1、1第1頁，共69頁，2022年，5月20日，20點35分，星期三3、簡單配電網的潮流計算 開式網（一端電源供電的網絡）中的負荷只能從一個電源取得電能。潮流計算即是根據已知的負荷及電源電壓計算出其他節點的電壓和元件上的功率分布。 4、復雜配電網的潮流計算 *5、配電網的無功補償和電壓調整 影響電力系統電壓的主要因素是無功功率。只有系統向負荷提供足夠的無功功率時，系統電壓才有可能維持在正常水平；如果系統內的無功電源不足，系統的端電壓就將被迫降低。2第2頁，共69頁，2022年，5月20日，20點35分，星期三6、配電網的短路電流計算 在供配電系統的設計和運行中，不僅要考慮系統的正常運行狀態，還要考

2、慮系統的不正常運行狀態和故障情況，最嚴重的故障是短路故障。無窮大功率條件下三相短路時的物理過程和物理量；三相短路電流的計算。7、低壓電網短路電流計算 自學 重點：配電網的電壓計算；配電網的損耗計算；簡單配電網的潮流計算；無功補償和電壓調整；無窮大功率條件下的短路電流計算。 難點：配電網的損耗計算；短路電流計算。3第3頁，共69頁，2022年，5月20日，20點35分，星期三一、配電網的電壓降落 電壓降落指線路首末兩端電壓的相量差 。由上圖可得第一節 配電網的電壓計算4第4頁，共69頁，2022年，5月20日，20點35分，星期三（1）已知環節末端電壓及功率 以末端電壓為參考相量，負荷為感性，則

3、可得或5第5頁，共69頁，2022年，5月20日，20點35分，星期三（a）末端電壓降落的縱、橫分量（2）已知環節首端電壓及功率，參照上述推導6第6頁，共69頁，2022年，5月20日，20點35分，星期三（b）首端電壓降落的縱、橫分量 7第7頁，共69頁，2022年，5月20日，20點35分，星期三 注意：當已知末端的電壓及功率求首端的電壓時，取末端電壓為參考相量；當知首端的電壓及功率求末端電壓時，取首端電壓為參考相量，所以有： 但如圖：8第8頁，共69頁，2022年，5月20日，20點35分，星期三二、配電網的電壓損耗 電壓損耗指線路首末兩端電壓的數值差。電壓損耗的大小為圖中的AG。 如忽

4、略其橫分量，電壓損耗由兩部分組成的，即： 式中第一部分與有功功率和電阻有關，第二部分與無功功率和電抗有關，這些因素對電壓損耗值的影響程度是由電網特性所決定的。 9第9頁，共69頁，2022年，5月20日，20點35分，星期三三、配電網的電壓偏移 電壓偏移是指線路首端或末端電壓與線路額定電壓的數值差 。電壓偏移常用百分值表示，即 ： 常以電壓損耗和電壓偏移作為衡量電壓質量的主要指標。 10第10頁，共69頁，2022年，5月20日，20點35分，星期三第二節 配電網的損耗計算與降損措施 通常配電網的損耗是由兩部分組成的： 一部分是與傳輸功率有關的損耗，它產生在輸電線路和變壓器的串連阻抗上，傳輸功

5、率愈大則損耗愈大，這種損耗叫變動損耗，在總損耗中所占比重較大； 另一部分損耗則僅與電壓有關，它產生在輸電線路和變壓器的并聯導納上，如輸電線路的電暈損耗、變壓器的勵磁損耗等，這種損耗叫固定損耗。 11第11頁，共69頁，2022年，5月20日，20點35分，星期三1、線路的功率損耗首端導納的功率損耗：末端導納的功率損耗：！負號表示容性無功功率阻抗的功率損耗：12第12頁，共69頁，2022年，5月20日，20點35分，星期三2、變壓器的功率損耗阻抗的功率損耗：或：！用工程單位13第13頁，共69頁，2022年，5月20日，20點35分，星期三導納的功率損耗：14第14頁，共69頁，2022年，5

6、月20日，20點35分，星期三 對于三繞組變壓器，應用這些公式同樣可以求出各側繞組的功率損耗，即15第15頁，共69頁，2022年，5月20日，20點35分，星期三3、配電網的電能損耗配電網的電能損耗：在給定的時間內，配電網的所有送電、變電環節損耗的電量。 在同一時間內，配電網的電能損耗占供電量的百分比，稱為配電網的損耗率，簡稱網損率或線損率。 （1）電能損耗和損耗率16第16頁，共69頁，2022年，5月20日，20點35分，星期三影響因素：1）有一部分與元件通過的電流的平方（或功率）成正比，如變壓器繞組和線路導線中的損耗；2）另一部分則同施加給元件的電壓有關，如變壓器鐵芯損耗、電纜和電容器

