電力工程教案 (5-8章)

附件2

教親（首頁）

院（部）、系:

學(xué)時

學(xué)時

課程代碼總

課程名稱電力工程48

課

時

學(xué)

學(xué)分3講480

機(jī)

時

學(xué)

上

必

時

實(shí)

課程類別理論課（V）公共課（）必修課（J）學(xué)

（V）實(shí)驗(yàn)課（）專業(yè)課（J）院級任選課（）

授課專業(yè)授課班級

任課教師職稱

教通過本課程的教學(xué)，使學(xué)生熟悉電力系統(tǒng)的相關(guān)概念，在進(jìn)入專業(yè)課學(xué)習(xí)之前，

學(xué)

目對電力工程領(lǐng)域各分支體系有一個宏觀認(rèn)識和整體了解；熱悉電力系統(tǒng)等效電路的建

的

和立、短路電流計(jì)算和潮流分布計(jì)算等相關(guān)內(nèi)容。同時，為《電力系統(tǒng)繼電保護(hù)》《電

要力系統(tǒng)分析》等后續(xù)課程打好基礎(chǔ)。

求

教學(xué)重點(diǎn)：

1.電力系統(tǒng)基本慨念及電力負(fù)荷的計(jì)算

教2.短路電流、短路沖擊電流的計(jì)算

學(xué)

重3.供配電一次系統(tǒng)，供配電線路及供配電二次系統(tǒng)

點(diǎn)4.輸配電網(wǎng)的等效模型及潮流分布的計(jì)算，電力系統(tǒng)有功功率和頻率調(diào)整，電力系統(tǒng)無功

、

難功率和電壓調(diào)整

點(diǎn)5.三段式電流保護(hù)、縱聯(lián)電流差動保護(hù)的原理分析及整定

教^?點(diǎn)：

潮流分布的計(jì)算，三段式電流保護(hù)的整定計(jì)算，電力系統(tǒng)電壓調(diào)整

教材：《電力工程基礎(chǔ)》張雪君.第2版.機(jī)械工業(yè)出版社，2023

教

材

參考書：《電力工程基礎(chǔ)》溫步源主編.中國電力出版社，2009：

和

參《電力系統(tǒng)分析》李庚銀主編.機(jī)械工業(yè)出版社，2012；

考

《電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理》賀家李編著.中國電力出版社，2010：

書

教親（課時備課）

第19/20/21課3學(xué)時

課目、課題供配電線路備注

教學(xué)目的了解高低壓配電線路及其接線方二口熟悉線路的結(jié)構(gòu)和敷設(shè)方

和要求式，掌握導(dǎo)線和電纜截面的選擇計(jì)算

重點(diǎn)

導(dǎo)線和電纜截面的選擇和校驗(yàn)

難點(diǎn)

第一節(jié)電力線路及其接線方式

一、電力線路的任務(wù)和類別

分類：低壓：1140V及以下，高壓：1140V以上，超高壓：

220KV及以上。

一、高低壓線路的接線方式

放射式、樹干式、環(huán)形。

第二節(jié)電力線路的結(jié)構(gòu)和敷設(shè)

一、架空線路的結(jié)構(gòu)和敷設(shè)

組成：導(dǎo)線、電桿、絕緣子、線路、金具等。

1、架空線路的導(dǎo)線:單股、多股裸導(dǎo)線如鋼芯

教學(xué)進(jìn)程（含課鋁絞線

堂教學(xué)內(nèi)容、教2、電桿、橫擔(dān)和拉線：終端桿、分支桿、轉(zhuǎn)角桿、

學(xué)方法、輔助直線桿（中間桿）等。

手段、師生互動、3、線路絕緣和金具：

時間分配、板書4、架空線的敷設(shè)：敷設(shè)要求、路徑選擇、導(dǎo)線在電

設(shè)計(jì)）桿上的排列方式、架空線的檔距、弧垂、及其它距離

二、電纜線路的結(jié)構(gòu)和敷設(shè)

1、電纜和電纜頭

油浸紙絕緣電力電纜、交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜等。

2、電纜的敷設(shè)

路徑的選擇：引力、過熱、腐蝕、維護(hù)

敷設(shè)方式：直埋式、電纜溝、架橋、電纜排管及隧道。

3、電纜敷設(shè)的一般要求

增加570%的余量、穿管保護(hù)、防火、防水等。

第三節(jié)導(dǎo)線和電纜截面的選擇計(jì)算

選擇導(dǎo)線和電纜截面的條件：

發(fā)熱條件、電壓損耗條件、經(jīng)濟(jì)電流密度、機(jī)械強(qiáng)度。

一、按發(fā)熱條件選擇導(dǎo)線和電纜截面

1、相線：

2、中性線和保護(hù)線

三和四線制中性線：

兩相三線及單相線路：

PE線的選擇：截面不同要求不同

二、按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線和電纜的截面

按照年運(yùn)行費(fèi)用最小的原則計(jì)算：年折舊費(fèi)維護(hù)費(fèi)十年電能損耗

費(fèi)

