1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)專心-專注-專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)電力系統(tǒng)分析學(xué)習(xí)指導(dǎo)習(xí)題集電力系統(tǒng)分析學(xué)習(xí)指導(dǎo)習(xí)題集前 言高等工科各專業(yè)電類基礎(chǔ)課程學(xué)習(xí)指導(dǎo)系列叢書是本著促進(jìn)教學(xué)，提高教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效率，依據(jù)國家教育部教學(xué)指導(dǎo)委員會制定的相關(guān)課程的教學(xué)基本要求，并結(jié)合我校教學(xué)實際和新疆大學(xué)電氣工程學(xué)院主干課教學(xué)大綱（第四版）的具體要求，以教育部普通高等教育“九五”國家級重點教材和國家級面向世紀(jì)重點教材為背景，組織多年從事教學(xué)工作的富有經(jīng)驗的教師編寫而成。本系列叢書之各科相互獨立，自成體系。它提出了相關(guān)課程學(xué)習(xí)的基本要求，提煉了基本概

2、念，對重點、難點進(jìn)行了羅列，并對典型問題進(jìn)行了透徹細(xì)致的分析，做到了有概念，有重點，有步驟，有分析。它將對課程的教與學(xué)起到積極的輔助作用，尤其適合當(dāng)前短時大流量攝取知識的需求。本系列叢書適用于本科學(xué)生，特別是民族班學(xué)生。亦可作為高職、成人等其他層次學(xué)生和工程技術(shù)人員學(xué)習(xí)理論知識的輔助教材。本系列叢書之一，即電力系統(tǒng)分析學(xué)習(xí)指導(dǎo)與習(xí)題集，全書主要包括電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析、電力系統(tǒng)暫態(tài)分析和電力系統(tǒng)分析習(xí)題集三部分內(nèi)容，提出了電力系統(tǒng)分析課程每章的基本內(nèi)容要求和重點內(nèi)容，并針對典型例題進(jìn)行了詳細(xì)的分析和解答。本輔導(dǎo)教材和配套教材為 電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析（東南大學(xué) 陳珩著）、電力系統(tǒng)暫態(tài)分析（西交大 李光琦

3、著）。習(xí)題集內(nèi)容包括電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析和暫態(tài)分析。即：電力系統(tǒng)正常運行的分析和計算；電力系統(tǒng)運行狀況的優(yōu)化和調(diào)整；電力系統(tǒng)的故障分析和計算；電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。所選題目是本著概念性強(qiáng)具有典型性的原則進(jìn)行精選，著重在于使學(xué)生消化基本概念加深理論的理解和掌握分析計算的方法。本指導(dǎo)與習(xí)題集的編寫凝聚了許多人的辛勤汗水，編者在此一并表示衷心的感謝。由于時間倉促，加之水品有限，不妥甚至有錯之處再所難免，懇請讀者批評指正。第一部分 電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析電力系統(tǒng)的基本概念一、基本要求 掌握電力系統(tǒng)的組成和生產(chǎn)過程、電力系統(tǒng)運行的特點和基本要求；了解電力系統(tǒng)負(fù)荷的構(gòu)成；掌握電力系統(tǒng)結(jié)線方式、電力系統(tǒng)的電壓等級、電力系

4、統(tǒng)中性點運行方式。二、重點內(nèi)容電力系統(tǒng)運行的特點電能具有易于轉(zhuǎn)換、輸送，便于實現(xiàn)自動化控制的優(yōu)點；電能傳輸速度非常快；電能在電網(wǎng)中不能大量儲存，只能轉(zhuǎn)化成其它能量達(dá)到儲存的目的（如蓄電池）。電力系統(tǒng)運行的基本要求是：可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)。電力系統(tǒng)結(jié)線方式電力系統(tǒng)結(jié)線方式分為無備用和有備用結(jié)線兩類。無備用結(jié)線包括單回路放射式、干線式和鏈?zhǔn)骄W(wǎng)絡(luò)，有備用結(jié)線包括雙回路放射式、干線式、鏈?zhǔn)揭约碍h(huán)式和兩端供電網(wǎng)絡(luò)。電力系統(tǒng)的電壓等級國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)電壓等級主要有：3kV 、6kV 、10kV 、35kV 、110kV 、220kV 、330kV 、500kV、750kV 。電力系統(tǒng)中性點運行方式中性點運行

5、方式主要分為兩類：中性點直接接地和不接地，其中中性點不接地還包含中性點經(jīng)消弧線圈接地。中性點直接接地系統(tǒng)稱為大電流接地系統(tǒng)；中性點不接地系統(tǒng)稱為小電流接地系統(tǒng)。綜合考慮系統(tǒng)供電的可靠性以及設(shè)備絕緣費用的因素，在我國110kV及以上電壓等級的系統(tǒng)采用中性點直接接地，35kV及以下電壓等級的系統(tǒng)采用中性點不接地或經(jīng)消弧線圈接地（35kV及以下電壓等級的系統(tǒng)當(dāng)單相接地的容性電流較大時，中性點應(yīng)裝設(shè)消弧線圈）。三、例題分析例1-1: 舉例說明無備用結(jié)線和有備用結(jié)線的優(yōu)缺點。解: (1) 無備用結(jié)線：每一個負(fù)荷只能由一回線供電，因此供電可靠性差；其優(yōu)點在于簡單、經(jīng)濟(jì)、運行方便。圖1-1 無備用結(jié)線圖1.

6、1中，發(fā)電機(jī)額定容量為，輸出電壓等級為。經(jīng)過升壓變壓器T-1，將電壓等級升高到110 kV。L-1為110 kV電壓等級的高壓輸電線路，長度為80 km。T-2是降壓變壓器，將電壓等級由110 kV降為6 kV。L-2為6 kV電壓等級的輸電線路。電網(wǎng)中，A和B為負(fù)荷點，都是由發(fā)電機(jī)G向它們供電。(2) 有備用結(jié)線：每一個負(fù)荷都能由兩回線供電，因此供電可靠性高；其缺點在于不夠經(jīng)濟(jì)。有備用結(jié)線中的環(huán)式結(jié)線和兩端供電網(wǎng)絡(luò)供電可靠性高，也較為經(jīng)濟(jì)，缺點在于運行調(diào)度較復(fù)雜。圖1-2 有備用結(jié)線圖1.2中，節(jié)點是電源節(jié)點，節(jié)點和節(jié)點是負(fù)荷節(jié)點。輸電線路L-1、L-2、L-3構(gòu)成了一個閉環(huán)。這是一個環(huán)式結(jié)

7、線網(wǎng)絡(luò)，負(fù)荷可以由線路L-1和線路L-2供電，負(fù)荷可以由線路L-2和線路L-3供電。供電可靠性大大提高。 電力網(wǎng)絡(luò)各元件的參數(shù)和等值電路基本要求掌握電力線路的結(jié)構(gòu)；掌握電力線路的電阻、電抗、電導(dǎo)和電納，電力線路的方程及等值電路；掌握變壓器的參數(shù)及等值電路，電力網(wǎng)絡(luò)的等值電路；掌握標(biāo)幺值的計算。重點內(nèi)容電力線路的參數(shù)和等值電路電阻 （2-1）式中 導(dǎo)線材料的電阻率；S 導(dǎo)線的額定截面積；L 導(dǎo)線長度。電抗 （2-2） （2-3）式中 x1 導(dǎo)線單位長度電抗； Dm 幾何均距；r 導(dǎo)線半徑。電納 （2-4） （2-5）式中 b1 導(dǎo)線單位長度電納。電導(dǎo) G 0 （2-6）中等長度電力線路采用形等值

