華東交大電力系統3電力網的電壓和功率分布

1、第三章 電力網的電壓和功率分布－潮流計算（基本原理）,網絡元件的電壓降落和功率損耗開式網絡的電壓和功率分布閉式網絡的電壓和功率分布多級電壓環(huán)網的功率分布電力網的電能損耗,一、網絡元件的電壓降落 1、電壓降落：網絡元件首末端兩點電壓的相量差。,3-1 網絡元件的電壓降落和功率損耗,,,以V2為參考軸,（1）當網絡元件末端電壓U2，P2，Q2已知時，求首端電壓U1,,,,因此, 由末端電壓和功率可求得首端電壓,（2）、已知

2、首端電壓（U1）和功率（P1、Q1）求末端電壓U2,①兩種分解，由于參考軸不同，同一個電壓降落的兩組對應分量也不同,②計算電壓降落時,必須用同一端的電壓與功率.,,,,,（3）應用以上兩組公式時特別注意事項:,③在110KV及以下電壓級的計算中可以忽略電壓降落的橫分量,（4）電壓降落公式的簡化,高壓輸電線路的特性 X>>R,可令R?0,則：,,高壓輸電線路的重要結論：（1）、（2）,2、電壓損耗和電壓偏移,（1）電壓偏移（

3、標量）:某點電壓與額定電壓的模值（數量）之差。 （2）電壓損耗（標量):線路始末端電壓之差,二、 網絡元件的功率損耗,1、電力線路,(1)、 電流流過串聯阻抗產生的功率損耗,結論：降低網損的有效的措施是提高系統的電壓等級。,(2)、 電壓加在并聯導納產生的功率損耗,,(1)、電流流過串聯阻抗產生的功率損耗,直接用變壓器空載試驗數據計算,(2)、電壓加在并聯導納產生的功率損耗,單位要統一即為:MVA與MW;

4、 KVA與KW,三、運算負荷功率和運算電源功率,1、運算負荷功率：實際上是變電所高壓母線從系統吸收的等值功率，它等于變電所二次側的集中負荷功率，加上變壓器阻抗、導納的功率損耗，加上變電所高壓母線所連線路導納中無功功率的一半。2、運算電源功率：實際上是變電所高壓母線輸入系統的等值功率，它等于發(fā)電機母線送出的功率，減去變壓器阻抗、導納的功率損耗，減去 變電所高壓母線所連線路導納中無功功率的一半

5、。3、注意事項：在計算運算負荷功率，運算電源功率時，變壓器和線路電納的無功功率的計算都是按照額定電壓計算的。,3-2 開式網絡的電壓和功率分布,開式網絡及其等值電路 電壓和功率分布的計算,一、簡單輻射網絡潮流計算（同級與不同電壓級兩大類）1、 已知同一端的功率和電壓，求另一端功率和電壓； 解題方法：從已知功率、電壓端，齊頭并進逐段求解功率和電壓。如下圖所示：,,,2、已知始端電壓、末端功率，求始端功率、末端電壓（以此居

6、多）；或已知末端電壓、始端功率，求末端功率、始端電壓。求解方法：總結為“一來、二去”共兩步來逼近需求解的網絡功率和電壓分布。一來即：設所有未知電壓節(jié)點的電壓為線路額定電壓，從已知功率端開始逐段求功率，直到推得已知電壓點得功率；二去即：從已知電壓點開始，用推得的功率和已知電壓點的電壓，往回逐段向未知電壓點求電壓。在計算中，上述過程一般只需要做一次。但當一次“來、去”完畢后，此電壓與初始假設電壓相差較大時，可再一次假設未知電壓節(jié)點的

