电力系统分析(郝亮亮)教程文件.pptx

,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,#,电力系统分析,Power,System,Analysis,电气工程学院,郝亮亮,llhao,第,1,讲,绪论,1.1,电力系统的基本概念,让我们带着问题开始：,1.2,电力系统的运行特点及基本要求,1.3,电力系统的额定参数,1、什么是电力系统？,1.4,例题：电力系统额定电压确定,1.5,电力系统的接线,2、电力系统的组成、特点及基本要求是什么？,3、电力系统的额定参数有哪些？如何确定？,4、电力系统的接线有哪些方式？如何表示？,5、电力系统为何用功率作为变量？,1.6,电力系统中的重要变量功率,1.7,电力系统分析课程简介,插入视频,6、电力系统分析都讲什么内容？如何考核？,1.1,电力系统的基本概念,1.1,电力系统的基本概念,Q,：能源的形式有多种，为何电能得到偏爱？,1、,洁净,（从使用的角度看）：保护环境。,1.2,电力系统的运行特点及基本要求,1.3,电力系统的额定参数,1.4,例题：电力系统额定电压确定,1.5,电力系统的接线,2、,方便,：输送、分配、使用（能量形式转化容易）。,1.6,电力系统中的重要变量功率,1.7,电力系统分析课程简介,3、,基础,：电气化是实现机械化、自动化的基础，提高产,品质量和劳动生产率。（再电气化）,4、,节能,：能耗小，不同形式的能量之间转换效率高。,1.1,电力系统的基本概念,1.1,电力系统的基本概念,现代社会，停电会怎样？,1.2,电力系统的运行特点及基本要求,1.3,电力系统的额定参数,医院、矿山、商业、金融、,照明、交通、通讯、,、,社会混乱！,1.4,例题：电力系统额定电压确定,1.5,电力系统的接线,1.6,电力系统中的重要变量功率,1.7,电力系统分析课程简介,美国,8.14,大停电使北美超,过,5000,万人受到影响，美,国政府将其与,911,事件并,提。,没有了电，世界将失明、,人间或成地狱！,突然失明:人类历史上灾难性大停电纪实.新星出版社，2013.,1.1,电力系统的基本概念,1.2,电力系统的运行特点及基本要求,1.3,电力系统的额定参数,1.4,例题：电力系统额定电压确定,1.5,电力系统的接线,1.6,电力系统中的重要变量功率,1.7,电力系统分析课程简介,1.1,电力系统的基本概念,1.1,电力系统的基本概念,电力系统由哪些部分组成？,1.2,电力系统的运行特点及基本要求,1.3,电力系统的额定参数,升压变压器,降压变压器,1.4,例题：电力系统额定电压确定,1.5,电力系统的接线,架空,输电线路,发电机,T,T,动力,照明,M,1.6,电力系统中的重要变量功率,1.7,电力系统分析课程简介,G,发电厂,配电系统,负荷,输电系统,电力网,电力系统,1.1,电力系统的基本概念,1.1,电力系统的基本概念,1.2,电力系统的运行特点及基本要求,1.3,电力系统的额定参数,1.4,例题：电力系统额定电压确定,1.5,电力系统的接线,1.6,电力系统中的重要变量功率,1.7,电力系统分析课程简介,1.1,电力系统的基本概念,1.1,电力系统的基本概念,1.2,电力系统的运行特点及基本要求,1.3,电力系统的额定参数,核电站,水电站,1.4,例题：电力系统额定电压确定,1.5,电力系统的接线,枢纽变电站,1.6,电力系统中的重要变量功率,1.7,电力系统分析课程简介,火电站,地区变电站,风电场,配电变电站,1.1,电力系统的基本概念,1.1,电力系统的基本概念,Q:,为什么远距离大容量输电要采用高压？