8、電路，如圖2-1所示。雙繞組變壓器的參數(shù)和等值電路電阻 （2-7）式中 Pk 變壓器的短路損耗（kW）； SN 變壓器額定容量（MVA）；UN 變壓器額定電壓（kV）。電抗 （2-8）式中 Uk % 變壓器的短路電壓百分?jǐn)?shù)。電導(dǎo) （2-9）式中 P0 變壓器的空載損耗（kW）。電納 （2-10）式中 I0 % 變壓器的空載電流百分?jǐn)?shù)。變壓器的等值電路有兩種，即形等值電路和型等值電路。在電力系統(tǒng)計算中，通常用形等值電路，如圖2-2所示。三繞組變壓器的參數(shù)和等值電路計算三繞組變壓器參數(shù)的方法與計算雙繞組變壓器時沒有本質(zhì)區(qū)別，但由于三繞組變壓器各繞組的容量比有不同組合，各繞組在鐵芯上的排列也有不同方

9、式，計算時需注意。三個繞組的容量比相同（100/100/100）時，三繞組變壓器的參數(shù)計算和等值電路如下所示；三個繞組的容量比不同（100/100/50、100/50/100）時，制造廠提供的短路損耗需要歸算，計算方法參看例2-3。電阻先根據(jù)繞組間的短路損耗Pk ( 1-2 )、Pk ( 1-3 )、Pk ( 2-3 )求解各繞組的短路損耗 （2-11）然后計算各繞組電阻 （2-12）電抗先由各繞組之間的短路電壓百分?jǐn)?shù)Uk (1-2)%、Uk (1-3)%、Uk (2-3)% 求解各繞組的短路電壓百分?jǐn)?shù) （2-13）然后求各繞組的電抗 （2-14）電導(dǎo)、電納三繞組變壓器導(dǎo)納的計算與雙繞組變壓器

10、相同。三繞組變壓器的等值電路如圖2-3所示。自耦變壓器的參數(shù)和等值電路計算自耦變壓器的參數(shù)的方法與計算三繞組變壓器時相同。自耦變壓器三個繞組的容量比不同時，制造廠提供的短路損耗、短路電壓百分?jǐn)?shù)都需要歸算。例題分析例2-1: 一條110kV架空線路長100km，導(dǎo)線為，水平排列，導(dǎo)線間距為 4m。計算線路每公里參數(shù)，并將計算結(jié)果與查表結(jié)果相對照；（2）計算線路全長參數(shù)，畫出等值電路圖；（3）線路產(chǎn)生的容性無功功率是多少？ 解：（1）方法一：用公式計算線路每公里參數(shù)： ，導(dǎo)線的直徑為16.72mm（查表）方法二：查表得到線路每公里參數(shù)： ， ，由兩種方法的結(jié)果可見：二者誤差是很小的，工程中一般采用

11、查表的方法。（2）線路全長的參數(shù)： ， ， 畫出電力線路的等值電路：(3) 線路產(chǎn)生的例2-2: 電力網(wǎng)絡(luò)接線如圖所示，計算網(wǎng)絡(luò)參數(shù)并畫出網(wǎng)絡(luò)等值電路。 解：（1）計算線路參數(shù)（220kV電壓等級） 根據(jù)導(dǎo)線型號LGJ400 ，Dm=6m查表得出線路每公里長度r1、x1、b1 ； ； ； 。（2）計算變壓器參數(shù)（選取變壓器的高壓側(cè)為電壓基本級，將參數(shù)歸算到高壓側(cè)） 根據(jù)變壓器的型號SFPL231.5MVA，查表得到變壓器實驗數(shù)據(jù)：Pk = 286 kW , Uk % = 14.2 , P0 = 83.7 kW , I0 % =2 ,計算變壓器歸算到高壓側(cè)的參數(shù)（UN取變壓器高壓側(cè)額定電壓）：

12、； ； ； 。（3）畫出電力網(wǎng)絡(luò)的等值電路 例2-3: 已知一臺三相三繞組變壓器容量比為：, 三次側(cè)額定電壓為、，實驗數(shù)據(jù)：、, 、， ，, 計算變壓器參數(shù)（歸算至高壓側(cè)）并畫出等值電路。 解：由于已知的三繞組變壓器三個繞組的容量不同，因此由變壓器制造廠提供的變壓器短路實驗數(shù)據(jù)就存在歸算的問題。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，制造廠提供的短路損耗是沒有歸算到各繞組中通過變壓器額定電流時數(shù)值，而制造廠提供的短路電壓是歸算好的。因此：（1）根據(jù)容量比歸算短路損耗： （2）各繞組的短路損耗： （3）各繞組短路電壓百分?jǐn)?shù)： （4）變壓器歸算到高壓側(cè)參數(shù)：簡單電力系統(tǒng)的分析和計算基本要求掌握電力線路中的電壓降落和功率損耗的計

13、算、變壓器中的電壓降落和功率損耗的計算；掌握輻射形網(wǎng)絡(luò)的潮流分布計算；掌握簡單環(huán)形網(wǎng)絡(luò)的潮流分布計算；了解電力網(wǎng)絡(luò)的簡化。重點內(nèi)容電力線路中的電壓降落和功率損耗圖3-1中，設(shè)線路末端電壓為、末端功率為，則（1）計算電力線路中的功率損耗 線路末端導(dǎo)納支路的功率損耗： （3-1）則阻抗支路末端的功率為： 線路阻抗支路中的功率損耗： （3-2）則阻抗支路始端的功率為： 線路始端導(dǎo)納支路的功率損耗： （3-3）則線路始端的功率為： （2）計算電力線路中的電壓降落 選取為參考向量，如圖3-2。線路始端電壓 其中 ； （3-4）則線路始端電壓的大小： （3-5）一般可采用近似計算： （3-6）變壓器中的電

14、壓降落和電能損耗圖3-3中，設(shè)變壓器末端電壓為、末端功率為，則（1）計算變壓器中的功率損耗 變壓器阻抗支路的功率損耗： （3-7）則變壓器阻抗支路始端的功率為：變壓器導(dǎo)納支路的功率損耗： （3-8）則變壓器始端的功率為： 。（2）計算變壓器中的電壓降落變壓器始端電壓： 其中 ， （3-9）則變壓器始端電壓的大小： （3-10）一般可采用近似計算： （3-11）輻射形網(wǎng)絡(luò)潮流計算潮流（power flow）計算是指電力網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點電壓、各元件流過的電流或功率等的計算。輻射形網(wǎng)絡(luò)潮流計算主要有兩種類型：（1）已知同一端點的電壓和功率求潮流分布，采用逐段推算法；逐段推算法：根據(jù)已知端點的電壓和功率，

15、逐段推算電網(wǎng)各點電壓和功率。參看例3-1 。（2）已知不同端點的電壓和功率求潮流分布，采用逐步漸進(jìn)法。逐步漸進(jìn)法：首先設(shè)已知功率端點的電壓為，運用該點已知的功率和推算電網(wǎng)潮流；再由另一端點已知電壓和求得的功率推算電網(wǎng)各點電壓；以此類推，反復(fù)推算，逐步逼近結(jié)果。逐步漸進(jìn)法的近似算法：首先設(shè)電網(wǎng)未知點的電壓為，運用已知的功率計算電網(wǎng)功率分布；再由另一端點已知電壓和求得的各點功率計算電網(wǎng)電壓分布。參看例3-3 。環(huán)式網(wǎng)絡(luò)的近似功率分布計算將最簡單的環(huán)式網(wǎng)絡(luò)簡化，并將電源節(jié)點一分為二得到等值環(huán)式網(wǎng)絡(luò)的等值電路如圖3-4。其兩端電壓大小相等、相位相同。圖3-4 等值環(huán)式網(wǎng)絡(luò)的等值電路環(huán)式網(wǎng)絡(luò)的近似功率分

16、布： （3-12） （3-13） （3-14）兩端供電網(wǎng)絡(luò)的近似功率分布計算將最簡單的兩端供電網(wǎng)絡(luò)簡化，得到兩端供電網(wǎng)的等值電路如圖3-5。其兩端電壓大小不等、相位不同， 。圖3-5 兩端供電網(wǎng)的等值電路由于兩端電壓，它們之間存在相量差 ，就使得由節(jié)點1到節(jié)點4產(chǎn)生了一個循環(huán)功率，以表示循環(huán)功率 （3-15）兩端供電網(wǎng)絡(luò)中，各線路中流過的功率可以看作是兩個功率分量的疊加。其一為兩端電壓相等時的環(huán)式網(wǎng)絡(luò)的近似功率；另一為循環(huán)功率（注意循環(huán)功率的方向與的取向有關(guān)）。兩端供電網(wǎng)絡(luò)的近似功率分布： （3-16） （3-17） （3-18）由此可見，區(qū)域性開式網(wǎng)絡(luò)與區(qū)域性閉式網(wǎng)絡(luò)在計算上的不同點就在于功