經(jīng)濟(jì)截面

作業(yè)布置

主要《電力工程基礎(chǔ)》溫步瀛主編.中國電力出版社，2009：

參考資料

課后自我總結(jié)

分析

第22、23課2學(xué)時

課目、課題供電系統(tǒng)的二次接線及防雷與接地備注

教學(xué)目的

了解供電系統(tǒng)的二次接線形式，掌握變電所的防雷與接地保護(hù)

和要求

重點(diǎn)

變電所的防雷與保護(hù)接地

難點(diǎn)

第一節(jié)二次接線概述

二次回路：是指用來控制、指示、監(jiān)測和保護(hù)一次電路運(yùn)行的電路，

亦稱二次系統(tǒng)，包括控制系統(tǒng)、信號系統(tǒng)、監(jiān)測系統(tǒng)、繼電保護(hù)和自

動化系統(tǒng)等。

按用途分：斷路器控制（操作）回路、信號回路、測量和監(jiān)視回路、

繼電保護(hù)和自動裝置回路等。

變電所二次回路直流操作電源：

1、由蓄電池組供電的直流操作電源

蓄電池主要有鉛酸蓄電池和鎘銀蓄電池兩種。

2、由整流裝置供電的直流操作電源

整流裝置主要有硅整流電容儲能式和復(fù)式整流（功率大，穩(wěn)定性

好）兩種。二、交流操作電源

采用交流操作電源，可使二次回路簡化，投資減少，維護(hù)方便，

教學(xué)進(jìn)程（含課

堂教學(xué)內(nèi)容、教但是它不適于比較復(fù)雜的繼電保護(hù)、自動裝置及其他二次回路“交流

學(xué)方法、輔助操作電源廣泛用于中小型變配電所中。

手段、師生互動、二次回路的接線要求

時間分配、板書

1、按圖施工，接線正確。

設(shè)計(jì)）

2、導(dǎo)線與電氣元件間采用螺栓連接、插接、焊接或壓接等，均應(yīng)

