07-电力系统运行特性及分析解析

电力工程概论第七章电力系统运行特性及分析输配电系统概述dianligongcheng电力系统稳态分析电力系统稳态分析主要研究电力系统稳态运行方式的性能，包括系统有功功率和无功功率的平衡，网络节点电压和支路功率的分布等，解决系统有功功率和频率调整，无功功率和电压控制问题。输配电系统概述dianligongcheng第一节电力系统的潮流分布电力系统的潮流分布是指电力系统在某一稳态的正常运行方式下，电力网络各处（节点）的功率和电压的分布。输配电系统概述dianligongcheng潮流计算的定义潮流计算是按给定的电力系统接线方式、参数和运行条件，确定电力系统各部分稳态运行状态参量的计算。通常给定的运行条件有系统中各电源和负载节点的功率、枢纽点电压、平衡节点的电压和相位角。待求的运行状态参量包括各节点的电压及其相位角以及流经各元件的功率、网络的功率损耗等。输配电系统概述dianligongcheng潮流计算的目的输配电系统概述dianligongcheng输配电系统概述dianligongcheng一、输电线路的等值电路1、输电线路的参数架空输电线路参数有四个电阻r0：反映线路通过电流时产生的有功功率损耗效应。电感L0：反映载流导体的磁场效应。电导g0：线路带电时绝缘介质中产生的泄漏电流及导体附近空气游离而产生有功功率损耗。电容C0：带电导体周围的电场效应。输电线路的以上四个参数沿线路均匀分布。输配电系统概述dianligongcheng1）.电阻有色金属导线单位长度的直流电阻：考虑如下三个因素：（1）交流集肤效应和邻近效应。（2）绞线的实际长度比导线长度长2～3％。（3）导线的实际截面比标称截面略小。因此交流电阻率比直流电阻率略为增大：铜：18.8铝：31.5精确计算时进行温度修正：为温度系数：铜：铝:sr/kmmm/2kmmm/2)]20(1[20trrtco/003821.0co/00361.0输配电系统概述dianligongcheng2）.电抗三相导线排列对称，则三相电抗相等。三相导线排列不对称，则进行整体循环换位后三相电抗相等。输配电系统概述dianligongcheng2）.电抗单导线每相单位长度电抗：xl=w(4.6lgDm/r+0.5μ)*10-4(Ω/Km)式中：Dm为三相导线间几何均距，Xl=0.1445lgDm/r+0.01573312312DDDDeq输配电系统概述dianligongcheng3）.等值电容和电纳单导线kmFrDCeq/10lg0241.06SrDCfbeqN610lg58.72输配电系统概述dianligongcheng4）.输电线路的电导：用来反映泄漏电流和空气游离所引起的有功功率损耗。（1）正常情况下，泄漏电流很小，可以忽略，主要考虑电晕现象引起的功率损耗。（2）电晕：局部场强较高，超过空气的击穿场强时，空气发生游离，从而产生局部放电现象。输配电系统概述dianligongcheng（3）当运行电压过高或气象条件变坏时，将产生电晕现象，从而产生电晕损耗△Pg,则电导为：VL：线电压。2LgVPg输配电系统概述dianligongcheng1）.短输电线路：电导和电纳忽略不计长度100km电压60kV以下短的电缆线线路阻抗jxlrljXRZ2、输电线路等值电路输配电系统概述dianligongcheng2.）、中长度的输电线路可作出π型等值电路参数：jbljBjBGYjxlrljXRZY=G+jB=(gl+Jbl)=jB=jbl输配电系统概述dianligongcheng3）例题2—1例2-1：有一长度为100km，10kv的输电线路、导线型号为LGJ-185,导线水平排列，相间距离为4m,求线路参数及输电线路的等值电路。输配电系统概述dianligongcheng二、变压器等值电路1、变压器参数输配电系统概述dianligongcheng变压器的试验数据：短路损耗ΔPs，短路电压Vs%空载损耗ΔP0，空载电流I0%电阻RT注意单位ΔPs为kW,SN为kVA,VN为kV,IN为A，RT为Ω。3222103/NNsTNsTSVPRIPR输配电系统概述dianligongcheng电抗电导3210100%NNSTSVVXSVPVPGNNFeT32032101010031003/%%NTNNTNXSVXIVXIVV输配电系统概述dianligongcheng电纳320010100%3100%NNNNTVSIVIIB输配电系统概述dianligongcheng2、变压器等值电路双绕组变压器三绕组变压器输配电系统概述dianligongcheng三、发电机的参数及等值电路1、发电机的参数输配电系统概述dianligongcheng2、发电机的等值电路输配电系统概述dianligongcheng四、负荷的参数及其等值电路输配电系统概述dianligongcheng输配电系统概述dianligongcheng二、电力系统潮流计算1、手工计算例2-2如图所示简单电力系统，各元件参数标于图中，试用有名值计算该系统的潮流分布。