7、電壓值為剛剛計算得到的節(jié)點電壓值，繼續(xù)進行“來、去”計算，直到前后兩次同一點的電壓值相差不大。,,3-3 閉式網絡的電壓和功率分布,一、兩端供電網絡的功率分布1、 不計功率損耗的初始功率分布（1）初始功率分布：指忽略各線段上的功率損耗的近似功率分布。（2）初始功率分布公式推導：（以兩負荷為例，各點電壓取為網絡的額定電 壓計算）,忽略功率損耗，兩端取共軛并同乘VN，可得：,由前面的方程組可解出,,循環(huán)功率,,由負荷決定的功率,

8、忽略功率損耗的功率分布計算式,2、計及功率損耗的功率分布,（1）功率分點：功率由兩個方向流入的節(jié)點。 有功分點和無功分點可能出現在不同節(jié)點。將網絡在功率分點處解開，形成兩個開式網絡，用前述的開式網絡計算方法進行計算。,閉式網絡的計算過程,二、沿線有k個負荷點的情況,,,1、兩端供電擴展到K個負荷時的通用計算公式,2、簡化功率分布計算方法：,(1) 將實部和虛部分開,簡化計算,,,,,,,,,同理,可以求出另供電點送出的功率

9、負荷:,(2) ,且網絡為均一網(各段線路的R與X的比值相等),結論：在均一電力網中有功功率和無功功率的分布彼此無關。,(3) 各段線路的單位阻抗相等,結論：各段線路單位長度的阻抗值相等的均一網的功率分布僅與各段長度有關。,3、閉式網的電壓損耗 與開式網計算方法相同 有功和無功分點在同一處時,功率分點處的電壓最低； 若不在同一點，則需分別計算實際電壓值，確定電壓最低點，一般選擇無功功率分點處

10、。,例3－3例3－4,三、 多級電壓環(huán)網的功率分布,1、兩臺并聯升壓變壓器構成的多電壓級環(huán)網,,已知一次側電壓,則二次側電壓為：,,（1）、初步潮流分布計算,2、循環(huán)功率計算環(huán)路電勢：循環(huán)功率：,,,空載,（3）環(huán)路電勢的確定,① 阻抗歸算到高壓側,② 阻抗歸算到低壓側,,,簡化計算或電力網電壓未知,,,,例3－5,2、多個電壓級的環(huán)網環(huán)路電勢與循環(huán)功率,（1）環(huán)路電勢的確定步驟 ①作等值電路并進行參數歸算；

11、 ②選定環(huán)路電勢的作用方向，計算環(huán)路的等值變比。 對于任意多電壓級環(huán)網的等值變比，可以按以下方法確定：各個變壓器的變比均規(guī)定為高壓側比低壓側，在環(huán)網中任選一起點，任選一環(huán)繞方向（多數情況選順時鐘方向）；沿環(huán)網繞行一周，遇到順環(huán)繞方向起升壓作用的變壓器乘以變比，遇到起降壓作用的變壓器除以變比，即可得到環(huán)網的等值變比。 空載時將環(huán)路斷開，端口電壓即為環(huán)路電勢。 注意：參數歸

12、算等級與斷口所在位置一致（2）循環(huán)功率計算,,（3）三級電壓環(huán)網舉例,ka=121/10.5kb=242/10.5kc1=220/121kc2=220/11,選110kV作為參考電壓級，斷口選在110kV線路若A端電壓已知：若B端電壓已知：,,,1．電力系統的負荷 （1）、負荷：系統中所有電力用戶的用電設備所消耗的電功率總和。也稱電力系統的綜合用電負荷。是所有用戶的負荷總加。（2）、負荷分類（按負荷性質

13、分類）：工業(yè)、農業(yè)、交通運輸業(yè)、商業(yè)、生活等。（3）、電力系統的供電負荷：綜合用電負荷加上電力網的功率損耗。（4）、電力系統的發(fā)電負荷：供電負荷加上發(fā)電廠廠用電消耗的功率。,3.4 電力網的電能損耗,一、電力系統的負荷和負荷曲線,2、負荷曲線：用曲線描述某一時間段內負荷隨時間變化的規(guī)律。 （1）日負荷曲線 一天的總耗電量 日平均負荷,,,,,負荷率km 最小負荷系數?,,,

