电力系统分析(第2版)课件第3-4次课transformer

2.2 输电线路的等值电路
• 2.2.1 输电线路的种类 架空线路 由导线、避雷线、杆塔、绝缘子、金具组成 电力电缆 包括三部分：导体、绝缘层、保护层 • 2.2.2 架空线路的等值电路 分布参数与集中参数 单导线线路 分裂导线
r0 / S
单回线路的等值电路（1）
• 电阻
课程内容
• 先修课程 电路原理 电磁场 电机学
教学进度
• 总学时数：56~64
课堂教学：48-52 实践环节：8-12
• 学时分配
电力系统的基本概念：2 电网等值：8-10 电力系统潮流计算：10 电力系统运行方式的调整和控制：10 电力系统故障分析：10 电力系统稳定性分析：8-10
1.2我国的电力系统（5）
发电机的额定电压 UN(1+5%) 变压器的额定电压为变压器两侧的额定电压，以 变比表示为 k= U1N / U2N 一次侧 直接与发电机相连： U1N = UN(1+5%)<35kv 联络（相当于用电设备）： U1N = UN 二次侧相当于发电机 空载 U2N = UN(1+5%) 带负载 U2N = UN(1+10%)（内部压降约5%） Us%<7.5或直接连负载时U2N = UN(1+5%) 额定电压指主接头的空载电压
• 电力系统的规模
2004 400GW 2010 535GW 2020 790GW
1.2我国的电力系统（2）
• 电压等级（KV）
发电机 3.15, 6.3, 10.5, 15.75, 23.0 用电设备 3,6,10,35,110,220,330,500,750(60,154已不再发展） 3 企业内部 6、10配电电压（6用于高压电机负荷） 110、220:高压。110：区域网，中小电力系统主干线 220：大电力系统主干线 330、500、750:超高压 >750:特高压

为了减少电能传输过程中的损失 ，电力系统通常采用高压输电方 式，将电能从发电环节传输至配 电环节，然后再配送给电力用户 。
实时性
电力系统的运行状态需要实时监 控和管理，以确保电能的安全、 稳定和可靠供应。
电力系统的分类
按电压等级分类
电力系统按电压等级可分为高压电力 系统（330kV及以上）、超高压电力 系统（220kV-330kV）、高压电力 系统（110kV-220kV）和低压电力 系统（10kV及以下）。不同电压等 级的电力系统适用于不同的输电和配 电需求。
04
电力系统优化方法
线性规划方法
总结词
一种常用的数学优化方法，用于解决线性问题。
详细描述
通过定义目标函数和约束条件，寻找满足所有约束条件下目标函数最优的解。在电力系统中的应用包 括调度和负荷分配等问题。
非线性规划方法
总结词
一种优化算法，用于解决非线性问题。
详细描述
非线性规划方法考虑了变量的非线性关系， 通过迭代寻找最优解。在电力系统中的应用 包括电压控制、潮流优化等问题。
生物质能发电技术
生物质能是一种可再生的能源。生物质能发电技术利用 生物质能的化学能进行发电。它包括直接燃烧发电和气 化发电两种方式。直接燃烧发电将生物质直接燃烧，驱 动锅炉内的水产生高温高压的蒸汽，驱动汽轮机转动， 从而将化学能转化为机械能，再驱动发电机转动，最终 将机械能转化为电能。气化发电将生物质进行气化处理 ，生成燃气后驱动燃气轮机转动，从而将化学能转化为 机械能，再驱动发电机转动，最终将机械能转化为电能 。
时间序列模型，对未来的负荷进行预测。
案例二：电力系统的故障诊断与预防
要点一
总结词
要点二
详细描述

