、改變輸電線路的參數(shù)調(diào)壓串聯(lián)電容補(bǔ)償?shù)恼{(diào)壓效果與負(fù)荷的無功功率Q1成正比，因而與負(fù)荷的功率因數(shù)有關(guān)。在負(fù)荷功率因數(shù)較低時(shí)，線路上串聯(lián)電容器的調(diào)壓效果較顯著。