17、率分布的計算，后者的功率分布是分兩步完成的。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)各線段的R/X值相等時，稱之為均一網(wǎng)絡(luò)。這類網(wǎng)絡(luò)在不計功率損耗影響時，自然功率分布的有功分量和無功分量是互不影響的。這時，他們是按電阻或電抗分布的，即 （3-19） （3-18）將式（3-18）中的電阻換為相應(yīng)的電抗也是正確的，特別是全網(wǎng)導(dǎo)線截面相同時，功率的自然分布按長度分布，即 （3-19）應(yīng)該注意：環(huán)流高鼓功率的計算與網(wǎng)絡(luò)是否均一無關(guān)。可以證明：在閉式電力網(wǎng)絡(luò)中，欲使有功功率損耗最小，應(yīng)使功率分布按電阻分布，即： （3-20）由此可見：均一網(wǎng)絡(luò)功率的自然分布也就是有功損耗最小時的分布。因此，在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計時，應(yīng)使網(wǎng)絡(luò)接近均一。對于非均

18、一網(wǎng)絡(luò)，要達(dá)此目的，必須采用一定的措施。地方電力網(wǎng)絡(luò)的計算電壓為35kV及以下的網(wǎng)絡(luò)稱為地方電力網(wǎng)。這種電力網(wǎng)由于其自身的特點（電壓較，線路較短，傳輸功率相對較小，等等），在計算時可大大簡化。一般可作如下簡化：可不計線路電容的影響，線路的等值電路僅為一個串聯(lián)阻抗；計算功率分布和電壓分布時，可不計功率損耗的影響，并用網(wǎng)絡(luò)額定電壓；計算電壓分布時，可不計電壓降落橫分量（這對110kV網(wǎng)絡(luò)同樣適用），這時，電壓降落縱分量近似等于電壓損耗，即式中 -通過線段j負(fù)荷功率的有功分量(real power component)和無功分量(reactive power component ); 線段j的電阻和

19、電抗 流過線段j的負(fù)荷電流及功率因數(shù)(power factor) 網(wǎng)絡(luò)額定電壓(rated voltage) n 計算網(wǎng)絡(luò)的線段數(shù)有的線段具有較均勻分布的負(fù)荷，計算時可用一個集中負(fù)荷來代替，其大小等于均勻分布負(fù)荷的總和，其位置居均勻分布線段的中點，如圖所示。電力網(wǎng)絡(luò)的簡化 實際的電力網(wǎng)絡(luò)是一個較復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)。一般在計算之前，須簡化網(wǎng)絡(luò)的等值電路，即使在利用計算機(jī)進(jìn)行計算時，也須如此。例如，將變電所和發(fā)電廠用運算負(fù)荷和運算功率代替，將若干電源支路合并為一個等值電源支路，移置中間復(fù)負(fù)荷，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的等值變換（如星形三角形網(wǎng)絡(luò)的等值變換），網(wǎng)絡(luò)分塊，等等。 任何簡化的計算都有兩個過程，其一是簡化，其二是

20、還原。所有上述簡化的方法皆可以從參考書1、2、3、4中找到，這里不再重復(fù)。掌握網(wǎng)絡(luò)簡化的技巧對于網(wǎng)絡(luò)特性的計算和分析是十分有益的。例題分析例3-1: 電力網(wǎng)絡(luò)如圖所示。已知末端負(fù)荷，末端電壓36 kV，計算電網(wǎng)首端功率和電壓。解: (1)選取 110kV作為電壓的基本級，計算網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，并畫出等值電路。（計算過程略）（2）計算潮流分布根據(jù)畫出的電力網(wǎng)絡(luò)等值電路可見：已知末端功率 ，將已知末端電壓36 kV歸算到電壓基本級，則有 。本網(wǎng)為輻射形電網(wǎng)，并且已知末端的功率和電壓，求潮流分布，因此采用逐段推算法進(jìn)行計算。 計算變壓器阻抗上的功率損耗則變壓器阻抗始端功率 計算變壓器阻抗上的電壓損耗則變壓器

21、始端電壓 計算變壓器導(dǎo)納上的功率損耗 計算線路末端導(dǎo)納上的功率損耗則線路阻抗末端的功率 計算線路阻抗上的功率損耗 計算線路阻抗上的電壓損耗則線路始端電壓 計算線路始端導(dǎo)納上的功率損耗則線路始端功率例3-2: 如圖10kV三相配電線路。B點的負(fù)荷為3MW (cos=0.8 感性)，線路末端C點負(fù)荷為1MW (cos=0.8 感性)。AB間線路長2 km， BC間線路長4 km，線路的參數(shù)為：, ，忽略電容 , 求線路的電壓損耗。解：（1）計算電力網(wǎng)絡(luò)參數(shù) （2）計算B點、C點的負(fù)荷B點 ：， C點 ：， （3）畫出電網(wǎng)的等值電路：（4）計算線路BC上的電壓損耗：則 B點電壓（5）計算線路AB流過

22、的功率： （6）計算線路AB上的電壓損耗： （7）計算整條線路上的電壓損耗 以上計算不計線路功率損耗。例3-3: 電力網(wǎng)絡(luò)如圖所示。已知始端電壓117 kV，c點負(fù)荷，b點負(fù)荷，計算電網(wǎng)始端功率和末端電壓。解: 1. 選取110kV作為電壓的基本級，計算網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，并畫出等值電路。（計算過程略）2. 計算潮流分布根據(jù)畫出的電力網(wǎng)絡(luò)等值電路可見：已知c點負(fù)荷 ，b點負(fù)荷，已知始端電壓U1=117 kV。本網(wǎng)為輻射形電網(wǎng)，并且已知末端功率和始端電壓，求潮流分布，因此采用逐步漸近法進(jìn)行計算。(1)設(shè)電壓為UN 先求功率分布： 設(shè)電壓為UN （2）再求電壓分布： 線路上的電壓損耗點電壓 變壓器上電壓損耗

23、 b點電壓 線路上的電壓損耗點電壓 b點實際電壓: c點實際電壓: 例 3-4：兩端供電網(wǎng)絡(luò)如圖所示。已知電源A點電壓117KV，電源端B點電壓112KV，計算網(wǎng)絡(luò)功率分布和電壓分布。解：一，選取100kv作為電壓的基本級，計算網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，并畫出等值電路線路 查表： 線路導(dǎo)納上的功率損耗 線路 查表： 線路導(dǎo)納上的功率損耗 線路 查表： 線路導(dǎo)納上的功率損耗 變壓器 并聯(lián)參數(shù)： 變壓器導(dǎo)納支路的功率損耗變壓器 變壓器導(dǎo)納支路的功率損耗電力網(wǎng)絡(luò)的等值電路為：二，計算運算負(fù)荷計算2點的運算負(fù)荷計算3點的運算負(fù)荷電力網(wǎng)絡(luò)的簡化等值電路如圖：三，計算近似功率分布由近似功率分布計算可見： 有功功率從節(jié)點3

24、流向節(jié)點2，所以有功功率的分布為2節(jié)點； 無功功率從節(jié)點2流向節(jié)點3，因此在電壓最低點將電網(wǎng)拆分為兩個：四，計算功率分布和電壓分布左側(cè)電網(wǎng) 已知：首端電壓，末端功率計算功率分布計算電壓分布右側(cè)電網(wǎng) 已知：始端電壓計算功率分布計算電壓分布 五，計算變電所低壓母線電壓（根據(jù)電力網(wǎng)絡(luò)的等值電路圖） 變電所 變電所 電力網(wǎng)絡(luò)的潮流分布圖例3-5: 由鋼芯鋁絞線架設(shè)的35KV網(wǎng)絡(luò)，其線路公里數(shù)，導(dǎo)線型號以及負(fù)荷兆伏安數(shù)和功率因數(shù)均已示于圖中。線路參數(shù)如下LGJ35：LGJ95：求網(wǎng)絡(luò)的最大電壓損耗。解 這也是一個地方電力網(wǎng)絡(luò)。由圖中所示各負(fù)荷功率及功率因數(shù)可求出節(jié)點復(fù)功率 A-a 段的電壓損耗 a-b段

