潮流概述及功率损耗和电压计算.

2.1概述一、什么是潮流分布：电力系统的潮流分布是描述系统正常运行状态的技术术语，它表明电力系统在某一确定的运行方式和接线方式下，系统从电源到负荷各处的电压、电流的大小和方向以及功率的分布情况。是电力系统的稳态计算.*由于系统中负荷、接线方式及电源运行状态在变化，通过各元件的潮流也在不断变化第二章简单电力系统的潮流分析(Powerflowcalculationofpowersystem)二.潮流计算:给定电力系统接线方式和运行条件,确定系统各部分稳定运行状态下的参量计算.•已知:发电机有功和无功出力,负荷有功和无功需求；平衡节电电压和相位；枢纽点电压；•求取:1.电流和功率的分布计算2.电压损耗和各节点电压计算3.功率损耗计算三、潮流计算的主要作用•1）为电力系统规划设计提供接线、电气设备选择和导线截面选择的依据（检验方案能否满足各种运行方式的要求;）；•2）为制定电力系统运行方式和制定检修计划提供依据（调度）；运行方式：系统中投入的发电、输电、变电、用电设备的多少以及它们之间的连接情况。•3）为继电保护、自动装置设计和整定计算提供依据；•4）为调压计算、经济运行计算、短路和稳定计算提供必要的数据。四、潮流计算方法——手算和计算机计算手算物理概念清晰,用于一些接线较简单的电力网,若将其用于接线复杂的电力网则计算量过大,难于保证计算准确性.计算机计算可归结为用数值方法解非线性代数方程,数学逻辑简单完整,可快速精确完成计算.但物理概念不明显.教学上以手算为重点,使学生掌握传统的手工计算方法,同时了解潮流分布的物理规律,为后续章节有关电力系统运行状态的控制和调整的学习打下基础.对于计算机计算只要求了解以计算机为工具解决物理问题时,应怎样考虑问题,考虑哪些问题,具体的求解过程是怎样的,帮助学生了解和掌握现代电力工程科学.•离线计算(主要用于系统规划设计和运行中安排系统运行方式)•在线计算(主要用于对运行中系统的经常监视和实时控制).*关于复功率的说明：采用国际电工委员会推荐的约定，取复功率为jQPjSUIeUIeIeUeIUSjjjjiuiusincos~)(负荷：感性，φ＞0，电流滞后于电压,Q取正;容性，φ＜0，电流超前于电压,Q取负。电源：发出感性无功Q取正；发出容性无功，即吸收感性无功Q取负。IIUuii2.2电力网的功率损耗计算(Powerlossofpowernetwork)电力网在传输功率的过程中要产生功率损耗，其功率损耗由两部分组成：一是产生在输电线路和变压器串联阻抗上，随传输功率的增大而增大，是电力网损耗的主要部分.称为变动损耗;二是产生输电线路和变压器并联导纳上，可近似认为只与电压有关，与传输功率无关。称为固定损耗.串联阻抗上的功耗：与流通电流及阻抗有关并联导纳上的功耗：与节点电压及导纳有关ZISZ23~R+jXjB/2jB/2-jQB/2-jQB/2RT+jXT00QjP*2~YUSY•据统计，电力系统有功功率损耗最多可达到总发电量的20%—30%，这大大增加了发电和输配电设备的容量，造成了动力资源的浪费、电能成本的提高，进而影响整个国民经济。一.电力线路功率损耗的计算(line’spowerloss)•线路等值电路R+jXjB/2jB/2-jQB/2-jQB/2（1）串联阻抗上的损耗1U2U1BQj2BQj2Bj2Bj1~SjXR2~S2~S1~SZS)(3~21jXRISZ)(322jXRI1113USI2223USI)()(~222222212121jXRUQPjXRUQPSZ注：P1，Q1——流过线路阻抗环节首端的三相有功（MW），三相无功（Mvar）U1——线路首端线电压（KV）P2，Q2——流过线路阻抗环节末端的三相有功（MW），三相无功（Mvar）U2——线路末端线电压（KV）R+jX——线路单相阻抗（Ω）——线路串联阻抗(三相)上的损耗（MVA）Z~SΔ（2）并联导纳损耗1U2U1BQj2BQj2Bj2BjjXR2~S图3.2电力线路的功率和电压1~S1~S2~S1I2I由于电力线路中电导G=0，故并联支路有功损耗忽略不计。在外施电压作用，线路电纳中产生的无功功率是容性的（也称充电功率），它起着抵消感性无功功率的作用。如果已知线路首、末端的运行电压分别为U1和U2，则有:2222112121BUQBUQBB看做负荷：吸收容性无功看做电源：发出感性无功•值得注意的是式（2.1）中的功率和电压应为线路阻抗环节中同一点的值。如图2.2所示，所谓同一点的值，即如果功率是环节末端的功率，则电压就应该是环节末端电压U2；若功率是环节首端功率，则电压就应是环节首端电压U1。2~S1~S当U1（或）U2未知时，一般可用线路额定电压UN代替U1（或）U2作近似计算。