電力工程基礎(chǔ) 第五章 講解

電力工程基礎(chǔ)合肥工業(yè)大學電氣與自動化工程學院合肥工業(yè)大學.電氣與自動化工程學院輸電線等值電路中電抗、對地電納的計算三相對稱導(dǎo)線的每一相導(dǎo)線的單位長度的電抗為計算半徑三相導(dǎo)線間的幾何均距導(dǎo)體的相對磁導(dǎo)率（對于鋁絞線等金屬為1）Djp：幾何均距在導(dǎo)線不同排列方式下，計算值不同；一般有兩種排列方式：水平和對稱排列；分裂導(dǎo)線的等值半徑計算半徑的計算方法，以及注意A如何進行計算三繞組變壓器、自耦變壓器等值電路的注意事項（一）三繞組變壓器、自耦變壓器的等值電路將同相的三個繞組的阻抗歸算到一個基準電壓下接成星形，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合肥工業(yè)大學.電氣與自動化工程學院電阻、電抗的計算三繞組變壓器的勵磁導(dǎo)納的計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)容量比進行折算。電壓百分比不需要進行折算。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)容量比進行折算。短路功率折算電壓百分比折算？？？變壓器的∏型等值電路使用雙端口網(wǎng)絡(luò)變換的知識進行，計算公式需要記憶！5.3電壓、和功率分布計算電力系統(tǒng)的潮流計算：計算電力系統(tǒng)在各種運行方式下各節(jié)點的電壓和通過網(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)潮流計算實際就是變壓器和輸電線路的潮流分布計算的組合。合肥工業(yè)大學.電氣與自動化工程學院輸電線路的電壓和功率分布計算除特殊說明外，通常采用三相功率、線電壓、線電流和單相等值電路進行電力系統(tǒng)的分析和計算。1、給定同一節(jié)點運行參數(shù)的電壓和功率分布計算首端電壓怎么求？合肥工業(yè)大學.電氣與自動化工程學院1、給定同一節(jié)點運行參數(shù)的電壓和功率分布計算假定電壓降落的橫分量電壓降落的縱分量合肥工業(yè)大學.電氣與自動化工程學院假定電壓降落的橫分量電壓降落的縱分量合肥工業(yè)大學.電氣與自動化工程學院變壓器的電壓和功率分布計算線路與變壓器的功率、電壓計算有何異同？計算原理相同；計算公式相似；電納損耗不同；一負一正相反。(空載損耗)合肥工業(yè)大學.電氣與自動化工程學院2、給定不同節(jié)點運行參數(shù)的電壓和功率分布計算前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行計算。反復(fù)迭代循環(huán)計算直到誤差滿足要求。工程上的近似計算方法（1）令末端電壓為額定電壓，由末端向首端推算，計算出首端功率；（2）利用首端已知電壓和計算得到的始端功率，由首端向末端推算電壓降落，從而確定末端電壓。合肥工業(yè)大學.電氣與自動化工程學院電壓降落。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、工程上常用的幾個計算量電壓損耗。指網(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)中某點的實際電壓值與網(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載時電壓的數(shù)值差（常用百分值表示）。合肥工業(yè)大學.電氣與自動化工程學院二、變壓器的電壓和功率分布計算根據(jù)變壓器的實驗數(shù)據(jù)進行簡化計算。包括勵磁支路損耗、阻抗支路損耗。簡化公式的條件和過程是什么？合肥工業(yè)大學.電氣與自動化工程學院三、開式電力網(wǎng)的潮流計算可先對等值電路進行簡化，利用運算負荷（將節(jié)點上的所有功率合成一個負荷稱為運算負荷）將網(wǎng)絡(luò)簡化為幾個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行計算。1、同一電壓等級開式電力網(wǎng)的潮流計算一般由一個電源點通過輻射網(wǎng)絡(luò)向若干個負荷節(jié)點供電。abcd已知同一端點參數(shù)，求對側(cè)參數(shù)時，按步驟逐步進行推算；已知不同一端點參數(shù)，求剩余參數(shù)時，按近似計算方法進行前后推算；多級電壓網(wǎng)？合肥工業(yè)大學.電氣與自動化工程學院將變壓器表示為理想變壓器與變壓器阻抗電路相串聯(lián)2、多級電壓開式電力網(wǎng)的潮流計算將變壓器二次側(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、無需勵磁）時，可以按照前述處理同一電壓等級開式電力網(wǎng)的類似方法進行電力網(wǎng)的潮流計算。