華東交大電力系統(tǒng)3電力網的電壓和功率分布

1、第三章 電力網的電壓和功率分布潮流計算（基本原理）,網絡元件的電壓降落和功率損耗 開式網絡的電壓和功率分布 閉式網絡的電壓和功率分布 多級電壓環(huán)網的功率分布 電力網的電能損耗,一、網絡元件的電壓降落 1、電壓降落：網絡元件首末端兩點電壓的相量差。,3-1 網絡元件的電壓降落和功率損耗,以V2為參考軸,（1）當網絡元件末端電壓U2，P2，Q2已知時，求首端電壓U1,因此, 由末端電壓和功率可求得首端電壓,（2）、已知首端電壓（U1）和功率（P1、Q1）求末端電壓U2,兩種分解，由于參考軸不同，同一個電壓降落的兩組對應分量也不同,計算電壓降落時,必須用同一端的電壓與功率.,（3）應用以上兩組公式時

2、特別注意事項:,在110KV及以下電壓級的計算中 可以忽略電壓降落的橫分量,（4）電壓降落公式的簡化,高壓輸電線路的特性 XR,可令R0,則：,高壓輸電線路的重要結論：（1）、（2）,2、電壓損耗和電壓偏移,（1）電壓偏移（標量）:某點電壓與額定電壓的模值（數量）之差。 （2）電壓損耗（標量):線路始末端電壓之差,二、 網絡元件的功率損耗,1、電力線路,(1)、 電流流過串聯(lián)阻抗產生的功率損耗,結論：降低網損的有效的措施是提高系統(tǒng)的電壓等級。,(2)、 電壓加在并聯(lián)導納產生的功率損耗,(1)、電流流過串聯(lián)阻抗產生的功率損耗,直接用變壓器空載試驗數據計算,(2)、電壓加在并聯(lián)導納產生的功率損耗,

3、單位要統(tǒng)一即為:MVA與MW; KVA與KW,三、運算負荷功率和運算電源功率,1、運算負荷功率：實際上是變電所高壓母線從系統(tǒng)吸收的等值功率，它等于變電所二次側的集中負荷功率，加上變壓器阻抗、導納的功率損耗，加上變電所高壓母線所連線路導納中無功功率的一半。 2、運算電源功率：實際上是變電所高壓母線輸入系統(tǒng)的等值功率，它等于發(fā)電機母線送出的功率，減去變壓器阻抗、導納的功率損耗，減去 變電所高壓母線所連線路導納中無功功率的一半。 3、注意事項：在計算運算負荷功率，運算電源功率時，變壓器和線路電納的無功功率的計算都是按照額定電壓計算的。,3-2 開式網絡的電壓和功率分布,開式網絡及其等值電路 電壓和功

4、率分布的計算,一、簡單輻射網絡潮流計算（同級與不同電壓級兩大類） 1、 已知同一端的功率和電壓，求另一端功率和電壓； 解題方法：從已知功率、電壓端，齊頭并進逐段求解功率和電壓。如下圖所示：,2、已知始端電壓、末端功率，求始端功率、末端電壓（以此居多）；或已知末端電壓、始端功率，求末端功率、始端電壓。 求解方法：總結為“一來、二去”共兩步來逼近需求解的網絡功率和電壓分布。 一來即：設所有未知電壓節(jié)點的電壓為線路額定電壓，從已知功率端開始逐段求功率，直到推得已知電壓點得功率； 二去即：從已知電壓點開始，用推得的功率和已知電壓點的電壓，往回逐段向未知電壓點求電壓。 在計算中，上述過程一般只需要做一次

5、。但當一次“來、去”完畢后，此電壓與初始假設電壓相差較大時，可再一次假設未知電壓節(jié)點的電壓值為剛剛計算得到的節(jié)點電壓值，繼續(xù)進行“來、去”計算，直到前后兩次同一點的電壓值相差不大。,3-3 閉式網絡的電壓和功率分布,一、兩端供電網絡的功率分布 1、 不計功率損耗的初始功率分布 （1）初始功率分布：指忽略各線段上的功率損耗的近似功率分布。 （2）初始功率分布公式推導：（以兩負荷為例，各點電壓取為網絡的額定電 壓計算）,忽略功率損耗，兩端取共軛并同乘VN，可得：,由前面的方程組可解出,循環(huán)功率,由負荷決定的功率,忽略功率損耗的功率分布計算式,2、計及功率損耗的功率分布,（1）功率分點：功率由兩個方

6、向流入的節(jié)點。 有功分點和無功分點可能出現在不同節(jié)點。 將網絡在功率分點處解開，形成兩個開式網絡，用前述的開式網絡計算方法進行計算。,閉式網絡的計算過程,二、沿線有k個負荷點的情況,1、兩端供電擴展到K個負荷時的通用計算公式,2、簡化功率分布計算方法：,(1) 將實部和虛部分開,簡化計算,同理,可以求出另供電點送出的功率負荷:,(2) ,且網絡為均一網(各段線路的R與X的比值相等),結論： 在均一電力網中有功功率和無功功率的分布彼此無關。,(3) 各段線路的單位阻抗相等,結論： 各段線路單位長度的阻抗值相等的均一網 的功率分布僅與各段長度有關。,3、閉式網的電壓損耗 與開式網計算方法相同 有功