25、的電壓損耗（疊加計算法）a-c段的電壓損耗所以，網(wǎng)絡(luò)最大電壓損耗為復(fù)雜電力系統(tǒng)的潮流計算一、基本要求 掌握電力系統(tǒng)潮流計算的數(shù)學(xué)模型（節(jié)點電壓方程）和解算方法；掌握電力網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點導(dǎo)納矩陣；掌握電力系統(tǒng)潮流計算中的功率方程和變量、節(jié)點的分類；了解高斯-塞德爾法潮流計算；掌握牛頓-拉夫遜法潮流計算。重點內(nèi)容節(jié)點導(dǎo)納矩陣導(dǎo)納矩陣中的對角元素稱為自導(dǎo)納，數(shù)值上等于與該節(jié)點相連的所有支路導(dǎo)納的總和。導(dǎo)納矩陣中的非對角元素稱為互導(dǎo)納，數(shù)值上等于相連節(jié)點、支路導(dǎo)納的負(fù)值，而且 ，如果節(jié)點、之間無支路相連，則 。節(jié)點導(dǎo)納矩陣的特點:（1）節(jié)點導(dǎo)納矩陣是一個階方陣。為電網(wǎng)的節(jié)點數(shù)（不包括接地點）。（2）節(jié)點導(dǎo)納

26、矩陣是一個對稱方陣。（3）節(jié)點導(dǎo)納矩陣具有對角優(yōu)勢，其對角元素絕對值大于非對角元素。（4）節(jié)點導(dǎo)納矩陣是一個稀疏矩陣，即節(jié)點導(dǎo)納矩陣中有零元素存在。電力網(wǎng)絡(luò)功率方程電力網(wǎng)絡(luò)方程采用節(jié)點電壓方程： （3-1）根據(jù)節(jié)點注入電流和注入功率的關(guān)系：，得到以節(jié)點注入功率表示的節(jié)點電壓方程：，將矩陣方程展開為： （3-2） （n為電網(wǎng)節(jié)點數(shù)）展開通式為，其中i、j=1、2、n。將有功、無功功率分開，得到以節(jié)點注入功率表示的實數(shù)方程： （3-3）電力網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的分類（1）PQ節(jié)點：已知節(jié)點的注入功率，節(jié)點的電壓向量（ ）為待求量；（2）PV節(jié)點：已知節(jié)點的注入有功功率P和電壓大小U ，節(jié)點注入無功功率Q和電壓

27、相位為待求量；（3）平衡節(jié)點：已知節(jié)點的電壓大小U和電壓相位 ，節(jié)點注入有功功率P和無功功率Q為待求量。又稱U 節(jié)點。4、牛頓拉夫遜法潮流計算運用牛頓拉夫遜法進(jìn)行潮流計算的核心問題是修正方程式的建立和修改。每次迭代時都要先求解修正方程式，然后用解得的各節(jié)點電壓修正量求各節(jié)點電壓的新值。這些修正方程式為：用直角坐標(biāo)表示時 用極坐標(biāo)表示時 用極坐標(biāo)表示的牛頓拉夫遜法潮流計算的基本步驟：形成節(jié)點導(dǎo)納矩陣；設(shè)PQ節(jié)點電壓的初值 、= 0 O ,設(shè) PV節(jié)點電壓的初值已知、= 0 O；求解修正方程式中的不平衡量、；求解修正方程式中系數(shù)矩陣的各個元素、；解修正方程式： 求出各點電壓的相位、大小的修正量 、

28、 ；修正各節(jié)點電壓的相位、大小，得到各點電壓的新值： ； 運用各節(jié)點電壓的新值返回第（3）步進(jìn)入下一次迭代計算。這樣重復(fù)迭代求解（3）（6）步，每次迭代都要判斷是否滿足收斂條件： ， 當(dāng)條件都滿足時，迭代收斂，得到各節(jié)點電壓的結(jié)果；否則迭代不收斂，繼續(xù)迭代計算。計算平衡節(jié)點的功率和PV節(jié)點的無功功率；計算各支路功率。例題分析例4-1: 電力網(wǎng)絡(luò)接線如圖，寫出節(jié)點導(dǎo)納矩陣。解：電力網(wǎng)絡(luò)中共有4個節(jié)點（接地點除外），則導(dǎo)納矩陣是44階方陣：例4-2: 已知非線形方程為 (1）用高斯塞德爾法求解并迭代三次。（2）用牛頓拉夫遜法求解并迭代三次。解:(1)將方程組改寫成便于迭代的形式取初值 第一次迭代

29、第二次迭代 第三次迭代 （2）用牛頓拉夫遜法求解取初值 第一次迭代 故得 和 因而 第二次迭代 故得 解得 第三次迭代 故得 解得 例4-3: 電力系統(tǒng)的等值電路如圖：網(wǎng)絡(luò)各支路導(dǎo)納為0.1。試用矩陣分塊法計算消去5、6兩節(jié)點，簡化網(wǎng)絡(luò)的導(dǎo)納矩陣。并計算節(jié)點2、3間支路阻抗。解：電力系統(tǒng)的導(dǎo)納矩陣： 其中分別對應(yīng)矩陣中各塊。列出節(jié)點電壓方程： 其中 ， ， ， 則有： 消去： ， 則 代入上面的方程 ， 即 消去5、6節(jié)點之后的節(jié)點導(dǎo)納矩陣為： 。 先計算： ， 例4-4： 系統(tǒng)接線如圖。線路，。運行條件：，求潮流分布，畫出潮流分布。解：是阻抗角，其定義為：代入教材中的公式：解方程：由方程（2

30、）解得： 代入方程（1）解得：代入方程（3）,(4)解得：潮流分布如圖：分析此系統(tǒng)得潮流分布可知：由于 線路中不產(chǎn)生有功損耗。有功從母線1流向母線2，由于線路電抗較大，母線得電壓損耗為0.237標(biāo)幺值，無功損耗也相當(dāng)可觀。由于在正常運行時線路電壓偏移值一般不允許超過10%，故母線2的電壓偏移值低。提高的措施有減小線路的電抗值；提高母線1的電壓；在母線2設(shè)置無功補(bǔ)償裝置，改變線路無功分布等等。（4） 現(xiàn)若要求將電壓的值提高到1，可將作為已知條件給定，但必須放開與之關(guān)系密切的，將它作為未知量待求。電力系統(tǒng)的有功功率和頻率調(diào)整基本要求了解電力系統(tǒng)有功功率和頻率之間的關(guān)系、電力系統(tǒng)的有功功率平衡及備用

31、容量；掌握電力系統(tǒng)中各類電廠的運行特點及合理組合、電力系統(tǒng)中有功功率負(fù)荷的最優(yōu)分布；了解負(fù)荷和發(fā)電機(jī)的功率-頻率靜特性，掌握電力系統(tǒng)頻率的一次調(diào)整及二次調(diào)整。重點內(nèi)容1、電力系統(tǒng)中有功功率電源的最優(yōu)組合根據(jù)各類發(fā)電廠的運行特點可見：原子能電廠建設(shè)投資大，運行費用小，因此原子能電廠應(yīng)當(dāng)盡可能的利用，讓它滿發(fā)。火力發(fā)電廠機(jī)組投入或者退出運行的時間較長（十幾個小時），而且機(jī)組頻繁的啟停或增減負(fù)荷既消耗能量又易于損壞設(shè)備，因此一般火電廠承擔(dān)基本不變的負(fù)荷。其中，高溫高壓火電廠效率高，應(yīng)該優(yōu)先投入；中溫中壓火電廠效率低一些，但它的負(fù)荷調(diào)節(jié)能力較強(qiáng)，可以承擔(dān)一定的負(fù)荷變動。水力發(fā)電廠機(jī)組投入或者退出運行的

