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电力系统分析速记版一、电力系统基本概念掌握：3个概念＋5大参量＋5个特点＋8字要求＋4点优越＋2种接线＋3类额压＋3种方式(一)、电力系统组成(3个概念)1、电力系统：发、输、变、配、用电全过程2、电力网：升压变压器(变电所)+输电线路3、动力系统：电力系统+动力部分(原动机)△原动机：锅炉、汽轮机(火)、水库和水轮机(水)、反应堆(核)(二)、电力系统基本参量(5大参量)1、总装机容量：指电力系统中实际安装的发电机组额定有功功率的总和。kW/MW/GW2、年发电量：指电力系统所有发电机组全年实际发出电能的总和。kWh/MWh/GWh/TWh3、最大负荷：指规定时间内，电力系统总有功功率负荷的最大值。kW/MW/GW4、额定频率：按国家标准规定，我国所有交流电力系统的额定频率为50Hz。5、最高电压等级：是指电力系统中最高电压等级电力线路的额定电压。kV(三)、电力系统特点(5个特点)1、电能与生产、生活密切相关。2、电能不能大量储存。3、电能的生产、输送、消费的连续性。4、暂态过程的短暂性。5、对电能质量的要求非常严格。(四)、电力系统运行的基本要求(8字要求)1、安全、可靠供电按供电可靠性(1)一级负荷(保证不停)；(2)二级负荷(尽量不停)；(3)三级负荷(可停可不停)2、优质电能质量电能质量三大指标：(1)频率f=50Hz，偏移±0.2～0.5Hz(2)电压U(3)波形3、运行经济措施：(1)采用高效节能发电设备(降低发电成本)(2)合理调度各发电厂所承担负荷(3)优化网络结构、合理发展电网等表征经济性指标：煤耗率、网(线)损率、厂用电率等(五)、联合电力系统优越性(4点优越)1、提高供电可靠性和电能质量。2、可减少系统的装机容量、提高设备利用率。3、便于寄装大机组，降低造价。4、充分利用各种资源，提高运行经济性。(六)、电力系统接线方式(2种接线)1、按供电可靠性(1)无备用接线：单回路的①放射式②干线式③链式(优：简单经济。缺：可靠性差)。(2)有备用接线：双回路的①放射式②干线式③链式，④两端供电网⑤环形网(优：可靠性高。缺：运行调度复杂)2、按负荷取得电能方向(1)开式网：①放射式②干线式③链式。(2)闭式网：①两端供电网②环形网附：电力系统接线图分①电气接线图②地理接线图(七)、电力系统的额定电压(3类额压)1、我国国家标准规定的额定电压有3kv、6kv、10kv、35kv、110kv、220kv、330kv、500kv。2、用电设备容许电压偏移一般为±5%；沿线路的电压降落一般为10%；在额定负荷下，变压器内部的电压降落约为5%3、用电设备额定电压，则(1)输电线路(2)发电机(3)变压器4、抽头设置在变压器高压侧。升压变：(242±n×2.5%)kV是(2n+1)级调压减压变：(220±n×2.5%)kV也是(2n+1)级调压(八)、电力系统中性点运行方式(3种方式)1、直接接地(【大接地电流系统】110kV及以上，有利于绝缘)2、不接地(35kV及以下，绝缘要求高，可靠性高)3、经消弧线圈接地(3～60kV，减少接地电容电流、电弧自行熄灭，提高供电可靠性)补偿注：实践中采用过补偿方式。二、电力系统各元件特性，数学模型掌握：发、输、变、配、用(一)、发电机(发)区别附：复功率＝P＋jQ(二)、电力线路(输)1、结构(1)架空线路①导线②避雷线③杆塔④绝缘子⑤金具；(2)电缆线路①导体②绝缘层③包护层2、导线主要由铝（L）、钢（G）、铜（T）等材料构成。(1)普通钢芯铝绞线，标号为LGJ；(2)加强型钢芯铝绞线，标号为LGJJ；(3)轻型钢芯铝绞线，标号为LGJQ。注：LGJ-400/50表示载流额定截面积为400、钢芯额定截面积为50的普通钢芯铝绞线。钢芯铝线的电阻，由于可只考虑主要载流部分——铝线部分的载流作用，可认为与同样额定截面积的铝线相同。