电力系统分析期末重点复习

电力系统分析期末复习第一章电力系统概述和基本概念熟练掌握以下概念：1.电力系统，电力网，对电力系统运行的基本要求;2.电力系统的额定电压等级,电力系统负荷、负荷曲线的分类及最大负荷利用小时Tmax的概念及计算。3.电力系统中性点接地的方式以及各自的优缺点电力网：由变电所和不同电压等级的输配电线路组成的网络。电力系统：由各类发电厂、电力网和用户组成的一个系统，能够完成发电、输电、变电、配电直到用电的全过程。1.1、电力系统的基本概念1．保证供电的可靠性。2．保证良好的电能质量。对电力系统的基本要求根据电力负荷对供电可靠性的要求，负荷分为一类、二类和三类负荷。电力系统供电的可靠性，就是要保证一级负荷在任何情况下都不停电，二级负荷尽量不停电，三级负荷可以停电。保证系统的电压、频率、波形在允许的范围内变动。电压偏移：一般不超过用电设备额定电压的±5%。频率偏移：一般不超过±0.2Hz。3．为用户提供充足的电能。1.用电设备的额定电压：与同级电网的额定电压相同。2.发电机的额定电压：比同级电网的额定电压高出5%，用于补偿线路上的电压损失。1.2电力系统的电压等级和负荷一、电力系统的额定电压电力网的额定电压：我国高压电网的额定电压等级有3kV、6kV、10kV、35kV、60kV、110kV、220kV、330kV、500kV等。3.变压器的额定电压变压器的一次绕组：相当于是用电设备，其额定电压应与电网的额定电压相同。变压器的二次绕组：对于用电设备而言，相当于电源。注意：当变压器一次绕组直接与发电机相连时，其额定电压应与发电机的额定电压相同。当变压器二次侧供电线路较长时：应比同级电网额定电压高10%当变压器二次侧供电线路较短时：应比同级电网额定电压高5%其中5%用于补偿变压器满载供电时一、二次绕组上的电压损失；另外5%用于补偿线路上的电压损失，用于35kV及以上线路。可以不考虑线路上的电压损失，只需要补偿满载时变压器绕组上的电压损失即可，用于10kV及以下线路。4.电力线路的平均额定电压Uav=1.05UN3.15kV、6.3kV、10.5kV、37kV、63kV、115kV、230kV、345kV、525kV等。发电机G的额定电压：UN·G=1.05×10=10.5（kV）变压器T1的额定电压：U1N=10.5（kV）U2N=1.1×110=121（kV）变压器T1的变比为：10.5/121kV变压器T2的额定电压：U1N=110（kV）U2N=1.05×6=6.3（kV）变压器T2的变比为：110/6.3kV例1-1已知下图所示系统中电网的额定电压，试确定发电机和变压器的额定电压。~T1GT2110kV10kV6kV变压器T1的一次绕组与发电机直接相连，其一次侧的额定电压应与发电机的额定电压相同变压器T1的二次侧供电距离较长，其额定电压应比线路额定电压高10%变压器T2的二次侧供电距离较短，可不考虑线路上的电压损失二.电力系统的负荷1、电力负荷的分级及其对供电的要求供电方式:由两个独立电源供电。一级负荷：中断供电将造成人身伤亡，重大设备损坏，重大产品报废，或在政治、经济上造成重大损失。二级负荷：中断供电将造成主要设备损坏，大量产品报废，重点企业大量减产，或在政治、经济上造成较大损失。供电方式:由双回路供电。三级负荷：所有不属于一、二级负荷的电力负荷。供电方式:对供电电源无特殊要求。年最大负荷Pmax：指全年中消耗电能最多的半小时的平均功率，即年负荷曲线的最高点30maxPP年最大负荷利用小时数Tmax：假定在此时间内，用户以年最大负荷持续运行所消耗的电能恰好等于全年实际消耗的电能，如图max87600maxmaxdPtpPWTa图年最大负荷与年最大负荷利用小时数2.与负荷曲线有关的物理量我国电力系统中性点有三种运行方式：1、中性点不接地的电力系统1.正常运行时，系统的三相电压对称，地中无电流流过，2.当系统发生A相接地故障时，A相对地电压降为零，中性点电压AAUUUU000中性点不接地中性点经消弧线圈接地中性点直接接地1.3电力系统中性点运行方式小电流接地系统大电流接地系统图1-8中性点不接地系统发生A相接地故障时的电路图和相量图AAAUUUUU000各相对地电压PCBUUU3在数值上相角互差60U0UA15003jACAACCCeUUUUUUU15003jABAABBBeUUUUUUU0UAUBUCUBUCUPEI特点中性点不接地系统发生单相接地故障时，线电压不变，而非故障相对地电压升高到原来相电压的倍。中性点对地电压升高为相电压单相接地电流等于正常时单相对地电容电流的3倍。3单相接地电流小于30A的3~10kV电力网；单相接地电流小于10A的35~60kV电力网。适用范围2、中性点经消弧线圈接地的电力系统在电力系统中一般采用过补偿运行方式消弧线圈的补偿方式欠补偿:CLII全补偿:CLII过补偿:CLII特点：中性点始终保持零电位。非故障相对地电压不变优点节约绝缘投资。发生单相短路时，非故障相对地电压不变，电气设备绝缘水平可按相电压考虑。因此，我国110kV及以上的电力系统基本上都采用中性点直接接地的方式。1.3.3中性点直接接地的电力系统图1-10中性点直接接地系统的电力系统示意图第二章电力系统元件参数和等值电路掌握：1.输电线路、变压器的等值电路及参数计算;2.以标幺制表示的电力网络的等值电路。第二章电力系统元件参数和等值电路一、电力线路的元件参数与等值电路对220KV以上的输电线路，采用分裂导线或扩径空心导线以减少电晕损耗和线路电抗。