即在工程计算中通常按UN近似计算线路的充电功率，22121NBBBUQQ)()(~2222222121jXRUQPjXRUQPSNNZ→线路功率损耗=阻抗功率损耗+导纳功率损耗（3）电力线路中的功率分布计算•从图2.2可以看出，电力线路阻抗支路末端流出的功率为22222222)()(~~jQPQQjPQjSSBB流入电力线路阻抗支路首端的功率为则电力线路始端的功率为)()()()(~~~222221ZZZZZQQjPPQjPjQPSSS11111111)()(~~QjPQQjPQjSSBB功率守恒例：已知某110KV线路首端流通功率为50+j20MVA，求功率分布8.5+j20.45Ω-j3.37Mvar-j3.37Mvar50+j20MVA1~'S1~S2~S2~'SMVAjjjQjSSMVAjjjSSSMVAjjjXRUQPSMVAjjjQjSSBzNzB62.2186.47)37.3()25.1886.47()('25.1886.47)12.514.2()37.2350(12.514.2)45.205.8(11037.2350)(37.2350)37.3(2050)('22~2~~1~2~22222121~11~1~2.2.2变压器功率损耗的计算(transformer’spowerloss)（1）变压器的功率损耗变压器的功率损耗包括阻抗支路中的变动损耗和导纳中的固定损耗两部分。如图2.3所示变压器的等值电路，1~S1~S2~S0~TS1U2UTTjXRTTjBG图3.3变压器的电压和功率)(~212121TTZTjXRUQPS)(222222TTjXRUQP阻抗支路的功率损耗计算与线路类似，即注：（1）公式与参数说明与线路类似，同样，P，Q，U要对应于同一点。（2）R，X是折算到哪一侧，则U也要折算到同一侧.（3）当运行电压未知时，用变压器额定电压或网络额定电压代替做近似计算。导纳支路中的功率损耗为:0020Q~jpUjBGSTT→变压器功率损耗=阻抗功率损耗+导纳功率损耗变压器的功率损耗也可用试验参数表示为：100%100%Q2020NNkNTNkTSSSuSISSppp•（2）变压器中的功率计算•从图2.3可以看出，变压器末端输出的功率为•流入变压器阻抗支路首端的功率为•则变压器始端的功率为2~S)()()()(~~~222221ZTZTZTZTZTQQjPPQjPjQPSSS110101011)Q()(~~~QjPQjpPSSS三绕组变压器3232323222222212121210TTTTRUQPRUQPRUQPPP3232323222222212121210100%TTTNTXUQPXUQPXUQPSIQ•在求得电力线路和变压器的有功损耗以后，可由供电之路一端的功率求得另一端的功率，进而就能计算衡量输电经济性的指标——输电效率。输电效率是供电支路末端输出有功功率P2与始端输入有功功率P1比值的百分数，即%10012PP＝输电效率课堂练习１.某35KV线路等值电路如下，线路末端负荷已知，求线路功率分布．4.2+j8.32Ω-j0.33Mvar-j0.33Mvar1~'S1~S2~SMVA1015'2~jS２.一双绕组变压器，型号为SFL1-10000,电压３５／１１ＫＶ，ＰＫ＝５８.２９ＫＷ，Ｐ０＝１１.７５ＫＷ，ｕｋ％＝７.５，Ｉ０％＝１.５，低压侧负荷为１０ＭＷ，低压侧电压为10KV,求功率分布．85.0cos1~S1~S2~S0~TS1U2UTTjXRTTjBG（资料Ｐ５９习题２-２）一、线路的电压质量指标（常与潮流一并计算）1.电压降落:电路两点电压的相量差——相量2.电压损耗:电路两点电压的代数差,.——标量用百分数表示3.电压偏移：是指电网中某一点的实际电压同该处额定电压的数值差.始端电压偏移%末端电压偏移%2.3电力网中的电压计算UjUUUUd21%100%21nUUUU%1001nnUUU%1002nnUUU电压损耗百分数的大小直接反映了首末端电压偏差的大小。规程规定，电力网正常运行时的最大电压损耗一般不应超过10%。•电压偏移的大小，直接反映了供电电压的质量。一般来说，网络中的电压损耗愈大，各点的电压偏移也就愈大。•从电力线路和变压器的等值电路可见，它们的电压降都是因为负荷功率通过其串联阻抗支路而产生。下面就合为一个问题加以研究。（a）等值电路（b）相量图图2.4串联阻抗支路等值电路及相量图1~S1~SjXR2~S2U1.U2U2IRI2XIj2222UdUU二.电网电压降落和电压计算:•电力网任意两点电压的向量差称为电压降落，记为，由图2.4（a）可得UdjXRIjXRIUUUd12210220UU1U)()(~222222221jXRUjQPUjXRUSUUdUU2222222URQXPjUXQRPU1.已知末端功率和电压计算首端电压（设末端电压为参考相量）设末端电压为，当阻抗支路中有电流（或功率）传输时，首端电压为2221)(UjUUUUU22222222URQXPUUXQRPU2221222221tgUUUUUUU式中——称为电压降落的纵分量；——称为电压降落的横分量。其中于是2.已知首端功率和电压计算末端电压（设首端电压为参考相量）1U2U2U2U1U1U图2.5电压降落相量的两种分解法1Ud0110UU11112)(UjUUUdUU11111111URQXPUUXQRPU212112UUUU1111tgUUU当阻抗支路中有电流（或功率）传输时，由图2.5所示电压向量图可知，末端电压为设说明：~2~1,UU——线路首端，末端线电压（KV）P，Q——线路或变压器阻抗环节首端或末端三相有功，无功功率（MW，Mvar）注意公式中P，Q，U对应于同一点值．R+jX——线路或变压器一相的阻抗（Ω）例题：已知线路首端电压为115KV，首端流通功率为50+j20MVA，求末端电压。8.5+j20.45Ω-j3.37Mvar-j3.37Mvar50+j20MVA1~'S2~S2~'S1~S115KVKV0UU011KVjUdUUKVjjURQXPjUXQRPUd0112111111182.339.1071