潮流计算.ppt

电力系统分析电力网是由输电线路和变压器组成的电气网络，也有支路(输配电线路)和节点(母线)。其间流动的功率叫潮流。潮流和电压计算是电力网络稳态分析的主要内容，其目的是评估对电力用户电力供应的质量并为电网运行的经济性评估提供数据基础。第三章简单电力网络潮流分析与计算电力系统分析本章内容3.1电力线路和变压器的功率损耗和电压降落3.2开式网络的潮流分布3.3环形网络的潮流分布电力系统分析3.1.1电力线路的功率损耗和电压降落3.1电力线路和变压器的功率损耗和电压降落1电力线路的功率损耗)(33222jXRUS1)电力线路阻抗支路中的功率损耗设线路阻抗支路末端功率为，末端电压为，则电力线路阻抗中的功率损耗为2U2S(变动损耗))(32jXRISZ)(2222jXRUSZZQjPjXRUQP)(222222电力系统分析3.1电力线路和变压器的功率损耗和电压降落2)电力线路导纳支路中的功率损耗(固定损耗)一般电力线路的电导G=0，则末端导纳支路中的功率损耗为222221yyQjBUjS而首端导纳支路中的功率损耗为121121yyQjBUjS电力系统分析3）电力线路的功率平衡计算3.1电力线路和变压器的功率损耗和电压降落线路首端功率阻抗支路首端功率末端负荷功率(1)末端导纳支路功率损耗222221yyQjBUjS(2)阻抗支路末端功率222'22222jQPQjjQPSSSyy设已知线路末端运行电压和负荷功率，求线路首端功率。return潮流计算电力系统分析ZZZQjPjXRUQPS)(222222112221)()(jQPQjPjQPSSSZZZ121121yyQjBUjS(3)阻抗支路的功率损耗(4)阻抗支路首端功率(5)首端导纳支路的功率损耗(6)线路首端功率'1'1111111jQPQjjQPSSSyy3.1电力线路和变压器的功率损耗和电压降落return潮流计算电力系统分析3.1电力线路和变压器的功率损耗和电压降落'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电力线路的电压降落电压降落:电力网任意两点电压的相量差，即)j(21XRIUUUd电压是电能质量的指标之一。电力网络运行中必须把某些母线电压保持在一定范围内以满足电力用户的用电需要。电力系统分析其中：——电压降落的纵分量设已知阻抗支路末端电流或三相功率，当负荷为感性时，2222~jQPIUS222*22~UjQPUSI)(222jXRUjQPUd因此2222UXQRPU2222URQXPU——电压降落的横分量则2S3.1电力线路和变压器的功率损耗和电压降落UdUU21222UjUU说明：上述公式是按感性负荷下推出的，若为容性负荷，公式不变，无功功率Q前面的符号应改变。22222222UjUURQXPjUXQRP同一点的电压和功率设U2初相为零电力系统分析3.1电力线路和变压器的功率损耗和电压降落线路首端电压有效值为：222221)(UUUU首端电压的相位为：2221tanUUU图中，设阻抗中流过的电流为，作出相量图。'22IIIC—相位角或称功率角2U2II2CIRI1U（3-8）电力系统分析由于一般情况下，UU2U相似于这种推导，还可以获得从首端电压和功率，求末端电压的计算公式：.1U1S111.12UjUUUdUU222222221)(2UUUUUUUU将按二项式定理展开并取前两项得：222221)(UUUU3.1电力线路和变压器的功率损耗和电压降落1111UUUtg电力系统分析其它电压质量的指标100%21NUUUU（3-15）线路额定电压3.1电力线路和变压器的功率损耗和电压降落1)电压损耗:线路首末端电压的代数差，即21UUU电压损耗常以百分数表示，即2)电压偏移:电力网中任一点实际电压与网络额定电压的数值差100%NNUUUm首端电压偏移1001UUUNN末端电压偏移1002UUUNN电力系统分析3）电压调整：线路末端空载电压100%202200UUUU（3-18）3.1电力线路和变压器的功率损耗和电压降落线路末端空载与负载时电压的数值差。其百分数为3.1.2变压器的功率损耗和电压降落TTRUQPP222'TTXUQPQ222'0020)(QjPUjBGSTT阻抗支路中的功率损耗（变动损耗）励磁支路功率损耗与网络电压有关（一般偏离UN不大），此部分损耗视为固定损耗电力系统分析3.1电力线路和变压器的功率损耗和电压降落变压器的功率损耗和电压降落的计算与电力线路的不同之处在于：①变压器以形等值电路表示，电力线路以形等值电路表示；②变压器的导纳支路为电感性，电力线路的导纳支路为电容性。电力系统分析1.电力线路上的电能损耗介绍两种方法，用于近似地计算电力线路在一年内的电能损耗。3.1.3电力网络的电能损耗3.1电力线路和变压器的功率损耗和电压降落输电线路和变压器的电能损耗分为变动损耗和固定损耗，讨论变动的电能损耗的计算方法。（1）最大负荷损耗时间法假定线路向一个集中负荷供电cos,PRU则时间T内TTLZdtRUSdtPW0322010KW.h电力系统分析3.1电力线路和变压器的功率损耗和电压降落S由负荷曲线决定。为简化计算，工程计算中常采用最大负荷损耗时间法来计算。最大负荷损耗时间：如果线路中输送的功率一直保持为最大负荷功率Smax，在τ(h)内的能量损耗恰好等于线路全年实际的电能损耗，则称τ为最大负荷损耗时间。