牢固可靠。

3、盤、柜內(nèi)的導(dǎo)線不應(yīng)有接頭，導(dǎo)線芯線應(yīng)無損傷。

4、電纜芯線和導(dǎo)線的端部均應(yīng)標(biāo)明其回路編號.字講清晰口不易

脫色。

5、配線應(yīng)整齊、清晰、美觀，導(dǎo)線絕緣應(yīng)良好，無損傷。

6、每個接線端子的每側(cè)接線不得超過2根。

7、二次回路接地應(yīng)設(shè)專用螺栓。

8、盤、柜內(nèi)的二次回路配線、用于連接盤、柜門上的電器、控制臺

板等可動部位的導(dǎo)線還應(yīng)符合其它要求。

二、二次回路接線圖的繪制要求與方法

1、二次設(shè)備的表示方法

所有二次設(shè)備都必須按規(guī)定，標(biāo)明其項(xiàng)目代號。項(xiàng)目是指接線圖

上用圖形符號所表示的元件、部件、組件、功能單元、設(shè)備、系統(tǒng)等。

2、接線端子的表示方法

所有設(shè)備上都有接線端子，其端子代號應(yīng)與設(shè)備上端子標(biāo)志一致。

如果設(shè)備的端子沒有標(biāo)忐時，應(yīng)在接線圖上標(biāo)示端子代號。

3、連接導(dǎo)線的表示方法

連續(xù)線表示法、中斷線表示法

用連續(xù)線表示的連接導(dǎo)線如果全部畫出，有時顯得過于繁復(fù)，因此在

不致引起誤解的情況卜.，也可將導(dǎo)線組、電纜等用加粗的線條來表示。

在配電裝置二次回路接線圖上多采用中斷線來表示連接導(dǎo)線，顯得簡

明清晰，對安裝接線和維護(hù)檢修都很方便。

第二節(jié)變電所的防雷與接地過電壓與防雷

一、過電壓及雷電

過電壓：在電氣線路或電氣設(shè)備上出現(xiàn)的超過正常工作要求的電

壓?？煞譃閮?nèi)部過電壓和雷電過電壓兩大類，雷電過電壓乂有直接雷

擊和間接雷擊兩種。

二、防雷裝置

1、避雷針

避雷針?般采用鍍鋅圓鋼或鍍鋅鋼管制成。它通常安裝在建筑物

上，它的下端要經(jīng)引下線與接地裝置連接。避雷針實(shí)質(zhì)上是引雷針，

它把雷電流引入地下，從而保護(hù)了線路、設(shè)備及建筑物等。

2、避雷線

避雷線：一般采用截面不小于35mm2的鍍鋅鋼絞線，架設(shè)在架空

電力線路的上方，其功能和原理與避雷針基本相同。

3、避雷器

避雷器：避雷器與被保護(hù)設(shè)備并聯(lián)，裝在被保護(hù)設(shè)備的電源側(cè)，當(dāng)線

路上出現(xiàn)危及設(shè)備絕緣的雷電過電壓時，避雷器的火花間隙就被擊

穿，或由高阻變?yōu)榈妥?，使過電壓對大地放電，從而保護(hù)了設(shè)備的絕

緣。

有：閥式避雷器、排氣式避雷器、保護(hù)間隙、金屬氧化物避雷器。

三、防雷措施

架空線路、變配電所、高壓電動機(jī)及建筑物的防雷措施。

四、電氣裝置的接地和接地電阻

1、電氣裝置應(yīng)接地或接零的金屬部分：

電機(jī)、變壓器、電纜橋架、支架和井架、用電器具等的金屬底座

和外殼。

2、接地電阻及其要求

接地電阻：接地體的流散電阻與接地線和接地體電阻的總和。由

于接地線和接地體的電阻相對很小，因此接地電阻可認(rèn)為就是接地體

的流散電阻。

保護(hù)接地電阻應(yīng)為：RE<0.5Q

作業(yè)布置

主要《電力工程基礎(chǔ)》溫步瀛主編.中國電力出版社，2009：

參考資料

課后自我總結(jié)

分析

第24、25課2學(xué)時

課目、課題電力網(wǎng)的運(yùn)行分析備注

教學(xué)目的

熟練掌握電力系統(tǒng)中各元件的參數(shù)和等值電路

和要求

重點(diǎn)

變壓器的參數(shù)和等值電路

難點(diǎn)

第一節(jié)電力系統(tǒng)元件的參數(shù)和等效電路

發(fā)電機(jī)的參數(shù)和等值電路

二XG%

G_100SN

電力線路的參數(shù)和數(shù)學(xué)模型

(1)短線路的等值電路

電壓在35kv及以下的架空線路等值電路一個串聯(lián)總阻抗Z=

R+jX,其基本方程為

L」z上-

教學(xué)進(jìn)程(含課+O---------11-----------0十

堂教學(xué)內(nèi)容、教Ui=U+Zh

??,2“心

學(xué)方法、輔助

1\=11

手段、師生互動、-0-------------------------0-

時間分配、板書(2)中等長度線路

設(shè)計(jì))

對于電壓為110?330kv、線長/=100?300km之間的架空線路

及klOOkm的電纜線路均可視為中等長度線路,等值電路常為開形，

在開形等值電路中，除串聯(lián)的線路總阻抗Z=R+jX外，還將線路的總

導(dǎo)納Y=jB分為兩半，分別并聯(lián)在線路的始末兩端。

基本方程：

譏=九十億+與2Z+&］一名_^+

y.y.2,“必的心

fl=-f71+-(；2+/2-o___1_________1___o-

u22

(3)長線路的等值電路

對于電壓為330kv及以上、線長/>300km的架空線路和線長

/>100km的電纜線路，一般稱之為長線路。和中長線路相比較，其電

阻、電抗及電納需考慮修正系數(shù)的影響：

電抗器的參數(shù)和等值電路

一般電抗器銘牌上會給出其額定電壓ULN、額定電流和電抗百分

值4%,由此可求解電抗器的電抗。X,X4心

100V31小

變壓器的參數(shù)和等值電路

變壓器的R】、X】、（“、分別反映了變壓器的四種基本功率損耗，

即銅損耗、漏磁無功損耗、鐵損耗和勵磁無功損耗。

變壓器電阻R1反映經(jīng)過折算后的一、二次繞組電阻之和，可通過短

路試驗(yàn)數(shù)據(jù)求得RgW

變壓器電抗反映折算后的變壓器一、一次繞組的漏抗之和，也

可通過短路試驗(yàn)數(shù)據(jù)求得。xT-1的

電力變H器電導(dǎo)G11是反映變壓器勵磁支路有功損耗的等值電導(dǎo)，可通

過空載試驗(yàn)數(shù)據(jù)求得。采用工程單位時，可推導(dǎo)得到

電力變E器電納BT是反映與變壓器主磁通的等值參數(shù)（勵磁電抗）相

應(yīng)的電納，也同樣可以通過空載試驗(yàn)數(shù)據(jù)求得

負(fù)荷的參數(shù)和等值電路

負(fù)荷的表示辦法不同，一般有：用恒定的功率表示負(fù)荷；用恒定

的阻抗表示負(fù)荷；用感應(yīng)電機(jī)的機(jī)械特性表示負(fù)荷；用負(fù)荷的靜態(tài)特

性方程表示負(fù)荷。最常用的是前兩種。

作業(yè)布置P2437-3

主要

《電力系統(tǒng)分析》李庚銀主編.機(jī)械工業(yè)出版社，；

參考資料2012

課后自我總結(jié)

