电力系统稳态分析基础.pptx

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,第四章 电力系统稳态分析基础,电气工程基础,10/2/,电力系统稳态分析基础,第1页,第四章 电力系统稳态分析基础,本章要求,1.熟悉电力线路基本结构；,2.掌握输电线路等值电路及参数计算；,3.掌握变压器等值电路及参数计算；,4.掌握开式电力网时尚计算方法；,5.了解闭式电力网时尚计算方法；,6.掌握输电线路导线截面计算与选择方法；,7.熟悉电力网电能损耗计算；,8.掌握电力网降损办法。,10/2/,电力系统稳态分析基础,第2页,4.1 电力系统元件参数及等值电路,4.2 简单电力网时尚计算,4.3 输电线路导线截面选择,4.4 电力网电能损耗,第四章 电力系统稳态计算基础,10/2/,电力系统稳态分析基础,第3页,4.1 电力系统元件参数和等值电路,一、电力线路结构,1架空线路,架空线路主要由,导线,、,避雷线,（即架空地线）、,杆塔,、,绝缘子,和,金具,等部件组成，如图4.1所表示。,图4.1 架空线路结构,10/2/,电力系统稳态分析基础,第4页,4.1 电力系统元件参数和等值电路,一、电力线路结构,1架空线路,10/2/,电力系统稳态分析基础,第5页,10/2/,电力系统稳态分析基础,第6页,10/2/,电力系统稳态分析基础,第7页,4.1 电力系统元件参数和等值电路,一、电力线路结构,1架空线路,导线和避雷线：,导线作用是,传导电流、输送电能,；避雷线作用是将,雷电流引入大地，以保护电力线路免遭雷击,。,图4.2 裸导线结构,a）单股线 b）多股绞线 c）钢芯铝绞线,架空线路采取导线结构型式主要有,单股、多股绞线,和,钢芯铝绞线,三种，如图4.2所表示。,10/2/,电力系统稳态分析基础,第8页,4.1 电力系统元件参数和等值电路,导线材料,：要求电阻率小、机械强度大、质量轻、不易腐蚀、价格廉价、运行费用低等，惯用材料有,铜、铝和钢,。,导线结构型式,：导线分为,裸导线,和,绝缘导线,两大类，高压线路普通用裸导线，低压线路普通用绝缘导线。,架空导线型号,TJ铜绞线，特殊应用，例：TJ-16；TJ-25,LJ铝绞线，用于10kV及以下架空线路，,例：TJ-16；TJ-25,LGJ钢芯铝绞线，用于35kV及以上架空线路，例：,LGJ-400/50,GJ钢绞线，用作避雷线,10/2/,电力系统稳态分析基础,第9页,4.1 电力系统元件参数和等值电路,分裂导线来预防电晕并减小线路感抗,10/2/,电力系统稳态分析基础,第10页,档距,：同一线路上相邻两根杆塔之间水平距离称为架空线路档距（或跨距）。,弧垂,：导线悬挂在杆塔绝缘子上，自悬挂点至导线最低点垂直距离称为弧垂。,线间距离,：380V为0.40.6m；610kV为0.81m；35kV为23.5m；110kV 为34.5m。,4.1 电力系统元件参数和等值电路,架空线路几个概念,10/2/,电力系统稳态分析基础,第11页,4.1 电力系统元件参数和等值电路,三相四线制低压线路导线，普通都采取水平排列；,三相三线制导线，可三角排列，也可水平排列；,多回路导线同杆架设时，可三角、水平混合排列，也可全部垂直排列；,电压不一样线路同杆架设时，电压较高线路应架设在上面，电压较低线路应架设在下面；,架空导线和其它线路交叉跨越时，电力线路应在上面，通讯线路应在下面。,导线在杆塔上,排列方式,：,架空线路几个概念,10/2/,电力系统稳态分析基础,第12页,4.1 电力系统元件参数和等值电路,杆塔：,用来支撑导线和避雷线，并使导线与导线、导线与大地之间保持一定安全距离。,按材料分,：有木杆、钢筋混凝土杆（水泥杆）和铁塔。,按用途分,：有直线杆塔（中间杆塔）、转角杆塔、耐张杆塔（承力杆塔）、终端杆塔、换位杆塔和跨越杆塔等。,横担长度取决于线路电压等级高低、档距大小、安装方式和使用地点等。,杆塔分类,横担：电杆上用来安装绝缘子。惯用有木横担、铁横担和,瓷横担,三种。,10/2/,电力系统稳态分析基础,第13页,10/2/,电力系统稳态分析基础,第14页,4.1 电力系统元件参数和等值电路,绝缘子和金具：,绝缘子用来使导线与杆塔之间保持足够绝缘距离；,金具,是用来连接导线和绝缘子金属部件总称。,惯用绝缘子主要有,针式、悬式和棒式,三种。