第3章-電力網(wǎng)的電壓和功率分布資料.ppt

1、第三章 電力網(wǎng)的電壓和功率分布潮流計(jì)算（基本原理）,網(wǎng)絡(luò)元件的電壓降落和功率損耗 開式網(wǎng)絡(luò)的電壓和功率分布 閉式網(wǎng)絡(luò)的電壓和功率分布 多級電壓環(huán)網(wǎng)的功率分布 電力網(wǎng)的電能損耗,3.1.1網(wǎng)絡(luò)元件的電壓降落 1.電壓降落 元件首末端兩點(diǎn)電壓的相量差。,3.1 網(wǎng)絡(luò)元件的電壓降落和功率損耗,以V2為參考相量,因此, 由末端電壓和功率可求得首端電壓,電壓降落縱分量,電壓降落橫分量,由線路首端參數(shù)求末端電壓,以 為參考相量,同樣，也可由首端電壓和功率求得末端電壓,兩種分解,特別注意: 計(jì)算電壓降落時(shí),必須用同一端的電壓與功率.,電壓降落公式的簡化,高壓輸電線路的特性 XR,可令R0,則電壓降落,說明：

2、引起電壓降落的縱分量的原因是因?yàn)閭魉蜔o功功率，引起電壓降落的橫分量的原因是因?yàn)閭魉陀泄β剩换蛘哒f，元件兩端存在電壓幅值差是傳送感性無功功率的條件，存在電壓相位差是傳送有功功率的條件。,說明什么？,2電壓損耗和電壓偏移,電壓損耗:兩點(diǎn)間電壓幅值之差 或表示為百分值: 電壓偏移:網(wǎng)絡(luò)中某節(jié)點(diǎn)的實(shí)際電壓與網(wǎng)絡(luò)該處額定電壓之差,3.1.2. 網(wǎng)絡(luò)元件的功率損耗,12,11,網(wǎng)絡(luò)元件的功率損耗包含電流通過元件的電阻和等值電抗時(shí)產(chǎn)生的功率損耗和電壓施加于元件的對地等值導(dǎo)納時(shí)所產(chǎn)生的損耗。,1. 電流流過元件串聯(lián)阻抗產(chǎn)生的功率損耗,線路末端有功功率P2與線路首端輸送有功功率P1之比，為線路輸電效率。輸電效

3、率,2 電壓加在并聯(lián)導(dǎo)納產(chǎn)生的功率損耗,直接用變壓器空載試驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算,線路 負(fù)號？,變壓器,3.2 開式網(wǎng)絡(luò)的電壓和功率分布,任務(wù)？ 開式網(wǎng)絡(luò)及其等值電路 電壓和功率分布的計(jì)算,降壓變的處理,（1）用VN求得各點(diǎn)的運(yùn)算負(fù)荷 （2）從末段線路開始，用VN依次計(jì)算各段線路的功率損耗 （3）用VA和已求得的功率分布，從A點(diǎn)開始逐段計(jì)算電壓降落，求得Vb Vc和Vd （4）求得Vb和 Vc 、Vd代替VN重復(fù)（1）（3）,1、同級電壓的開式電力網(wǎng),b,c,d,（1）用VN求得各點(diǎn)的運(yùn)算負(fù)荷,為節(jié)點(diǎn)b、c、d的運(yùn)算負(fù)荷,對應(yīng)節(jié)點(diǎn)c的運(yùn)算負(fù)荷,從末段線路開始，用VN依次計(jì)算各段線路的功率損耗,用VA和已求

4、得的功率分布，從A點(diǎn)開始逐段計(jì)算電壓降落，求得Vb、 Vc和Vd,含負(fù)荷變壓器的計(jì)算,首先計(jì)算出對應(yīng)高壓側(cè)的負(fù)荷功率，再求相應(yīng)的運(yùn)算功率,如果節(jié)點(diǎn)b接發(fā)電機(jī),最大電壓損耗和電壓最低點(diǎn)的電壓,2、兩級電壓的開式電力網(wǎng),方法一：包含理想變壓器，計(jì)算時(shí)，經(jīng)過理想變壓器功率保持不變，兩側(cè)電壓之比等于實(shí)際變比k。,手算時(shí)，該方法最簡便，不需要進(jìn)行折算,方法二：將線路L2的參數(shù)歸算到L1電壓級,注意：計(jì)算得到的c、d的電壓是線路1電壓等級下的，還需折算到線路2的電壓等級下,方法三：用型等值電路處理,例31 例32,3.3 閉式網(wǎng)絡(luò)的電壓和功率分布,1、兩端供電網(wǎng)絡(luò)的功率分布 (1) 不計(jì)功率損耗的功率初分