频率调整的方法与策略
频率调整的方法
电力系统频率的调整可以通过改变发电机的出力、投切负荷、投切发电机组等方法实现。
频率调整的策略
频率调整的策略包括基于频率偏差的调整、基于负荷预测的调整、基于经济性的调整等。 这些策略各有优缺点，应根据电力系统的实际情况选择合适的策略。
频率调整的自动化
为了实现快速、准确的频率调整，需要建立自动化的频率调整系统。该系统可以根据实时 监测到的频率值，自动调整发电机的出力或投切负荷，以维持频率稳定。
电力系统的组成
电源
包括发电厂、小型发电装置等，负责将各种 一次能源转换为电能。
负荷
各种用电设备，消耗电能并转换为其他形式 的能量。
电网由各种电压等级的输电线路和电线路组成 的网络，负责传输和分配电能。
电力系统的运行和管理
通过调度中心等机构对电力系统的运行进行 管理和控制。
电力系统的基本参数
电压
事故状态
发生重大事故导致电力系 统严重受损，无法满足正 常需求。
电力系统的运行状态
01
02
03
正常运行状态
电力系统在正常条件下运 行，满足负荷需求，各项 参数在规定范围内。
异常运行状态
由于某些原因导致电力系 统部分设备异常运行，但 仍能满足基本需求。
事故状态
发生重大事故导致电力系 统严重受损，无法满足正 常需求。
04
电力系统无功功率平衡与 电压调整
04
电力系统无功功率平衡与 电压调整
电力系统无功功率平衡
无功功率平衡的概念
无功功率平衡是电力系统稳定运行的重要条件，它确保了系统中 的无功电源和无功负荷之间的平衡。
无功功率不平衡的影响
无功功率不平衡会导致电压波动、系统稳定性降低、设备过热等问 题，影响电力系统的正常运行。

稳定性改善
探索改善电力系统稳定性的方法，包括调整控制策略和增加稳定器等。
电力市场分析
市场形式
发电侧市场 供电侧市场
竞争机制
定价机制 拍卖机制
市场规则
市场监管 市场调控
计算方法
掌握计算功率平衡方程所需的方法和技巧，包括有功功率和无功功率的计算。
节点分析法
1
原理介绍
学习节点分析法的基本原理和核心概念，包括节点电压、支路电流和戴维南等价 电路。
2
计算步骤
掌握使用节点分析法解决电力系统中的电压和电流问题的步骤和方法。
3
实例演示
通过实例演示学习如何应用节点分析法分析电力系统中的复杂电路。
变电站
探索变电站的功能和组成部分， 了解它们在电力系统中的关键作 用。
电力系统基础设施
学习电力系统的基本组成和相关 设备，包括发电厂、输电线路和 配电网等。
功率衡方程
概念解析
了解功率平衡方程的基本概念，包括有功功率、无功功率和功率因数等。
应用实例
通过实际案例学习如何应用功率平衡方程解决电力系统中的问题。
潮流计算方法
潮流计算基础
计算步骤
潮流优化
了解潮流计算的基本概念和原理， 包括电压相位角和无功功率。
掌握进行潮流计算的步骤和方法， 包括迭代计算和收敛条件。
学习如何通过潮流计算优化电力 系统的运行，提高能源利用效率。
短路电流分析
1 概念解析
了解短路电流的概念和引起短路的原因，以及在电力系统中的影响。
电力系统分析全套课程课 件
欢迎来到电力系统分析全套课程课件！在这个课程中，我们将深入研究电力 系统的基础知识，并学习分析和优化电力系统的各个方面。

输电线路优化运行
总结词
输电线路是电力系统的重要组成部分，其优化运行对于提高电力系统的可靠性和经济性具有重要意义 。
详细描述
输电线路优化运行主要涉及对线路的路径选择、载荷分配、无功补偿等方面的优化，通过合理的规划 和管理，降低线路损耗，提高线路的输送效率和稳定性，确保电力系统的安全可靠运行。
分布式电源接入与控制
分布参数线路模型考虑线路的电感和 电容在空间上的分布，用于精确分析 长距离输电线路。
行波线路模型
行波线路模型用于描述行波在输电线 路中的传播特性，常用于雷电波分析 和继电保护。
负荷模型
负荷模型概述
静态负荷模型
负荷是电力系统中的重要组成部分，其模 型用于描述负荷的电气特性和运行特性。
静态负荷模型不考虑负荷随时间变化的情 况，只考虑负荷的恒定阻抗和电流。
电力系统分析(完整版)ppt 课件
• 电力系统概述 • 电力系统元件模型 • 电力系统稳态分析 • 电力系统暂态分析 • 电力系统优化与控制 • 电力系统保护与安全自动装置
01
电力系统概述
电力系统的定义与组成
总结词
电力系统的定义、组成和功能
详细描述
电力系统是由发电、输电、配电和用电等环节组成的，其功能是将一次能源转 换为电能，并通过输配电网络向用户提供安全、可靠、经济、优质的电能。
无功功率平衡的分析通常需要考虑系统的无功损耗、无功补偿装置的容 量和响应速度等因素。
有功功率平衡
有功功率平衡是电力系统稳态分析的 核心内容，用于确保系统中的有功电 源和有功负荷之间的平衡。
有功功率平衡的分析通常需要考虑系 统的有功损耗、有功电源的出力和负 荷的特性等因素。
有功功率不平衡会导致系统频率波动， 影响电力系统的稳定运行。因此，需 要合理配置有功电源和调节装置，以 维持系统的有功平衡。