分析

第26、27課2學(xué)時

課目、課題電力網(wǎng)的運(yùn)行分析備注

教學(xué)目的

熟練掌握有名值法電壓等級歸算和標(biāo)幺值法電壓等級歸算

和要求

重點(diǎn)

標(biāo)幺值法電壓等級的歸算

難點(diǎn)

復(fù)習(xí)電力系統(tǒng)各元件的參數(shù)及等值電路

標(biāo)幺值的概念和特點(diǎn)

第二節(jié)電力系統(tǒng)的等效電路

所謂電力系統(tǒng)的等值電路，就是由單個電力元件的等值電路組合而成

的等值電網(wǎng)絡(luò)。

用有名值計(jì)算時的電壓等級歸算

1.選取基本級。

一般以最高電壓等級為基本級；在進(jìn)行短路計(jì)算時，i般以短路

點(diǎn)所在的電壓等級為基本級，

教學(xué)進(jìn)程(含課2.確定變比。

堂教學(xué)內(nèi)容、教

學(xué)方法、輔助變壓器的變比分為兩種，即實(shí)際額定變比和平均額定變比。

手段、師生互動、變E器的變比=基本級側(cè)電壓/待歸算級側(cè)電壓

時間分配、板書

設(shè)計(jì))3.參數(shù)歸算。

(1)準(zhǔn)確歸算法

變壓器的實(shí)際額定變比為

星.貝的實(shí)際叫電壓

得歸凝紛的買，落割?

IX-M

如設(shè)待歸算級參數(shù)為Z'、V、G、歸算至基本級的參數(shù)

為Z、KU、L二者的關(guān)系：

Z=k2Z'Y=\Y,U=kU'I=-r

k1k

對多電壓等級：k=k1,k1……

(2)近似歸算法

采用變15.器的平均額定變比進(jìn)行參數(shù)歸算，而變壓器兩側(cè)母線的平均

額定電壓一般較網(wǎng)絡(luò)的額定電壓高5%o

標(biāo)幺值計(jì)算時的電壓級歸算

所謂標(biāo)幺值是相對單位制的一種表示方法，在標(biāo)幺值中參與計(jì)算

的各種物理量都是用無單位的相對數(shù)值表示。其數(shù)學(xué)表達(dá)式如下：

其扇i(任復(fù)?位)

標(biāo)幺值二.★值V柄值向

對多電E等級的網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)參數(shù)必須歸算到同一個電壓等級上。

歸算的途徑有兩個：

(1)先將網(wǎng)絡(luò)中各待歸算級元件的阻抗、導(dǎo)納以及電壓、電流的有名

值參數(shù)歸算到基本級上，然后再除以基本上與之相對應(yīng)的基準(zhǔn)值，得

到標(biāo)么值參數(shù)。即先有名值歸算，后取標(biāo)么值。

(2)先將基本級上的基準(zhǔn)值電壓、電流、阻抗、導(dǎo)納歸算到各待

歸算級，然后再被待歸算級上相應(yīng)的電壓、電流、阻抗、導(dǎo)納分別去

除，得到標(biāo)么值參數(shù)。即先基準(zhǔn)值歸算，后取標(biāo)么值。

,z./=zC

Z，_2Z；

歸算(高一低)取標(biāo)么.Y；5卜

u：=-i/u=—

女b4

],L]L

1b~=bJI'

"Sb

作業(yè)布置P2437-6

主要《電力系統(tǒng)分析》李庚銀主編.機(jī)械工業(yè)出版社，2012；

參考資料

課后自我總結(jié)

分析

第28、29課2學(xué)時

課目、課題電力網(wǎng)的運(yùn)行分析備注

教學(xué)目的

了解電壓降落和功率損耗的概念，掌握潮流分布的計(jì)算

和要求

重點(diǎn)

潮流分布

難點(diǎn)

復(fù)習(xí)電力系統(tǒng)各元件的參數(shù)及等值電路

標(biāo)幺值的概念和特點(diǎn)

第三節(jié)簡單電力網(wǎng)的潮流分析

電力系統(tǒng)的潮流分布，是指電力系統(tǒng)在某一穩(wěn)態(tài)的正常運(yùn)行方式

下，電力網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點(diǎn)的電壓和支路功率的分布情況。

單一元件的功率損耗W電壓降落

線路的功率損耗

u

5s;S'Rjx5"s22

A/IZ2

BRijAQ.