7、絕緣介質中的損耗等。 17第17頁，共69頁，2022年，5月20日，20點35分，星期三 假定在一段時間內線路的負荷不變，則功率損耗也不變，相應的電能損耗： 由于電力系統的實際負荷是隨時都在改變的，線路的功率損耗也隨時間而改變。（2）電力線路的電能損耗的計算（kWh）復雜！I(A)、P（kW)、Q（kvar）、U(kV)P（MW)、Q（Mvar）、U(kV)（MWh）18第18頁，共69頁，2022年，5月20日，20點35分，星期三工程上采用“最大負荷損耗時間法 ”最大負荷損耗時間可以理解為：如果線路中輸送的功率一直保持為最大負荷功率Smax（此時的有功損耗為Pmax），在小時內的電能損耗

8、恰好等于線路全年的實際電能損耗，則稱為最大負荷損耗時間。19第19頁，共69頁，2022年，5月20日，20點35分，星期三先介紹：（最大負荷年利用小時數）的定義：如果用戶以年最大負荷持續運行小時，其所消耗的電能等價于該用戶以實際負荷運行時全年消耗的電能 。 20第20頁，共69頁，2022年，5月20日，20點35分，星期三由表41可得不同行業的最大負荷年利用小時數 由和用戶功率因數，從表42中查出的值。 21第21頁，共69頁，2022年，5月20日，20點35分，星期三的值 22第22頁，共69頁，2022年，5月20日，20點35分，星期三 當變壓器兩側電壓在額定電壓附近時，可由下式計

9、算變壓器全年的電能損耗，即 （3）變壓器電能損耗的計算空載損耗負載繞組損耗 變壓器鐵芯中電能損耗按全年投入運行的實際小時數來計算；變壓器繞組中電能損耗的計算也可采用最大負荷損耗時間法。23第23頁，共69頁，2022年，5月20日，20點35分，星期三注：（kWh）（MWh）24第24頁，共69頁，2022年，5月20日，20點35分，星期三4、配電網的降損措施合理使用變壓器； （三相負載力求平衡，采用節能型變壓器等） 合理進行無功補償；對電力線路進行改造，擴大導線的載流水平 ；調整負荷，使負荷平衡。25第25頁，共69頁，2022年，5月20日，20點35分，星期三第三節 簡單配電網的潮流計

10、算三種情況、兩種類型開式網：只有一端電源供電的網絡。 潮流計算： 根據已知的負荷(功率）及電源電壓計算出其它節點的電壓和元件上的功率分布。26第26頁，共69頁，2022年，5月20日，20點35分，星期三三種情況兩種類型1、已知末端電壓和功率，求首端電壓和功率2、已知首端電壓和功率，求末端電壓和功率3、已知末端功率和首端電壓，求首端功率和末端電壓（常見）A、同一電壓等級的開式網計算B、不同電壓等組的開式網計算27第27頁，共69頁，2022年，5月20日，20點35分，星期三1、已知末端電壓和功率，求首端電壓和功率（1）功率計算（2）電壓計算（3）對功率和電壓交替計算28第28頁，共69頁，

11、2022年，5月20日，20點35分，星期三2、已知首端電壓和功率，求末端電壓和功率（1）功率計算（2）電壓計算（3）對功率和電壓交替計算29第29頁，共69頁，2022年，5月20日，20點35分，星期三3、已知末端功率和首端電壓，求首端功率和末端電壓（1）設定各節點電壓等于其額定電壓近似計算（常用）：（2）與第一種情況一樣求出功率分布（3）與第二種情況一樣求出各節點電壓分布精確計算：不斷迭代！30第30頁，共69頁，2022年，5月20日，20點35分，星期三A、同一電壓等級的開式網計算屬于第三種情況!做出等值電路后，可以直接計算!31第31頁，共69頁，2022年，5月20日，20點35