,1.2,电力系统的运行特点及基本要求,1.3,电力系统的额定参数,1.4,例题：电力系统额定电压确定,1.5,电力系统的接线,1.6,电力系统中的重要变量功率,1.7,电力系统分析课程简介,S,=,UI,损耗与电流的平方成正比,电压损耗与电流成正比,1.1,电力系统的基本概念,1.1,电力系统的基本概念,不同交流电压等级与输送容量和距离之间的关系,1.2,电力系统的运行特点及基本要求,1.3,电力系统的额定参数,额定电压,/kV,输送容量,/MVA,0.11.0,输送距离,/km,13,1.4,例题：电力系统额定电压确定,1.5,电力系统的接线,3,6,1.6,电力系统中的重要变量功率,1.7,电力系统分析课程简介,0.11.2,415,10,0.22,620,35,210,2050,110,220,500,1000,1050,50150,100300,150850,1000,以上,100500,10001500,35005000,1.1,电力系统的基本概念,1.1,电力系统的基本概念,直流输电系统,1.2,电力系统的运行特点及基本要求,1.3,电力系统的额定参数,1.4,例题：电力系统额定电压确定,1.5,电力系统的接线,T,T,G,G,1.6,电力系统中的重要变量功率,1.7,电力系统分析课程简介,交流系统,换流站,直流输电线,换流站,交流系统,直流输电具有输送灵活、损耗小、能够节约输电,走廊、能够实现快速控制等优点。特高压直流输电,具备点对点、超远距离、大容量送电能力。,1.1,电力系统的基本概念,1.1,电力系统的基本概念,如何准确、科学的给出电力系统的定义？,1.2,电力系统的运行特点及基本要求,1.3,电力系统的额定参数,首先明确“系统”,的涵义,1.4,例题：电力系统额定电压确定,1.5,电力系统的接线,系统一词创成于英文,system,的音译。,1.6,电力系统中的重要变量功率,1.7,电力系统分析课程简介,钱学森给的定义：系统是由相互,作用,相互,依赖,的若干组,成部分结合而成的，具有特定功能的有机,整体,，而且这个,有机整体又是它从属的更大系统的组成部分。,1.1,电力系统的基本概念,1.1,电力系统的基本概念,电力系统的定义,1.2,电力系统的运行特点及基本要求,1.3,电力系统的额定参数,发电厂中的发电机、升压和降压变电所、输电线路及,1.4,例题：电力系统额定电压确定,电力用户组成的电气上相互连接的整体，称为电力系统。,1.5,电力系统的接线,1.6,电力系统中的重要变量功率,它包括了,生产、输送、分配和消费,的全过程。（狭义，实,际为一次系统）,1.7,电力系统分析课程简介,为了保证一次系统的安全、可靠和经济运行，还需要,各种信号系统及操作机构，实现对一次系统的监测、控制,和保护，这也是电力系统不可缺少的组成部分，称为二次,系统。,1.2,电力系统的运行特点及基本要求,1.1,电力系统的基本概念,电力系统有哪些运行特点？,1.2,电力系统的运行特点及基本要求,1.3,电力系统的额定参数,1）电能不能,大量,存储，发、输、配、用同时完成。,1.4,例题：电力系统额定电压确定,1.5,电力系统的接线,2,）电力系统的暂态过程非常短促，电能的传输以光速,1.6,电力系统中的重要变量功率,1.7,电力系统分析课程简介,进行。,3）与国民经济、人民生活联系密切。,1.2,电力系统的运行特点及基本要求,1.1,电力系统的基本概念,对电力系统运行有哪些基本要求？,1.2,电力系统的运行特点及基本要求,1.3,电力系统的额定参数,1,）,保证供电的可靠性,：负荷分级。,1.4,例题：电力系统额定电压确定,1.5,电力系统的接线,2,）,保证良好的电能质量,1.6,电力系统中的重要变量功率,1.7,电力系统分析课程简介,电压,:35kV,以上,5%,，,10kV,7%,；,频率,:,0.2Hz,0.5Hz,（视容量不同而不同）；,波形,:,三相电压不平衡度、谐波含量、波动和闪变；,3,）,保证系统运行的经济性,4,）,满足节能与环保的要求,1.2,电力系统的运行特点及基本要求,1.1,电力系统的基本概念,为什么电力系统要互联？（全球能源互联网）,1.2,电力系统的运行特点及基本要求,1.3,电力系统的额定参数,1.4,例题：电力系统额定电压确定,1.5,电力系统的接线,1.6,电力系统中的重要变量功率,1.7,电力系统分析课程简介,1.2,电力系统的运行特点及基本要求,1.1,电力系统的基本概念,为什么电力系统要互联？