教學(xué)進(jìn)程（含課Tj2j2T

堂教學(xué)內(nèi)容、教

學(xué)方法、輔助

手段、師生互動、圖中的等值電路忽略了對地電導(dǎo)，功率為三相功率，電壓為線電

時間分配、板書

壓。值得注意的是，阻抗兩端通過的電流相同，均為/，阻抗兩端的

設(shè)計(jì)）

功率則不同，分別為S'和S"。

電流在線路的電阻和電抗上產(chǎn)生的功率損耗為

2

A4=M+jAQL=/（/?+jX）=產(chǎn);2。（R+jX）

若電流用首端功率和電壓計(jì)算，則

2=C^（R+jx）

在外加電壓作用下，線路電容將女生無功功率AQH。

心=-洌；AQB2=-；BU；

輸電線路的電壓降

設(shè)網(wǎng)絡(luò)元件的一相等值電路如圖所示，其中R和X分別為一相

的電阻和等值電抗，U和/表示相電壓和相電流。

n

U'S'RjXsu2

O?-----[1-----nnnnn---->Q

//，Se

網(wǎng)絡(luò)元件的電壓降落是指元件首末端兩點(diǎn)電壓的相量差，由等值

電路可知

U}-U2=(R+jX)I

Ui-U2=(R+)X)I=^U2+3U2

△4和54分別稱為電壓降落的縱分量和橫分量

用功率代替電流寫為

■巴

PBX-QnR

OUy=--------------

--

電壓損耗和電壓偏移

在討論電網(wǎng)的電壓水平和電能質(zhì)量時，電壓損耗和電壓偏移是兩個常

用的概念。

電壓損耗定義為元件兩端間電壓幅值的絕對值之差，也用AU表示。

AU=U1-U2=AC

電壓偏移是指網(wǎng)絡(luò)中某節(jié)點(diǎn)的實(shí)際電壓同該節(jié)點(diǎn)的額定電壓之

差，也可以用額定電壓的百分?jǐn)?shù)表示

[J-U

電壓偏移(％)=N-100

UZ

變壓器的功率損耗和電壓降落

aS,S\RijXTSU

->-----(----?-----11-------------------->—22

ASo▼//

-對\\OT

變壓器的等值電路與線路的區(qū)別在于只有一個對地并聯(lián)支路。串

聯(lián)支路的電阻和電抗產(chǎn)生的功率損耗，其計(jì)算方法與線路相同。

2

S.=(GT+jBv)U

S。=—+>-=:+喘SN

1Uv

開式網(wǎng)絡(luò)的潮流計(jì)算

開式網(wǎng)絡(luò)又稱單側(cè)電源輻射狀網(wǎng)絡(luò)，是由單一電源點(diǎn)通過輻射狀網(wǎng)絡(luò)

向多個負(fù)荷點(diǎn)供電的網(wǎng)絡(luò)。

(1)已知末端電壓

已知末端節(jié)點(diǎn)4的電壓，可以從節(jié)點(diǎn)4開始，利用前面介紹的單

一元件功率損耗和電壓降落的計(jì)算方法，采用節(jié)點(diǎn)4的電壓和功率

Sg計(jì)算線路支路3-4的電壓損耗和功率損耗，從而得到節(jié)點(diǎn)3的電

壓以及線路2-3末端的功率S；3,計(jì)算S；3時需注意還要加上節(jié)點(diǎn)3

的運(yùn)算負(fù)荷S3；然后按同樣方法依次計(jì)算支路2-3和支路1-2的電壓

降落和功率損耗，直到計(jì)算到首端得到節(jié)點(diǎn)1的電壓和首端功率SI2。

在不要求特別精確時.，電壓計(jì)算中的電壓損耗可近似采用電壓降落的

縱分量代替。

(2)已知首端電壓

但是，電力系統(tǒng)在多數(shù)情況下是已知電源點(diǎn)電壓和負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的功

率，要求確定各負(fù)荷點(diǎn)電壓和網(wǎng)絡(luò)中的功率分布。在這種情況下的潮

流計(jì)算方法如下：

由于功率損耗和電壓降落的計(jì)算公式都要求采用同一端的功率

和電壓，當(dāng)已知首端電壓時，就無法直接利用公式計(jì)算，此時需采用

迭代計(jì)算的辦法。迭代過程分為兩步

第一步，從末端節(jié)點(diǎn)4開始向電源點(diǎn)1方向計(jì)算功率分布。因?yàn)?/p>

各負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的實(shí)際電壓未知，而正常穩(wěn)態(tài)運(yùn)行實(shí)際電壓總在額定電壓

附近，因此第一次迭代時各節(jié)點(diǎn)電壓的初值均采用額定電壓代替實(shí)際

電壓，從末端到首端依次算出各段線路阻抗中的功率損耗和功率分

布。

第二步，從電源點(diǎn)1開始向末端負(fù)荷點(diǎn)4方向計(jì)算節(jié)點(diǎn)電壓，計(jì)算中

必須利用第一步求得的功率分布以及已知的首端電壓順著功率傳送

方向，依次計(jì)算各段支路的電壓降落，并求出各節(jié)點(diǎn)電壓。

作業(yè)布置P2447-26

主要

《電力系統(tǒng)分析》李庚銀主編.機(jī)械工業(yè)出版社，2012；

參考資料

課后自我總結(jié)