5、布,忽略功率損耗， 可得：,由前面的方程組可解出,循環(huán)功率,由負(fù)荷決定的功率,忽略功率損耗的功率分布計(jì)算式,同一線路上電流相同，但由于存在功率損耗，線路上功率不同，假設(shè)線路上電壓均為VN，不考慮功率損耗,第一部分由負(fù)荷功率和網(wǎng)絡(luò)參數(shù)確定，每一個(gè)負(fù)荷的功率都以該負(fù)荷點(diǎn)到兩個(gè)電源點(diǎn)間的阻抗共軛值成反比的關(guān)系分配給兩個(gè)電源點(diǎn)，而且可以逐個(gè)地計(jì)算， 第二部分與負(fù)荷無關(guān)，它可以在網(wǎng)絡(luò)中負(fù)荷切除的情況下，由兩個(gè)供電點(diǎn)的電壓差和網(wǎng)絡(luò)參數(shù)確定。,(2) 計(jì)及功率損耗的功率分布,功率分點(diǎn)：功率由兩個(gè)方向流入的節(jié)點(diǎn)。 有功分點(diǎn)和無功分點(diǎn)可能出現(xiàn)在不同節(jié)點(diǎn)。（由不考慮損耗的功率分布計(jì)算結(jié)果確定） 將網(wǎng)絡(luò)在功率分點(diǎn)處

6、解開，形成兩個(gè)開式網(wǎng)絡(luò)，用前述的開式網(wǎng)絡(luò)計(jì)算方法進(jìn)行計(jì)算。,閉式網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算過程,功率損耗的計(jì)算中，若電壓未知，用VN代入,2.沿線有k個(gè)負(fù)荷點(diǎn)的情況,Zi、Zi分別為第i個(gè)負(fù)荷點(diǎn)到供電點(diǎn)A2和A1的總阻抗,簡化方法,(1) 將實(shí)部和虛部分開,便于計(jì)算,簡化方法,(2) ,且網(wǎng)絡(luò)為均一網(wǎng)(各段線路的R與X的比值相等),結(jié)論：在均一電力網(wǎng)中有功功率和無功功率的分布彼此無關(guān)。而且可以只利用各線路的電阻（或電抗）計(jì)算。,(3) 各段線路的單位阻抗相等,結(jié)論： 各段線路單位長度的阻抗值相等的均一網(wǎng)的功 率分布僅與各段長度有關(guān)。,5. 閉式網(wǎng)的電壓損耗 與開式網(wǎng)計(jì)算方法相同，一般可用電壓降落的縱分量表示。

7、 有功和無功分點(diǎn)在同一處時(shí),功率分點(diǎn)處的電壓最低； 若不在同一點(diǎn)，則需分別計(jì)算實(shí)際電壓值，確定電壓最低點(diǎn)。,例33 例34,3.4 圖所示110kV閉式電網(wǎng)，A點(diǎn)為某發(fā)電廠的高壓母線，其運(yùn)行電壓為117kV。網(wǎng)絡(luò)各元件參數(shù)為： 線路、（每公里）：r1=0.27，x1=0.423，b1=2.6910-6S 線路（每公里）：r1=0.45，x1=0.44，b1=2.5810-6S 線路長度60km，線路長度50km，線路長度40km。 各變電所每臺變壓器的額定容量、勵(lì)磁功率歸算到110kV電壓等級的阻抗分別為 變電所b 變電所c,試求電力網(wǎng)絡(luò)的功率分布及最大電壓損耗。,負(fù)荷功率,解 （1）計(jì)算網(wǎng)絡(luò)