14、,,為了說明負荷的起伏特性：,(a）鋼鐵工業(yè)負荷；(b) 食品工業(yè)負荷；(c) 農村加工負荷；(d) 市政生活負荷,（2） 年最大負荷曲線：描述一年內每月（或每日）最大有功功率負荷變化的情況 （3）年持續(xù)負荷曲線：按一年中系統負荷的數值大小及其持續(xù)小時數順序排列繪制而成,,全年耗電量,,最大負荷利用小時數 Tmax,,年最大負荷曲線,,A=PmaxTmax,各類用戶的年最大負荷利用小時數,二、負荷特性與負荷模型,1、綜合

15、負荷：一定數量的各類用電設備及相關的變配電設備的組合。可以表示一個企業(yè)或一個地區(qū)的總負荷。2、負荷特性：綜合負荷的功率隨運行參數（電壓和頻率）的變化而變化，反映這種變化規(guī)律的曲線或數學表達式稱為負荷特性。包括動態(tài)特性與靜態(tài)特性（電壓靜態(tài)特性和頻率靜態(tài)特性）。,圖2-25 6kV綜合中小工業(yè)負荷的靜態(tài)特性（a）電壓靜態(tài)特性 (b)頻率靜態(tài)特性負荷組成：異步電動機79.1%；同步電動機3.2%；電熱電爐17.7%,二次多項式表示的

16、負荷電壓靜態(tài)特性：第一部分與電壓平方成正比，表示恒定阻抗消耗的功率；第二部分與電壓成正比，代表恒電流負荷消耗的功率；第三部分為恒功率負荷。,,,,3、負荷模型,線性模型：同時考慮電壓與功率的模型：,,,,,,,,負荷模型,動態(tài)模型：是一個尚未解決的問題。實用計算中的負荷模型： （1）潮流：常用恒功率表示，有時用線性化的靜態(tài)模型。 （2）短路：表示為含源阻抗支路或恒定阻抗支路或忽略其影響。 （

17、3）穩(wěn)定計算：恒定阻抗支路或恒定阻抗支路與異步電動機組合。,三、電力網的電能損耗和損耗率年電能損耗供電量：發(fā)電量與廠用電之差損耗率（網損率、線損率）：是衡量供電企業(yè)技術和管理水平的重要標志。,,1.最大負荷損耗時間法,最大負荷損耗時間：如果線路中輸送的功率一直保持為最大負荷Smax，在τ小時內的電能損耗等于線路全年的實際電能損耗，則稱τ為最大負荷損耗時間。,,,,其大小由視在功率表示的負荷曲線決定，因此，與線路負荷的功率因數和最大

18、負荷利用小時數有關,,,線路,變壓器,一條線路有多個負荷的情況,,S1,S2,S3——分別為各段的最大負荷功率； ——分別為各段的最大負荷損耗時間,,,,,,,,例3－6,2、等值功率法,自學,四、降低網損的技術措施,1.減少無功功率的傳輸,,如果將功率因數由原來的 提高到 ，則線路中的功率損耗可降低,,,,措施：電機選擇 無功補償：就地無功平衡,,2.閉式網絡中功

19、率的經濟分布,,,網絡功率損耗,,,,,分別對P1和Q1求偏導，并令其等于零,,,結論：功率在環(huán)網中與電阻成反比分布 時，功率損耗最小。,,使自然功率分布接近經濟功率分布的措施,(1)選擇適當地點作開環(huán)運行。為了限制短路電流或滿足繼電保護動作選擇性要求，需將閉式網絡開環(huán)運行時，開環(huán)點的選擇也盡可能兼顧到使開環(huán)后的功率分布更接近于經濟分布。(2)對環(huán)網中比值R／X特別小的線段進行串聯電容補償。(3)在環(huán)網中增設混合型加壓調壓變壓器