,针式绝缘子,：用于35kV及以下线路上，用在直线杆塔或小转角杆塔上。,悬式绝缘子,：用于35kV以上高压线路上，通常组装成绝缘子串使用（35kV为3片串接；60kV为5片串接；110kV为7片串接）。,棒式绝缘子：,棒式绝缘子多兼作瓷横担使用，在110kV及以下线路应用比较广泛。,10/2/,电力系统稳态分析基础,第15页,1.,架空输电线,避雷线,导线（四分裂）,杆塔,绝缘子串,经典架空输电线路照片,10/2/,电力系统稳态分析基础,第16页,10/2/,电力系统稳态分析基础,第17页,10/2/,电力系统稳态分析基础,第18页,双分裂导线,10/2/,电力系统稳态分析基础,第19页,500kV换位塔,10/2/,电力系统稳态分析基础,第20页,大型跨越塔,10kV跨越塔,10/2/,电力系统稳态分析基础,第21页,同杆双回塔,10kV同杆双回塔,10/2/,电力系统稳态分析基础,第22页,转角塔,10/2/,电力系统稳态分析基础,第23页,不一样材料绝缘子,钢化玻璃绝缘子,瓷绝缘子,合成绝缘子,10/2/,电力系统稳态分析基础,第24页,绝缘子形式,针式绝缘子,瓷横担绝缘子,悬式绝缘子,10/2/,电力系统稳态分析基础,第25页,电压等级与直线杆塔上悬垂绝缘子串中绝缘 子数量关系,系统标称电压（,kV,）,35,63,110,220,330,500,每串绝缘子片数,3,5,7,13,1719,2528,10/2/,电力系统稳态分析基础,第26页,金具,10/2/,电力系统稳态分析基础,第27页,金具种类,并沟线夹（接续金具）,悬垂线夹,耐张线夹,联结金具（Z型挂板）,10/2/,电力系统稳态分析基础,第28页,4.1 电力系统元件参数和等值电路,2电缆线路,与架空线相比较,缺点：,造价高；故障后检测故障点位置和修复困难；,优点：,占用土地面积少；受外力及环境破坏概率低，因而供电可靠；对人身较安全；可使城市环境美观。,应用：,在发电厂和变电所进出线处，在线路需穿过江河处，在缺乏空中走廊大城市中，以及国防或特殊需要地域，往往都要采取电力电缆线路。另外，采取直流输电电缆线路完成跨海输电会更显示其优越性。,10/2/,电力系统稳态分析基础,第29页,4.1 电力系统元件参数和等值电路,2电缆线路,电缆结构：,包含,导体、绝缘层和保护包皮,三部分。,分为单芯、三芯和四芯等种类。单芯电缆导体截面是圆形；三芯或四芯电缆导体截面除圆形外，更多是采取扇形。,扇形三芯电缆,1导体 2纸绝缘 3铅包皮,4麻衬 5钢带铠甲 6麻被,导体：,由多股铜绞线或铝绞线制成。,10/2/,电力系统稳态分析基础,第30页,4.1 电力系统元件参数和等值电路,绝缘层,：用来使导体与导体之间、导体与保护包皮之间保持绝缘。绝缘材料普通有油浸纸、橡胶、聚乙烯、交联聚氯乙烯等。,保护包皮,：用来保护绝缘层，使其在运输、敷设及运行过程中免不受机械损伤，并预防水分浸入和绝缘油外渗。惯用包皮有铝包皮和铅包皮。另外，在电缆最外层还包有钢带铠甲，以预防电缆受外界机械损伤和化学腐蚀。,2电缆线路,扇形三芯电缆,1导体 2纸绝缘 3铅包皮,4麻衬 5钢带铠甲 6麻被,10/2/,电力系统稳态分析基础,第31页,2.电缆线路,10/2/,电力系统稳态分析基础,第32页,电缆敷设方式：,4.1 电力系统元件参数和等效电路,直接埋入土中,：埋设深度普通为0.70.8m，应在冻土层以下。当多条电缆并列敷设时，应留有一定距离，以利于散热。,电缆沟敷设,：当电缆条数较多时，宜采取电缆沟敷设，电缆置于电缆沟支架上，沟面用水泥板覆盖。,穿管敷设,：当电力电缆在室内明敷或暗敷时，为了防电缆受到机械损坏，普通多采取穿钢管敷设方式。,2.电缆线路,10/2/,电力系统稳态分析基础,第33页,二、输电线路参数计算及等值电路,1输电线路参数计算,电力系统三相对称运行时，电力线路等值电路是以导线,电阻,、,电抗,（电感）以及导线对地,电导,、,电纳,（电容）为参数组成,单相电路,。,10/2/,电力系统稳态分析基础,第34页,二、输电线路参数计算及等值电路,1输电线路参数计算,电阻,反应线路导体经过电流时产生有功功率损失；,电抗（电感）,反应载流线路周围产生磁场效应；,电导,反应,电晕现象,及,绝缘子泄露电流,产生有功功率损失；,电纳（电容）,反应载流线路周围产生电场效应。,注意：这些参数是沿线路均匀分布。