,1.2,电力系统的运行特点及基本要求,1.3,电力系统的额定参数,1,）减少系统总装机容量，各地最大负荷峰值不同时取；,1.4,例题：电力系统额定电压确定,1.5,电力系统的接线,2,）减少备用容量，设备同时故障的概率小，合理安排,1.6,电力系统中的重要变量功率,1.7,电力系统分析课程简介,检修；,3,）提升供电可靠性和电能质量，一个地方故障切除其,他地方可以互联互济；,4,）大区域各类资源特性不同，丰水期可以停火电机组；,5,）可以安装大机组，提高效率。,1.2,电力系统的运行特点及基本要求,1.1,电力系统的基本概念,1.2,电力系统的运行特点及基本要求,1.3,电力系统的额定参数,1.4,例题：电力系统额定电压确定,1.5,电力系统的接线,1.6,电力系统中的重要变量功率,1.7,电力系统分析课程简介,1.2,电力系统的运行特点及基本要求,1.1,电力系统的基本概念,1.2,电力系统的运行特点及基本要求,1.3,电力系统的额定参数,1.4,例题：电力系统额定电压确定,1.5,电力系统的接线,1.6,电力系统中的重要变量功率,1.7,电力系统分析课程简介,1.2,电力系统的运行特点及基本要求,1.1,电力系统的基本概念,1.2,电力系统的运行特点及基本要求,1.3,电力系统的额定参数,1.4,例题：电力系统额定电压确定,1.5,电力系统的接线,1.6,电力系统中的重要变量功率,1.7,电力系统分析课程简介,1.3,电力系统的额定参数,1.1,电力系统的基本概念,电力系统的额定参数有哪些？,1.2,电力系统的运行特点及基本要求,1.3,电力系统的额定参数,额定电压；额定电流；额定功率；额定频率。,1.4,例题：电力系统额定电压确定,1.5,电力系统的接线,为什么需要确定额定电压？,1,）,标准化,：避免电压等级数量无限制扩大，导致互联,困难。,1.6,电力系统中的重要变量功率,1.7,电力系统分析课程简介,2,）最佳的,技术性能,和,经济性能,：电力设备需要在额定,电压下进行优化设计、制造和使用。,1.3,电力系统的额定参数,1.1,电力系统的基本概念,我国交流电力系统的电压等级有哪些？,1.2,电力系统的运行特点及基本要求,1.3,电力系统的额定参数,1kV,以下的电压等级分别为,220V,、,380V,；,1.4,例题：电力系统额定电压确定,1.5,电力系统的接线,1kV,及以上的电压等级分别为,3kV,、,6kV,、,10kV,、,35kV,、,66kV,、,110kV,、,220kV,、,330kV,、,500kV,、,750kV,、,1000kV,，,其,中,66kV,只,有,在,东,北,电,网,存,在,，,330kV,和,750kV,在西北电网存在。,1.6,电力系统中的重要变量功率,1.7,电力系统分析课程简介,1.3,电力系统的额定参数,1.1,电力系统的基本概念,需要确定哪些设备的额定电压？,1.2,电力系统的运行特点及基本要求,1.3,电力系统的额定参数,1,）线路（包括：电网、用电设备）；,1.4,例题：电力系统额定电压确定,1.5,电力系统的接线,2,）发电机；,1.6,电力系统中的重要变量功率,1.7,电力系统分析课程简介,3,）变压器,(,升压、降压,),的一次,/,二次侧。,确定额定电压的原则？,1,）受电设备允许电压偏移,5%,。,2,）线路允许电压降落,10%,。,1.3,电力系统的额定参数,1.1,电力系统的基本概念,如何确定设备的额定电压？,1.2,电力系统的运行特点及基本要求,1.3,电力系统的额定参数,1.4,例题：电力系统额定电压确定,1.5,电力系统的接线,1.6,电力系统中的重要变量功率,1.7,电力系统分析课程简介,1,）已知各部分电网电压等级,U,、,U,和,U,；,N1,N2,N3,2,）由于发电机机端带,厂用电负荷,，该负荷允许电压偏,移,5%,，从发电机机端到负荷电压降落不可避免，故发,电机额定电压,U,=1.05,U,。