遇到理想變壓器時，要根據(jù)變比進行電壓的歸算，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)。這時整個網(wǎng)絡(luò)就轉(zhuǎn)換為同一個電壓等級，其潮流計算方法即為同一電壓等級的開式電力網(wǎng)的計算方法。除一次側(cè)外，此時求出的各節(jié)點的電壓值均不是各節(jié)點的實際值，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)點的實際電壓值第一種方法使用起來較為方便！合肥工業(yè)大學.電氣與自動化工程學院四、閉式電力網(wǎng)的潮流計算負荷可以從兩個及兩個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)最終可以簡化為兩端供電電力網(wǎng)，先確定不計網(wǎng)絡(luò)損耗的電力網(wǎng)中的功率分布（初步潮流分布計算）；以此為基礎(chǔ)，將閉式電力網(wǎng)拆成開式電力網(wǎng)，再進行潮流計算。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、無功負荷和無功損耗3、無功功率的平衡與運行電壓水平二、中樞點的電壓管理三、電力系統(tǒng)的調(diào)壓措施1、利用發(fā)電機調(diào)壓2、改變變壓器的變比調(diào)壓3、利用無功功率補償調(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.電氣與自動化工程學院5.4無功功率與電壓的調(diào)整合肥工業(yè)大學.電氣與自動化工程學院在額定電壓附近，無功功率對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、同步調(diào)相機、電力電容器和靜止補償器等。ＰＱ定子電流限制轉(zhuǎn)子電流限制有功出力限制5.4無功功率與電壓的調(diào)整合肥工業(yè)大學.電氣與自動化工程學院在額定電壓附近，無功功率對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、同步調(diào)相機、電力電容器和靜止補償器等。ＰＱ定子電流限制轉(zhuǎn)子電流限制有功出力限制發(fā)電機曲線電動機曲線合肥工業(yè)大學.電氣與自動化工程學院同步調(diào)相機實質(zhì)上就是無功功率發(fā)電機，相當于空載運行的同步發(fā)電機電力電容器并聯(lián)接于電網(wǎng)，只能向系統(tǒng)供給感性無功功率過勵磁運行：向系統(tǒng)輸送無功功率；欠勵磁運行：從系統(tǒng)吸收無功功率；欠勵磁運行時的容量僅設(shè)計為過勵磁運行時容量的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。合肥工業(yè)大學.電氣與自動化工程學院2、無功負荷和無功損耗電網(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。異步電動機的勵磁功率，它與施加在電動機上的電壓成正比電力系統(tǒng)的無功負荷與電壓的靜態(tài)特性主要由異步電動機決定。異步電動機漏抗中的無功損耗，它與負荷電流平方成正比串聯(lián)電抗會產(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。分為勵磁支路損耗和繞組支路漏抗損耗兩部分。合肥工業(yè)大學.電氣與自動化工程學院3、無功功率的平衡與運行電壓水平無功備用容量一般為無功負荷的7%~15%。在無功電源不足時，應(yīng)增設(shè)無功補償裝置，并應(yīng)盡可能裝在負荷中心，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、無功負荷與運行電壓之間的關(guān)系當系統(tǒng)無功電源充足時，可以維持系統(tǒng)在較高的電壓水平下運行。合肥工業(yè)大學.電氣與自動化工程學院為了滿足負荷點A、B的調(diào)壓要求，中樞點電壓應(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)負荷對電壓的要求，確定中樞點的電壓允許調(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、中樞點的電壓管理0~8h，U（A）=（0.95~1.05）UN+0.04UN=（0.99~1.09）UN8~24h，U（A）=（0.95~1.05）UN+0.10UN=（1.05~1.15）UN0~16h，U（B）=（0.95~1.05）UN+0.01UN=（0.96~1.06）UN16~24h，U（B）=（0.95~1.05）UN+0.03UN=（0.98~1.08）UNt（ｈ）t（ｈ）ABO0.01UN0.04UN0.03UN0.1UN8162481624S△U合肥工業(yè)大學.