32、時間短（幾分鐘），操作簡單、靈活，具有快速啟動、快速增減負(fù)荷的突出優(yōu)點。因此水電廠調(diào)節(jié)能力強(qiáng)，可以承擔(dān)急劇變動的負(fù)荷。綜合考慮以上因素，得到結(jié)論：枯水季節(jié)，原子能電廠、火電廠承擔(dān)基本不變的負(fù)荷，主要由帶調(diào)節(jié)水庫的水電廠調(diào)節(jié)負(fù)荷的波峰和波谷的變動；洪水季節(jié)，為防止水資源的浪費，水電廠、原子能電廠、高溫高壓火電廠承擔(dān)基本不變的負(fù)荷，由中溫中壓火電廠承擔(dān)調(diào)節(jié)任務(wù)。2、電力系統(tǒng)中有功負(fù)荷的最優(yōu)分配 電力系統(tǒng)有功負(fù)荷的最優(yōu)分配的目標(biāo)是：在滿足系統(tǒng)有功功率平衡的條件下，使系統(tǒng)一次能源的消耗量為最低，使系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性達(dá)到最優(yōu)。 汽輪發(fā)電機(jī)組的耗量特性為： （5-1）其中F 為燃料的消耗量（噸/小時），PG為發(fā)電

33、機(jī)發(fā)出的功率。 機(jī)組的耗量微增率： （5-2） 要實現(xiàn)電力系統(tǒng)中各機(jī)組之間有功負(fù)荷的最優(yōu)分配，必須遵守等耗量微增率準(zhǔn)則； （5-3）同時必須滿足： 等約束條件 不等約束條件 3、電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整電力系統(tǒng)負(fù)荷的變化引起系統(tǒng)頻率的變動，而頻率變動對系統(tǒng)中的用戶會產(chǎn)生不利影響，所以必須保持頻率在額定值50Hz0.2Hz范圍之內(nèi)。對于負(fù)荷變化引起的系統(tǒng)頻率的波動，系統(tǒng)采用“一次調(diào)整”、“二次調(diào)整”、“三次調(diào)整”進(jìn)行調(diào)頻。（1）系統(tǒng)的頻率特性 負(fù)荷的頻率特性反映的是：系統(tǒng)負(fù)荷所消耗的有功功率與系統(tǒng)頻率之間的關(guān)系。如圖5-1所示，系統(tǒng)負(fù)荷所消耗的有功功率隨著系統(tǒng)頻率的增大而增大；如果系統(tǒng)頻率降低，則負(fù)荷

34、消耗的有功功率也降低。 發(fā)電機(jī)的頻率特性反映的是：在調(diào)速器的作用下，發(fā)電機(jī)發(fā)出的有功功率與系統(tǒng)頻率之間的關(guān)系。如圖5-2所示，發(fā)電機(jī)發(fā)出的有功功率隨著系統(tǒng)頻率的增大而減小；如果系統(tǒng)頻率降低，則發(fā)電機(jī)發(fā)出的有功功率反而增大。（2）頻率的一次調(diào)整針對第一種負(fù)荷變動所引起的頻率偏移，由發(fā)電機(jī)組的調(diào)速器進(jìn)行的頻率調(diào)整稱為頻率的一次調(diào)整。頻率的一次調(diào)整是在發(fā)電機(jī)的調(diào)速器和負(fù)荷自身調(diào)節(jié)特性的共同作用下完成的，只能做到有差調(diào)節(jié)。（3）頻率的二次調(diào)整針對第二種負(fù)荷變動所引起的頻率偏移，由發(fā)電機(jī)組的調(diào)頻器進(jìn)行的頻率調(diào)整稱為頻率的二次調(diào)整。頻率的二次調(diào)整是在發(fā)電機(jī)的調(diào)頻器、調(diào)速器和負(fù)荷自身調(diào)節(jié)特性三者共同作用下完

35、成的，能夠達(dá)到無差調(diào)節(jié)。（4）頻率的三次調(diào)整三次調(diào)整的名詞不常用，它其實就是指：將第三種負(fù)荷變動按照最優(yōu)化原則在各發(fā)電廠之間進(jìn)行分配。例題分析例 5-1: 兩臺發(fā)電機(jī)共同承擔(dān)負(fù)荷，他們的耗量特性分別為： （t/h） （t/h）它們的有功功率的上下限分別為： ，試求負(fù)荷為100 MW時，兩臺發(fā)電機(jī)組間的最優(yōu)分配方案。解：兩臺機(jī)組的耗量微增率分別為：根據(jù)最優(yōu)分配的等耗量微增率準(zhǔn)則應(yīng)該有： 代入?yún)?shù)得到方程組：求解方程組則 ，。滿足發(fā)電機(jī)的發(fā)電極限范圍。例 5-2: 系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)組的容量和它們的調(diào)差系數(shù)分別為：水輪機(jī)組：100MW/臺 7臺, = 2； 汽輪機(jī)組：200MW/臺 4臺， = 3； 5

36、0MW/臺 5臺, = 3； 100MW/臺 8臺， = 3.5；其它容量汽輪機(jī)組等效為1500MW， = 4。系統(tǒng)總負(fù)荷為3500MW，KL* = 1.5 。若全部機(jī)組都參加調(diào)頻，當(dāng)負(fù)荷增加1% 時，試計算系統(tǒng)頻率下降多少？解：先計算系統(tǒng)發(fā)電機(jī)的KG 計算負(fù)荷的KL 全部機(jī)組都參加調(diào)頻時， 即全部機(jī)組都參加調(diào)頻，當(dāng)負(fù)荷增加1% 時，頻率將下降0.0129 HZ 。例 5-3: A ，B兩系統(tǒng)并聯(lián)運行，A系統(tǒng)負(fù)荷增大500MW時，B系統(tǒng)向A系統(tǒng)輸送的交換功率為300MW，如這時將聯(lián)絡(luò)線切除，則切除后，A系統(tǒng)的頻率為49Hz，B系統(tǒng)的頻率為50Hz，試求：（1）A，B兩系統(tǒng)的系統(tǒng)單位調(diào)節(jié)功率，；

37、（2）A系統(tǒng)負(fù)荷增大750MW，聯(lián)合系統(tǒng)的頻率變化量。解：（1）聯(lián)絡(luò)線切除前得 故 聯(lián)絡(luò)線切除后解法一： 設(shè)f為負(fù)荷增大后聯(lián)絡(luò)線切除前系統(tǒng)頻率，分別為聯(lián)絡(luò)線切除后A，B系統(tǒng)頻率。則 由和得 將代入式得 , 解法二： 因負(fù)荷變化前聯(lián)合系統(tǒng)頻率等于聯(lián)絡(luò)線切除后B系統(tǒng)得頻率，即50Hz。故 ，代入得 （2）故A系統(tǒng)負(fù)荷增大150MW時，聯(lián)合系統(tǒng)頻率下降0.6Hz。 電力系統(tǒng)的無功功率和電壓調(diào)整一、基本要求掌握電力系統(tǒng)的無功功率電源及其特點，電力系統(tǒng)的無功功率平衡；了解電力系統(tǒng)的電壓管理的方法和要求；掌握電力系統(tǒng)各種調(diào)壓措施的原理、特點及計算方法。重點內(nèi)容無功功率電源電力系統(tǒng)有功功率電源是發(fā)電機(jī)。無功