分析

第30、31課2學(xué)時

課目、課題電力網(wǎng)的運(yùn)行分析備注

教學(xué)目的

掌握電力系統(tǒng)頻率的一次調(diào)整和二次調(diào)整

和要求

重點(diǎn)

頻率的一次調(diào)整、頻率的二次調(diào)整

難點(diǎn)

電力系統(tǒng)有功功率平衡

電源發(fā)出的有功功率必須滿足下列平衡式：

￡&=工七十隹

第一種負(fù)荷曲線的變化，頻率

很快，周期很短，變化幅度很小。

這是由于想象不到的小負(fù)荷經(jīng)常第一種負(fù)

性變化引起的。、第二種負(fù)

第二種負(fù)荷曲線的變化，頻率

較慢，周期較長，幅度較大。這是

由于一些沖擊性、間歇性負(fù)荷的變

教學(xué)進(jìn)程（含課切是H、J，UUA-L/中天電佻、電n?t

圖7-33有功功率負(fù)荷的

堂教學(xué)內(nèi)容、教爐、電氣機(jī)車等一開一停。

學(xué)方法、輔助第三種負(fù)荷曲線的變化，非常緩工上幅度很大。這是由于生產(chǎn)、

手段、師生互動、生活、氣象等引起的。這種負(fù)荷是可￡（預(yù)計(jì)的。

時間分配、板書系統(tǒng)電源容量應(yīng)不小于包括網(wǎng)絡(luò)損耗和廠用電在內(nèi)的系統(tǒng)總發(fā)

設(shè)計(jì)）

電負(fù)荷。

一般備用容量占最大發(fā)電負(fù)荷的15%~20%。

系統(tǒng)中備用容量可分為負(fù)荷備用、事故備用、檢修備用和國民經(jīng)

濟(jì)備用,或分為熱備用和冷備用等。

最大發(fā)電負(fù)荷=PLmu,+鼻

負(fù)荷備用（2-5）%

,幺田襲且事故備用c5?10）%

檢修備用（4~5）%

［國民經(jīng)濟(jì)備用

（3-5）%

電力系統(tǒng)有功功率的最優(yōu)分2ie

電力系統(tǒng)中有功功率負(fù)荷的最優(yōu)43配，實(shí)際屬于對第三種負(fù)荷的

調(diào)整問題。電力系統(tǒng)中有功功率最優(yōu)分配的目標(biāo)是：在滿足?定約束

條件的前提下，盡可能在產(chǎn)生的過程中消耗的能源最少。

發(fā)電機(jī)的耗量特性反映發(fā)電機(jī)單位時間內(nèi)消耗的能源與發(fā)出有

功功率的關(guān)系。A；=—

評價發(fā)電機(jī)組的經(jīng)濟(jì)特性，常常用到耗量特性曲線上某一點(diǎn)縱坐

標(biāo)與橫坐標(biāo)的增量比，我們稱之為耗量微增率，以2表示。

2二M二陽

'一一,

對于〃機(jī)系統(tǒng)，單位時間內(nèi)消耗燃料的目標(biāo)函數(shù)為

C=C（PGlPG2……&）=由分）+乙（％）+……+*電)

整個系統(tǒng)的耗量函數(shù)即是系統(tǒng)中各臺機(jī)組的耗吊函數(shù)之和。若以

這個耗量函數(shù)作為目標(biāo)函數(shù)，該目標(biāo)函數(shù)還應(yīng)滿足一定的約束條件。

根據(jù)電能不能大量儲存的特點(diǎn)，系統(tǒng)功率平衡關(guān)系為

￡七,一￡七=0（略網(wǎng)損）

i-li-l

該式即為目標(biāo)函數(shù)的等式約束條件，目標(biāo)函數(shù)除需滿足該等式條

件之外，還應(yīng)滿足一定的不等式約束條件如下：

^Ginin—^Gi—^Gimax、QGImin—0<ji&QG/max、"G/min—Gi—Gimax

建立一個新的不受約束的目標(biāo)函數(shù)一拉格朗日函數(shù)：

C'=C（4%…………七）

2……F)

=-（七）+以％）……以2”）-*小+%+……+PGH

各變量對函數(shù)求偏導(dǎo)，然后令偏導(dǎo)等于零，求其最小值。

dC八dC*八dCadC八

----------=0------------=0...........................=0A---------=0

MloPG2叫.。

解得：殂四=在』=…=皿=2

dPG2dPGn

即：2.1=2.L....................2〃—2.