12、分，星期三B、不同電壓等級的開式網計算用變壓器阻抗與具有變比為k的理想變壓器串聯來表示：（1）變壓器有兩種表示法 變壓器兩側的電壓不同，經過變壓器時要進行變換（功率不變換）32第32頁，共69頁，2022年，5月20日，20點35分，星期三把變壓器低壓側的線路參數按變比k歸算到高壓側表示：（2）計算過程1）設各點電壓等于其額定電壓值；2）由末端推算出各段的功率損耗和首端功率；3）再由首端起逐段求出各點電壓。注：低壓側的電壓計算結果，要進行反歸算成實際值！33第33頁，共69頁，2022年，5月20日，20點35分，星期三第四節 復雜配電網的潮流計算一、配電網潮流計算的數學模型二、配電網潮流計算

13、方法不要求！34第34頁，共69頁，2022年，5月20日，20點35分，星期三一、配電網的無功補償1、電力系統的無功平衡 影響電力系統電壓的主要因素是無功功率。（1）電力系統的無功負荷及無功損耗 無功負荷是滯后功率因數運行的用電設備所吸取的無功功率。電力系統的無功負荷主要是異步電動機。 電網中無功損耗一般有兩部分：一是輸電線路的無功損耗；二是變壓器上的無功損耗。 第五節 配電網的無功補償和電壓調整35第35頁，共69頁，2022年，5月20日，20點35分，星期三（2）無功電源 電力系統的無功電源包括同步發電機、調相機、電容器及靜止無功補償器、線路充電功率等。（3）無功平衡 電力系統無功功率

14、平衡包含兩個含義。首先是對于運行的各個設備，要求系統無功電源所發出的無功功率與系統無功負荷及無功損耗相平衡，即：無功負荷 無功損耗 無功發電 36第36頁，共69頁，2022年，5月20日，20點35分，星期三對于實際系統或在系統規劃設計中，要求系統無功電源設備容量與系統運行所需要的無功電源及系統的備用無功電源相平衡，滿足運行的可靠性及適應系統負荷發展的需要，即 ：無功電源設備容量 無功備用容量 37第37頁，共69頁，2022年，5月20日，20點35分，星期三2、無功補償的原理加裝了一部分無功補償設備Qc后 視在功率S比S小了，補償后電力網的功率因數由補償前的cos1提高到cos2。 38

15、第38頁，共69頁，2022年，5月20日，20點35分，星期三補償容量的確定：39第39頁，共69頁，2022年，5月20日，20點35分，星期三（3）改善電壓質量（1）減少系統元件的容量，換個角度看是提高電網的輸送能力（2）降低網絡功率損耗和電能損耗3、無功補償的意義40第40頁，共69頁，2022年，5月20日，20點35分，星期三（1）總體平衡與局部平衡相結合（分層分區平衡）。 （2）電業部門補償和用戶補償相結合。 （3）分散補償（配電變或用戶補償）與集中補償（變電所中設大容量的補償設備）相結合，以分散為主。 （4）降損與調壓相結合，以降損為主。4、無功補償的配置原則41第41頁，共6

16、9頁，2022年，5月20日，20點35分，星期三5、無功補償的措施（1）利用同步發電機進行補償增發無功，適當減發有功。（2）利用調相機進行無功補償 即是空載過勵運行的同步發電機，發無功；而在欠勵運行時吸收無功。（3）利用電容器進行無功補償額定運行下可發的無功：42第42頁，共69頁，2022年，5月20日，20點35分，星期三 1）由可控硅控制的電抗器與電容器并聯組成的無功補償裝置，并聯在降壓變電所的低壓母線上 （4）利用靜止補償器進行無功補償2）響應速度快，調節性能好。3）逐步取代調相機 43第43頁，共69頁，2022年，5月20日，20點35分，星期三二、電壓調整1、電力系統的電壓管理

17、 在進行電力系統規劃設計時，由于各負荷點對電壓質量的要求還不明確，所以難以具體確定各中樞點電壓控制的范圍。 為此規定了“逆調壓”、“順調壓”、“常調壓”等幾種中樞點電壓控制的方式。 44第44頁，共69頁，2022年，5月20日，20點35分，星期三2、電壓調整的基本原理由發電廠母線處電壓開始推算，可求得： 45第45頁，共69頁，2022年，5月20日，20點35分，星期三 為維持用戶處端電壓滿足要求，可采用以下措施進行電壓調整：（1）調節勵磁電流以改變發電機端電壓；（2）改變變壓器T1、T2的變比；（3）通過改變電力網無功功率分布；（4）改變輸電線路的參數（降低輸電線路的電抗）。 46第4