,GN,N1,1.3,电力系统的额定参数,1.1,电力系统的基本概念,如何确定设备的额定电压？,1.2,电力系统的运行特点及基本要求,1.3,电力系统的额定参数,1.4,例题：电力系统额定电压确定,1.5,电力系统的接线,1.6,电力系统中的重要变量功率,1.7,电力系统分析课程简介,3,）升压变的一次侧是受电侧，相当于用电设备，其额,定电压与其连接的设备（发电机）相同，为,1.05,U,；二,N1,次侧相当于电源，为保证线路末端的电压为,5%,，且允,许线路最大电压降落,10%,，故副边应为,1.05,U,。实际呢？,N2,实际由于变压器额定电压规定为空载电压，负载时漏抗,上的压降约为,5%,，故副边额定电压应为,1.1,U,。,N2,1.3,电力系统的额定参数,1.1,电力系统的基本概念,如何确定设备的额定电压？,1.2,电力系统的运行特点及基本要求,1.3,电力系统的额定参数,1.4,例题：电力系统额定电压确定,1.5,电力系统的接线,1.6,电力系统中的重要变量功率,1.7,电力系统分析课程简介,4,）降压变的一次侧是受电侧，相当于用电设备，其额,定电压与其连接的设备（线路）相同，为,U,；二次侧相,N2,当于电源，为保证线路末端的电压为,5%,，且允许线路,最大电压降落,10%,，且考虑变压器漏抗压降，故副边应,为,1.1,U,（只有漏抗较小，,7.5%,以下且直接与负荷相连,N3,的变压器才为,1.05,U,）。,N3,1.3,电力系统的额定参数,1.1,电力系统的基本概念,为什么需要设置变压器分接头？,1.2,电力系统的运行特点及基本要求,1.3,电力系统的额定参数,1.4,例题：电力系统额定电压确定,1.5,电力系统的接线,1.6,电力系统中的重要变量功率,1.7,电力系统分析课程简介,为了适应电力系统运行调节的需要。,Q:,双绕组变压器抽头都在高压侧，为什么？,1.3,电力系统的额定参数,1.1,电力系统的基本概念,额定电流,1.2,电力系统的运行特点及基本要求,1.3,电力系统的额定参数,额定电流指在一定的周围介质(环境)计算温度下，电,1.4,例题：电力系统额定电压确定,1.5,电力系统的接线,气设备允许长期通过的最大电流。,1.6,电力系统中的重要变量功率,1.7,电力系统分析课程简介,额定电流下绝缘部分和载流部分的最大发热温度不应,超过长期工作允许发热温度。,额定电流不是连续任意值，而是一组系列值。,1.3,电力系统的额定参数,1.1,电力系统的基本概念,额定容量（功率）,1.2,电力系统的运行特点及基本要求,1.3,电力系统的额定参数,额定容量,(,功率,),指在一定的周围介质,(,环境,),计算温度下，,电气设备允许长期工作的最大功率。,1.4,例题：电力系统额定电压确定,1.5,电力系统的接线,1.6,电力系统中的重要变量功率,1.7,电力系统分析课程简介,发电机,(kW),、变压器,(kVA),等额定功率指能够带的负载,能力。,电动机等用电设备额定功率指其消耗的电功率,(kW),。,Q:,你认为为什么发电机和电动机用,kW,，而变压器用,kVA,？,1.3,电力系统的额定参数,1.1,电力系统的基本概念,额定频率,1.2,电力系统的运行特点及基本要求,1.3,电力系统的额定参数,额定频率是电气设备长期工作的频率。额定频率并无,1.4,例题：电力系统额定电压确定,1.5,电力系统的接线,特殊要求和说明。,1.6,电力系统中的重要变量功率,1.7,电力系统分析课程简介,我国规定的额定频率为50Hz，简称工频。美国规定的,额定频率为60Hz。,Q:,不同频率的交流系统之间能通过交流线路直接互联,吗？为什么？那该如何互联？,1.4,例题：电力系统额定电压确定,1.1,电力系统的基本概念,1.2,电力系统的运行特点及基本要求,1.3,电力系统的额定参数,1.4,例题：电力系统额定电压确定,1.5,电力系统的接线,1.6,电力系统中的重要变量功率,1.7,电力系统分析课程简介,发电机及各变压器高、低压绕组的额定电压？,各变压器的额定变比？