,10/2/,电力系统稳态分析基础,第35页,二、输电线路参数计算及等值电路,1输电线路参数计算,电阻：,单根导线单位长度,直流电阻,为：,导线交流电阻比直流电阻增大0.2%1%，主要是因为：,应考虑集肤效应和邻近效应影响；,导线为多股绞线，使每股导线实际长度比线路长度长;,导线额定截面（即标称截面）普通略大于实际截面。,通常取 ;,10/2/,电力系统稳态分析基础,第36页,工程计算中，可先查出导线单位长度电阻值,r,1,，则,需要指出：,手册中给出,r,1,值，则是指温度为20时导线电阻，当实际运行温度不等于20时，应按下式进行修正：,式中，,为电阻温度系数(1/)，铜取0.00382（1/），铝取0.0036（1/）。,二、输电线路参数计算及等值电路,10/2/,电力系统稳态分析基础,第37页,电抗：,每相导线单位长度等值电抗为：,二、输电线路参数计算及等值电路,式中，,r,为相对磁导率，铜和铝 ;,r,为导线半径（m）；,为三相导线线间几何均距（m）。,ge,D,10/2/,电力系统稳态分析基础,第38页,二、输电线路参数计算及等值电路,若为分裂导线，式中r用r,eq,替换，考虑分裂根数m即可。,m,为每相导线分裂根数；,r,为分裂导线每一根子导线半径；,d,1,k,为分裂导线一相中第1根与第,k,根子导线之间距离，,k,=2,3,m,；为有示连乘运算符号。,10/2/,电力系统稳态分析基础,第39页,注意：,为了使三相导线电气参数对称，应将输电线路各相导线进行换位。,一次整循环换位,若三相导线等边三角形排列，则,若三相导线水平等距离排列，则,通常架空线路电抗值在0.4/km左右，则,二、输电线路参数计算及等值电路,三相导线布置方式,a）等边三角形布置 b）水平等距布置,10/2/,电力系统稳态分析基础,第40页,电纳：,每相导线单位长度等值电容（F/km）为：,则单位长度电纳（S/km）为：,普通架空线路,b,1,值为 S/km左右，则,电导：,电导参数是反应沿线路绝缘子泄露电流和导线周围空气电离产生电晕现象而产生有功功率损耗。,说明：,通常架空线路绝缘良好，泄露电流很小，能够忽略不计。,二、输电线路参数计算及等值电路,10/2/,电力系统稳态分析基础,第41页,电晕现象：,在架空线路带有高电压情况下，当导线表面电场强度超出空气击穿强度时，导线周围空气被电离而产生局部放电现象。,当线路电压高于,电晕临界电压,时，将出现电晕损耗，与电晕相对应导线单位长度等值电导（S/km）为：,所以，,式中，为实测线路单位长度电晕损耗功率（kW/km）。,注意：,通常因为线路泄漏电流很小，而电晕损耗在设计线路时已经采取办法加以限制，故在电力网电气计算中，近似认为 。,二、输电线路参数计算及等值电路,10/2/,电力系统稳态分析基础,第42页,表4.2 不需计算电晕导线最小直径（海拔不超出1000m）,额定电压(kV),60以下,110,154,220,330,500,750,导线外径(mm),不限制,9.6,13.7,21.3,33.2,221.3,对应导线型号,LGJ-50,LGJ-95,LGJ-600,LGJ-600,LGJ-240,LGJQ-4002,LGJQ-5004,二、输电线路参数计算及等值电路,10/2/,电力系统稳态分析基础,第43页,2输电线路等效电路,二、输电线路参数计算及等值电路,分布参数等值电路,10/2/,电力系统稳态分析基础,第44页,2输电线路等效电路,一字型等效电路,：,用于长度不超出100km架空线路（35kV及以下）和线路不长电缆线路（10kV及以下）。,型或T型等效电路：,（110220kV）和长度不超出100km电缆线路（10kV以上）。,用于长度为100300km架空线路,图4.21 一字型等效电路,图4.22 型或T型等效电路,a）型 b）T型,二、输电线路参数计算及等值电路,例4.1 例4.2,10/2/,电力系统稳态分析基础,第45页,4.1 电力系统元件参数和等效电路,三、变压器参数计算及等效电路,1双绕组变压器,双绕组变压器采取型等效电路。35kV及以下变压器，励磁支路可忽略不计，可用简化等效电路。,注意：,变压器等值电路中电纳符号与线路等值电路中电纳符号相反，前者为负，后者为正；因为前者为感性，后者为容性。