国网考试复习笔记-稳态

电力系统稳态分析第一章电力系统的基本概念1.1基本概念1.2电力系统运行应满足的基本要求一、电能生产、输送、消费的特点1.电能与国民经济各个部门之间的关系密切2.电能一般不能大量储存3.生产、输送、消费电能各环节所组成的统一整体不可分割4.生产、输送、消费工况的改变十分迅速5.对电能质量的要求严格总结：关系密切、不能大量储存、整体不可分割、改变十分迅速、质量要求严格二、对电力系统运行的基本要求1.保证可靠地持续供电2.保证良好的电能质量3.保证系统运行的经济性4.保证对环境的友好总结：可靠、优质、经济、环保三级负荷一级负荷：对一级负荷停电将造成人身事故，设备损坏，使生产秩序长期不能恢复，人民生活发生混乱等；需要保证不间断供电，应配置独立的双电源。二级负荷:对二级负荷停电将造成大量减产、使人民生活受到影响;需要具体论证是否配置独立的双电源.三级负荷：一、二级负荷之外的负荷，停电损失更小的负荷，如小城镇等；不增加设备的前提下尽量保证供电可靠性。电能质量：广义电力系统动力部分电力系统发电机用户电力网络变压器变换器线路电压偏移=(U-UN)/UN，通常以百分数表示（±5%）频率偏移=f–fN（±0.2~0.5Hz）正弦波形畸变率：各次谐波有效值平方和的方根值与基波有效值的百分比联合电力系统：提高供电可靠性、减少为防止设备事故引起供电中断而设置的备用容量、合理配置用电、降低联合系统的最大负荷、提高发电设备的利用率、减少联合系统中发电设备的总容量、提高运行的经济性、个别负荷波动对系统电能质量的影响小、可采用大容量高效率机组。1.3电力系统的结线方式和电压等级一、接线方式（结线方式的选择：技术经济分析）无备用结线•每一负荷都只能沿唯一路径获取电能•结线简洁、投资少、运行调度简单•供电可靠性差单回路放射式单回路干线式单回路链式有备用结线•供电可靠性高、电压质量好•投资大，环网运行调度复杂双回路放射式双回路干线式双回路路链式环形结线两端供电结线二、电压等级（额定电压的选择取决于输送功率和输电距离）项目额定电压用电设备UN电力线路（电网）UN发电机1.05UN变压器一次侧UN或1.05UN二次侧1.1UN或1.05UN开式网络闭式网络为什么要规定额定电压：对应一定的输送功率和输电距离，有一最合理的输电电压。根据生产系列化和标准化的要求，不能任意确定输电电压，额定电压等级也不宜过多。一次绕组：输入功率一侧的绕组（受电端，相当于用电设备）二次绕组：输出功率一侧的绕组（送电端，相当于发电机）额定电压的选择取决于输送功率和输电距离变压器变比（待补充）三、中性点接地电力系统的中性点:星形联结变压器或发电机的中性点。消弧线圈（电抗线圈）：作用：向接地点提供感性电流，抵消接地点的容性电流，从而减小接地点电流常用过补偿方式第二章电力系统各元件的特性和数学模型功率因数角φ=φu-φi中性点运行方式直接接地（供电可靠性低；对绝缘水平要求不高，110以上）不接地（供电可靠性高，对绝缘水平要求高，60以下）中性点绝缘中性点经消弧线圈接地G10kV110kV10kVT-1T-210.5kV/121kV10.5kV110kV/11kViujIU()cossincossinuiuijjjjSUIUeIeUIeUIeUIjSjPjQ2.1发电机组的运行特性和数学模型一、隐极机的功角特性有功功率依靠两点电压之间的相角差传输；无功功率的传输则主要依靠压差实现。