8、參數(shù)及制定等值電路。,線路 I,線路II,線路III,變電所b,變電所c,（2）計(jì)算節(jié)點(diǎn)b和c的運(yùn)算負(fù)荷,（3）計(jì)算閉式網(wǎng)絡(luò)的功率分布。,可見，計(jì)算結(jié)果誤差很小，無需重算。,由此得到功率初分布，如圖所示。,（4）計(jì)算電壓損耗。 由于線路和的功率均流向節(jié)點(diǎn)b，故節(jié)點(diǎn)b為功率分點(diǎn)， 且有功功率分點(diǎn)和無功功率分點(diǎn)都在b點(diǎn)，因此這點(diǎn)的電壓最低。 為了計(jì)算線路的電壓損耗，要用A點(diǎn)的電壓和功率.,變電所b高壓母線的實(shí)際電壓為,3.4 多級電壓環(huán)網(wǎng)的功率分布,一、兩臺并聯(lián)變壓器構(gòu)成的多電壓級環(huán)網(wǎng),一、兩臺并聯(lián)變壓器構(gòu)成的多電壓級環(huán)網(wǎng),已知一次側(cè)電壓,則：,變壓器變比相等且供給實(shí)際負(fù)荷的功率分布,不計(jì)負(fù)荷僅因

9、變比不等引起的循環(huán)功率,一、兩臺并聯(lián)變壓器構(gòu)成的多電壓級環(huán)網(wǎng),循環(huán)功率計(jì)算 環(huán)路電勢： 循環(huán)功率：,空載,環(huán)路電勢的確定,一般情況下，選好循環(huán)功率方向后，環(huán)路電勢便可由環(huán)路的開口電壓確定，開口處可在高壓側(cè)，也可在低壓倒，但應(yīng)與阻抗歸算的電壓等級一致,阻抗歸算到低壓側(cè),簡化計(jì)算或電力網(wǎng)電壓未知,例35,二、多個(gè)電壓級的環(huán)網(wǎng),環(huán)路電勢的確定 （1）作等值電路并進(jìn)行參數(shù)歸算； （2）空載時(shí)將環(huán)路斷開，端口電壓即為環(huán)路電勢。 注意：參數(shù)歸算等級與斷口所在位置一致 循環(huán)功率計(jì)算,三級電壓環(huán)網(wǎng)舉例,ka=121/10.5 kb=242/10.5 kc1=220/121 kc2=220/11,選110kV作

10、為參考電壓級，斷口選在110kV線路 若A端電壓已知： 若B端電壓已知：,環(huán)路等值變比,說明在環(huán)網(wǎng)中運(yùn)行的各變壓器的變比是相匹配的。如果環(huán)路中原來的功率分布在技術(shù)上或經(jīng)濟(jì)上不太合理時(shí)，可以通過調(diào)整變壓器的變比，產(chǎn)生某 指定方向的循環(huán)功率來改善功率分布。,3.5 電力網(wǎng)的電能損耗,一、電能損耗和損耗率 年電能損耗:一年內(nèi)電力網(wǎng)的電能損耗。 供電量：發(fā)電量與廠用電之差 損耗率（網(wǎng)損率、線損率）：是衡量供電企業(yè)技術(shù)和管理水平的重要標(biāo)志。 損耗率 不要求很準(zhǔn)確計(jì)算電能損耗的時(shí)候，常用經(jīng)驗(yàn)公式或曲線計(jì)算年電能損耗，通過逐個(gè)計(jì)算線路或變壓器的年電能損耗，從而計(jì)算出全網(wǎng)的年電能損耗。,電力網(wǎng)損耗電量,供電量