38、功率電源除了發(fā)電機(jī)外，還有調(diào)相機(jī)、電容器和靜止補(bǔ)償器。調(diào)相機(jī)、電容器和靜止補(bǔ)償器統(tǒng)稱為無功補(bǔ)償裝置。調(diào)相機(jī)實質(zhì)上就是只能發(fā)出無功功率的發(fā)電機(jī)，通過調(diào)節(jié)勵磁電流可以向系統(tǒng)發(fā)出或吸取無功功率；并聯(lián)電容器可以向系統(tǒng)發(fā)出無功功率；靜止補(bǔ)償器既可向系統(tǒng)發(fā)出無功功率，也可吸取無功功率。目前，系統(tǒng)多采用并聯(lián)電容器進(jìn)行無功功率的補(bǔ)償。電壓管理電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，負(fù)荷眾多，不可能對系統(tǒng)中每一點的電壓都進(jìn)行監(jiān)視和調(diào)整。電力系統(tǒng)可以通過監(jiān)視和調(diào)整中樞點的電壓來達(dá)到調(diào)壓的目的。所謂中樞點就是指電力系統(tǒng)中反映電壓水平的節(jié)點，如主要發(fā)電廠母線和樞紐變電所母線。我們可以根據(jù)負(fù)荷對電壓的要求以及供電線路上的電壓損耗來確定中樞點

39、的電壓偏移范圍。如果控制了系統(tǒng)中樞點的電壓偏移，也就控制住了系統(tǒng)中大部分節(jié)點的電壓偏移，實現(xiàn)了電壓管理。調(diào)壓措施（1）借改變發(fā)電機(jī)端電壓調(diào)壓各種調(diào)壓手段中，首先應(yīng)考慮調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)電壓，因為這種調(diào)壓措施不需增加任何附加設(shè)備，簡單、經(jīng)濟(jì)。但它的缺點是可調(diào)節(jié)范圍有限，對于電氣距離較遠(yuǎn)的負(fù)荷調(diào)壓效果較差。（2）借改變變壓器變比調(diào)壓 通過合理的選擇變壓器的分接頭可以達(dá)到良好的調(diào)壓目的。對無功功率供應(yīng)充裕的系統(tǒng)，改變有載調(diào)壓變壓器分接頭進(jìn)行調(diào)壓，是目前常用的、有效的調(diào)壓措施。（3）借并聯(lián)無功補(bǔ)償設(shè)備調(diào)壓 根據(jù)系統(tǒng)負(fù)荷的需要，裝設(shè)并聯(lián)補(bǔ)償設(shè)備電容器、調(diào)相機(jī)和靜止補(bǔ)償器進(jìn)行調(diào)壓。盡管這種調(diào)壓措施需要增設(shè)專門的補(bǔ)

40、償設(shè)備，增大投資，但是對于無功功率不足的系統(tǒng)應(yīng)優(yōu)先采用。采用無功功率的就地補(bǔ)償可以降低網(wǎng)絡(luò)損耗，因此系統(tǒng)中大量采用并聯(lián)無功補(bǔ)償設(shè)備進(jìn)行調(diào)壓。（4）借串聯(lián)電容器調(diào)壓 作為調(diào)壓措施，串聯(lián)補(bǔ)償電容器由于設(shè)計、運行等方面的原因，目前很少使用。三、例題分析例6-1: 一臺降壓變壓器變比為，變壓器阻抗歸算到高壓側(cè)為：，。 當(dāng)變壓器末端負(fù)荷最大時，變壓器首端電壓為110kV ；當(dāng)變壓器末端負(fù)荷最小時，變壓器首端電壓為113kV 。為了保證變壓器低壓側(cè)電壓保持在范圍內(nèi)，請選擇變壓器分接頭。 解：1、首先計算變壓器中的電壓損耗（1）最大負(fù)荷時：（2）最小負(fù)荷時：2、計算分接頭電壓（1）最大負(fù)荷時，變壓器電壓損耗

41、大，低壓側(cè)電壓不能低于，因此變比k應(yīng)當(dāng) 變壓器高壓側(cè)分接頭電壓 （2）最小負(fù)荷時，變壓器電壓損耗小，低壓側(cè)電壓不能高于，因此變比k應(yīng)當(dāng) 變壓器高壓側(cè)分接頭電壓 （3）變壓器高壓側(cè)分接頭電壓取兩者的平均值考慮到變壓器高壓側(cè)的分接頭有五個，分別為：115.5 kV、112.75 kV、110 kV、107.25 kV、104.5 kV，所以選擇最接近的分接頭107.25kV 。3、校驗選擇結(jié)果按照所選擇的分接頭計算變壓器低壓側(cè)電壓 最大負(fù)荷時： 最小負(fù)荷時： 根據(jù)計算結(jié)果可見，所選分接頭能夠滿足調(diào)壓要求。第二部分 電力系統(tǒng)暫態(tài)分析電力系統(tǒng)故障分析的基本知識一、基本要求掌握電力系統(tǒng)故障的類型和電力系

42、統(tǒng)故障的危害性；掌握電力系統(tǒng)各元件參數(shù)標(biāo)幺值的計算和電力系統(tǒng)故障分析的標(biāo)幺值等值電路；了解無限大電源系統(tǒng)三相短路電流分析；掌握無限大電源系統(tǒng)三相短路電流的周期分量、短路沖擊電流、最大有效值電流和短路容量的計算。二、重點內(nèi)容電力系統(tǒng)故障類型電力系統(tǒng)的故障分為：短路故障和斷線故障。電力系統(tǒng)的短路故障一般稱為橫向故障，它是相對相或者相對地發(fā)生的故障；斷線故障稱為縱向故障，包括一相斷線、兩相斷線和三相斷線故障。電力系統(tǒng)的故障大多數(shù)是短路故障。我們著重分析短路故障。短路故障的類型短路故障的類型分為三相短路、單相短路接地、兩相短路和兩相短路接地。其中三相短路時三相回路依舊是對稱的，因此稱為對稱短路；其它三

43、種短路都使得三相回路不對稱，故稱為不對稱短路。斷線故障中，一相斷線或者兩相斷線會使系統(tǒng)出現(xiàn)非全相運行情況，也屬于不對稱故障。在電力系統(tǒng)實際運行中，單相短路接地故障發(fā)生的幾率較高，其次是兩相短路接地和兩相短路，出現(xiàn)三相短路的幾率很少。需要注意的是：中性點不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，接地電流很小，允許運行12小時。電力系統(tǒng)各元件參數(shù)標(biāo)幺值的計算（近似計算）發(fā)電機(jī) （7-1）式中 發(fā)電機(jī)額定值為基準(zhǔn)值的電抗標(biāo)幺值； 基準(zhǔn)容量； 發(fā)電機(jī)額定容量。變壓器 （7-2）式中 變壓器短路電壓百分?jǐn)?shù)。電力線路 架空線路 （7-3） 電纜線路 （7-4）式中 L 電力線路長度； 基準(zhǔn)電壓。電抗器 （7-5）式中

44、 電抗器電抗百分?jǐn)?shù)； 、 基準(zhǔn)電流、電壓；、 電抗器額定電流、電壓。無限大功率電源系統(tǒng)三相短路分析（1）系統(tǒng)電源功率為無限大時，外電路發(fā)生故障引起的功率變化遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于電源功率，因而電源的電壓和頻率均為恒定的系統(tǒng)，稱為無限大功率電源系統(tǒng)。（2）無限大功率電源系統(tǒng)發(fā)生三相短路時，短路電流包含兩個分量：一個是幅值恒定的交流分量（周期分量）；一個是衰減的直流分量（非周期分量）。短路的全電流為： （7-6）式中 短路電流周期分量的幅值； C 積分常數(shù)； 短路電流非周期分量衰減時間常數(shù)。（3）短路沖擊電流、最大有效值電流、短路容量沖擊電流： （7-7）最大有效值電流： （7-8）短路容量： （7-9）式中

45、短路電流周期分量的有效值。三、例題分析例7-1： 電力網(wǎng)絡(luò)接線如圖所示，計算網(wǎng)絡(luò)各元件參數(shù)標(biāo)幺值，并畫出網(wǎng)絡(luò)等值電路。解：采用近似計算。 選取，選取各段的平均電壓，則各元件的電抗標(biāo)幺值為： 1發(fā)電機(jī) 2變壓器T-1 3架空線路L-1 4變壓器T-2 5電抗器 6電纜線路L-2 畫出等值電路為：例7-2： 電力網(wǎng)絡(luò)接線如圖所示，計算網(wǎng)絡(luò)各元件參數(shù)標(biāo)幺值，并畫出網(wǎng)絡(luò)等值電路。 解：采用近似計算。選取，選取各段的平均電壓，則各元件的電抗標(biāo)幺值為：1發(fā)電機(jī) 2變壓器T-1 3架空線路L 4變壓器T-2 5電抗器 等值電路為：同步發(fā)電機(jī)突然三相短路分析一、基本要求 了解同步發(fā)電機(jī)突然三相短路的物理過程及