3、线路四参数(阻、抗、导、纳)(1)电阻：,温度修正，单位为Ω/km电阻率,(2)电抗：单位电抗如下，单位为Ω/km，一般架空线路电抗0.4Ω/km(单股导线)(分裂导线)几何均距按三相导线排列方式①正△：；②水平：整换位循环：指一定长度内，有两次换位而三相导线都分别处于三个不同位置，完成一次完整的循环。架空线路换位的目的：减少三相参数不平衡。分裂导线的采用改变了导线周围的磁场分布，等效的增长了导线半径，从而减小了导线电抗。(3)电导：单位为S/km【西(门子)每千米】电晕现象：导线表面气体击穿导致附近空气游离而产生局部放电的现象。附：线路电压超过220kV时为减小电晕损耗或线路电抗，应采用扩径导线或分裂导线(4)电纳：单位为S/km，一般架空线路电纳2.85×S/km4、等值电路(1)短线路：长度不超过100km的架空线路(电纳可忽略)(2)中等长度线路：长度在100～300km的架空线路或长度小于100km的电缆线路有T型和π型，常用π型等值电路(T型等值电路比π型等值电路节点数多)(3)长线路：长度超过300km的架空线路或超过100km的电缆线路注：电缆线路的电阻路略大于相同面积的架空线路，而电抗则小得多，电抗不是因为电缆三相导体间的距离远小于同样电压级的架空桥路。(三)变压器(变)1、双绕组变压器(1)等值电路：Г型(2)变压四参数：①短路损耗(铜损)②短路电压百分比(漏抗)③空载损耗(铁损)④空载电流百分比(激磁电流)2、三绕组变压器(1)按容量比分三类：①100/100/100；②100/50/100；③100/100/50注：对于②③，是铭牌读出的，待归算；归算后等于待归算功率×4。而制造商已经归算，直接用。附：仅提供最大短路损耗的情况(是指两个100%容量绕组间做短路试验，另一个绕组开路时，当短路电流达到额定电流时的损耗),(注意单位为MVA,为kW)(2)变压器从内→外①升压结构：中压、低压、高压；②降压结构：低压、中压、高压注：高压绕组必须在最外面。(四)负荷(用)1、负荷的运行特性分①负荷曲线：指负荷随时间而变化的规律；②负荷特性：指负荷随电压或频繁变化的规律。2、两个等式：①供电负荷＝综合用电负荷＋网损；②发电负荷＝供电负荷＋厂用电(1)综合用电负荷是工业、农业、邮电、交通、市政、商业以及城乡居民所消耗功率相加之和。厂用电是各发电厂本身所消耗的功率。(2)供电负荷是综合用电负荷与网络供电损耗相加，发电厂供的功率。(3)发电负荷是供电负荷与厂用电之和，发电机发的功率。3、负荷曲线，按时间长短分日、周、月、年负荷曲线(1)日负荷曲线——制定发电厂发电负荷计划依据日用电量，日平均负荷,负荷率(越大越好)(2)年负荷曲线——用于制定发电设备的检修计划随时间变化还有有功、无功负荷曲线；个别用户、电力线路、变电所的负荷曲线等。4、负荷特性①静态特性；②动态特性(五)标么值(配)1、标么值＝2、优点：①三相功率和单相功率的标么值相等；②线电压和相电压标么值相等；③没有单位，易于比较电力系统各元件特性和参数3、必备公式：①②③④⑤4、归算问题：(1)精确计算①统一归算：先归算有名值，以统一基准值计算。②就地归算：先归算基准值，就地标幺。(2)近似计算：除电抗器外，假定各元件额定电压等于平均额定电压，即选取、注：一般选取100MVA三、电潮流手工计算方法，计算机潮流算法掌握：2个公式+6类指标+3种网络+4种手段+5点概念(一)、常用公式(2个公式)1、功率损耗：(1)线路、变压器阻抗支路：(2)导纳(一般G=0，注意符号、系数)注：①线路：，由于π型等值电路(系数有)，Y＝G+jB，共轭后＝G-jB②变压器：，由于Γ型等值电路(系数为1)，Y＝-j，共轭后＝+j附：复功率＝P＋jQ2、电压降落：(1)纵分量(电压损耗)(2)横分量（近似计算一般忽略）注：①以上针对感性负荷总结的公式，而对于容性负荷，无功功率Q取负值代入。ΔU可能为负，线路末端电压可能高于首端。②功率损耗和电压降落的公式适用于三相功率，线电压；也适用于单相功率和相电压。