330、500、750:超高压
>750:特高压
➢ 提高输电电压的利弊：减小载流截面和线路
电抗，利于提高线路功率极限和稳定性，增
加绝缘成本
2020/8/1
南京理工大学
19
1.2我国的电力系统（3）
电力系统的电压与输电容量和输电距离
线路电压(kv) 输送容量(MV) 输送距离(km)
6
0.1~0.2
4~15
2020/8/1
南京理工大学
17
1.2我国的电力系统（1）
• 4个发展阶段
195x：城市电网 196x：省网 1970~1990：区域电网 1990~：区域电网互联
• 电力系统的规模
2004 400GW
2010 535GW
2020 790GW
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南京理工大学
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1.2我国的电力系统（2）
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南京理工大学
6
教学进度
• 总学时数：56~64
➢ 课堂教学：48~52 ➢ 实践环节：8~12
• 学时分配
➢ 电力系统的基本概念：2~3 ➢ 电网等值：8~10 ➢ 电力系统潮流计算：10~12 ➢ 电力系统运行方式的调整和控制：10 ➢ 电力系统故障分析：10~12 ➢ 电力系统稳定性分析：8~10
• 电磁感应定律 法拉第，1831
• 世界上第一个完整的电力系统 1882，法国
• 三相变压器和三相异步电动机 1891
• 直流电力系统和交流电力系统 爱迪生和西屋
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南京理工大学
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1.1.2电力系统的组成
• 电力系统 发电厂、输电和配电网络、用户
• 电网、电力系统和动力系统 • 一次设备和二次设备

Deq 3 D1D2 D3
r 为导线的计算半径 μ r 为导线材料的相对导磁系数，有色金属的相对 导磁系数为1
r 第一项为外电抗，第二项为内电抗
x0 0.1445lg
Deq
0.0157 r ( / km)
单回线路的等值电路（4）
x0 0.1445lg Deq Ds ( / km)
• 电力系统的规模
2004 400GW 2010 535GW 2020 790GW
1.2我国的电力系统（2）
• 电压等级（KV）
发电机 3.15, 6.3, 10.5, 15.75, 23.0 用电设备 3,6,10,35,110,220,330,500,750(60,154已不再发展） 3 企业内部 6、10配电电压（6用于高压电机负荷） 110、220:高压。110：区域网，中小电力系统主干线 220：大电力系统主干线 330、500、750:超高压 >750:特高压
1.2我国的电力系统（4）
• 额定电压：发电机、变压器、用电设备等正常运 行时最经济的电压 • 在同一电压等级中，电力系统的各个环节（发电 机、变压器、电力线路、用电设备）的额定电压 各不相同。某一级的额定电压是以用电设备为中 心而定的。 用电设备的额定电压是其他元件的参考电压。 用电设备端压允许在额定电压UN的5%内波动 输电线路的额定电压为线路的平均电压 [UN(1+5%)+UN(1-5%)]/2=UN
考查方式
平时成绩：20% 实验成绩：10% 闭卷考试：70%
目录
• • • • • • 第一章电力系统的基本概念 第二章电网等值 第三章电力系统潮流计算 第四章电力系统运行方式的调整和控制 第五章电力系统故障分析 第六章电力系统稳定性分析

