03第三章简单电力网络的计算和分析1

电力系统分析基础PowerSystemAnalysisBasis（三）主讲人：栗然2潮流计算的目的及内容稳态计算——不考虑发电机的参数—电力网计算（潮流计算）负荷（P，Q）潮流计算给定发电机（P，V）求各母线电压各条线路中的功率及损耗计算目的用于电网规划—选接线方式、电气设备、导线截面用于运行指导—确定运行方式、供电方案、调压措施用于继电保护—整定、设计第三章简单电力网络的计算和分析31.电力线路和变压器的运行状况的计算和分析2.简单电力网络的潮流分布3.电力网络潮流的调整控制第三章简单电力网络的计算和分析4负荷的表示eIIeUUIUSjj*QPIUIUeIUeIUSjsinjcosj)(jQPIUIUSSjsin3jcos33负荷一般以功率表示：单位P（kw）、Q（kvar）、S（kva）QP22S预备知识§3.1电力线路和变压器运行状况的计算和分析一、电力线路运行状况的计算和分析1、电力线路功率的计算已知：首端电压，首端功率S1=P1+jQ1，以及线路参数。求：线路中的功率损耗、末端电压和功率。解过程：从首端向末端推导。1）首端导纳支路的功率112121111112121)2(3323~yyyQjPUjBUGUUYUUYS1~S122~SZ1U1~YSY/2Y/22~YS2U1~S2~S1U1~YS2)阻抗支路首端功率3)阻抗支路中损耗的功率'1'1111111'1~~~jQPQjPjQPSSSyyyZZzQjPXUQPjRUQPjXRUQPZUSZUSUSS212'12'1212'12'1212'12'121'11'11'13~3~3~'2'2'1'1'1'2~~~jQPQjPjQPSSSZZZ4)阻抗支路末端功率6)末端功率2222'2'22'22~~~jQPQjPjQPSSSyyYUjUUURQXPjUXQRPUjXRUjQPUZUSUU11'1'11'1'111'1'11*1'112~5)末端导纳支路的功率2222222*2221212~yyyQjPjBUGUUUYS2、电力线路电压的计算0110UU令：电压降落12dUUU相角为：简化为：UUUtg1112122UUUUU3、从末端向始端推导已知：末端电压U2，末端功率S2=P2+jQ2，以及线路参数。求：线路中的功率损耗、始端电压和功率。2212UUUU其幅值为：U1U2UUUUUd4、电压质量指标1)、电压降落：指线路始末两端电压的相量差。为相量。2)、电压损耗：指线路始末两端电压的数值差。为数值。标量以百分值表示：12'''''222222'22''112'2,,UUUjUPRQXPXQRUUUUUUUUUtgUU功率的求取与上相同，注意功率的流向。12%100NUUU％电压损耗0220UU电压的求取应注意符号，令：4）、电压调整：指线路末端空载与负载时电压的数值差。为数值。标量以百分值表示：3)、电压偏移：指线路始端或末端电压与线路额定电压的数值差。为数值。标量以百分值表示：12%100%100NNNNUUUUUU％％始端电压偏移末端电压偏移20220%100UUU％电压调整5、电力线路上的电能损耗方法一：年负荷损耗率法1)、最大负荷利用小时数Tmax：指一年中负荷消费的电能W除以一年中的最大负荷Pmax，即：2)、年负荷率：一年中负荷消费的电能W除以一年中的最大负荷Pmax与8760h的乘积，即：3)、年负荷损耗率：全年电能损耗除以最大负荷时的功率损耗与8760h的乘积，即：maxmax/PWTmaxmaxmaxmaxmax/876087608760myPTTkWPPmax/8760ayzkWP（）124)、线路年负荷损耗率与年负荷率的近似关系K为经验数值。一般取K=0.1～0.4，kmy较低时取较小数值。5)、计算过程：WPkkTmaxaymymax最大负荷的潮流计算maxayPkW876021mymyayk)K(Kkk方法二：最大负荷损耗时间法1)、最大负荷损耗时间：全年电能损耗除以最大功率损耗，即：2)、计算过程：maxmax/PWzmaxmaxPWzmaxmax,cosT6、电能经济指标1)、输电效率：指线路末端输出有功功率与线路始端输入有功功率的比值，以百分数表示：2)、线损率或网损率：线路上损耗的电能与线路始端输入的电能的比值%100%12PP输电效率12%100%100%zzzWWWWW线损率7、电力线路运行状况的分析1)、空载：末端电压可能高于始端，即产生电压过高现象。其中电缆尤为突出。2)、有载：与发电机极限图相类似。（如负载为纯无功负荷）Z1U2U2Bj2Bj1yI2yI2yI1U2UUUUd2yI22221BUQy2221BUIy22BXUU22BRUU12UUZ1U2U2Bj2Q22UXQU22URQU12UUUjU＋定值XRtgUUtg11当变化时，也按比例变化2QUU，为负。，即为感性无功时，当212U0UQ为正。，即为容性无功时，当212U0UQ若负载为纯有功负荷，同理可分析。22URPU22UXPU定值01190RXtgUUtg若负载既有有功，又有无功负荷，同理可分析。