,当变压器T1运行于+5抽头、T2运行于主抽头、T3运,行于-2.5抽头时，各变压器的实际变比？,1.4,例题：电力系统额定电压确定,1.1,电力系统的基本概念,1.2,电力系统的运行特点及基本要求,1.3,电力系统的额定参数,1.4,例题：电力系统额定电压确定,1.5,电力系统的接线,1.6,电力系统中的重要变量功率,1.7,电力系统分析课程简介,发电机，电动机及变压器高、中、低压绕组额定电压；,设变压器T1高压侧工作于2.5%抽头，中压侧工作于,5抽头，T2工作于额定抽头，T3工作于2.5%抽头时，,各变压器的实际变比。,1.5,电力系统的接线,1.1,电力系统的基本概念,如何表示电力设备间的电气连接关系？（单线图）,1.2,电力系统的运行特点及基本要求,1.3,电力系统的额定参数,15,52,16,22,A3,1.4,例题：电力系统额定电压确定,1.5,电力系统的接线,A1,3,43,35,1.6,电力系统中的重要变量功率,1.7,电力系统分析课程简介,32,6,46,47,18,49,17,37,5,10,25,36,39,31,A4,A2,42,27,14,11,50,45,48,30,33,29,21,28,26,34,44,38,电气接线图,能详细描述电力系统各元件之间的电气联,系，但不能反映各个发电厂和变电所的地理位置关系。,1.5,电力系统的接线,1.1,电力系统的基本概念,如何反映发电厂和变电所的地理位置？,1.2,电力系统的运行特点及基本要求,1.3,电力系统的额定参数,1.4,例题：电力系统额定电压确定,1.5,电力系统的接线,1.6,电力系统中的重要变量功率,1.7,电力系统分析课程简介,1.5,电力系统的接线,1.1,电力系统的基本概念,电力系统有哪些基本的接线形式？,1.2,电力系统的运行特点及基本要求,1.3,电力系统的额定参数,无备用接线,：接线明晰、经济、运行方式简单；缺点,是供电可靠性差。在配电网使用较多，一般适合给不太,重要、比较分散的负荷供电。,1.4,例题：电力系统额定电压确定,1.5,电力系统的接线,1.6,电力系统中的重要变量功率,1.7,电力系统分析课程简介,放射式,干线式,1.5,电力系统的接线,1.1,电力系统的基本概念,电力系统有哪些基本的接线形式？,1.2,电力系统的运行特点及基本要求,1.3,电力系统的额定参数,有备用接线,：用户可以,至少从两个不同方向,取得电源,（闭式接线）、或无备用网络用双回线路的接线方式，,它的优点是供电可靠；缺点是接线相对复杂，经济性差，,运行操作和保护复杂。,1.4,例题：电力系统额定电压确定,1.5,电力系统的接线,1.6,电力系统中的重要变量功率,1.7,电力系统分析课程简介,双回线放射式,拉手式环网,复杂环网,1.6,电力系统中的重要变量,功率,1.1,电力系统的基本概念,电力系统为何用功率作为变量？,1.2,电力系统的运行特点及基本要求,1.3,电力系统的额定参数,实际系统中的电源、负荷常以功率形式给出，而电流,1.4,例题：电力系统额定电压确定,1.5,电力系统的接线,是未知的，电力市场中以单位功率小时数(kWh)算钱。,1.6,电力系统中的重要变量功率,1.7,电力系统分析课程简介,有功功率和无功功率可以分别直接相加，它们的比例,反映了功率因数，而单纯用电流不行。,从本质上说，电力系统是一个能量系统，采用基于能,量的分析方法更能反映电力系统的本质。,1.6,电力系统中的重要变量,功率,1.1,电力系统的基本概念,Q:,单相瞬时功率是恒定值吗？