,双绕组变压器等效电路,a）型等效电路 b）励磁支路用功率表示等效电路 c）简化等效电路,10/2/,电力系统稳态分析基础,第46页,电阻,R,T,：,因为,所以 （）,电抗,X,T,：,因为,对小容量变压器，则,所以 （）,三、变压器参数计算及等效电路,10/2/,电力系统稳态分析基础,第47页,电导,G,T,：,变压器电导是用来表示铁心损耗。,电纳,B,T,：,变压器电纳是用来表征变压器励磁特征。,所以 （S）,所以 （S）,说明：,以上各式中，,U,、,S,、,P,、,Q,、单位分别为,kV、MVA、kW,和,kvar,。,三、变压器参数计算及等效电路,10/2/,电力系统稳态分析基础,第48页,三绕组变压器,三绕组变压器等效电路如图3-19所表示。,图4.26 三绕组变压器等效电路,a）励磁回路用导纳表示 b）励磁回路用功率表示,三、变压器参数计算及等效电路,10/2/,电力系统稳态分析基础,第49页,电阻,R,T1,、,R,T2,、,R,T3,三绕组变压器容量比有三种不一样类型：,100/100/100：,三个绕组容量均等于变压器额定容量；,100/100/50：第三个绕组容量为变压器额定容量50%；,100/50/100：第二个绕组容量为变压器额定容量50%。,三、变压器参数计算及等效电路,10/2/,电力系统稳态分析基础,第50页,由 得：,所以,经过短路试验可得到任两个绕组短路损耗 、,，,则每一个绕组短路损耗为,对100/100/100变压器：,三、变压器参数计算及等效电路,10/2/,电力系统稳态分析基础,第51页,短路试验有两组数据是按50%容量绕组到达额定容量时测量值。所以，应先将各绕组短路损耗按变压器额定容量进行折算，然后再计算电阻。如对容量比为100/100/50变压器，其折算公式为,式中，、为未折算绕组间短路损耗（铭牌数据）；,、,为折算到变压器额定容量下绕组间短路损耗。,对100/100/50和100/50/100变压器：,三、变压器参数计算及等效电路,10/2/,电力系统稳态分析基础,第52页,电抗,X,T1,、,X,T2,、,X,T3,所以,由 得：,电导,G,T,与电纳B,T,：,同双绕组变压器。,说明：,1）厂家给出短路电压百分数已归算到变压器额定容量，所以在计算电抗时，不论变压器各绕组容量比怎样，其短路电压百分数无须再进行折算。,2）参数计算时，要求将参数归算到哪一电压等级，则计算公式中,U,N,为对应等级额定电压。,三、变压器参数计算及等效电路,10/2/,电力系统稳态分析基础,第53页,3自耦变压器,参数和等值电路,三、变压器参数计算及等效电路,电力系统中使用普通是三绕组自耦变压器，其电气接线如图4.28（a）所表示。就端子等效而言，它和普通三绕组变压器一样，见图4.28（b）。所以，自耦变压器参数和等值电路确实定也和普通变压器相同。,10/2/,电力系统稳态分析基础,第54页,3自耦变压器,参数和等值电路,因自耦变压器第三绕组容量小于变压器额定容量,S,N,，,而短路试验数据中 普通是未经,归算。,、,所以，用此数据进行参数计算时有一个容量归算问题，,即需将短路损耗乘以 ，将短路电压百分值乘以,例4.3 例4.4,10/2/,电力系统稳态分析基础,第55页,4变压器,型等值电路,三、变压器参数计算及等效电路,通常在变压器等值电路中，变压器阻抗是折算到高压侧，所以计算得到低压侧电压、电流也均为折算到高压侧数值。,为直接求出低压侧实际电压与实际电流，可在变压器等值电路中，增加一个只反应变比,理想变压器。,所谓,理想变压器,是一个无损耗、无漏磁，也不需要励磁电流变压器。,10/2/,电力系统稳态分析基础,第56页,假如不计励磁支路或将励磁支路另外处理,4变压器,型等值电路,例4.5,10/2/,电力系统稳态分析基础,第57页,四、发电机和负荷参数及等值电路,1.发电机参数及等值电路,（1）发电机电抗,制造厂普通给出以电机额定阻抗为基准发电机电抗百分比,X,G,(%)，即,10/2/,电力系统稳态分析基础,第58页,（2）发电机等值电路,四、发电机和负荷参数及等值电路,1.发电机参数及等值电路,图4.34 发电机等值电路,(a)以电压源表示；(b)以发出功率表示；,(c)以发出有功功率及机端电压表示,10/2/,电力系统稳态分析基础,第59页,四、发电机和负荷参数及等值电路,2.