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第三章简单电力网络的计算和分析
所谓年负荷率则指一年中负荷消费的电能W除以最大负荷 Pmax与一年8760 h的乘积,即年负荷率=W/(8760 Pmax)。
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二、电力线路运行状况的分析 首先分析线路的空载运行状况。空载时,线路末端电纳
中的功率属容性。它们在线路上流动时引起的电压降落纵、 横分量分别为:
以上的讨论同样适用于其它型式的变压器,如三 绕组变压器、自耦变压器等。
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第二节辐射形和环形网络中的潮流分布
一、辐射形网络中的潮流分布
就潮流分布而言:辐射形网络可理解为包括图l—16所 示的三种无备用结线网络.也包括图1—17(d)、(e)、(f) 所示的三种有备用结线网络。
最简单的辐射形网络如图3—9(d)所示:是一个只包含 升、降压变压器和一段单回路输电线的输电系统。
如不必求取变压器内部的电压降落,可不制定变压器的等 值电路而直接由制造厂提供的试验数据计算其功率损耗。为此, 将式(2-6)~(2-9)代入式(3-17)、(3-18)。整理后得
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对发电厂的变压器,则应有
由式(3-27)、(3-28)、(3-27a)可见,额定条件下运行时,
变压器电抗中损耗的无功功率就等于以标么值表示的短路
这种计算并不困难。因求得网络中功率分布后,就可确定共功率 分点以及流向功率分点的功率。由于功率分点总是网络中最低电压 点,可在该点将环网解开,即将环形网络看作为两个辐射形网络, 由功率分点开始,分别从其两侧逐段向电源端推算电压降落相功率 损耗。这时运用的计算公式与计算辐射形网络时完全相同。
进行上述计算时.可能会出现两个问题;有功功率分点和无功功
知。而对发电厂,因经常是电源侧的功率为已知,它的变
压器应从电源侧起算。这时,计算电压的公式相似于式
(3-9)~(3-11),即
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至于变压器中的电能损耗,电阻中损耗即铜耗部分可完全 套用式(3-12)~(3-16)计算;电导中损耗即铁耗部分则可近似取 变压器空载损耗P0与变压器运行小时数的乘积。变压器运行小 时数等于一年8760h减去因检修等而退出运行的小时数。
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系统潮流分布时,已知的既不是电流也不是电压,而是功
率 ——各节点注入功率。如以
取代这些方程式
组中的电流或电压,它们就变成非线性方程式组,一般不
再能直接求解解析,只能迭代求近似解。运用计算机计算
时,这种迭代求解并不困难,而且也正是这样计算的。但
手算时,因反复迭代解复数方程式组计算工作量很大,不
宜采用这种方法。
相加,得直接联接在变电所电源侧母线上的等值负荷功
率P1、Q1;或从发电厂电源侧的电源功率P1、Q1中减去按
式(3-25a)、(3-26)求得的功率损耗,得直接联接在发
电厂负荷侧母线上的等值电源功率P2、Q2。
等值电源功率,在运用计算机计算并将发电厂负荷
侧母线看作为一个节点时,又称该节点的注入功率,即
1.变压器中的电压降落、功率损耗和电能损耗
导得线路的功率计算和电压计算公式后,就可将它 们套用于变压器的功率计算和电压计算。类似式(32),可列出变压器阻抗支路中损耗的功率为
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仅希注意,变压器励磁支路的无功功率与线路导纳支路 的无功功率符号相反。
实际上,上列公式是用以计算变电所变压器中的功率
和电压的。这是因为对变电所,经常是负荷侧的功率为已
压和求得的电源端功率计算各线段. 电压降落。
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二、简单电力网络潮流计篡的实践
本小节中,将给出三个计算实例以说明上述网络简化方法的 应用以及其它有关的计算方法。其中,例3-5说明等值电源法和 负荷移置法的应用;例3-6除说明负荷移置法的应用外,还用以 与第四章中的计算机计算作比较;例3-7是一个较深入的算例, 说明在潮流计算中如何计及负荷的静态电压特性。
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这就是电力线路功率计算的全部内容。
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这就是电力线路电压计算的全部内容。可见,所有计算都 已避免了复数乘除。
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求得线路两端电压后,就可计算某些标志电压质量的指标,如电压 降落、电压损耗、电压偏移、电压调整等。