,1.2,电力系统的运行特点及基本要求,1.3,电力系统的额定参数,p,u,i,i,(,t,),p,1.4,例题：电力系统额定电压确定,1.5,电力系统的接线,+,1.6,电力系统中的重要变量功率,1.7,电力系统分析课程简介,u,(,t,),无源网络,u,i,_,UI,cos,t,O,u,(,t,),=,2,U,cos,t,i,(,t,),=,2,I,cos(,t,),p,(,t,),=,u,(,t,),i,(,t,),1.6,电力系统中的重要变量,功率,1.1,电力系统的基本概念,将电流和功率分解为有功分量和无功分量：,1.2,电力系统的运行特点及基本要求,1.3,电力系统的额定参数,I,U,i,(,t,),R,+,1.4,例题：电力系统额定电压确定,1.5,电力系统的接线,I,u,(,t,),1.6,电力系统中的重要变量功率,1.7,电力系统分析课程简介,X,I,_,i,(,t,),=,2,I,cos(,t,),i,(,t,),+,i,(,t,),R,X,i,(,t,),=,2,I,cos,cos,t,R,i,(,t,),=,2,I,sin,cos(,t,),X,2,p,(,t,),=,u,(,t,),i,(,t,),+,i,(,t,),=,p,(,t,),+,p,(,t,),R,X,R,X,1.6,电力系统中的重要变量,功率,1.1,电力系统的基本概念,瞬时功率的有功分量：,1.2,电力系统的运行特点及基本要求,1.3,电力系统的额定参数,p,(,t,),=,UI,cos,(1,+,cos,2,t,),有功分量：,R,1.4,例题：电力系统额定电压确定,1.5,电力系统的接线,UI,cos,1.6,电力系统中的重要变量功率,1.7,电力系统分析课程简介,p,R,UI,cos,UI,cos,t,o,2,1.6,电力系统中的重要变量,功率,1.1,电力系统的基本概念,瞬时功率的无功分量：,1.2,电力系统的运行特点及基本要求,1.3,电力系统的额定参数,p,(,t,),=,UI,sin,sin,2,t,无功分量：,X,1.4,例题：电力系统额定电压确定,1.5,电力系统的接线,1.6,电力系统中的重要变量功率,1.7,电力系统分析课程简介,p,X,UI,sin,o,2,t,UI,sin,1.6,电力系统中的重要变量,功率,1.1,电力系统的基本概念,有功功率和无功功率涵义的小结：,有功功率,P,定义为瞬时有功功率的均值：,P,=,UI,cos,1.2,电力系统的运行特点及基本要求,1.3,电力系统的额定参数,1.4,例题：电力系统额定电压确定,1.5,电力系统的接线,1.6,电力系统中的重要变量功率,1.7,电力系统分析课程简介,无功功率,Q,定义为瞬时无功功率的峰值：,Q,=,UI,sin,P,的物理意义：无源网络消耗功率的均值。,Q,的物理意义：无源网络与外界交换功率能力的大小，,均值为零，实际并未消耗，对应于电感和电容的充放能。,1.6,电力系统中的重要变量,功率,1.1,电力系统的基本概念,Q:,如何理解无功功率？无功功率是否等于无用功？,1.2,电力系统的运行特点及基本要求,1.3,电力系统的额定参数,变压器、电动机等，它们都是依靠建立交变磁场才能进,行能量的转换和传递（建立电感线圈中的磁链）。为建,立交变磁场和感应磁通而需要的电功率称为无功功率。,1.4,例题：电力系统额定电压确定,1.5,电力系统的接线,1.6,电力系统中的重要变量功率,1.7,电力系统分析课程简介,有功功率和无功功率只是分工不同，但都不可或缺！,之所以称为“无功”是因为能量没有被消耗，没有转换,为其他形式。,无功功率不等于无用功！,1.6,电力系统中的重要变量,功率,1.1,电力系统的基本概念,Q:无功不被消耗，还有无功负荷和无功电源的区分吗？,网络若是电感性的，则,Q,0,，习惯上认为网络“吸收”,感性无功，是“无功负荷”。,1.2,电力系统的运行特点及基本要求,1.3,电力系统的额定参数,1.4,例题：电力系统额定电压确定,1.5,电力系统的接线,1.6,电力系统中的重要变量功率,1.7,电力系统分析课程简介,网络若是电容性的，则,Q,750km,长线：用该公式精确计算,2.6,输电线路的等值电路及参数,2.1,电力系统元件建模的任务和思路,2.2,同步发电机的等值电路和参数,2.3,变压器的等值电路及参数,2.4,例题：变压器的等值电路及参数,2.5,变压器的简化等值及形等值,2.6,输电线路的等值电路及参数,2.7,负荷的等值电路与参数,近似计算,ZY,6,Z,=,Z,1,+,750,L,300km,：取级数前,2,项,Y,Y,ZY,=,1,2,2,12,L,300km,：取级数前,1,项,（不考虑分布参数影响，,常用，理解？）