电力系统第3章.docx

1、电力系统第3章 3简单电力网络的计算和分析主要内容：1网络元件（线路、变压器）电压降落、功率损耗计算；2、 辐射形网络中的潮流分布；3、 环形网络中的潮流分布；4、 电力网络潮流控制。问题：给定运行条件，求网络中电压、功率的分布情况。 3.1电力线路和变压器运行状况的计算与分析1电力线路运行状况的计算与分析1.1、 几个符号约定*S 复功率；S 视在功率；s S的共轭。1.2、 P+jQ与的关系U .ZU；匸1 4 丄 *P2 jQ2P +jQi R+jQ =S =Ui IPi - jQi*U 1R2 jQ 二 S2 二6 1 : IS2P2jQ2.2 P12 Q12 P22 Q；1=11 2

2、 2U1 U21.3、电力线路上的电压降落U1 Z U2r 1 I PFjQ2lu：丿已知：U 2, S2 = P2 jQ2 .求 u 1*取U 2与实轴重合，则：U1可得 U1 =U2 PjQ2 (R jX) =(U2 P2R .CQX) j(U2电压降落纵分量;P2X -Q2R电压降落横分量。1 uU 2 U图。U2 =10.2kV4 - j3MVA十二甘二2.16(kV)将上式改写为：U(U U ) h UU1dUU2 U1.4、电力线路上的功率损耗S2图3.1电力线路的电压和功率图3.1中，已知末端电压为 U2二U20 ，末端功率为2 =卩2 jQ2 求:S, = R jQ,。1）末端

3、导纳支路的功率 ： Sy2为 丫.丫 1 2Sy2 =（U 2） U2 二 U2U2 = 3（G 一 jB）U；1 2 1 2二?GU ； - 2 jBU ；二 Ry2 - j Qy22）阻抗支路末端的功率 S2为始端的功率s；为S= S; + 也 Sz = p； + jQ； + Pz + jQz 二 P； Pz j（Q； Qz）二 Pi jQi5） 始端导纳支路的功率.Syl为 Y Y 1 ；Syi =（；Ui） Ui 二；U1U1 二；（G - jB）Ui；1 2 1 2GUi； jBUi2 二 Ri j Qyi6） 始端功率Si为S| = Si 八 Syi = Pi jQi 八 Pyi

4、- j Q yi=（P Pyi） j（Qi - Qyi） = Pi jQi注：（i）求解步骤；（2） 当已知，求U：,S；时，注意符号。类似于已知末端求始端，两点不同 a）电 压，b）功率符号；（3） 当S； -P； -jQ；时，注意符号。1.5、 几个基本概念（定义）（1） 电压降落：d U =U： -U；U _u（2） 电压损耗：Ui -U；;电压损耗%: ；iOOUn（3 ）电压偏移始端电压偏移二Ui -Un或（Ui 5 iOO）U N末端电压偏移 二u； -Un或（U； U N iOO）U NU _u（4） 电压调整 二U；O -U；电压调整 芟 2 iOO%U ；O（5） 输电效率=

5、P iOO%P1.6、 电力线路上的电能损耗（i）分段计算求和nWZ - ：WZ1 *Wzn - 7k（2 ）实用计算（不介绍）S2 =0； G = 0 Sy2 (容性)2 1 2S2 仝2 ：Sy2 =1 1U BU2X ； U bu2r2 2J I y2U1 . ：U戸1 L 4、6U*u2结论：空载时，U2 Ui，线路长时，应采取措施防止末端电压过高。结论：负荷为纯感性无功功率时，始端电压总高于末端，但其相位却总滞后于末端,二更；、U二赵U2 U2结论：U1 U2_ 0，且 P2 ,U1(4) P2 - jQ2 都有P2RU2、U PP2XUqQ2XUqq2r结论：Q2/P2 : X/R