负载参数及等值电路,图4.35 负荷等值电路,(a)以功率表示；(b)以阻抗表示；(c)以导纳表示,10/2/,电力系统稳态分析基础,第60页,4.2 简单电力网时尚计算,电力网时尚计算计算任务：,针对详细电力系统（已知电力系统结构及联接关系），依据给定,有功、无功负荷,，,发电机发出有功功率以及发电机母线电压有效值,，求解电力网中其它各母线电压、各条线路中功率以及功率损耗等。,时尚计算不但经常进行，而且还是其它计算基础。,10/2/,电力系统稳态分析基础,第61页,3.3 简单电力网时尚计算,一、电压降落、电压损失和电压偏移,1.电压降落:,指线路首末端电压相量差，即,10/2/,电力系统稳态分析基础,第62页,当负荷为感性时，,所以,其中：电压降落纵分量,电压降落横分量,则,上式两侧乘以 可把相电压相量改为线电压相量，单相功率也能够改用三相功率表示，即,10/2/,电力系统稳态分析基础,第63页,线路首端电压有效值为：,首末端电压相位差为：,说明：,上述公式是按感性负荷下推出，若为容性负荷，公式不变，无功功率,Q,前面符号应改变。,10/2/,电力系统稳态分析基础,第64页,2电压损失,:,线路首末端电压代数差，即,所以,将 按二项式定理展开并取前两项得：,10/2/,电力系统稳态分析基础,第65页,P,2,、,Q,2,、,U,2,单位分别为,kW、kvar,和,kV,，,且全部参数必须是线路上同一点参数。,几点说明:,对于110kV及以下电压等级电力网，可忽略电压降落横分量 ，,此时，电压损失就等于电压降落纵分量 ，即,10/2/,电力系统稳态分析基础,第66页,电压损失通常以线路额定电压百分数表示，即,假如已知线路首端参数,P,1,、,Q,1,、,U,1,，,则,规程要求：电力网正常运行时最大电压损,耗普通不应超出10%；故障运行,普通不超出15%20%。,教材有详细推导,10/2/,电力系统稳态分析基础,第67页,3.电压偏移：,电力网中任意点实际电压,U,同该处网络额定电压,U,N,数值差，它反应是电压质量。,10/2/,电力系统稳态分析基础,第68页,4.配电网电压损失计算,（1）,放射形线路电压损失计算,放射形线路如,图4.39a,所表示。设线路首末端相电压分别为 和 ，负荷电流为,I,，负荷功率因数为 ，则,10/2/,电力系统稳态分析基础,第69页,一相电压损失为：,为便于计算，用 代替 ，则,（1）,放射形线路电压损失计算,10/2/,电力系统稳态分析基础,第70页,换算成线电压损失为：,式中，,P,、,Q,、,U,N,、单位分别为,kW、kvar、kV,和,V,。,（1）,放射形线路电压损失计算,10/2/,电力系统稳态分析基础,第71页,（2）,树干式线路电压损失计算,各支线负荷功率用,p,、,q,表示；,各段干线功率,用,P,、,Q,表示；,各段线路长度、电阻和电抗分别用,l,、,r,和,x,表示；,各负荷到电源之间干线长度、电阻和电抗分别用,L,、,R,和,X,表示。,10/2/,电力系统稳态分析基础,第72页,若忽略各段线路功率损耗，则每段干线功率可用各支线负荷功率表示，即,l,1,段：,l,2,段：,l,3,段：,各线干段电压损失为:,l,1,段：,l,2,段：,l,3,段：,图3-22 树干式线路电压损失计算图,（2）,树干式线路电压损失计算,10/2/,电力系统稳态分析基础,第73页,n,段干线总电压损失为各段干线电压损失之和，即,若将各线干段负荷用各支线负荷表示，则上式可写成：,（2）,树干式线路电压损失计算,10/2/,电力系统稳态分析基础,第74页,电压损失百分数为,或,n,段干线总电压损失为各段干线电压损失之和，即,若将各线干段负荷用各支线负荷表示，则上式可写成：,（2）,树干式线路电压损失计算,10/2/,电力系统稳态分析基础,第75页,当各段线路导线截面、功率因数相同时，有,（2）,树干式线路电压损失计算,10/2/,电力系统稳态分析基础,第76页,（3）均匀无感线路电压损失计算,对于全线导线型号一致且可不计线路感抗或负荷 线路,其电压损失百分数可表示为,式中,为导线电导率；,A,为导线截面；为线路全部功率矩（或叫负荷矩）之和；,10/2/,电力系统稳态分析基础,第77页,二、功率损耗计算,在电力系统中，因为电力线路、变压器等设备含有阻抗和导纳，造成了有功功率及无功功率损耗。