,Z,=,Z,2.8,电力系统的等值电路,Y,Y,=,2,2,Z,=,Z,L,100km,，电压等级,35kV,:,Y,=,0,忽略并联导纳,2,2.6,输电线路的等值电路及参数,2.1,电力系统元件建模的任务和思路,2.2,同步发电机的等值电路和参数,2.3,变压器的等值电路及参数,2.4,例题：变压器的等值电路及参数,2.5,变压器的简化等值及形等值,2.6,输电线路的等值电路及参数,2.7,负荷的等值电路与参数,另一种工程近似方法：,对于,架空线,：每,L,10000/,f,km,用一个二端口,形等值；,对于,电缆,：每,L,3000/,f,km,用一个二端口,形等值。,Z,Z,2.8,电力系统的等值电路,Y,Y,Y,Y,2,2,2,2,2.7,负荷的等值电路与参数,2.1,电力系统元件建模的任务和思路,2.2,同步发电机的等值电路和参数,2.3,变压器的等值电路及参数,2.4,例题：变压器的等值电路及参数,2.5,变压器的简化等值及形等值,2.6,输电线路的等值电路及参数,2.7,负荷的等值电路与参数,稳态分析中常用两种等值,:,V,恒功率等值,S,=,P,+,j,Q,S=P+,j,Q,恒阻抗等值,2.8,电力系统的等值电路,Z,=,R,+,j,X,L,L,实际的负荷,建模很复杂。,2.8,电力系统的等值电路,2.1,电力系统元件建模的任务和思路,2.2,同步发电机的等值电路和参数,2.3,变压器的等值电路及参数,元件模型（三相等效为单相）,发电机：恒定电势串电抗（稳态、暂态时不同）,2.4,例题：变压器的等值电路及参数,2.5,变压器的简化等值及形等值,变压器：,形等值电路（励磁支路略去，或以恒功率代替）,2.6,输电线路的等值电路及参数,2.7,负荷的等值电路与参数,2.8,电力系统的等值电路,线路：,形等值电路（长线路以多个,形串联）,负荷：恒功率、恒阻抗,系统模型,根据单线图，连接元件等值电路，得到电力系统等值电路。,2.8,电力系统的等值电路,2.1,电力系统元件建模的任务和思路,2.2,同步发电机的等值电路和参数,2.3,变压器的等值电路及参数,2.4,例题：变压器的等值电路及参数,2.5,变压器的简化等值及形等值,2.6,输电线路的等值电路及参数,2.7,负荷的等值电路与参数,实例,发电机,G,升压变压器,T1,输电线路,L1,降压变压器,T2,配电线路,L2,配电变压,器,T2,2.8,电力系统的等值电路,负荷,K,Z,x,d,K,Z,1,Z,L1,K,Z,2,Z,L2,P,+,D,jQ,D,T1,T2,3,T3,E,Z,110,Z,120,Y,/,2,L1,Y,/,2,L1,Z,210,Z,220,Y,/,2,L2,Y,/,2,L2,Z,310,Z,320,q,THE END,电力系统分析,Power System,Analysis,电气工程学院,郝亮亮,llhao,第,3,讲,电力系统的标么制等值电路,3.1 标么制的提出,通过本讲主要回答如下问题：,3.2 基准值的选取,3.3 多电压等级网络中的标么值计算,3.4 标么值的实例应用,1,、为何要引入标么制？,2,、应该如何选择标么值的基准值？,3,、不同基准值的标么值应该如何进行换算？,4,、多电压等级的网络中的各元件的标么值该如何计算？,3.1,标么制的提出,3.1 标么制的提出,标么制的提出,3.2 基准值的选取,3.3 多电压等级网络中的标么值计算,3.4 标么值的实例应用,有名值,：,有,具体物理单位的量值,标么值,：,无,具体物理单位的,相对值,有名值（单位）,/选定,基值,（同单位）,标么值特点：,无量纲,不唯一,：随基值变化而变化，须指明基值,U,I,常见电量：,=,U,，,=,I,*,U,B,*,I,B,3.1,标么制的提出,3.1 标么制的提出,标么制的提出,3.2 基准值的选取,实际有名值（任意单位）,3.3 多电压等级网络中的标么值计算,3.4 标么值的实例应用,标么值,=,基准值（与有名值同单位）,V,V,B,I,V,=,I,=,I,B,S,P,+,j,Q,S,=,=,=,P,+,j,Q,S,B,Z,S,B,R,+,j,X,Z,B,Z,=,=,=,R,+,j,X,Z,B,3.1,标么制的提出,3.1 标么制的提出,为什么要标么制？