22URPUP22UXPUP22UXQUQ22URQUQQQ2U1UPP1UQUQU)(QUdPUPU)(PUdUd2Q2Q2P2PU1U2222S2S将上图逆时针旋转α角，使PP、QQ线分别与纵轴、横轴重合。由于电压降落dU的长度与末端视在功率S2成正比，图纸的P2、Q2坐标就以相同的比例尺分别表示末端有功、无功功率的大小。由于这图主要用以分析线路末端的运行特性，常称作电力线路的末端功率圆图。P2P2－有功P2为定值，无功Q2变动时，始端电压端点的运动轨迹；Q2Q2－无功Q2为定值，有功P2变动时，始端电压端点的运动轨迹；－负荷功率因数为定值，视在功率S2变动时，始端电压端点的运动轨迹；S2S2－视在功率S2为定值，负荷功率因数变动时，始端电压端点的运动轨迹；圆弧U－末端功率圆。圆上各点的坐标分别对应于始末端电压都为定值时，末端的有功、无功功率。2222二、变压器运行状况的计算和分析1、变压器中的电压降落、功率损耗和电能损耗用变压器的型电路1)功率A、变压器阻抗支路中损耗的功率ZTZTTTTTTZTQjPXUQPjRUQPjXRUQPZUSS~222'22'2222'22'2222'22'222'21S~1S~22S~S~TZTY1U2UyTS~B、变压器励磁支路损耗的功率C、变压器始端功率2)、电压降落（为变压器阻抗中电压降落的纵、横分量）注意：变压器励磁支路的无功功率与线路导纳支路的无功功率符号相反YTYTTTTTTYTQjPUjBUGUjBGUUYS2121211*1~YTZTSSSS~~~~212'2'22'2'2,URQXPUUXQRPUTTTTTT3)电能损耗a.与线路中的电能损耗相同（电阻中的损耗，即铜耗部分）b.电导中的损耗，即铁耗部分，近似取变压器空载损耗P0与变压器运行小时数的乘积，变压器运行小时数等于8760h减去因检修等而退出运行的小时数。4)根据制造厂提供的试验数据计算其功率损耗2'22'2222222222010122%,(1)1000100%,1000100KNKNZTZTNNNYTYTNNPUSUUSPQUSUSPUISUPQUU还可对应下标为要注意单位间的换算。100%,1000100%,1000100%,100000221221222222NYTYTNNKZTNKZTNNKZTNKZTSIQPPSSSUQSSPPSSSUQSSPP''121122,,NUUUSSSS进一步简化：2、节点注入功率、运算负荷和运算功率)(~111yQQjPS111~jQPS222~jQPSyyQjS~－运算负荷注入功率－等值负荷功率或节点－负荷功率112S~S~~S(a)变电所变压器－运算功率注入功率－等值电源功率或节点－电源功率221S~S~~S111~jQPS222~jQPSyyQjS~)(~222yQQjPSG（b）发电厂变压器并作出相量图。，求末端电压及功率，，始端电压为为。已知其始端输入功率，，＝为，导线单位长度的参数度为单回架空电力线路，长某kV240MV.A)50120(1066.242.0108.0r200kmkV220:kmS61kmΩ1kmΩ1jbxex解：由题意，首先求线路参数并作等效图如图所示。11jXR1U2U21Y1~yS2~yS21YjQP11jQP)846.21(200)42.0108.0(11jjjXRSjjY)1066.2(22001066.22461AMVjjUYSy.)3216.15(2401066.2)2(~242111AMVjjjSjQPjQPy.)32.65120()3216.15(50120~111在节点1处导纳产生的无功功率在节点2处导纳产生的无功功率，则线路末端的电压设011UUkV33.948.209)12.3634.206()12.366.33(240111111111112jjURQXPjUXQRPUU线路阻抗上消耗的功率AMVjjjXRUQPSZ.)22.270.7()846.21(24032.65120)(~222212121AMVjjUYSy.)67.11(48.2091066.2)2(~242212所以末端功率AMVjjjjSSjQPSyZ.)77.49113()67.11()22.270.7(32.65120~~~21121.功率的计算电力网络的功率损耗由各元件等值电路中不接地支路阻抗损耗和接地支路导纳损耗构成。a.阻抗损耗b.导纳损耗输电线变压器jXRUQPjXRUSQjPSZZZ22222~jBGUQjPSYYY2~TTYYYjBGUQjPS2~一、辐射形网络中的潮流分布§3.2辐射形和环形网络中的潮流分布2.电压的计算当功率通过元件阻抗（Z=R+jX）时，产生电压降落注意：要分清楚从受电端计算还是从送电端计算3.潮流的计算已知条件往往是送电端电压U1和受电端负荷功率S2以及元件参数。求解各节点电压、各元件流过的电流或功率。计算步骤：a.根据网络接线图以及各元件参数计算等值电路，并将等值电路简化。UQRPXjUQXPRUjUdUb.根据已知的负荷功率和网络额定电压，从受电端推算到送电端，逐一近似计