电气工程基础 电力系统稳态运行分析与计算新课件.ppt

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1、第2章电力系统稳态运行分析与计算2.1概述2.2三相输电线路2.3电力变压器等值电路2.4多电压级电力系统2.5简单电力系统运行分析2.6复杂电力系统的潮流计算2.7无功功率平衡及无功功率与电压的关系2.8电力系统的电压调整2.9电力系统的有功功率和频率调整2.1概述要对电力系统进行分析与计算，首先必须掌握电力系统的基础知识和基本计算方法，建立电力系统各元件的数学模型，通过数学模型把电力系统中物理现象的分析归结为某种形式的数学问题。电力系统运行状态，一般分为正常稳态运行方式和故障时的暂态过程或称为过渡过程。本章的任务：阐述电力系统

2、在稳态情况下的运行特点，建立电力系统主要元件及电力系统的数学模型，在此基础上学习电力系统稳态分析计算的原理和方法。电力系统稳态运行问题包含的两个方面内容：一方面是电力系统正常运行状态的分析和计算。其中包括输电线路和变压器的特性、参数、等值电路以及电力系统的等值电路和潮流计算。另一方面是在正常情况下电力系统的无功功率与电压及有功功率与频率的控制和调整。其中包括电力系统的无功功率与电压特性和无功功率平衡；系统电压与系统无功功率的关系；各种电压调整的原理及分析计算的方法；有功功率平衡与频率的关系；发电机组、负荷的功频静特性；系统频率的一

3、次调整与二次调整的概念。2.2三相输电线路有几个参数可以反映输电线的电磁现象?各个参数受哪些因素影响?如何用等值电路表示输电线路?线路的电磁现象和参数线路通电流发热，消耗有功功率R交流电流交变磁场感应电势(自感、互感)抵抗电流X电流效应串联关系线路加电压绝缘漏电(较小)，一定电压下发光、放电(电晕)G电场线/线、线/大地电容交变电压产生电容电流B电压效应并联关系长度为L的架空线路的参数R=R0L(Ω)X=X0L(Ω)G=G0L(S)B=B0L(S)2.2.1架空线路的电阻单位长度的直流电阻的计算(Ω/km)ρ-导线材料的电阻率,Ω

4、·mm2/kmS-为导线的截面积，mm2说明工频交流时略微增大材料电阻率的取值绞线，实际长度长(２%～３％)集肤效应和邻近效应，RA>RD导线的实际面积常比标称面积小铝的电阻率增大为31.5Ω·mm2/km铜的电阻率增大为18.8Ω·mm2/km温度系数修正铝的α取0.0036，1/℃铜的α取0.00382，1/℃2.2.2架空线路的电抗用电感L或电抗X来反映输电线路的磁场效应电抗的计算电抗（电感）反映载流线路周围产生的磁场效应，导线的电感计算公式根据磁场效应推导。推导思路分析导线的磁场导线自身电流+邻近导线电流(安培环路定律:I

5、→H磁场强度→B磁通密度→φ磁通量)分析导线所交链的磁链自磁链+互磁链磁链与电感系数的关系L=Ψ/I电抗与电感系数的关系x=ωL推导结果1.每相导线单位长度的电感单根半径为r的导线，在宽为D，长为1m的长方形中的电感2.三相输电线路的电感Dm---三相导线几何均值，对称三相换位导线将μ0代入，工频f=50Hz,μr=1，ln→lg，X=ωL=2πf代入，得r’=0.799r,称为等值半径分裂电抗计算公式单导线：+0.0157，Ω/km分裂导线：+，Ω/kmr——单导线的等值半径，mmreq——分裂导线的等值半径，mm子导线数Dm—

6、—导线的几何均距，mmd12d13…d1n为某根导体与其余n-1根导体间的距离影响电抗的因素线间距离（Dm）导线截面积（req）分裂导线数n一般单根导线：约0.4Ω/km2根分裂导线：约0.33Ω/km3根分裂导线：约0.3Ω/km4根分裂导线：约0.28Ω/km分裂可以使电抗减小20%以上，但分裂数超过4根以后，费用增加的多，电抗下降已不明显。2.2.3输电线路电纳的计算电纳是表征电压施加在导体上时所产生的电场效应的参数，用符号B来表示。研究B，需研究电容C，可采用电场理论分析导线周围电场情况。公式推导思路电荷线密度q高斯定理-

7、电通密度电场强度E积分电位差Uab电容C=q/Uab推导结果常用的对称三相线路每公里电纳计算公式：单导线分裂导线输电线路电导的计算电晕现象声响蓝色晕光o3气味电晕损耗计算公式（实测）（S/km）电路电晕的有功损耗Ucr：临界电压能发生电晕的最低电压影响因素：材料表面光滑程度天气空气密度材料半径分裂情况防止电晕的有效方法是增大导线半径。设计时已考虑晴天不发生电晕，G可忽略。三相循环换位作用：三相不对称排列时，使三相参数平衡采用三相循环换位后，线路参数的计算公式如前面所讲。2.2.5输电线路的状态方程和等值电路（重点）输电线路的稳态

8、状态方程输电线路的电阻R和电抗X是与线路电流有关的物理量，所以串联在线路中；电纳B与电导G是与线路电压有关的物理量，则并联在线路中。均匀分布参数的等值电路Z0、Y0分别表示每公里输电线路的串联阻抗和并联导纳，则：以线路末端为参考点，输电线路中任意点