46、短路電流的近似分析；掌握發(fā)電機(jī)的暫態(tài)和次暫態(tài)參數(shù)；了解其等值電路以及同步發(fā)電機(jī)穩(wěn)態(tài)運行方程。二、重點內(nèi)容1、同步發(fā)電機(jī)突然三相短路時，短路電流的分析定子回路電流：穩(wěn)定的交流、衰減的交流、衰減的直流、衰減的二倍頻率交流。轉(zhuǎn)子回路電流：穩(wěn)定的直流、衰減的直流、衰減的交流。2、同步發(fā)電機(jī)突然三相短路時，短路電流周期分量初始值計算（1）不計阻尼繞組短路前定子的電壓方程： （8-1）式中 發(fā)電機(jī)交軸暫態(tài)電勢； 短路前端電壓的交軸分量； 短路前電流的直軸分量； 發(fā)電機(jī)直軸暫態(tài)電抗。暫態(tài)電勢在短路前后瞬間是不變的，因此可以由短路前運行方式求得的來計算短路電流周期分量的起始值，即暫態(tài)電流： （8-2） 工程計

47、算中為了簡便計算，虛構(gòu)暫態(tài)電勢代替： （8-3）則暫態(tài)電流近似計算公式為： （8-4） （2）計及阻尼繞組短路前定子的電壓方程： （8-5） （8-6）式中 、發(fā)電機(jī)交軸、直軸次暫態(tài)電勢；、短路前端電壓的交軸、直軸分量；、短路前電流的直軸、交軸分量；、發(fā)電機(jī)直軸、交軸次暫態(tài)電抗。次暫態(tài)電勢和在短路前后瞬間是不變的，因此可以由短路前運行方式求得的次暫態(tài)電勢來計算次暫態(tài)電流： （8-7） 式中 、直軸、交軸次暫態(tài)電流。工程計算中為了簡便計算，虛構(gòu)次暫態(tài)電勢： （8-8）則次暫態(tài)電流計算公式為： （8-9） 3、發(fā)電機(jī)的同步電抗、暫態(tài)電抗、次暫態(tài)電抗發(fā)電機(jī)直軸同步電抗 （8-10）式中 發(fā)電機(jī)定子漏

48、抗；發(fā)電機(jī)直軸主磁路電抗。發(fā)電機(jī)直軸暫態(tài)電抗 （8-11）式中 發(fā)電機(jī)勵磁繞組漏抗。發(fā)電機(jī)直軸次暫態(tài)電抗 （8-12）式中 發(fā)電機(jī)直軸阻尼繞組漏抗。發(fā)電機(jī)交軸次暫態(tài)電抗 （8-13）式中 發(fā)電機(jī)交軸阻尼繞組漏抗。由以上分析可見： 。4同步發(fā)電機(jī)穩(wěn)態(tài)運行方程同步發(fā)電機(jī)正常運行時電壓方程式： （8-14）式中 發(fā)電機(jī)端電壓相量； 電流相量。三、例題分析例8-1：一臺凸極發(fā)電機(jī)，其分別為0.7和0.4 。如果發(fā)電機(jī)運行在額定電壓和滿負(fù)荷情況（），試計算失掉負(fù)荷前后發(fā)電機(jī)端電壓升高多少？計算中忽略定子電阻和磁路飽和。解：同步發(fā)電機(jī)正常運行相量圖如右所示。因為同步發(fā)電機(jī)運行在額定狀況、滿載運行，取 ，

49、則 即 。 所以有 發(fā)電機(jī)失去負(fù)荷后端電壓升高。例8-2： 一臺100發(fā)電機(jī)，其有關(guān)參數(shù)如下：發(fā)電機(jī)原來作空載運行，其端電壓等于額定電壓。如果在 時突然在發(fā)電機(jī)端部發(fā)生三相短路。試計算：短路瞬間電流周期分量的有效值。短路三個周期時a相的直流分量大小（忽略二倍頻率分量）。解：1在 時突然三相短路 , 。短路前為空載運行，因此短路瞬間電流周期分量有效值為：2忽略二倍頻率分量，則直流分量的起始值等于周期分量的起始值，直流分量的衰減時間常數(shù)為 ，因此短路三個周期（）時 電力系統(tǒng)三相短路的實用計算一、基本要求 掌握電力系統(tǒng)三相短路電流周期分量初始值的計算；掌握運用運算曲線求任意時刻的短路電流周期分量；了

50、解復(fù)雜電力系統(tǒng)三相短路的計算。二、重點內(nèi)容1、電力系統(tǒng)三相短路電流周期分量初始值的計算 在短路計算中，近似的認(rèn)為在突然短路前后瞬間不突變，這樣就可以用短路前的正常運行狀態(tài)計算出，設(shè)正常時發(fā)電機(jī)的端電壓為，電流為，則： （9-1）其模值為： （9-2）短路電流周期分量初始值為： （9-3）式中為電源點到短路點的等值電抗。如果在計算中忽略負(fù)荷，則短路前為空載狀態(tài)，電源的次暫態(tài)電勢取為額定電壓，其標(biāo)幺值為1.0 。2、運用運算曲線求任意時刻的短路電流周期分量轉(zhuǎn)移電抗各電源電動勢節(jié)點到短路點之間的電抗稱為該電源對電路點間的轉(zhuǎn)移電抗。各電源點之間的轉(zhuǎn)移電抗只影響電源之間的不平衡電流。計算電抗將各電源與短

51、路點間的轉(zhuǎn)移電抗分別歸算到各電源的額定容量下的標(biāo)幺值，得到各電源的計算電抗。查運算曲線求任意時刻的短路電流周期分量根據(jù)各電源的計算電抗，查運算曲線得到各電源至短路點的某時刻的短路電流標(biāo)幺值（是以發(fā)電機(jī)額定功率為基準(zhǔn)的標(biāo)幺值）。短路點的總電流為各電源至短路點的短路電流標(biāo)幺值換算得到的有名值之和。三、例題分析例9-1： 電力網(wǎng)絡(luò)接線如圖所示，計算f點發(fā)生三相短路時的 。 解：1選取，選取各段的平均電壓，則各元件的電抗標(biāo)幺值為： 發(fā)電機(jī) 變壓器T1 線路L1 變壓器T2 發(fā)電機(jī) 2畫出等值電路：化簡為： 4計算電流（1）三相短路點的起始次暫態(tài)電流（近似計算） （2）三相短路電流周期分量有效值 （查運

52、算曲線法）方法一：同一計算法（將兩個電源并聯(lián)）：， 查運算曲線得到 方法二：個別計算法（兩個電源分別處理）： ： ， 查運算曲線得到 ：， 查運算曲線得到這里采用同一計算法和個別計算法分別計算，計算結(jié)果相差很小。這是由于兩個電源同為水輪發(fā)電機(jī)組，而且兩個電源距離故障點的遠(yuǎn)近也相差不大，因此將兩個電源并聯(lián)處理，計算誤差不大。例9-2： 某系統(tǒng)接線如圖。取，計算各發(fā)電機(jī)對短路點f的轉(zhuǎn)移阻抗。 解：1選取，選取各段的平均電壓，則各元件的電抗標(biāo)幺值為： ； ； ； 畫出等值電路： 3求轉(zhuǎn)移阻抗：在短路點加電壓， 設(shè) ，則 各發(fā)電機(jī)對短路點f的轉(zhuǎn)移阻抗為： ； ； 。 例9-3： 系統(tǒng)接線如圖。計算f點