7、和無功分點在同一處時,功率分點處的電壓最低； 若不在同一點，則需分別計算實際電壓值，確定電壓最低點，一般選擇無功功率分點處。,例33 例34,三、 多級電壓環(huán)網的功率分布,1、兩臺并聯(lián)升壓變壓器構成的多電壓級環(huán)網,已知一次側電壓,則二次側電壓為：,（1）、初步潮流分布計算,2、循環(huán)功率計算 環(huán)路電勢： 循環(huán)功率：,空載,（3）環(huán)路電勢的確定, 阻抗歸算到高壓側, 阻抗歸算到低壓側,簡化計算或電力網電壓未知,例35,2、多個電壓級的環(huán)網環(huán)路電勢與循環(huán)功率,（1）環(huán)路電勢的確定步驟 作等值電路并進行參數歸算； 選定環(huán)路電勢的作用方向，計算環(huán)路的等值變比。 對于任意多電壓級環(huán)網的等值變比，可以按以下

8、方法確定：各個變壓器的變比均規(guī)定為高壓側比低壓側，在環(huán)網中任選一起點，任選一環(huán)繞方向（多數情況選順時鐘方向）；沿環(huán)網繞行一周，遇到順環(huán)繞方向起升壓作用的變壓器乘以變比，遇到起降壓作用的變壓器除以變比，即可得到環(huán)網的等值變比。 空載時將環(huán)路斷開，端口電壓即為環(huán)路電勢。 注意：參數歸算等級與斷口所在位置一致 （2）循環(huán)功率計算,（3）三級電壓環(huán)網舉例,ka=121/10.5 kb=242/10.5 kc1=220/121 kc2=220/11,選110kV作為參考電壓級，斷口選在110kV線路 若A端電壓已知： 若B端電壓已知：,1電力系統(tǒng)的負荷 （1）、負荷：系統(tǒng)中所有電力用戶的用電設備所消耗的

9、電功率總和。也稱電力系統(tǒng)的綜合用電負荷。是所有用戶的負荷總加。 （2）、負荷分類（按負荷性質分類）：工業(yè)、農業(yè)、交通運輸業(yè)、商業(yè)、生活等。 （3）、電力系統(tǒng)的供電負荷：綜合用電負荷加上電力網的功率損耗。 （4）、電力系統(tǒng)的發(fā)電負荷：供電負荷加上發(fā)電廠廠用電消耗的功率。,3.4 電力網的電能損耗,一、電力系統(tǒng)的負荷和負荷曲線,2、負荷曲線：用曲線描述某一時間段內負荷隨時間變化的規(guī)律。 （1）日負荷曲線 一天的總耗電量 日平均負荷,負荷率km 最小負荷系數,為了說明負荷的起伏特性：,(a） 鋼鐵工業(yè)負荷； (b) 食品工業(yè)負荷； (c) 農村加工負荷； (d) 市政生活負荷,（2） 年最大負荷曲線

10、：描述一年內每月（或每日）最大有功功率負荷變化的情況 （3）年持續(xù)負荷曲線：按一年中系統(tǒng)負荷的數值大小及其持續(xù)小時數順序排列繪制而成,全年耗電量,最大負荷利用小時數 Tmax,年最大負荷曲線,A=PmaxTmax,各類用戶的年最大負荷利用小時數,二、負荷特性與負荷模型,1、綜合負荷：一定數量的各類用電設備及相關的變配電設備的組合。可以表示一個企業(yè)或一個地區(qū)的總負荷。 2、負荷特性：綜合負荷的功率隨運行參數（電壓和頻率）的變化而變化，反映這種變化規(guī)律的曲線或數學表達式稱為負荷特性。包括動態(tài)特性與靜態(tài)特性（電壓靜態(tài)特性和頻率靜態(tài)特性）。,圖2-25 6kV綜合中小工業(yè)負荷的靜態(tài)特性 （a）電壓靜態(tài)

11、特性 (b)頻率靜態(tài)特性 負荷組成：異步電動機79.1%；同步電動機3.2%；電熱電爐17.7%,二次多項式表示的負荷電壓靜態(tài)特性： 第一部分與電壓平方成正比，表示恒定阻抗消耗的功率； 第二部分與電壓成正比，代表恒電流負荷消耗的功率； 第三部分為恒功率負荷。,3、負荷模型,線性模型： 同時考慮電壓與功率的模型：,負荷模型,動態(tài)模型：是一個尚未解決的問題。 實用計算中的負荷模型： （1）潮流：常用恒功率表示，有時用線性化的靜態(tài)模型。 （2）短路：表示為含源阻抗支路或恒定阻抗支路或忽略其影響。 （3）穩(wěn)定計算：恒定阻抗支路或恒定阻抗支路與異步電動機組合。,三、電力網的電能損耗和損耗率 年電能損耗

12、供電量：發(fā)電量與廠用電之差 損耗率（網損率、線損率）：是衡量供電企業(yè)技術和管理水平的重要標志。,1.最大負荷損耗時間法,最大負荷損耗時間：如果線路中輸送的功率一直保持為最大負荷Smax，在小時內的電能損耗等于線路全年的實際電能損耗，則稱為最大負荷損耗時間。,其大小由視在功率表示的負荷曲線決定，因此，與線路負荷的功率因數和最大負荷利用小時數有關,線路,變壓器,一條線路有多個負荷的情況,S1,S2,S3分別為各段的最大負荷功率； 分別為各段的最大負荷損耗時間,例36,2、等值功率法,自學,四、降低網損的技術措施,1.減少無功功率的傳輸,如果將功率因數由原來的 提高到 ，則線路中的功率損耗可降低,措施：電機選擇 無功補償：就地無功平衡,2.閉式網絡中功率的經濟分布,網絡功率損耗,分別對P1和Q1求偏導，并令其等于零,結論：功率在環(huán)網中與電阻成反比分布 時，功率損耗最小。,使自然功率分布接近經濟功率分布的措施,(1)選擇適當地點作開環(huán)運行。為了限制短路電流或滿足繼電保護動作選擇性要求，需將閉式網絡開環(huán)運行時，開環(huán)點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濟分布。 (2)對環(huán)網中比值RX