2.2变压器的参数和数学模型双绕组221000kNTNPURS2%100kNTNUUXS02S1000TNPGU02%S100NTNISBUkP为短路损耗；%kU为短路电压百分比；0P为空载损耗；0%I空载电流百分比三绕组T型模型、电机模型、更精确Γ型模型、电力模型、计算方便2sincosqdqddEUPxEUUQxxsincoscossinqdqdEIxEUIxIUqEdIxTjXTRTGTjB定子绕组温升约束：取决于定子绕组电流（发电机视在功率）励磁绕组温升约束：取决于励磁绕组电流（发电机的空载电势）NSNNPQONQNPBCTAO原动机功率约束2TZ1TZ2TY33TZ12TZ1TZ2TY33TZ1Y211222222332100010001000kNTNkNTNkNTNPURSPURSPURS223233231313NkkNNkkNSPPSSPPS211222233%100%100%100kNTNkNTNkNTNUUXSUUXSUUXS02021000%100TNNTNPGUISBU自耦变压器Pk(1-3)＝4P'k(1-3)Pk(2-3)＝4P'k(2-3)Uk(1-3)%＝2U'k(1-3)%Uk(2-3)%＝2U'k(2-3)%普通三绕组变压器只进行功率归算，自耦变压器变压器要进行功率和电压归算2.3电力线路的参数和数学模型架空线的构成：导线、避雷线、杆塔、绝缘子和金具电缆线路的构成：导线、绝缘层、包护层一、架空线1.导线:主要由铝（L）、钢(G)、铜(T)、铝合金(HL)制成的多股绞线(J)。普通钢芯铝线（LGJ）；加强型钢芯铝线（LGJJ）；轻型钢芯铝线（LGJQ）；LGJ-400/50钢芯铝绞线，铝线部分额定截面积400mm2，钢线部分额定截面积50mm2。220kV及其以上电网中，为了减小电晕损耗和线路电抗，常采用扩径导线和分裂导线。扩径导线：增加导线直径，但不增大载流部分的截面积。分裂导线：又称复导线。将每相导线分成若干根，相互间保持一定距离。2.避雷线：多股钢绞线(GJ)3.绝缘子：按结构形式主要分针式绝缘子（35kV以下）和悬式绝缘子（35kV以上）。4.架空线路换位：减小三相参数的不平衡。滚式换位和换位杆塔换位。二、电力线路的参数1.参数含义电阻：表征线路通过电流时产生的有功功率损耗,主要是载流导体的发热效应；电抗：表征载流导体的磁场效应；电导：表征线路的电晕损耗和绝缘子泄露电流产生的有功损耗，与导线材料无关，通常取：g1＝0；电纳：表征载流导体周围的电场效应。额定电压(kV)绝缘子片数≥353605110722013500252.电力线路的阻抗r1：导线单位长度的电阻（Ω/km）：导线材料的电阻率（Ω·mm2/km）S导线的额定截面积（mm2）电力系统计算中选用的电阻率略大于相应的直流电阻率（集肤效应）：铝31.5Ω·mm2/km，铜18.8Ω·mm2/kmf：交流电频率mD：几何距离r：导线半径ru：相对导磁系数外电抗：描述导线外部磁通产生的磁场效应，取决于导线的布置方式和截面积。（mD：几何距离r：导线半径）内电抗：描述导线内部磁通产生的磁场效应，由导线的导磁特性决定。（ru：相对导磁系数）常用：取f=50Hz，对铜、铝等，取ur=1时分裂导线：eqr：等值半径n：每相的分裂导线数注：相间距离(Dm)、导线截面积(r/req)、分裂间距(d)等与线路结构有关的参数对线路电抗都有影响，但电抗与这些参数为对数关系，因此，架空线路的电抗数值变化并不大。钢导线的集肤效应及导线内部的导磁率随电流大小变化2.参数计算短线模型：ZRjXrljxl11Y=0；1212101ZUUII中长线模型：1111ZRjXrljxlYGjBgljbljX2BjR2Bj1rS4124.6lg0.510mrDxfur10.1445lg0.0157mDxr10.01570.1445lgmeqrnDx617.5810(/)lgmbSkmDr617.5810(/)lgemqbSrkmD1212121142ZYZUUZYZYIIY长线模型：线路特性阻抗：11cZzy；线路传播系数：11zy3.