2.5 电力网络的数学模型
10KV
500KV 220KV T-4 T-3
T-1 T-2
35:11 35KV
242:525
500KV
500:121
110KV
110:38.5
注意：变如果变 压器的分接头位 置变化了，各参 数的归算又该如 何变化？
图：多电压级网络
如需将10KV侧的参数和变量归算至500KV侧， 则变压器T-1、T-2、T-3、的变比k1、k2、k3应分别取35/11、
课本116页例41iiniiiin20131114电力系统稳态分析变压器型带变比等值电路20131114电力系统稳态分析19例31图310网绚接线图r1jx1jb12jb12gtjbt归算到高压侧的参数20131114电力系统稳态分析20例32r1jx1rtjxtjb12jb12gtjbtr1jx1kztjb12jb12gtjbt图310网绚接线图归算到低压侧的参数20131114电力系统稳态分析21例3441220110所有参数均已按线路额定电压的比值归算至220kv侧图32120131114电力系统稳态分析22作业1126提交21500kv输电线路长600km采用三分裂导线3lgjq400分裂间距为400mm三相水平排列相间距离为11mlgjq400导线的计算搬家r136mm
X X ( k1 k 2 )
)
2
U U ( k1 k 2 )
一侧的电压。
k1 , k2 , k3 ,....—变压器的变比 R ' , X ' , G' , B' ,U ' , I ' —归算前的值
k1 k 2
R, X , G, B,U , I —归算后的值
2013/11/14 电力系统稳态分析 合肥工业大学 9

27
确定由于电晕产生的电导，其步骤如下： 1.确定导线表面的电场强度
U Q Er Dm 2r r ln r 其中： 空气介电常数
2.电晕起始电场强度
0.002996 b Ecr 21 .4m1m2 ， 273 t 其中：m1 粗糙系数 m2 气象系数
空气的相对密度
Dm x1 2f 4.6 lg 0.5 r 10 4 r
其中：
x1 导线单位长度的电抗（ / k m） r 导线的半径（mm或cm）
r 导线材料的相对导磁系数，对铜、铝， r 1
f 交流电频率（Hz） Dm 几何均距（mm或cm），Dm 3 Dab Dbc Dca
10
变压器的电压等级
升压变压器（例如35/121，10.5/242）
•
•
一次侧（低压侧）接电源，相当于用电设备， 一次侧额定电压等于用电设备的额定电压； 直接和发电机相联的变压器一次侧额定电压 等于发电机的额定电压； 二次侧（高压侧）接线路始端，向负荷供电， 相当于发电机，应比线路的额定电压高5%， 加上变压器内耗5%，所以二次侧额定电压 等于用电设备的额定电压110%。
•
12
四．电力系统中性点的运行方式
特点：供电可靠性低，比较经济；
直接接地 故障时：如发生接地故障，则构成 短路回路，接地相电流很大； 适用范围：110KV以上系统。
特点：供电可靠性高，绝缘费用高； 故障时：如发生接地故障，不必切 不接地 除接地相，但非接地相对 地电压为 相电压 适用范围：60KV以下系统 3


目的：减少电晕损耗或线路电抗。 多股线 其安排的规律为：中心一股芯线，由内到外，第一 层为6股，第二层为12股，第三层为18股，以此类推 扩径导线 人为扩大导线直径，但不增加载流部分截面积。不 同之处在于支撑层仅有6股，起支撑作用。 分裂导线 又称复导线，其将每相导线分成若干根，相互间保 持一定的距离。但会增加线路电容。

两端供电网潮流计算的简化：
当电力网各段线路的电抗与电阻的比值相等时，叫做 均一电力网。 式（3.19）的第一项，即供载功率可简化为：
SS~ ~13LLD D (RR12 P R Ra11R 3)(R RP R22a1 R R R R3332)P Pbb jjR (R 1Q 2R R a11R (3R R )RQ 122 aR R R2R 33)3Q Qbb•（3.20）
k
S 3LD
S ili
i 1
l
Pi l i
i 1
l
开式网可分为： 同一电压等级的开式网 多级电压开式网
电力系统分析
3.2.1 同一电压等级开式网的计算
进行开式网计算 时，首先确定网络元 件的参数，并绘出其 等值电路，如图3.7b，
然后将等值电路 化简为3.7c，图中
j Q B1 2 3.7开式网络及其等值电路
电力系统分析
Sc
S LDC
j
B2 2
有功功率分点与 无功功率分点可 能重合，也可能 不重合，若不重 合时，有功功率 分点用“▼”表 示，无功功率分 点用“▽”表示。
• 图3.11 两端供电网
电力系统分析
两端供电网的最终功率分布3. Nhomakorabea.1两端供电网的计算
• 对于两端供电网，当计算 初步潮流分布后，从功率 分点处将网络打开，变成 两个开式电力网。然后按 照开式网功率分布的计算 方法，计算考虑功率损耗 的功率分布。
S1 S2 S3 … Si
…
Sn
n
SA
Z iSi
i 1
•
(U
•
AU
B )U N
Z
Z
S1LD Sc
S B