18、6頁，共69頁，2022年，5月20日，20點35分，星期三3、各種調壓措施的合理應用（1）各類用戶將功率因數提高到現行規程的規定。 （2）改變發電機勵磁，改變發電機輸出的無功功率和發電機的端電壓 。（3）增添必要的無功補償容量，并按無功功率就地平衡的原則進行補償容量的分配。 47第47頁，共69頁，2022年，5月20日，20點35分，星期三（4）當系統的無功功率供應比較充裕時，各變電所的調壓問題可以通過選擇變壓器的分接頭來解決。 （5）在整個系統無功不足的情況下，不宜采用調整變壓器分接頭的辦法來提高電壓。 （6）對于10kV及以下電壓等級的電網，由于負荷分散、容量不大，按允許電壓損耗來選擇

19、導線截面是解決電壓質量問題的正確途徑 。48第48頁，共69頁，2022年，5月20日，20點35分，星期三現在都用有載調壓變壓器:1) 500kV級等變壓器，一般高壓側分接頭設定在額定電壓水平的檔位上，運行中主要靠投切低壓側的電容器和電抗器來滿足電壓水平。2）終端變壓器，根據實測的電壓水平，調整高壓側的分接頭。49第49頁，共69頁，2022年，5月20日，20點35分，星期三第六節 配電網的短路電流計算1、三相對稱短路過程簡單分析5、若已知短路容量，求供電系統的阻抗2、短路沖擊電流4、用標么值計算3、求短路電流周期分量的有效值6、系統的運行方式7、短路電流的計算步驟8、有限容量電源的短路電

20、流計算50第50頁，共69頁，2022年，5月20日，20點35分，星期三短路：供電系統中一相或多相載流導體接地或相互接觸并產生超出規定值的大電流。51第51頁，共69頁，2022年，5月20日，20點35分，星期三產生的原因：絕緣損壞、誤操作70%、雷擊或過電壓擊穿。短路導致的后果：1）短路電流的數值一般是正常工作電流的10多倍；2）產生電動力、和設備溫升，造成極大的破壞；3）使供電電源母線的電壓降低，影響非故障的電氣設備的運行。52第52頁，共69頁，2022年，5月20日，20點35分，星期三一、短路過程的簡單分析53第53頁，共69頁，2022年，5月20日，20點35分，星期三短路前

21、整個回路流過的電流i為： 短路前電流幅值 相電壓的初相角 每相阻抗的阻抗角 短路后分成兩個獨立回路，左端回路電流（瞬時值）：這個微分方程的解 ：54第54頁，共69頁，2022年，5月20日，20點35分，星期三這個微分方程的解 ：短路電流的非周期分量; 按指數規律衰減短路電流的周期分量 周期分量的幅值非周期分量的初始值 回路的時間常數 55第55頁，共69頁，2022年，5月20日，20點35分，星期三若電源電壓維持恒定(或為無窮大電源):周期分量的起始值(次暫態電流)一般可用短路發生前的電流值代之56第56頁，共69頁，2022年，5月20日，20點35分，星期三2、短路沖擊電流當經過半個

22、周期時（約0.01s）后，出現沖擊電流的最大值 ：沖擊系數高壓供電系統：低壓供電系統：；周期分量的有效值；沖擊電流的有效值：(高壓)(低壓)）沖擊電流的最大值 用于校驗設備的動穩定性）沖擊電流的有效值 用于校驗設備（斷路器）的開斷能力（開斷電流）57第57頁，共69頁，2022年，5月20日，20點35分，星期三3、求短路電流周期分量的有效值把電源看成無窮大電源,即維持電壓不變，則:高壓供電系統：低壓供電系統：58第58頁，共69頁，2022年，5月20日，20點35分，星期三4、用標么值計算供電系統元件電抗的計算線路：等于電抗乘以基準容量后，除以該線路所在區段平均電壓的平方值。 變壓器：電抗器：電力系統：59第59頁，共69頁，2022年，5月20日，20點35分，星期三則短路電流：則三相短路容量：令 60第60頁，共69頁，2022年，5月20日，20點35分，星期三5、若已知短路容量，求供電系統的阻抗 如已知電力系統變電所出口斷路器的短路容量（遮斷容量）為則供電系統的阻抗：61第61頁，共69頁，2022年，5月20日，20點35分，星期三 短路電流的大小與系統的運行方式有很大的關系。 最大運行方式和最小運行方式 1）最大運行方式下發電機組投運多，雙回輸電線路及并