波阻抗和自然功率无损导线：超高压线路电阻远远小于电抗，当取r1=0，g1=0时，线路上没有有功损耗。波阻抗：11cZLC（纯电阻）相位系数：1111zyjLCj（仅有虚部）自然功率：又称波阻抗负荷。当线路末端负荷阻抗＝波阻抗时，负荷消耗的功率。2NnncUSPZ无损导线传输自然功率时的传输特点：全线任意两点电压（电流）的大小相等全线任意一点的电压和电流同相，即功率因数＝1线路上各点电压相位不同，任意两点电压之间的相差正比于两点之间的距离。用无损导线的特性估计超高压线路运行特性：当传输功率=自然功率时，首、末端电压接近相等当传输功率自然功率时，末端电压首端电压当传输功率自然功率时，末端电压首端电压2.4负荷的运行特性和数学模型电力系统的综合用电负荷：同一时刻，各行各业各种用电设备所消耗的功率之和。电力系统的供电负荷：系统中各发电厂应供应的功率，即综合用电负荷与同一时刻网络中损耗的功率之和。电力系统的发电负荷：系统中各发电机应发出的功率，即供电负荷与同一时刻各发电厂本身消耗的功率（厂用电）之和。一、有功负荷曲线1.日负荷曲线：制定发电计划的依据。•日最大负荷Pmax(峰荷)：有功日负荷曲线的最大值（峰值）•日最小负荷Pmin(谷荷)：有功日负荷曲线的最小值（谷值）•峰谷差：maxmin PP•日平均负荷：240()24avPptdt020406080100120140160180200216218220222224226228230232234236距离(km)电压(kV)Zc2Zc0.5Zc•日负荷率：max/avPP2.年（最大）负荷曲线：安排发电设备检修负荷全年所消耗的电能：87600()Wptdt最大负荷利用小时数：87600maxmax()ptdtTP二、负荷特性：负荷功率随负荷端电压或系统频率变化的规律动态特性：描述电压和频率急剧变化时，负荷有功和无功随时间变化的规律。静态特性：描述电压或频率变化进入稳态时，负荷功率与电压或频率的关系。负荷曲线取决于各行业的生产制度，负荷特性取决于各行业负荷中各类用电设备比重。2.5电力网络的数学模型一、标么制1.基准值取线电压基准值UB，一般取为电网额定电压。取三相功率基准值SB，一般取100MVA，1000MVA等。22,,3BBBBBBBBBSUSIZYSUU二、多电压等级电力网络的等值电路归算公式：k基本级一侧的电压待归算级一侧的电压22123123......ZZkkkYYkkk，；123123......UUkkkIIkkk，；SS（加’为归算前的值）环网中变比不匹配：采用平均额定电压（比线路额定电压高5%的电压系列：230、115、37、10.5、6.3kV）变压器模型Г型模型：适合手算，需要进行电压等级归算Π型模型：适合机算，不用进行电压等级归算121020211TTTYkkyyYyYkkk，，IZIIZ1212zy1U2U1I2I10y20ykB实际变比归算变比理想变k*=k=变压器不仅可以改变电压大小，也具有移相功能变压器参数一般应归算到低压侧第三章简单电力网络的计算和分析电力系统中，功率的流动称为潮流，电压和功率的分布（各节点电压、各支路功率）称为潮流分布。3.1电力线路和变压器运行状况计算一、电力线路运行状况计算U1：首端电压U2：末端电压UN：额定电压U20：空载电压功率计算：电压计算：自末端算起：取末端电压为参考相量，即：电压降落纵分量：；横分量：自始端算起：取末端电压为参考相量，即：222PRQXUU222PXQRUU220UU2212UUUU12UtgUU110UU**22122222*222122223SSUUIZUZUZUUSPjQUUZURjXUU