此式為有功功率負(fù)荷最優(yōu)分配的等耗量微增率準(zhǔn)則，滿足這個條

件的解（不上；2……已”）為最優(yōu)分配方案。

電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整

通過調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)組的調(diào)速器系統(tǒng)可進(jìn)行頻率的一次調(diào)整。

發(fā)電機(jī)的單位調(diào)節(jié)功率：

K（.=\P（i/\f=Tga

負(fù)荷的單位調(diào)節(jié)功率:

3=bpj國=皿

系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率等于發(fā)電機(jī)的單位調(diào)節(jié)功率與負(fù)荷的單位

調(diào)節(jié)功率之和

NPG+W.二孤

KS=KG+KL=

所以A/=—△a

K,po

發(fā)電機(jī)的單位調(diào)△PG4

節(jié)功率與調(diào)差系數(shù)。%

有互為倒數(shù)關(guān)系：Po

—xlOO

(T%

所以常常用調(diào)差系

數(shù)0%未描述?次調(diào)頻

時發(fā)電機(jī)組的頻率特性。調(diào)差系數(shù)b%與之對應(yīng)的發(fā)電機(jī)組的單位調(diào)

節(jié)功率是可以整定的。一般整定為如下數(shù)值：

汽輪發(fā)電機(jī)組：＜7%=3-5K,^=33.3-20

水輪發(fā)電機(jī)組：。％=2~4%；.=50~25

通過調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)組的調(diào)頻器系統(tǒng)可進(jìn)行頻率的二次調(diào)整，增加發(fā)

電機(jī)組發(fā)出的功率A2.。

紂憶+勺）=短。-軌。

由此可知，有二

次頻率時與僅有一次

頻率調(diào)整時的區(qū)別僅

在于因操作調(diào)頻器而

增發(fā)了一個功率

△Pen,而正是由

于發(fā)電機(jī)組增發(fā)了這

部分功空，才使得系

統(tǒng)頻率的下降有所減foZfo

小,負(fù)荷獲得的功率

有所增大。

如果調(diào)頻廠不位于負(fù)荷的中心，則應(yīng)避免調(diào)頻廠與系統(tǒng)其它部分

聯(lián)系的聯(lián)絡(luò)線上的流通功率超出允許值，然而必須在調(diào)整系統(tǒng)頻率的

同時控制聯(lián)絡(luò)線上的流通功率。

△Pab

AIAPGA△PGB|

△PL△PLB

對A系統(tǒng)有△心-

對B系統(tǒng)有一汨=KM

在聯(lián)合后，全系統(tǒng)的頻率變化量將一致，即有4/\=曠.=k。

通過聯(lián)絡(luò)線由A向B輸送的交換功率為△?一對A系統(tǒng)，可把這個

交換功率看作是一個負(fù)荷功率，對B系統(tǒng)，可把這個交換功率看作是

一個電源功率，從而有

8=K8v

將以上兩式相加，整理得

AG（A——A＞）+（A%-A%）

KA+KB

作業(yè)布置

主要

《電力系統(tǒng)分析》李庚銀主編.機(jī)械工業(yè)出版社，2012；

參考資料

課后自我總結(jié)

分析

第32、33課2學(xué)時

課目、課題電力網(wǎng)的運(yùn)行分析備注

教學(xué)目的

掌握電力系統(tǒng)無功功率和電壓調(diào)整

和要求

重點(diǎn)

電力系統(tǒng)的電壓調(diào)整

難點(diǎn)

無功功率負(fù)荷和無功功率損耗

電力系統(tǒng)中，各種無功電源發(fā)出的無功功率應(yīng)能滿足系統(tǒng)負(fù)荷和電網(wǎng)

損耗的需求。QGC-QLD-QL=Qies

無功功率電源

電力系統(tǒng)的無功功率電源，除了發(fā)電機(jī)外，還有同步調(diào)相機(jī)、靜

止電容器和靜止無功補(bǔ)償器。這三種裝置又稱為無功補(bǔ)償裝置。

1、發(fā)電機(jī)既是最基本的有功功率電源，同時也是最基本的無功功率

電源。

QGN=SGNSE（PN=生/g。'

在使用過程中應(yīng)注意，發(fā)電機(jī)供給的無功功率不是無限可調(diào)的，當(dāng)發(fā)

教學(xué)進(jìn)程（含課

堂教學(xué)內(nèi)容、教電廠距月戶較遠(yuǎn)時，無功功率所引起的線損較大，這種情況下，則應(yīng)

學(xué)方法、輔助該在用戶中心設(shè)置補(bǔ)償裝置。

手段、師生互動、2、同步調(diào)相機(jī)實(shí)質(zhì)上是只發(fā)無功功率的同步發(fā)電機(jī)，它在過勵運(yùn)行

時間分配、板書時向系統(tǒng)供給無功功率，欠勵運(yùn)行時從系統(tǒng)吸取無功功率。但在欠勵

設(shè)計(jì)）

狀態(tài)下運(yùn)行時，其容量約為過勵運(yùn)行時額定容量的50%、60%。

3、靜止電容器只能向系統(tǒng)供給無功功率，它可以根據(jù)需要由許多電

容器連接組成,。

電容器所供出的無功功率Qc與其端電壓U的二次方成正比，

即

Qc蕓

4、靜止補(bǔ)償器是由電力電容器和電抗器并聯(lián)組成的。電容器可

發(fā)出無功功率，電抗器可吸收無功功率，兩者結(jié)合起來，再配以適當(dāng)

