电力系统分析学习指导习题集 (2)参考资料.doc

第一部分电力系统稳态分析
电力系统的基本概念
一、基本要求
掌握电力系统的组成和生产过程、电力系统运行的特点和基本要求;了解电力系统负荷的构成;掌握电力系统结线方式、电力系统的电压等级、电力系统中性点运行方式。
二、重点内容
电力系统运行的特点
电能具有易于转换、输送,便于实现自动化控制的优点;电能传输速度非常快;电能在电网中不能大量储存,只能转化成其它能量达到储存的目的(如蓄电池)。
电力系统运行的基本要求是:可靠、优质、经济。
电力系统结线方式
电力系统结线方式分为无备用和有备用结线两类。无备用结线包括单回路放射式、干线式和链式网络,有备用结线包括双回路放射式、干线式、链式以及环式和两端供电网络。
电力系统的电压等级
国家标准规定的标准电压等级主要有:3kV 、6kV 、10kV 、35kV 、110kV 、220kV 、330kV 、500kV、750kV ……。
电力系统中性点运行方式
中性点运行方式主要分为两类:中性点直接接地和不接地,其中中性点不接地还包含中性点经消弧线圈接地。中性点直接接地系统称为大电流接地系统;中性点不接地系统称为小电流接地系统。
综合考虑系统供电的可靠性以及设备绝缘费用的因素,在我国110kV及以上电压等级的系统采用中性点直接接地,35kV及以下电压等级的系统采用中性点不接地或经消弧线圈接地(35kV及以下电压等级的系统当单相接地的容性电流较大时,中性点应装设消弧线圈)。
三、例题分析
例1-1: 举例说明无备用结线和有备用结线的优缺点。
解: (1) 无备用结线:每一个负荷只能由一回线供电,因此供电可靠性差;其优点在于简单、经济、运行方便。
图1-1 无备用结线
,发电机额定容量为,输出电压等级为。经过升压变压器T-1,将电压等级升高到110 kV。L-1为110 kV电压等级的高压输电线路,长度为80 km。T-2是降压变压器,将电压等级由110 kV降为6 kV。L-2为6 kV电压等级的输电线路。
电网中,A和B为负荷点,都是由发电机G向它们供电。
(2) 有备用结线:每一个负荷都能由两回线供电,因此供电可靠性高;其缺点在于不够经济。有备用结线中的环式结线和两端供电网络供电可靠性高,也较为经济,缺点在于运行调度较复杂。
图1-2 有备用结线
,节点①是电源节点,节点④和节点⑥是负荷节点。输电线路L-1、L-2、L-3构成了一个闭环。这是一个环式结线网络,负荷Ⅰ可以由线路L-1和线路L-2供电,负荷Ⅱ可以由线路L-2和线路L-3供电。供电可靠性大大提高。
电力网络各元件的参数和等值电路
基本要求
掌握电力线路的结构;掌握电力线路的电阻、电抗、电导和电纳,电力线路的方程及等值电路;掌握变压器的参数及等值电路,电力网络的等值电路;掌握标幺值的计算。
重点内容
电力线路的参数和等值电路
电阻…………………………………(2-1)
式中ρ——导线材料的电阻率;S——导线的额定截面积;L——导线长度。
电抗…………………………………(2-2)
………………………………(2-3)
式中 x1——导线单位长度电抗; Dm——几何均距;r ——导线半径。
电纳…………………………………(2-4)
……………………………(2-5)
式中 b1——导线单位长度电纳。
电导 G ≈ 0 …………………………………(2-6)
中等长度电力线路采用П形等值电路,如图2-1所示。
双绕组变压器的参数和等值电路
电阻……………………………(2-7)
式中 Pk——变压器的短路损耗(kW); SN——变压器额定容量(MVA);
UN ——变压器额定电压(kV)。
电抗……………………………(2-8)
式中 Uk %——变压器的短路电压百分数。
电导……………………………(2-9)
式中 P0——变压器的空载损耗(kW)。
电纳……………………………(2-10)
式中 I0 %——变压器的空载电流百分数。
变压器的等值电路有两种,即Γ形等值电路和Т型等值电路。在电力系统计算中,通常用Γ形等值电路,如图2-2所示。
三绕组变压器的参数和等值电路
计算三绕组变压器参数的方法与计算双绕组变压器时没有本质区别,但由于三绕组变压器各绕组的容量比有不同组合,各绕组在铁芯上的排列也有不同方式,计算时需注意。三个绕组的容量比相同(100/100/100)时,三绕组变压器的参数计算和等值电路如下所示;三个绕组的容量比不同(100/100/50、100/50/100)时,制造厂提供的短路损耗需要归算,计算方法参看例2-3。
电阻
先根据绕组间的短路损耗Pk ( 1-2 )、Pk ( 1-3 )、Pk ( 2-3