6、 时，5 U2,、 022(5)电力线路功率圆图。类似于同步电机运行极限图。2、变压器运行状况的计算2.1、变压器中的电压降落，功率损耗SiSir l_S2 =S2 *UiIFASyT1YtZt*U21电压降落：P2 RT Q2 XT P2XT - Q2 RT二 ut UtU2 U2U：二 U2 ：UT j Ut6 = J(U2 +AUt 2 +6U；:U Tt - ta nU2 +3t，SzT = U2 Zt=P2 2Q2 (Rt Xt)功率损耗：U2 T U2=P2 2 2Q22 Rt j P2 2 2Q22Xtt JQZTu； u； 2SyT = YtU： Ui =YtU：U(Gt jB

7、T)U：=Gt U 1 jBlUl PyT j QyT注：(1)若已知Si,Ui，计算时注意符号;(2)线路：Y 1 G jB ;2 2变压器：Yt =Gt - jBT3、节点注入功率、运算负荷和运算功率（化简网络）SG2 运算功率;Sli 运算负荷。潮流计算时逐段进行计算即可。Sgi 电源功率；Sg2 等值电源功率;Sl2 负荷功率；Sli 等值负荷功率; 3.2辐射形和环形网络中的潮流分布1辐射形网络中的潮流分布 1.1辐射形网络辐射式、干线式、链式（双回线、单回线）特点：各线路有明确的始端和末端（相对于电源端来说）1.2、辐射形网络潮流计算（b）等值电路2 S2 S2Z23S3 S3y3

8、04一S4*U4（C）简化等值电路（1 ）已知S4，U4 （推算法）S4，U 4 上 S34S-Sy30T S-Sy20厂 S2 ,U； T A S T Sj S4 ,U：“U 34U 34U 3 , S3U23U23U 2 , S2U 23U 23一 Ul当U4未知，则设一个略低于额定电压值的U4，进行上述计算，并把计算得到的各母线电压归算至原级，检查各母线电压偏移 10% ?是，则重新假设 U：，重新上述计算。（2）已知S4，U：（试算法）（常见） a、设U4 =U4 （近似于额定电压）推算过程：始端 末端uj,Si1 uj,S40,S； 一 U41 ,S41US2. U 41 , S40

9、u10 ,s12 U 42, s42u：n,s：n- U h , S；0经过反复推算，即可得足够精确的结果。b、设U： =U； =U；二U （近似算法）一起推算功率：U 4, S4 - S34，匚 S y30 S3 : S23，匚 S y20 S2 - S12 S1回来推算电压： - 4 - - 4U 1, S1 r U 12 , U 12 r U 2 , S2 r i? U 23 , U 23 r U 3 , S3 r 丄 U 34 , ：；U 34 r U 4 1.3、辐射形网络潮流求解步骤（1） 由已知的电气接线路做出等值电路，并简化等值电路（当变电所较多时，运用运算功率和运算负荷进行简

10、化）- （2） 当已知S4,U 4时，用推算法。当已知S4,U1时，用试算法。例：110kV网络阻抗参数及负荷如图所示，已知电源电压 UA=121kV，求功率分布及各母线电压。（可以不计:U）Sa 20 j40 Sb b Sb20 j30 Ca ,：) t n r40 + j30MVA 10 + j8MVA解：设 U c =U n 0110. 0、bSB = ；：SbcSc =0.271 j0.407 -(10 j8) =-9.793 - j 7.593 MVASB =SB 40 j30 =(-9.793 - j7.593) (40 j 30) =30.207 j22.407 MVA：Sa 3

11、0.207 严407 20 j40 二 2.338 j 4.676 M VA110Sa =Sb ：Sab =(30.207 j22.407) (2.338 j4.676) = 32.545 j27.083 MVA已知 U a =121kVU B =u A - Uab =121 -14.332 =106.668 kV-9.793 20 -7.593 30106.668UC =UB ：U BC =106.668 3.972 =110.64 kV2、环形网络中的潮流分布2.1、 环形网络环形网络、两端供电网络特点：没有明确的始端和末端，要求找出功率分点，将环网变成辐射形网络进行计算。2.2、 环形网