,功率损耗存在对,电力系统运行,是不利：,(1),迫使投入运行发电设备容量要大于用户实际负荷，从而需要多装设发电机组，多消耗大量一次能源；,(2)产生热量会加速电气绝缘老化，缩短电气设备寿命。这一损耗过大时，还可能因过热烧毁绝缘和熔化导体，致使设备损坏，影响系统安全运行。,所以运行中要设法降低电力系统中功率损耗。,10/2/,电力系统稳态分析基础,第78页,1.电力线路功率损耗计算,线路阻抗,支路损耗,变动损耗,10/2/,电力系统稳态分析基础,第79页,线路阻抗,支路损耗,变动损耗,1.电力线路功率损耗计算,尤其注意：电压与功率对应关系。,10/2/,电力系统稳态分析基础,第80页,线路导纳支路损耗,固定损耗,1.电力线路功率损耗计算,10/2/,电力系统稳态分析基础,第81页,阻抗支路,中功率损耗：,导纳支路,中功率损耗:,R,T,+jX,T,2.变压器功率损耗计算,10/2/,电力系统稳态分析基础,第82页,双绕组变压器功率损耗,用变压器铭牌数据计算功率损耗,10/2/,电力系统稳态分析基础,第83页,三绕组变压器功率损耗计算,用铭牌数据计算,10/2/,电力系统稳态分析基础,第84页,三、开式电力网时尚计算,电力网首、末端功率和电压平衡关系,10/2/,电力系统稳态分析基础,第85页,已知负荷功率 和线路末端电压,1)功率平衡关系,2)电压平衡关系,选 为参考相量,依据已知条件，可分为三种情况：,10/2/,电力系统稳态分析基础,第86页,已知线路首端功率和线路首端电压,已知线路末端负荷功率,和线路首端电压,功率平衡计算,电压平衡计算,10/2/,电力系统稳态分析基础,第87页,降压变处理,（1）用U,N,求得各点运算负荷,（2）从末段线路开始，用U,N,依次计算各段线路功率损耗及各段首端功率,（3）用U,A,和已求得功率分布，从A点开始逐段计算电压降落，求得U,b,U,c,和U,d,（4）求得U,b,和 U,c,U,d,重复（1）,（3）,1.同级电压开式电力网,A,b,c,d,1,2,3,S,L D b,S,L D c,S,L D d,10/2/,电力系统稳态分析基础,第88页,b,c,d,S,L D d,A,R,1,+jX,1,R,2,+jX,2,R,3,+jX,3,j B,1,/2,j B,1,/2,j B,2,/2,j B,2,/2,j B,3,/2,j B,3,/2,S,L D b,S,L D c,Q,B1,（1）用U,N,求得各点运算负荷,10/2/,电力系统稳态分析基础,第89页,S,L D d,A,R,1,+jX,1,R,2,+jX,2,R,3,+jX,3,j B,1,/2,j B,1,/2,j B,2,/2,j B,2,/2,j B,3,/2,j B,3,/2,S,L D b,S,L D c,Q,B1,S,d,R,1,+jX,1,R,2,+jX,2,R,3,+jX,3,j B,1,/2,b,c,d,S,b,S,c,S,3,S,3,S,1,S,2,S,1,S,2,A,10/2/,电力系统稳态分析基础,第90页,（2）从末段线路开始，用U,N,依次计算各段线路功率损耗,S,d,R,1,+jX,1,R,2,+jX,2,R,3,+jX,3,j B,1,/2,b,c,d,S,b,S,c,S,3,S,3,S,1,S,2,S,1,S,2,A,10/2/,电力系统稳态分析基础,第91页,S,d,R,1,+jX,1,R,2,+jX,2,R,3,+jX,3,j B,1,/2,b,c,d,S,b,S,c,S,3,S,3,S,1,S,2,S,1,S,2,A,（3）用U,A,和已求得功率分布，从A点开始逐段计算电压降落，求得U,b,、,U,c,和U,d,10/2/,电力系统稳态分析基础,第92页,含负荷变压器计算,首先计算出对应高压侧负荷功率，再求对应运算功率,T,1,T,2,T,3,A,b,c,d,S,LDb,S,LDc,S,LDd,S,T,S,0,S,LDd,10/2/,电力系统稳态分析基础,第93页,T,1,T,2,T,3,A,b,c,d,S,LDb,S,LDc,S,LDd,10/2/,电力系统稳态分析基础,第94页,假如节点b接发电机,T,1,T,2,T,3,A,b,c,d,S,G,S,LDc,S,LDd,10/2/,电力系统稳态分析基础,第95页,A,L-1,b,T,c,d,S,LD,L-2,2.