電氣與自動化工程學院為了滿足負荷點A、B的調(diào)壓要求，中樞點電壓應(yīng)控制的變化范圍是：二、中樞點的電壓管理0~8h，U（A）=（0.95~1.05）UN+0.04UN=（0.99~1.09）UN8~24h，U（A）=（0.95~1.05）UN+0.10UN=（1.05~1.15）UN0~16h，U（B）=（0.95~1.05）UN+0.01UN=（0.96~1.06）UN16~24h，U（B）=（0.95~1.05）UN+0.03UN=（0.98~1.08）UN當由同一中樞點供電的各用戶負荷的變化規(guī)律差別較大時，可能在某些時段內(nèi)，中樞點的電壓不能同時滿足所有用戶的要求，必須采取其他調(diào)壓措施。t（ｈ）0.96UN0.99UN1.06UN1.09UN81624U1.15UN1.05UN0.98UN1.08UN合肥工業(yè)大學.電氣與自動化工程學院逆調(diào)壓：高峰負荷時升高電壓（1.05UN），低谷負荷時降低電壓（UN）的中樞點電壓調(diào)整方式。適用于中樞點供電線路長，負荷變化范圍較大的場合。需要裝設(shè)調(diào)壓設(shè)備。二、中樞點的電壓管理順調(diào)壓：高峰負荷時允許中樞點電壓略低（1.025UN），低谷負荷時允許中樞點電壓略高（1.075UN）的中樞點電壓調(diào)整方式。適合用戶對電壓要求不太高或供電線路不長、負荷變動不大的中樞點。一般不需裝設(shè)特殊的調(diào)壓設(shè)備。常調(diào)壓：在任何負荷下都能保持中樞點電壓為基本不變的數(shù)值，?。?.02~1.05UN）。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。合肥工業(yè)大學.電氣與自動化工程學院三、電力系統(tǒng)的調(diào)壓措施改變發(fā)電機端電壓；改變變壓器的變比；增設(shè)無功補償裝置，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到所需要的電壓通過改變電壓損耗來調(diào)壓R+jX合肥工業(yè)大學.電氣與自動化工程學院1、利用發(fā)電機調(diào)壓按規(guī)定，發(fā)電機運行電壓的變化范圍在發(fā)電機額定電壓的+5%以內(nèi)，在直接以發(fā)電機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)電機調(diào)壓就可以滿足調(diào)壓要求。通過改變發(fā)電機勵磁電流的辦法來調(diào)整發(fā)電機的端電壓，這是一種經(jīng)濟、簡單的調(diào)壓措施?？蓪Πl(fā)電機實行“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)有若干分接頭以供選擇。對應(yīng)變壓器額定電壓的分接頭稱為主接頭或主抽頭?？紤]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，在正常運行時無論負荷怎么變化，只能有一個固定的分接頭。合肥工業(yè)大學.電氣與自動化工程學院2、改變變壓器的變比調(diào)壓分別求出最大負荷和最小負荷下所要求的分接頭電壓，然后求出它們的平均值，最后選擇一個與平均值最接近的分接頭。最后還需要對所選分接頭分別用最大負荷和最小負荷校驗低壓母線實際電壓是否滿足要求。例題5-7合肥工業(yè)大學.電氣與自動化工程學院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個分接頭，即UN+3*2.5%；220kV的有載調(diào)壓變壓器有9個分接頭，即UN+4*2%。有載調(diào)壓變壓器價格較貴，且有載調(diào)壓要注意安全。無功功率不足時怎么辦？合肥工業(yè)大學.電氣與自動化工程學院3、利用無功功率補償調(diào)壓無功功率補償調(diào)壓就是通過在負荷側(cè)安裝同步調(diào)相機、并聯(lián)電容器或靜止補償器，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，從而達到調(diào)壓的目的。注意：并非所有的場合都能利用無功補償來調(diào)壓，關(guān)鍵看R與X的大小。R+jX合肥工業(yè)大學.電氣與自動化工程學院4、改變輸電線路的參數(shù)調(diào)壓串聯(lián)電容補償