电力系统分析 清华 张宏斌 稳态2.docx
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电力系统分析清华张宏斌稳态2
●电力系统如何接线?
●电力系统额定电压如何确定?
●如何反映负荷的变化?
●标么值的概念及计算?
1.电力系统的接线方式、额定电压
Ø单线图(插入图解,P1图1-1简单电力系统的三相电路图、P3图1-3单线图、P1图1-2直流输电示意图、P3图1-4较复杂系统单线图)
1.1电力系统的接线:
Ø两种类型(图示)
✓电气接线:
元件间电气联接关系
✓地理接线:
发电厂、变电所间相对地理位置及其联接路径
Ø接线方式(图示)
✓开式(放射式、干线式、链式)、有无备用
✓闭式(环式、两端供电)
1.2电力系统额定电压
(1)为什么要确定额定电压?
(2)如何确定额定电压?
Ø发电机·线路·变压器(升压、降压)
✓线路额定电压=电力设备额定电压=网络额定电压
✓发电机额定电压=105%线路额定电压
✓降压变压器额定电压:
✧一次侧额定电压=线路额定电压
✧二次侧额定电压=110%(或105%)线路额定电压
✓升压变压器额定电压:
✧一次侧额定电压=发电机额定电压
✧二次侧额定电压=110%线路额定电压
额定电压等级
线路(电网)
额定电压
电力设备(kV)
发电机(kV)
变压器电压(kV)
额定电压
额定电压
一次
二次
3
3.15
3及3.15
3.15及3.3
6
6.3
6及6.3
6.3及6.6
10
10.5
10及10.5
10.5及11
35
35
38.5
110
110
121
220
220
242
330
330
363
500
500
550
2.功率、复功率(自学)
Ø功率:
有功功率、无功功率、视在功率
Ø复功率:
单相复功率、三相复功率
Ø为什么用功率?
Ø功率与电压、电流的关系?
Ø功率守恒
Ø非线性问题
3.电力系统的负荷和负荷曲线
3.1电力系统的负荷
Ø发电负荷:
发电机发出的电功率LG
✓厂用电:
维持发电厂运行自身所需的功率LP
✧火电厂5~8%
✧水电厂0.1~1%
✧核电厂4~5%
Ø供电负荷:
发电厂供出的功率LU=LG-LP
✓网络损耗(网损):
电能传输、分配中消耗的功率LN
约为:
(5~10%)负荷
Ø综合用电负荷:
各用户功率之和(电力系统负荷)LD
LD=LU-LN
LP
LGLN
LU
LD
3.2负荷曲线:
描述一段时间内负荷随时间变化的曲线
Ø按负荷类型分:
✓有功负荷曲线
✓无功负荷曲线
Ø按时间分:
✓日负荷曲线(周、旬…)
✓月负荷曲线
✓年最大负荷曲线—时序负荷曲线
✓年持续负荷曲线—累计负荷曲线
Ø按对象分:
✓发电厂负荷曲线
✓变电所负荷曲线
✓线路负荷曲线
✓用户负荷曲线
Ø日负荷曲线:
24小时内负荷随时间的变化,分有功和无功
✓特征量:
(图示)
✧最大负荷Pmax、最小负荷Pmin
✧平均负荷
✧高峰负荷(峰)、基本负荷(谷)、中间负荷(腰)
✓用途:
✧制定日调度计划
✧计算日耗电量
千瓦小时(度)
✓日无功负荷曲线特点:
较有功曲线平坦
原因:
励磁功率不随有功变,随电压变,而电压变化不大
Ø年最大负荷曲线
✓反映逐月的系统最大负荷的变化
✓用途:
安排检修、扩建、新建
Ø年持续负荷曲线
✓系统全年负荷按其大小及累计持续运行的时间顺序排列而作的曲线
✓用途:
编制发电计划、计算可靠性、系统规划
✓全年所耗电能:
✓年最大负荷利用小时数
(小时),全年所耗电能,若按最大功率使用所能持续的时间
4.标么(幺)值(参考《电力系统故障分析》)
4.1定义
Ø有名值:
有具体物理单位表示的量值。
Ø标么值:
用无具体物理单位(无量纲)表示的相对值。
实际有名值(单位)/选定的基准值(与有名值同单位)
Ø特点
✓无量纲
✓不唯一:
随基准值变化而变化。
给出某标么值时,须同时指明对应的基准值
Ø常见电量的标么值:
4.2标么值的基值(基准值)
理论上可以任选,但为了便于简化计算,须遵循规律。
Ø单相电路:
✓四个模量:
✓相应四个基值:
如选
(约束条件)
则
✓结论:
1如基值满足约束条件,则标么值间的关系与有名值的相同。
2由约束条件可知,四个基值中自由度为2,即任意选定两个基值后,其他基值由约束条件确定。
一般可任意选:
SPB、UPB,则
,
。
3复阻抗
∠
如令RB=XB=ZB
则:
(与有名值一致)
则:
(与有名值一致)
4复功率
,如令
则:
(与有名值一致)
则:
(与有名值一致)
Ø三相电路:
✓对于Y形接法
✧四个模量:
UL(线电压),IL(线电流),S3(三相视在功率),Z(每相阻抗)
✧相应四个基值:
ULB、ILB、S3B、ZB(UPB、IPB、SB、ZB)
如选:
(约束条件)
则:
✧结论:
①如基值满足约束条件,则有:
线电压标么值=相电压标么值(无
倍的关系)
线电流标么值=相电流标么值(无
倍的关系)
对称三相功率标么值=一相功率标么值(无3倍关系)
对称三相电路标么值公式与单相形式一致
②四个基值中,自由度为2,一般选S3B,ULB,则:
③对称三相电路中,每相阻抗仍为Z*=R*+jx*
④三相复功率:
,如令:
则:
则:
,即:
利用相电压、相电流标么值计算得出的功率标么值,既代表单相,也代表三相。
⑤有多个元件组成的电路中,如统一选择基值,则可按标么值直接进行计算;如基值不统一,则不能直接按标么值计算。
“统一”的含义:
无变压器电路中同一基值;有变压器电路中是要遵循一定规律。
4.3基值变化对标么值的影响
Ø背景:
同一电路中,基值应统一,但实际产品的已知标么值往往以各自的额定植为基准,并不统一。
Ø换算原则(有名值不变原则):
同一元件按不同的基值进行标么值换算,换算前后的有名值应保持不变。
设:
原基值为SBI,UBI,相应阻抗标么值Z*I
新基值为SBⅡ,UBⅡ,相应阻抗标么值Z*Ⅱ
则:
Ø几种常见的换算
✓原标么值以额定值为基值,那SBI=SN、UBI=UN,相应阻抗标么值为Z*N,则对于新基值SB、UB的标么值
✓若新基值UB=UN,则
✓对于电抗器,常给出额定电流IN、额定电压UN(线电压)下的标么值Z*N,则新基值UB、SB下的标么值:
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作业:
(1)习题集1-2、7-1、7-2(电压为线电压)。
(2)补充题:
已知发电机SGN=31.25MVA,UGN=6.3kV,
,
电抗器UrN=6kV,IrN=200A,Xr=5%,求:
等值电路总阻抗及发电机超暂态电势
的有名值(相电势)。
(a)
用有名值计算;(b)用标么值计算。