两级电压开式电力网,A,R,1,+jX,1,Z,T,R,2,+jX,2,j B,1,/2,j B,1,/2,j B,2,/2,b,c,d,j B,2,/2,c,S,0,S,LD,方法一：,包含理想变压器，计算时，经过理想变压器功率保持不变，两侧电压之比等于实际变比k。,10/2/,电力系统稳态分析基础,第96页,A,R,1,+jX,1,Z,T,R,2,+j X,2,j B,1,/2,j B,1,/2,j B,2,/2,b,d,j B,2,/2,c,S,0,方法二：,将线路L,2,参数归算到L,1,电压级,A,L-1,b,T,c,d,S,LD,L-2,10/2/,电力系统稳态分析基础,第97页,方法三：,用,型等值电路处理,A,R,1,+jX,1,Z,T,/k,R,2,+j X,2,jB,1,/2,jB,1,/2,jB,2,/2,b,d,jB,2,/2,c,Z,T,k,k,Z,T,1k,S,LD,A,L-1,b,T,c,d,S,LD,L-2,10/2/,电力系统稳态分析基础,第98页,10/2/,电力系统稳态分析基础,第99页,10/2/,电力系统稳态分析基础,第100页,10/2/,电力系统稳态分析基础,第101页,10/2/,电力系统稳态分析基础,第102页,10/2/,电力系统稳态分析基础,第103页,10/2/,电力系统稳态分析基础,第104页,10/2/,电力系统稳态分析基础,第105页,10/2/,电力系统稳态分析基础,第106页,10/2/,电力系统稳态分析基础,第107页,作业,1、4-12,2、,10/2/,电力系统稳态分析基础,第108页,(1)不计功率损耗功率初分布,四、两端供电网络功率分布,10/2/,电力系统稳态分析基础,第109页,忽略功率损耗，两端取共轭并同乘V,N,，可得：,由前面方程组可解出,循环功率,由负荷决定功率,忽略功率损耗功率分布计算式,10/2/,电力系统稳态分析基础,第110页,(2)计及功率损耗功率分布,功率分点：功率由两个方向流入节点,。,有功分点和无功分点可能出现在不一样节点。,将网络在功率分点处解开，形成两个开式网络，用前述开式网络计算方法进行计算。,10/2/,电力系统稳态分析基础,第111页,闭式网络计算过程,10/2/,电力系统稳态分析基础,第112页,2.沿线有,k,个负荷点情况,10/2/,电力系统稳态分析基础,第113页,5.闭式网电压损耗,与开式网计算方法相同,有功和无功分点在同一处时,功率分点处电压最低；,若不在同一点，则需分别计算实际电压值，确定电压最低点。,10/2/,电力系统稳态分析基础,第114页,10/2/,电力系统稳态分析基础,第115页,10/2/,电力系统稳态分析基础,第116页,10/2/,电力系统稳态分析基础,第117页,10/2/,电力系统稳态分析基础,第118页,10/2/,电力系统稳态分析基础,第119页,10/2/,电力系统稳态分析基础,第120页,五、多级电压环网时尚计算,1.两台并联变压器组成多电压级环网,k:1,1:k,10/2/,电力系统稳态分析基础,第121页,1.两台并联变压器组成多电压级环网,k:1,1:k,10/2/,电力系统稳态分析基础,第122页,10/2/,电力系统稳态分析基础,第123页,10/2/,电力系统稳态分析基础,第124页,10/2/,电力系统稳态分析基础,第125页,4.3 输电线路导线截面选择,一、导线截面选择基本标准,1发烧条件：,导线在经过正常最大负荷电流（计算电流）时产生发烧温度不超出其正常运行时最高允许温度。,2电压损失条件：,导线或电缆在经过正常最大负荷电流时产生电压损失应小于允许电压损失，以确保供电质量。,10/2/,电力系统稳态分析基础,第126页,在正常工作条件下，导线应有足够机械强度以预防断线，故要求导线截面不应小于最小允许截面。,选择导线截面时，既要降低线路电能损耗和维修费等年运行费用，又要尽可能降低线路投资和有色金属消耗量，通常可按国家要求经济电流密度选择导线截面。,3机械强度条件：,4 经济条件：,3.4 输电线路导线截面选择,表4.3 架空线路按机械强度要求导线最小允许截面面积 （单位：mm,2,）,导线种类,35kV及以上线路,610kV线路,1kV以下低压线路,居民区,非居民区,普通,与铁路交叉时,铝及铝合金线,35,35,25,16,35,钢芯铝绞线,25,25,16,16,16,钢线,16,16,16,16,16,10/2/,电力系统稳态分析基础,第127页,3.4 输电线路导线截面选择,5电晕条件：,高压输电线路产生电晕时，不但会引发电晕损耗，而且还产生噪声和无线电干扰，为了防止电晕发生，导线外径不能过小。