电力系统分析基础课程学习指导

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《电力系统分析基础》

课 程 学 习 指 导 书

作者：蒋建东

第一章 电力系统的基本概念

一、电力系统简介

电力系统的主要元件有发电机、变压器、电力线路和用户的用电设备等。发电机生产电能，输电线路输送、分配电能，用户使用电能，升压变压器把低电压变为高电压，便于网络传输。降压变压器将高电压变为低电压，便于用户使用。这样一个生产电能、输送电能和分配电能、使用电能连接起来的整体称为为电力系统。

二、电力系统运行特点和对电力系统的基本要求

1.电力系统的运行特点

（1）电能生产、运输、分配及使用的同时性。 （2）电能生产与国民经济和人民生活的密切相关性。 （3）电力系统过渡过程的短暂性。 2.对电力系统的基本要求

电力系统根本任务是保证安全、可靠、优质的供电，并最大限度的满足用户电能需求。因而对电力系统的可靠性有如下要求： （1）尽量满足用户需求。 （2）保证安全可靠的供电。 （3）保证良好的电能质量。 （4）提高系统运行的经济性。

三、电力系统的额定电压

1.输电线路的额定电压

一般要求线路首端电压比线路额定电压高5%，用电设备的端电压允许偏差为?5%。 线路的平均额定电压等于电力线路首端和末端所连接电气设备额定电压的平均值。 2.发电机的额定电压

发电机在线路首端，故其额定电压比线路额定电压高5%。即：UGn?1.05Un 式中： UGn——发电机额定电压；Un——线路额定电压； 3.变压器额定电压

变压器一次侧接受电能相当于线路末端，故其额定电压等于线路额定电压；二次侧输出电能相当于线路首端，线路首端电压比线路额定电压高5%，又因变压器带负荷运行时，变压器内部绕组产生电压降，大阻抗变压器这部分电压损耗约为额定电压的5%，因而将大中容量的变压器的二次侧电压再提高5%,即比线路额定电压高10%。

四、电力系统负荷

1.负荷按物理性质分为有功负荷和无功负荷。

2.根据对供电可靠性要求分为：一级负荷，二级负荷，三级负荷。 3.负荷曲线是在一段时间内表示负荷随时间变化的规律的曲线。

五、电力系统中性点的运行方式

电力系统中性点是指发电机或变压器三相绕组星形接线的公共连接点。其与大地的连接方式称为中性点运行方式。中性点运行方式分为，中性点不接地，中性点经消弧线圈接地，中性点直接接地，经电阻或阻抗接地四种运行方式。按电流大小又分为：大电流接地系统和小电流接地系统。

接地运行方式的比较

1）大电流接地系统：快速切除故障，经济性好，但供电可靠性差。

2）小接地电流方式：供电可靠性高，单相接地时危害小但经济性差，且单相接地时易发生系统谐振过电压。

六、电力线路结构

电力线路按结构不同分为架空线路和电缆线路。架空线路架设在杆塔上、裸露在空气中，主要由导线、避雷线、杆塔、绝缘子和金具组成。电缆线路埋入地下，主要由电缆本体、电缆接头和电缆终端等组成。

习题

一、简答题

1.电力系统的中性点运行方式有哪几种？ 2.电力负荷如何分类？

3.电力变压器一次、二次绕组线圈的额定电压如何确定？ 4.架空线路和电缆线路的基本组成有哪些？ 二、计算题

1.图示网络，网络的额定电压及功率流向已标出，试在括号中标出发电机和变压器绕组的额定电压。

( ) ( ) 110kV ~ VGN=13.8kV ( ) 35kV ( ) ( ) 110kV

( ) ( ) 0.38kV M 第二章 电力系统的等值电路

一、输电线路的参数

1.单位长度的线路参数

（1）电阻

r?

?s(?/km) 式中：?——导线电阻率，??mm/Km；

2 S——电线载流部分截面积，mm。

2（2）电抗

单导线：

X1?0.1445lg分裂导线：

Dm?0.0157(?/km)rX1?0.1445lgDm0.0157?ren(?/km)式中：Dm——三相导线重心几何均距； r——导线半径；

re——导线等效半径，m，re?（3）电纳

nr?dn?1。

b1?7.58?10?6lg(Dm/r)(s/km)

电导

g1??PgU2L(s/km) 式中：?Pg——三相线路单位长度电晕损耗； UL——线路运行电压。

2.输电线路参数及等值电路

Z?(r1?jx1)l?R?jx(?)Y?(g1?jb1)l?G?jB(S)二、变压器参数及等值电路

（1）双绕组变压器。

双绕组变压器的参数如下，归算到一个电压等级的等值电路，如图1所示。

22?PK?UNUk%UNZT?RT?jXT??j(?)21000?SN100?SNYT?GT?jBT??P0I0%SN?j(S)221000?UN100?UN（2）三绕组变压器

双绕组变压器的参数如下，归算到一个电压等级的等值电路，如图1所示

22?Pki?UNUki%?UNZTi?RTi?jXTi??j21000?SN100?SN(?)(S)(i?1,2,3)?P0I0%?SNYT?GT?jBT??j221000?UN100?UN三、发电机、负荷的等值电路及参数

1).发电机 2).负荷

??? EG?UG?IG?ZG

22ULULZL?2?PL?j2?QL?RL?jXLSLSLSL?PL?jQL四、电力系统的等值电路

1．对应于一个电压等级的等值电路 有名值表示的等值电路

首先确定一个基本电压级(等值电路对应的电压级)，而后将所有元件的参数均归算到对应于该电压级。 标幺值表示的等值电路

1)将各元件参数的有名值先归算到基本级，再除以对应基本级的基准值。