Sr10157.0lg1445.010)5.0lg6.4(π241rDrDfxmrmmmkkeqdrrDx21eqm1rm/0157.0lg1445.0分裂导线分裂根数越多，电抗下降越多。一般不超过4根。1双绕组变压器电力系统中，双绕组变压器一般采用由电阻、电抗、励磁电导和电纳组成的Γ型等效电路。图2-双绕组变压器的等效电路a）Γ型等效电路b）励磁支路用功率表示的等效电路c）简化等效电路并用空载损耗代替电导、励磁功率代替电纳，35kV及以下的变压器中，励磁支路可忽略不计，简化为等效电路c)。注意：变压器等值电路中的电纳的符号与线路等值电路中电纳的符号相反，前者为负，后者为正；因为前者为感性，后者为容性。以上参数应根据铭牌数据计算得出kP%kU%0I0P二、变压器的参数和等值电路注意：计算到的数值为折算到某一侧之后高、低压侧的电阻、电抗之和。2三绕组变压器三绕组变压器容量比有三种不同类型：100/100/100：三个绕组的容量均等于变压器的额定容量；100/100/50：第三个绕组的容量为变压器额定容量的50%；100/50/100：第二个绕组的容量为变压器额定容量的50%。13213133223232450100450100kkkkkkPPPPPP短路试验时只能使容量小的绕组达到它的额定电流（有两组数据是按50%容量的绕组达到额定容量时测量的值）。而式中的SN指的是100%绕组的额定容量。因此，应先将各绕组的短路损耗按变压器的额定容量进行折算，然后再计算电阻。如对容量比为100/100/50的变压器，其折算公式为式中，、为未折算的绕组间短路损耗（铭牌数据）；、为折算到变压器额定容量下的绕组间短路损耗。32kP13kP32kP13kP对100/100/50和100/50/100的变压器：322333222232211101010NNkTNNkTNNkTSUPRSUPRSUPR211332313322123213211212121kkkkkkkkkkkkPPPPPPPPPPPP2.4以标幺制表示的等值网络基准值的选取通常先选定基准容量SB和基准电压UB，则基准电流IB和基准电抗ZB分别为：BBBUSI3BBBBBSUIUZ23不同基准值的标幺值间的换算电力系统中各电气设备所给出的标幺值都是以其自身的额定值为基准值的标幺值，不能直接进行运算，必须将它们换算成统一基准值的标幺值。换算方法是：先将以额定值为基准的标幺值还原为有名值，选定SB和UB，计算以此为基准的标幺值。统一基准值下各元件电抗标幺值的计算发电机：通常给出SN、UN和额定电抗标幺值，则*NGX实际值NNNGNNGGSUXZXX2**22*2*BBNNNGBBGBGGUSSUXUSXZXX统一基准值下的标幺值变压器：通常给出SN、UN和短路电压百分数，%kU1001001003100%*2NTNTNNNNTNNkkXUXSUUUXIUUUNBBNkNBBNNTBBNNNTBBTTSSUUUSSUUXSUSUXSUXX22*22*2*)(100%)(///输电线路：通常给出线路长度和每公里的电抗值，则2*BBLBLLUSXXXX电抗器：通常给出IN、UN和电抗百分数*RNX统一基准值下的标幺值2*2*3/BBNNRNBBRRUSIUXSUXX在实际计算中，总是希望基准电压等于（或接近于）该电压级的额定电压。考虑到电力系统中同一电压等级的各元件额定电压也不同，取该电压级的平均额定电压Uav。将变压器的变比用其两侧网络的平均额定电压之比来代替，称近似计算法。近似计算法采用近似计算法后，各段的基准电压即为该段网络的Uav，不需再计算。必需注意：采用近似法时，各元件的额定电压一律采用该元件所在段网络的平均额定电压代替，只有电抗器除外。NBNGBBNNNGGSSXUSSUXX*22**NBkNBBNkTSSUSSUUUX100%)(100%2*第三章电力网络的潮流分析与计算熟练掌握电力线路的功率损耗和电压降落的计算。近似计算只计△U。熟练掌握变压器的功率损耗和电压降落的计算。熟练掌握运算功率、运算负荷和运算电路的概念。熟练掌握简单开式网络的功率和电压计算。了解两端供电的开式网络和环形网络的潮流计算。一、电力网的功率损耗1电力线路的功率损耗和功率平衡设已知线路末端运行电压和负荷功率，求线路首端功率。1）末端导纳支路功率损耗222221yyQjBUjS2）电力网环节末端功率222'2'22'22jQPQjjQPSSSyy3.1电力线路和变压器的功率损耗和电压降落ZZZQjPjxRUQPS)(2222221121jQPSSSZ121121yyQjBUjS3）阻抗支路的功率损耗—大小随功率的变化而变化4）电力网环节首端功率5）首端导纳支路的功率损耗6）线路首端功率'1'111'1jQPSSSy'1'2QQ%100'1'2PP在求得线路两端有功功率后可求输电效率。注意：线路始端的无功功率不一定大于线路末端输出的无功功率。线路轻载时，电容中发出的感性无功可大于电抗中消耗的感性无功，以至于使，由此将引起末端电压的升高。2变压器的功率损耗)(222'TTTjXRUQPS0020)(QjPUjBGSTT阻抗支路中的功率损耗（变动损耗）导纳支路（固定损耗）线路首端电压有效值为：222221)(UUUU首端电压的相位为：2221tanUUU2U1U1．电压降落:是指电力网任意两点电压的相量差，即21UUUd二、电力网中的电压平衡关系——电压降落的纵分量2222URQXPU——电压降落的横分量222222URQXPjUXQRP2222UXQRPU2．电压