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2.电力线路上的电能损耗
电力线路的运行状况随时间而变化,线路上的功率损耗也随时间 而变化。在分析线路或系统运行的经济性时,不能只计算某一瞬 间的功率损耗,还必须计算某一时间段内例如一年内,即24(h/ d)×365(d)=8760(h)内的电能损耗。如一年内线路上流过的电 流或线路某一端电压和有功、无功功率的变化规律己知,原则上 就可计算线路的电能损耗,因它无非是若干更短时间段内电能损 耗的总和。而在这些更短的时间段内,线路电流或线路某一端电 压和功率可认为不变。换言之,可列出:
计算和分析
一、电力线路运行状况的计算
1、电力线路上的电压降落和功率损耗
π形等值电路表示的电力线路,既可运用式 (2-38)在已知两个变量(如末端电流、电压)的 情况下,求取另外两个变量(即始端电流、电 压);也可运用节点电压法或回路电流法等列 出方程式组后进行联立求解。另外,因为这 种电路简单,也可运用欧姆定律、基尔霍夫 定律等直接写出有关的计算公式。但所有这 些方法都不免要进行复数运算,手算时应采 用尽可能避免复数运算的方法。
电源向网络注入的功率,而与之相对应的电流则称注入
电流。注入功率或注入电流总以流入网络为正。从而,
等值负荷功率,即负荷从网络吸取的功率,就可看作为
具有负值的变电所(电源侧母线)节点注入功率。
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手算时,往往还将变电所或发电厂母线上所联线路对 地电纳中无功功率的一半也并入等值负荷或等值电源 功率,并分别称之为运算负荷(功率)或运算(电源)功 率。显然.在计算运算负荷时,如等值负荷功率属感 性,应在等值负荷的无功功率中减去这部分容性电纳 中的无功功率:在计算运算功率时,如等值电源功率 属感性,应在等值电源的无功功率中加入这部分容性 电纳中的无功功率。显然,这时的运算功率和运算负 荷也可分别看作为具有正值和负值的注入功率。负荷 功率、等值负荷功率、运算负荷以及电源功率、等值 电源功率、运算功率之间的关系如图3-8。
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解析法:对图3—9(c)所示等值电路,原则上可运用节点
电压法、回路电流法等列出方程式组,联立求解。例如,
可列出两个独立的节点电流平衡关系式或三个独立的回路
电压平衡关系式,而各节点或各回路的电流或电压已知时,
它们都是线性方程式组,可直接求得解析解。
实际求解方法:计算机计算和手算。但实践中,计算电力
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第四节 电力网络潮流的调整控制
如上的分析计算都表明:辐射形网络中的潮流是不
加控制也无法控制的,它们完全取决于各负荷点的负
荷,环形网络中,环式网络的潮流,如不采取附加措
施,就按阻抗分布,因而也是无法控制的;两端供电
网络的潮流虽可借调整两端电源的功率或电压适当控
制,但由于两端电源容量有一定限制,而电压调整的
如图示:空载时,末端电压高 于首端电压
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分析线路的有载运行状况。如线路末端电纳中的功率 已并入负荷无功功率或可以略去,末端仅有无功功率 负荷Q2时的电压相量图见图3-5(a)。图中
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X
Q ta nta9n 0 ()arc tX an
P
R
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三、变压器运行状况的计算
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上式虽较严格,却因计算工作量太大而不实用。工程实践 中,特别是进行规划设计时,往往用根据统计资料制定的 经验公式或曲线计算电能损耗。
对不同行业,可从有关手册中查得它们的最大负荷利 用小时数;并求得年负荷率。
所谓最大负荷利用小时数Tmax系指一年中负荷消费的电 能W除以一年中的最大负荷Pmax。即Tmax=W/Pmax。
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手算方法:
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3.环形网络个的电压降落和功率损耗
在求得环形网络中功率分布后,还必须计算网络中各线段的电压 降落和功率损耗。方能获得潮流分布计算的最终结果。
第三章 :简单电力网络的
计算和分析概念
本章阐述的都是电力系统正常运行
状况的分析和计算,重点在电压、
电流、功率的分布,即潮流分布。
侧重于物理现象的分析和简单网络
潮流分布的手算方法和控制。主要
阐述两个问题:电力线路和变压器