其定义为322max876003221010RUSdtRUSWZ2max876002SdtS3max10P通常τ可根据用户负荷的最大负荷小时数和负荷的功率因数从手册中查得Tmaxcos式中，ΔWZ—电力线路全年电能损耗；ΔPmax—电力线路在1年中最大负荷时的功率损耗。表电力系统分析线路上有几个集中负荷时ccScosAcbbScosaaScosab1S2S3Sr1r2r3线路总的电能损耗为各段线路电能损耗之和332322221121)()()(RUSRUSRUSWcbaZ321SSS、、为各段的最大负荷功率；321、、为各段的最大负荷损耗时间3.1电力线路和变压器的功率损耗和电压降落为求各段的τ，需先求出各段线路的cosφ和Tmax电力系统分析ccScosAcbbScosaaScosab1S2S3Sr1r2r33.1电力线路和变压器的功率损耗和电压降落设已知各点负荷的最大负荷利用小时数Tmax.a、Tmax.b、Tmax.ccbaccbbaaSSSSSScoscoscoscos1cbccbbSSSScoscoscos2ccoscos3cbaccbbaaPPPTPTPTPTmaxmaxmax1maxcbccbbPPTPTPTmaxmax2maxcTTmax3max电力系统分析2000150012001000800700250017001500125011009503000200018001600140012503500235021502000180010004000275026002400220020004500320030002900270025005000360035003400320030005500410040003950375036006000465046004500435042006500525052005100500048507000595059005800570056007500665060006550650064008000740073507250最大负荷利用小时数Tmax与最大负荷损耗时间的关系)(maxhT)(h8.0cos85.0cos9.0cos95.0cos1cos用最大负荷损耗时间法计算电能损耗，由于τ值的确定是近似的，一般用于电网的规划设计阶段，对于已经运行的电网的电能损耗计算，常采用等值功率法。本书不作介绍。电力系统分析【例3.1】有一电力网负荷曲线如图，已知UN=10kV，R=12Ω，平均功率因数0.9，试用最大负荷损耗时间法求一年内的电能损耗。01000P/kW700250200040008760t/h解：322max10RUSWZ3222max10cosRUPN31maxmaxkkktPTPhT459010004760250200070020001000max查表得τ=3100h/年12109.01000222hkW26.4592593103100电力系统分析3.1电力线路和变压器的功率损耗和电压降落(2)用年负荷损耗率求线路全年的电能损耗①从手册中查最大负荷利用小时数，并求年负荷率Tmax②由经验公式计算年负荷损耗率21BKKBG876087608760maxmaxmaxmaxmaxTPTPPWB年负荷损耗率定义为max8760PWGZ计算步骤：③由上式求电力线路全年电能损耗为GPWZmax8760K为经验系数，一般取0.1-0.4，年负荷率低时取较小值，反之取较大值电力系统分析变压器运行小时数等于一年8760h减去因检修而退出运行的小时数。则变压器中1年内的电能损耗为2.变压器中的电能损耗铁损部分(电导损耗)：变压器空载损耗P0与变压器运行小时数的乘积(按全年投入的实际小时数计算)ZTTWtPW87600变压器的空载损耗一年中退出运行的时间变压器电阻中的电能损耗铜损部分(电阻损耗)：与输电线路变动损耗的计算相同RUStPN2max0)(87603.1电力线路和变压器的功率损耗和电压降落电力系统分析【例3.2】如图，变电所低压母线上的最大负荷40MW，，Tmax=4500h。试求线路及变压器中全年的电能损耗。线路和变压器参数如下：8.0coskmjz/)409.0165.0(0线路(每回)：kmSb/1082.260变压器(每台)：kWP5.380kWPk1488.0%0I5.10%kU解：1）按最大负荷损耗时间法求变压器全年电能损耗已知8.0coshT4500max查表h3150电力系统分析322max010287602TNTRUSPW【例3.2】332222max1010)2(287605.382NNkNSUPUS2max)(2NkSSPhkW61026.13150)5.318.0/40(214822）输电线路电能损耗?maxS线路阻抗末端最大负荷3221021NNkTSUPR9.010315001101482132217.20315005.101101021%102122NSNTSUUX电力系统分析最大负荷时变压器绕组中的功率损耗【例3.2】)(222TTTjxRUQPS)(17.419.0)17.209.0(1103040222MVAjj变压器铁心中的功率损耗)100%(2000NSIjPSMVAjj)504.0077.0()315001008.05.38(2