③高压电网，RX(R=0)附：感性负荷时，电压总是超前电流。(含线圈下的电流不能突变)(二)、电压质量指标(4类指标)1、电压降落：元件首末端两点电压的相量差,2、电压损耗：元件首末端两点电压的数值差,,3、电压偏移：电力网中某点的实际电压与线路额定电压的数值差。or,4、电压调整：线路末端空载与负载时电压的数值差。(三)、经济性能指标(2类指标)1、注：①总大于，输电效率总小于100%；②不一定大于，线路轻载时，电纳发出的感性无功功率可能大于电抗消耗的无功功率，则。2、附：求电力线路电能损耗的方法：(精确计算用潮流公式法，以下为经验法)(1)年负荷损耗法：①最大负荷利用小时数②③④经验公式计算(2)最大负荷损耗时间法：①最大负荷损耗时间②(有表可查)→(找到对应)(四)、辐射式网和环形网(3种网络)1、辐射式网(开式网)(1)同一电压等级下，利用电潮流公式逐步推算。(注意简化处理，如35KV及以下线路中忽略线路电纳等的简化处理。)；(2)不同电压等级下，注意归算后，再利用电潮流公式逐步推算。2、环形网(闭式网)(1)初步功率分布：不计功率损耗的分布，反映电流分布。步骤：①将单一环网等值电路简化为只有线路阻抗的等值电路；②回路电流法简化；③在电源靠近的节点处把环形网打开，可得到一等值的两端供电网。其两端电压大小相等，相位相同。(针对简单环形网络，如3个节点)④得出初步功率分布。推广：对于n个节点环式网，利用力矩法公式(找一支点即可)(2)最终功率分布：计及功率损耗①功率分点：功率由两个方向流入的节点。有功功率分点和无功功率分点可能出现在不同节点。有功和无功功率分点在同一处时，功率分点处的电压最低；若不在同一点，则需分别计算实际电压值，确定电压最低点。②均一电力网：电力网各段线路的电抗和电阻比值相等。结论：在均一电力网中有功功率和无功功率的分布彼此无关；均一网的功率分布仅与各段长度有关。③功率的自然分布：各段线路功率的分布取决于阻抗(单位长度线路参数相等时，按长度分布)3、两端供电网(1)两端供电网即两端电压不相等的环网；环网是两端电压相等的两端供电网。(2)与环网相比，前一部分相同，后一部多了循环功率。一端与循环功率方向相同，取加循环功率；另一端与循环功率方向相反，取减循环功率。(五)、电潮流调整(4种手段)1、潮流调整2、必要性：功率的自然分布3、手段④借灵活交流输电装置控制(六)、计算机潮流算法(5点概念)1、节点导纳矩阵的特点(类比节点电压法)(1)节点导纳矩阵是方阵，其阶数就等于网络中除参考节点外的节点数n。(2)节点导纳矩阵是稀疏矩阵，其各行非零非对角元数就等于与该行相对应节点所连接的不接地支路数。(3)节点导纳矩阵的对角元就等于各该节点所连接导纳的总和。(4)节点导纳矩阵的非对角元等于连接节点i、j支路的导纳的负值。(5)节点导纳矩阵一般是对称矩阵，这是网络的互易特性所决定的。2、节点的分类(三类)(1)第一类：PQ节点：注入功率和已知，节点电压的大小和相位角待求，负荷节点或发固定功率的发电机节点，数量最多。(2)第二类：PV节点：和已知，和相位角待求，对电压有严格要求的节点，如电压中枢点。(3)第三类：平衡节点：和相位角已知，、待求，只设一个。注：设置平衡节点的目的：①在结果未出来之前，网损是未知的，至少需要一个节点的功率不能给定，用来平衡全网功率。②电压计算需要参考节点。3、雅可比矩阵的特点(1)各元素是各节点电压的函数。(在迭代过程中，各元素的值将随着节点电压相量的变化而变化。因此，在迭代的过程中要不断重新计算雅可比矩阵各元素的值)(2)因为,所以,另，故稀疏。(3)非对称矩阵。4、牛顿——拉夫逊法潮流计算的基本步骤(1)形成节点导纳矩阵。(2)设各节点电压的初值.(3)将各点电压的初值代入修正方程式求不平衡量。(4)计算雅可比矩阵各元素。(5)解修正方程式，求各节点电压的变化量。(6)计算各节点电压的新值。(7)运用各节点电压的新值自第三步开始进入下一步迭代。(8)计算平衡节点功