,依据设计经验，导线截面选择标准以下：,对区域电力网：,先按经济电流密度按选择导线截面，然后再校验发烧条件、机械强度和电晕条件。,对地方电力网：,先按允许电压损失条件选择导线截面，以确保用户电压质量，然后再校验机械强度和发烧条件。,对低压配电网：,通常先按发烧条件选择导线截面，然后再校验机械强度和电压损失。,10/2/,电力系统稳态分析基础,第128页,3.4 输电线路导线截面选择,二、按发烧条件选择导线截面,按发烧条件选择三相系统中相线截面方法:,应使导线允许载流量,I,al,大于经过相线计算电流,I,30,，即,此时，按发烧条件选择截面条件为：,导线允许载流量与环境温度和敷设条件相关。当导线敷设地点环境温度与导线允许载流量所采取环境温度不一样时，则允许载流量应乘以温度校正系数，即,10/2/,电力系统稳态分析基础,第129页,3.4 输电线路导线截面选择,或,即：,铜导线允许载流量为同截面铝导线允许载流量1.3倍,。,环境温度要求：,在室外,，取当地最热月平均气温；,在室内,，取当地最热月平均气温加5。对埋入土中电缆，取当地最热月地下0.81m深处土壤月平均气温。,铜、铝导线等效换算:,若近似认为铜、铝导线散热情况相同，则其发烧温度相同时，可认为其功率损耗相同，即：,10/2/,电力系统稳态分析基础,第130页,3.4 输电线路导线截面选择,对动力线路，普通要求中性线截面应,大于相线截面二分之一,，即,0.5,；对照明线路，因中性线电流与相线电流相等，所以，可取 。,保护线（PE线）截面选择,：保护线截面普通应大于相线截面二分之一，即,0.5 ；,当相线截面,16mm,2,时，可取 。,中性线（N线）截面选择,：对动力线路，普通要求中性线截面应大于相线截面二分之一，即,0.5 ；对照明线路，因中性线电流与相线电流相等，所以，可取 。,保护中性线（PE线）截面选择,：PE线兼有中性线和保护线双重功效，截面选择应同时满足上述二者要求，并取其中,较大者,作为PE线截面，所以,(,0.51)。,低压系统中性线和保护线选择,10/2/,电力系统稳态分析基础,第131页,3.4 输电线路导线截面选择,式中，为过流保护装置动作电流，对于熔断器为熔体额定电流，,为绝缘导线或电缆允许短时过负荷倍数。,需要指出：,若上式不满足要求，应加大导线截面，从而使,I,al,增大。,按发烧条件选择导线或电缆截面时，还必须与其对应过流保护装置（熔断器或低压断路器过流脱扣器）动作电流相配合，方便在线途经负荷或短路时及时切断线路电流，保护导线或电缆不被毁坏。所以，应满足条件是：,10/2/,电力系统稳态分析基础,第132页,3.4 输电线路导线截面选择,三、按允许电压损失选择导线截面,因为导线截面对电抗影响很小，所以，当、一定时，可认为近似不变。所以，可初选一个导线单位长度电抗值,x,1,（6110kV架空线路取0.30.4/km，电缆线路取0.070.08/km），则,10/2/,电力系统稳态分析基础,第133页,3.4 输电线路导线截面选择,而,由 得：,若，可不计 ，则,式中，为允许电压损失（V）。,说明：,求出导线截面,后，应选择一个与其,靠近而偏大,标准截面作为导线截面。,式中，,U,N,、,p,i,、,L,i,、,单位分别为,kV、V、kW、km,和 。,10/2/,电力系统稳态分析基础,第134页,例4.9某丝绸炼染厂,供电电源由距该厂2km35kV地域变电所，以一回路10kV架空线供电。当地最热月平均最高气温为35，该厂计算负荷为,P,30,=1111.2kW，,Q,30,=524.6kvar，,S,30,=1229kVA，其允许电压损耗为5%，因为供电线路不长，按允许电压损耗选择导线截面，然后按发烧条件和机械强度进行校验。,（1）按允许电压损失选择导线截面,已知，,P,30,=1111.2kW，,Q,30,=524.6kvar，,S,30,=1229kVA其允许电压损失为5%，设,x,1,=0.4/km，则,V,10/2/,电力系统稳态分析基础,第135页,3.4 输电线路导线截面选择,所以,初步选LJ-16型铝绞线。,（2）按