（已知U3=10.2KV）输配电系统概述dianligongcheng3系统12TSL=16+j8MVAL=1ooKmr1=0.17Ω/Kmx1=0.36Ω/Kmb1=2.96*10-6Ω/Km110/11KVSN=20MVA△PK=135KWUs%=10.5△P0=22KWI0%=0.8输配电系统概述dianligongchengU1U3’U2ZlZTY1/2Y1/2YTS1S1’S2‘S2S2”S3SL1)、等值电路图输配电系统概述dianligongchengU1U3’U217+j38.64.08+j63.52Y1/2j1.48*10-4（1.82—j13.2）*10-4S1S1’S2‘S2S2”S3SL参数计算∆Syl∆SyT输配电系统概述dianligongcheng2)、潮流分布计算∆S=[(P2+Q2)/U2]*(R+jX)∆U=(P*R+Q*X)/UδU=(P*X-Q*R)/U∆U——电压降落的纵向分量δU——电压降落的横向分量∆SYT=(GT+jBT）*U2∆Syl=-1/2*Yl*U2输配电系统概述dianligongcheng系统潮流分布如图SL=16+j810.2KV系统113.24KV107.8KVT17.025+J6.8216.54+J9.34输配电系统概述dianligongcheng2、计算机算法输配电系统概述dianligongcheng输配电系统概述dianligongcheng输配电系统概述dianligongcheng输配电系统概述dianligongcheng输配电系统概述dianligongcheng输配电系统概述dianligongcheng输配电系统概述dianligongcheng输配电系统概述dianligongcheng输配电系统概述dianligongcheng输配电系统概述dianligongcheng输配电系统概述dianligongcheng输配电系统概述dianligongcheng输配电系统概述dianligongcheng第二节电力系统频率特性及调整一.电力系统频率变化的影响•对用户的影响（1）异步电机转速（2）异步电机功率（3）电子设备•对发电厂和电力系统的影响（1）对发电厂厂用机械设备运行的影响（2）对汽轮机叶片的影响（3）对异步电机及变压器励磁的影响输配电系统概述dianligongcheng二、系统负荷可以看作由以下三种具有不同变化规律的变动负荷组成：（1）变动周期小于10s，变化幅度小（3）变动周期最大，变化幅度最大：气象、生产、生活规律（2）变动周期在（10s，180s），变化幅度较大调速器频率的一次调整调频器频率的二次调整根据预测负荷，在各机组间进行最优负荷分配频率的三次调整输配电系统概述dianligongcheng输配电系统概述dianligongcheng三、有功功率平衡与备用容量C备用容量：15%～20%•作用：为了保证供电可靠性及电能质量合格，系统电源容量应大于发电负荷定义：备用容量＝系统可用电源容量－发电负荷分类：C有功功率平衡：按作用分：(1)负荷备用：满足负荷波动、计划外的负荷增量2%~5%(2)事故备用：发电机因故退出运行能顶上的容量5%~10%(3)检修备用：发电机计划检修4%~5%(4)国民经济备用：满足工农业超计划增长3%~5%按其存在形式分：(1)热备用(2)冷备用,GiLiLossPPP输配电系统概述dianligongcheng备用容量8760t(h)P(MW)发电负荷备用容量新增容量输配电系统概述dianligongcheng四、电力系统的频率特性1、电力系统负荷的有功功率--频率静态特性输配电系统概述dianligongcheng负荷的有功功率－频率静态特性简化表达当频率偏离额定值不大时，负荷有功－频率静态特性用一条近似直线来表示。fPtgKDDfPffPPKDNDNDD//负荷的频率调节效应系数或称为负荷的频率调节效应，表示负荷随频率的变化程度。输配电系统概述dianligongcheng2、发电机组的有功功率--频率静态特性当系统频率变化时，汽轮机调速系统将自动的改变进气量，以相应的增减发电机输出的功率，调整结束后达到新的稳态。这种反映由频率变化而引起汽轮机输出功率变化的关系，称为发电机组有功功率--频率静态特性输配电系统概述dianligongcheng输配电系统概述dianligongcheng54（1）静态调差系数:某台机组负荷改变时相应的频率偏移若2为额定运行点，1为空载运行点：PfPPff1212PfPPffGNN//011220ffPffPPNGNGNNPff0NNNNffffff00100(%)0NNfff输配电系统概述dianligongcheng55单位调节功率:调差系数的倒数，表示频率变化时发电机组输出功率的变化量。fPKGG1fPKGG1NGNGGfPKK调差系数越小，单位调节功率越大，频率偏移越小。输配电系统概述dianligongcheng五、频率的一次调整输配电系统概述dianligongcheng输配电系统概述dianligongcheng六、频率的二次调整输配电系统概述dianligongcheng输配电系统概述dianligongcheng输配电系统概述dianligongcheng一、无功功率负荷和无功功率损耗1．无功功率负荷•各种用电设备中，除相对很小的白炽灯照明负荷只消耗有功功率、为数不多的同步电动机可发出一部分无功功率外，大多数都要消耗无功功率。因此，无论工业或农业用户都以滞后功率因数运行，其值约为0.6~0.9。•无功功率负荷曲线的变化规律虽大体与有功功率相似，也并非完全亦步亦趋。第三节电力系统电压的管理及调整输配电系统概述dianligongcheng2．变压器中的无功功率损耗变压器中的无功功率损耗分两部分，即励磁支路损耗和绕组漏抗中损耗。其中，励磁支路损耗的百分值基本上等于空载电流I0的百分值，约为1％~2％；绕组漏抗中损耗。在变压器满载时，基本上等于短路电压Uk的百分值，约为10％。但对多电压级网络。变压器中的无功功率损耗就相当可观。RTjXTU1N.-jBTGT%)10%(100%100%2kNkNkZTUSUSSUQ%)2~%1%(100%000ISIQN输配电系统概述dianligongcheng3．电力线路上的无功功率损耗•电力线路上的无功功率损耗也分两部分，即并联电纳和串联电抗中的无功功率损耗。并联电纳中的这种损耗又称充电功率，与线路电压的