12、络潮流计算（1 ）求初始功率分布(a)网络接线图据 KVL ,S将I 代入(1 )式，得Un对于上式可理解为将节点 1 一分为二，得一等值两端供电网络的等值电路如下图所示。 其两端电压大小相等、相位相同。校验：Sa SS2 S3初始功率发布： 2=Sa , S23 =Sl2 S2，S31 = Sb（2 ）找功率分点功率分点：功率是两侧向其流动的叫卜S且Si S2 功率分点（JP2qJ v Q2Q 且Q=QQ2 无功分点（3）环形网络中的电压降落和功率损耗在功率分点处将环网解开， 将环网看成两个辐射形网络由功率分点开始， 分别从其两侧逐段向电源端推算电压降落和功率损耗。注：无功、有功功率分点不一

13、致，从无功分点处打开环网。個为 U - PR QX）U2.3、有关循环功率对两端电压大小不等、 相位不同的两端供电网络， 或变压器变比不匹配的环形网络， 等值于回路电压不为零的单一环网。等值环形网的等值电路dU 二 U： U：回路方程式：d U = Zi2 1 a Z23 (I a I2) Z34(Ia I2 1 3)U N d U = Z12 Sa 亠 Z23(Sa S2)亠 Z34(Sa _S2S3)UzdU瞩 料 州Z12 Z23 Z 34同理 Sb =旦 Z23)S3 乙2 S2b 州 片 州Z12 Z23 Z34dU =0时的 Sc )。结论：两端电压不等时，各线路中流通的功率为两部

14、分的叠加（ 循环功率： U Nd USc - .方向：与dU的取向一致Z12 Z23 Z34*上式还可用来计算环网中变压器变比不匹配时的循环功率。2.4、环网潮流计算步骤（1 ）作网络等值电路并简化（运算功率、运算负荷） ；（2） 初步功率分布（负荷矩法）；注：对两端电压不等的两端供电网络、及变压器变比不匹配的环网，应计及 SC。（3） 找功率分点；（4） 在功率分点处把环网打开，按辐射网潮流计算方法进行潮流计算。例：如图，线路每公里参数相同 r jx1 =0.2 j04/km， l1 =l0km ,丨2 =15km，I3 =20km ；负荷参数：Sb =10十 j5MVA ,Sc =30+j

15、15MVA ；电源参数：UA=110kV ；解：（1 ）求初始功率分布(I2 1)Sb 4Sc 15 20 10 j5 20 30 j15 = 21.2 j10.5MVA二SabSb =(21.2 j10.5) -(10 j5) = 10.1 j5.5MVA在 C 点把环网打开，ZAB =(0.2 j0.4) 10 =2 j 4.1UC =110 -1.37 =108.63kV 3.3电力网络潮流的调整控制1、潮流调整控制的必要性电压调整受电压质量要求限制要保证可靠、优质、经济供电，需调整潮流。2、潮流控制的措施2.1、 串联电容以容抗抵消感抗，转移其它重载线路上的流通功率，操作频繁。2.2、

16、 串联电抗串联在重载线路上，避免该线路上过载，但影响电压质量和系统运行稳定性。2.3、 附加串联加压器产生一环流式强制循环功率，使强制循环功率与自然功率分布的叠加达到理想值。2.4、 借FACTS装置控制潮流可控串联电容、可控移相器、统一潮流控制器（ UPFIC）考核要求：1、 掌握电力线路与变压器电压降落与功率损耗的计算2、 理解运算功率、运算负荷的概念3、 掌握简单电力系统潮流计算方法（1）辐射网潮流（推算法，试算法）（2 ）环网潮流（单环、两端供电网络）a） 、初始功率（负荷矩法）b） 、功率分点c） 、潮流计算例题：1.220kV单回架空线路，长度为 220kM，电力线路每公里的参数分别为：几=0.1081 】/kM =0.421 i/kMg =2.66 10S/kM，线路空载运行，当线路末端电压为205kV，求线路始端的电压。始端电压为： 5=199.46 kV , S =0.41 2如图所示110kV电力系统中，各线路的参数均为 j04/KM。不计功率损耗和电压降落横向分量。（1）确定初步功率分布；（2 ）分别在图中标出有功功率和无功功率分点。20+j10MVA 15+j12MVAS2 =(20.4 j16.4)MVA(2分)S23 =(0.4 - j6.4)MVA(2分)S43 =(1.46 - j1)MVA（2分）有功、无功功率分点： 3