11、,1.年負(fù)荷損耗率法,年負(fù)荷率 線路年負(fù)荷損耗率 線路年負(fù)荷損耗率與年負(fù)荷率的近似關(guān)系,K為經(jīng)驗(yàn)數(shù)值。一般取K=0.10.4，kmy較低時(shí)取較小數(shù)值。,計(jì)算 過程,用于線路損耗計(jì)算,1.年負(fù)荷損耗率法,變壓器的年電能損耗：電阻損耗空載損耗,tT為變壓器一年中接入運(yùn)行的小時(shí)數(shù)，缺乏具體數(shù)據(jù)時(shí)可取tT=8000h,2.最大負(fù)荷損耗時(shí)間法,最大負(fù)荷損耗時(shí)間：如果線路中輸送的功率一直保持為最大負(fù)荷Smax，在小時(shí)內(nèi)的電能損耗等于線路全年的實(shí)際電能損耗，則稱為最大負(fù)荷損耗時(shí)間。,其大小由視在功率表示的負(fù)荷曲線決定，在一定功率因數(shù)下，視在功率與有功功率成正比，而有功功率負(fù)荷持續(xù)曲線的形狀，在某種程度上可由

12、最大負(fù)荷的利用小時(shí)數(shù)反映出來?？梢栽O(shè)想，對于給定的功率因數(shù)， 和最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)有關(guān),V接近不變時(shí),線路,變壓器,在不知道負(fù)荷曲線的情況下，根據(jù)量大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù) 和功率因數(shù)，即可從表 3-1 中找出 值，用上式計(jì)算全年的電能損耗。,一條線路有多個(gè)負(fù)荷的情況,S1,S2,S3分別為各段的最大負(fù)荷功率； 分別為各段的最大負(fù)荷損耗時(shí)間,R1的最大負(fù)荷損耗,各段的最大損耗時(shí)間由相應(yīng)的最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)及功率因數(shù)確定,例36,計(jì)算各段的功率因數(shù)和最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù),3.5.2 降低網(wǎng)損的技術(shù)措施,1.減少無功功率的傳輸,如果將功率因數(shù)由原來的 提高到 ，則線路中的功率損耗可降低,措施：電機(jī)選擇 無功

13、補(bǔ)償：就地?zé)o功平衡,2.閉式網(wǎng)絡(luò)中功率的經(jīng)濟(jì)分布,網(wǎng)絡(luò)功率損耗,分別對P1和Q1求偏導(dǎo)，并令其等于零,結(jié)論：功率在環(huán)網(wǎng)中與電阻成反比分布 時(shí)，功率損耗最小，這樣的功率分布稱為功率的經(jīng)濟(jì)分布。與均一網(wǎng)中功率的自然分布相同。,使自然功率分布接近經(jīng)濟(jì)功率分布的措施,(1)選擇適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)作開環(huán)運(yùn)行。為了限制短路電流或滿足繼電保護(hù)動(dòng)作選擇性要求，需將閉式網(wǎng)絡(luò)開環(huán)運(yùn)行時(shí)，開環(huán)點(diǎn)的選擇也盡可能兼顧到使開環(huán)后的功率分布更接近于經(jīng)濟(jì)分布。 (2)對環(huán)網(wǎng)中比值RX特別小的線段進(jìn)行串聯(lián)電容補(bǔ)償。 (3)在環(huán)網(wǎng)中增設(shè)混合型加壓調(diào)壓變壓器，由它產(chǎn)生環(huán)路電勢及相應(yīng)的循環(huán)功率，以改善功率分布(見第5章)。,3.合理確定電力網(wǎng)

14、的運(yùn)行電壓,變壓器鐵損和電壓平方成正比。 線路和變壓器繞組中的功率損耗與電壓平方成反比。 一般情況，鐵損50的電力網(wǎng)，適當(dāng)降低運(yùn)行電壓可以降低網(wǎng)損。,4. 組織變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行,k臺變壓器的總損耗 k-1臺變壓器的總損耗 令 ,可求得臨界負(fù)荷功率,第一次點(diǎn)名情況 缺席名單 0908190122 陳子秦 0908190132 李成飛 0908190133 李靈曦 0908190145 王舒仝 0908190148 徐冬冬 0908190154 袁 闊 0908190162 周勇權(quán) 0908190165 朱怡凱 0808190227 李其瑞 0908190243 孫榮光 0908190262 朱環(huán)宇 0910190130 李明春 0910190138 莫錫俊 0910190153 嚴(yán) 杰 09101901