的調(diào)節(jié)裝置，就成為能夠平滑的改變輸出（或吸收）無功功率的靜止

無功補(bǔ)償器。

電力系統(tǒng)的電壓調(diào)整

電力系統(tǒng)電壓調(diào)整的必要性

目前，我國規(guī)定的在正常狀況下各類用戶的允許電壓偏移如下：

35KV及以上電壓供電的負(fù)荷為±5%

10KV及以下電壓供電的負(fù)荷為±7%

低壓照明負(fù)荷為+5%、-10%

農(nóng)村電網(wǎng)為+7.5%、-10%

在事故狀態(tài)下，允許在上述基礎(chǔ)上再增加5%,但正偏移最大不能超

過+10%。

電力系統(tǒng)的電壓管理

一般各負(fù)荷點(diǎn)都允許有一定的電壓偏移，例如，負(fù)荷點(diǎn)允許電壓

偏移為±5%,再計(jì)及由負(fù)荷點(diǎn)到中樞點(diǎn)的線路上的電壓損耗，

便可確定中樞點(diǎn)電壓的波動范圍。

這種電壓調(diào)整方式一般分為逆調(diào)壓、順調(diào)壓和常調(diào)壓三類。

逆調(diào)壓：對于大型網(wǎng)絡(luò)，如中樞點(diǎn)至負(fù)荷點(diǎn)的供電線路較長，且

負(fù)荷變動較大(即最大負(fù)荷與最小負(fù)荷的差值較大)，則在最大負(fù)荷

時要提高中樞點(diǎn)電壓，以抵償線路上因最大負(fù)荷而增大的電壓損耗，

在最小負(fù)荷時要將中樞點(diǎn)電壓降低?些，以防止負(fù)荷點(diǎn)的電壓過高。

采用逆調(diào)壓方式的中樞點(diǎn)電壓，在最大負(fù)荷時比線路的額定電壓高

5%,即1.05在最小負(fù)荷時等于線路的額定電壓，即

1.0%。

順調(diào)壓：對于小型網(wǎng)絡(luò)，如中樞點(diǎn)至負(fù)荷點(diǎn)的供電線路不長，負(fù)

荷大小變動不大，線路上的電壓損耗也很小，在這種情況下，可對中

樞點(diǎn)采用“順調(diào)壓采用順調(diào)壓方式的中樞點(diǎn)電壓，在最大負(fù)荷時允

許中樞點(diǎn)電壓低一些，但不低于線路額定電壓的+2.5%,即

1.025UN；在最小負(fù)荷時允許中樞點(diǎn)電壓高一些，但不高于線路

額定電R的+7.5%,即1.075UN。

常調(diào)壓：對于中型網(wǎng)絡(luò)，如負(fù)荷變動較小，線路上電壓損耗也較

小，這種情況只要把中樞點(diǎn)電壓保持在比線路電壓高2%~5%的數(shù)值,

即(1.025-1.05)UN,不必隨負(fù)荷變化來調(diào)整中樞點(diǎn)的電壓，仍

可保證負(fù)荷點(diǎn)的電壓質(zhì)量，這種方式稱為“常調(diào)壓

電壓調(diào)整措施

(1)改變變壓器端電壓調(diào)壓

改變發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電流，就可以改變發(fā)電機(jī)定子的端電壓。

(2)改變變壓器變比調(diào)壓

普通變E器不能帶負(fù)荷調(diào)節(jié)分接頭，只能停電后改變分接頭，因此需

要事先選擇好一個合適的分接頭，以使系統(tǒng)在最大、最小運(yùn)行方式下

電壓偏移均不超出允許波動范圍。

變區(qū)器的電壓比為

由于U=KU所以

田=噴

UlmsAUinux、AUtanax'U

最大負(fù)荷時已知，分接頭電

壓為

U】jnlii、AUimtai、AUfHa、Hm.

最小負(fù)荷時

已知，分接頭電壓為

對于不能帶負(fù)荷調(diào)壓的變壓器，為使最大、最小負(fù)荷兩種情況F

變壓器的分接頭均適用，則變壓器高壓繞組的分接頭電壓取最大和最

小負(fù)荷時分接頭電壓的平均值，即為

5_51tlM

(3)利用無功補(bǔ)償設(shè)備調(diào)壓

當(dāng)系統(tǒng)中某些節(jié)點(diǎn)電壓偏低的原因是由于無