,3.2 基准值的选取,3.3 多电压等级网络中的标么值计算,3.4 标么值的实例应用,采用有名值的计算结果可比性差，不同电压等级、不同容,量、不同设备的有名值参数差异大。,而采用标么值：,（1,）便于比较、分析元件特性与参数（变压器短路阻抗）,（2,）直观掌握电力系统的运行状态。（发电机的运行）,（3,）对称三相电路的计算与单相计算一致，简化了计算。,3.2,基准值的选取,3.1 标么制的提出,如何选择基准值？,单相电路,3.2 基准值的选取,3.3 多电压等级网络中的标么值计算,3.4 标么值的实例应用,理论上可以任选，但为,物理概念更明确,，须遵循,规律,。,单相电路：,四个物理量：,U,I,S,Z,P,P,P,相应四个基值:,U,I,S,Z,PB,PB,PB,B,U,=,I,Z,U,=,I,Z,B,P,P,PB,PB,如选：,(约束条件),S,=,I,U,P,P,P,S,=,I,U,PB,PB,PB,U,=,I,Z,P*,P*,*,(,与有名值一致,),S,=,I,U,P*,P*,P*,3.2,基准值的选取,3.1 标么制的提出,如何选择基准值？,单相电路,3.2 基准值的选取,基值满足约束条件,：基值之间的关系与有名值间的关,3.3 多电压等级网络中的标么值计算,3.4 标么值的实例应用,系相同。,有2,个约束条件：,4个基值中自由度为,2,。,S,、,U,PB,一般先选：,，则：,PB,S,PB,U,PB,U,2,I,=,PB,Z,=,PB,B,S,PB,Z,=,Z,=,R,+,j,X,复阻抗,Z,B,则：,R,=,X,=,Z,=,R,j,X,=,=,+,Z,Z,令,B,B,*,*,*,*,Z,B,3.2,基准值的选取,3.1 标么制的提出,如何选择基准值？,对称三相电路,3.2 基准值的选取,3.3 多电压等级网络中的标么值计算,3.4 标么值的实例应用,四个物理量：,U,I,S,Z,L,L,3,U,I,S,Z,相应四个基值:,LB,LB,3B,B,U,=,3,I,Z,=,3,U,P,L,L,S,=,3,U,I,=,3,U,I,=,3,S,P,3,L,L,P,P,U,=,3,I,Z,=,3,U,PB,如选：,(约束条件),LB,LB,B,S,=,3,U,I,=,3,U,I,=,3,S,PB,3B,LB,LB,PB,PB,U,=,I,Z,=,U,L*,L*,*,P*,(,与单相一致,),S,=,U,I,=,U,I,=,S,3*,L*,L*,P*,P*,P*,3.2,基准值的选取,3.1 标么制的提出,如何选择基准值？,对称三相电路,3.2 基准值的选取,3.3 多电压等级网络中的标么值计算,3.4 标么值的实例应用,基值满足约束条件：基值之间的关系,与有名值间的关,系相同,3,线电压,标么值=,相电压,标么值（无,）,三相功率,标么值,=,单相功率,标么值（无,3,）,有2,个约束条件：,4个基值中,自由度为,2,S,、,U,3B,一般先选,LB,S,3B,U,LB,U,2,LB,I,=,LB,Z,=,=,B,S,3B,3,U,LB,3,I,LB,3.2,基准值的选取,3.1 标么制的提出,如何选择基准值？,对称三相电路,3.2 基准值的选取,3.3 多电压等级网络中的标么值计算,3.4 标么值的实例应用,Z,=,R,+,j,X,对称三相电路中，每相阻抗仍为,*,*,*,=,+,S,=,P,=,Q,3B,3B,3B,三相复功率,S,P,j,Q,如令：,3,3,3,S,S,=,=,P,+,j,Q,3,3*,3*,3*,S,3B,S,=,S,=,U,I,3*,P*,P*,P*,用相电压、相电流标么值算得的功率标么值，既代表,单相，也代表