53、發(fā)生三相短路時的起始暫態(tài)電流。 解：1等值電路如圖。 選取，選取各段的平均電壓，則各元件的電抗標(biāo)幺值為：等值電路：2計算自短路點看進(jìn)去的等值電抗：3計算起始暫態(tài)電流： 例9-4：某電力系統(tǒng)如圖所示，發(fā)電機(jī)F-1和F-2參數(shù)相同，各元件參數(shù)已在圖中標(biāo)出。取，計算各元件的標(biāo)幺值參數(shù)；當(dāng)再網(wǎng)絡(luò)中的K點發(fā)生三相短路時，求短路點的，和的有名值；求上述情況下流過發(fā)電機(jī)F-1和F-2的的有名值。 解計算各元件參數(shù)在統(tǒng)一基準(zhǔn)下的標(biāo)幺值 各電壓段的基準(zhǔn)值為： 各元件參數(shù)的標(biāo)幺值為：發(fā)電機(jī)F-1，F(xiàn)-2， 電抗機(jī)DK，變壓器B，輸電線路L，等值網(wǎng)絡(luò)如圖（b）所示。因為網(wǎng)絡(luò)中各電源電勢相同，故組合電勢等于化簡前的的

54、電源電勢，化簡后的網(wǎng)絡(luò)如圖（c）所示，圖中求短路點的，周期分量有效值， 取，則 求流過發(fā)電機(jī)F-1，F(xiàn)-2的的有名值。 通過F-1的 通過F-2的 對稱分量法及電力系統(tǒng)元件的各序參數(shù)和等值電路一、基本要求 掌握對稱分量法；掌握各元件負(fù)序和零序參數(shù)的計算原理和方法；掌握正序、負(fù)序、零序的等值電路形成方法。二、重點內(nèi)容對稱分量法三組對稱的三相向量（如圖）分別為：（1）正序分量：、幅值相等，相位互差，相序為a超前b超前c。因此有：，。式中 ， 。 （2）負(fù)序分量：、幅值相等，相位互差，但相序與正序相反，為a超前c超前b。因此有： ，。（3）零序分量：、幅值和相位均相同，完全相等。因此有：。正序、負(fù)序

55、、零序三組對稱的三相向量合成得到一組不對稱的三相向量、。這組不對稱三相向量與三組對稱分量中a相的關(guān)系為： （10-1）其逆關(guān)系為： （10-2）說明一組不對稱向量可以唯一地分解成三組對稱分量：正序分量、負(fù)序分量和零序分量。變壓器的零序電抗和等值電路變壓器是靜止元件，正序和負(fù)序電抗是相等的，零序電抗與正序、負(fù)序電抗是不相同的。變壓器的零序電抗與變壓器繞組的接線方式和變壓器的結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。（1）雙繞組變壓器零序電壓施加在變壓器繞組的三角形側(cè)或不接地星形側(cè)時，變壓器中都沒有零序電流流通，變壓器的零序電抗 。零序電壓施加在接地星形側(cè)時，該側(cè)零序電流經(jīng)中性點流入大地，構(gòu)成回路；但另一側(cè)零序電流流通情況決

56、定于其接線方式。a 接線變壓器變壓器側(cè)流過零序電流時，在三角形側(cè)將感應(yīng)零序電動勢，并在三角形內(nèi)部形成環(huán)流，零序電流流不到繞組以外。三角形側(cè)感應(yīng)的電動勢以電壓降的形式完全降落于該側(cè)的漏電抗中，相當(dāng)于該側(cè)繞組接地。變壓器的零序電抗（近似取）。b 接線變壓器變壓器側(cè)流過零序電流時，在側(cè)將感應(yīng)零序電動勢，但零序電流沒有通路，變壓器相當(dāng)于空載，變壓器的零序電抗（近似取，則）。c 接線變壓器變壓器一次側(cè)流過零序電流，在二次側(cè)將感應(yīng)零序電動勢，但二次繞組中是否有零序電流，取決于外電路是否有接地中性點。如果外電路有接地中性點，則二次繞組中有零序電流流通，變壓器的零序電抗（近似取）；如果外電路沒有接地中性點，則

57、二次繞組中沒有零序電流流通，變壓器的零序電抗（近似取，則）。需要說明的是：三相三柱式變壓器由于 ，需計入的具體數(shù)值。一般在實用計算中可以近似取 。（2）三繞組變壓器可以按照兩個雙繞組變壓器來處理。（3）自耦變壓器自耦變壓器一、二次繞組都是接線，如果有第三繞組，一般為三角形接線。中性點直接接地的 和 接線自耦變壓器它們的零序等值電路與普通的雙繞組、三繞組變壓器的完全相同。只是中性點的電流為： 。中性點經(jīng)電抗接地的 和 接線自耦變壓器接線自耦變壓器中性點經(jīng)電抗接地時，歸算到一次側(cè)的等值零序電抗為： （10-3）接線自耦變壓器中性點經(jīng)電抗接地時，歸算到一次側(cè)的各側(cè)零序電抗為： （10-4）電力系統(tǒng)正

58、序、負(fù)序和零序網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成正序網(wǎng)絡(luò)是一個有源網(wǎng)，正序電流的流通與變壓器的接線方式和中性點的運行方式無關(guān)。正序網(wǎng)絡(luò)的等值電路如下圖所示，對應(yīng)的電壓電流方程為： （10-5a）負(fù)序網(wǎng)絡(luò)是一個無源網(wǎng)，負(fù)序電流的流通也與變壓器的接線方式和中性點的運行方式無關(guān)。負(fù)序網(wǎng)絡(luò)的等值電路如下圖所示，對應(yīng)的電壓電流方程為： （10-5b）零序網(wǎng)絡(luò)是一個無源網(wǎng)，零序電流的流通與變壓器的接線方式和中性點的運行方式有關(guān)系。零序網(wǎng)絡(luò)的等值電路如下圖所示，對應(yīng)的電壓電流方程為： （10-5c）三、例題分析例10-1： 電力網(wǎng)絡(luò)接線如圖所示，畫出零序網(wǎng)絡(luò)。 解： 零序網(wǎng)絡(luò)：例10-2： 電力網(wǎng)絡(luò)接線如圖所示，畫出零序網(wǎng)絡(luò)。 解

59、： 零序網(wǎng)絡(luò)：不對稱故障的分析計算一、基本要求 掌握電力系統(tǒng)單相接地短路、兩相短路和兩相短路接地故障的電流、電壓的計算；了解正序定則，掌握非故障處電流、電壓的計算；了解非全相運行的分析計算。二、重點內(nèi)容單相接地短路電力系統(tǒng)發(fā)生a相短路接地，則邊界條件方程為： （11-1）根據(jù)單相短路的邊界條件，可以得到單相短路的復(fù)合序網(wǎng)：圖11-1 單相短路接地的復(fù)合序網(wǎng)解聯(lián)立方程（11-1）和（10-11），或者直接由復(fù)合序網(wǎng)均可推導(dǎo)出故障處三序電流為： （11-2）故障相（ a相）的短路電流為： （11-3）故障處各序電壓為： （11-4）則故障處三相電壓為： （11-5）兩相短路電力系統(tǒng)發(fā)生b、c兩相短

60、路，則邊界條件方程為： （11-6）根據(jù)兩相短路的邊界條件，可以得到兩相短路的復(fù)合序網(wǎng)：圖11-2 兩相短路的復(fù)合序網(wǎng)解聯(lián)立方程（11-6）和（10-11），或者直接由復(fù)合序網(wǎng)均可推導(dǎo)出故障處三序電流為： （11-7）故障相（ b、c兩相）的短路電流為： （11-8） （11-9）故障處各序電壓為： （11-10）則故障處三相電壓為： （11-11）兩相短路接地電力系統(tǒng)發(fā)生b、c兩相短路接地，則邊界條件方程為： （11-12）根據(jù)兩相短路接地的邊界條件，可以得到兩相短路接地的復(fù)合序網(wǎng)：圖11-3 兩相短路接地的復(fù)合序網(wǎng)解聯(lián)立方程（11-12）和（10-11），或者直接由復(fù)合序網(wǎng)均可推導(dǎo)出故障處