电力系统分析01
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电力系统1实验报告
电力系统1实验报告电力系统实验单机一无穷大系统稳态运行实验学院：电气信息学院专业：电气工程及其自动化班级：123030108学号：2012141441378姓名：黄金老师:单机一无穷大系统稳态运行实验一、实验目的1.了解和掌握对称稳定情况下，输电系统的各种运行状态与运行参数的数值变化范围；2.了解和掌握输电系统稳态不对称运行的条件；不对称度运行参数的影响；不对称运行对发电机的影响等。
二、原理与说明电力系统稳态对称和不对称运行分析，除了包含许多理论概念之外，还有一些重要的“数值概念”。
为一条不同电压等级的输电线路，在典型运行方式下，用相对值表示的电压损耗，电压降落等的数值范围，是用于判断运行报表或监视控制系统测量值是否正确的参数依据。
因此，除了通过结合实际的问题，让学生掌握此类“数值概念”外，实验也是一条很好的、更为直观、易于形成深刻记忆的手段之一。
实验用一次系统接线图如图2所示。
XL1QF2On Li®1* £ 5 0 l图2 一次系统接线图本实验系统是一种物理模型。
原动机米用直流电动机来模拟，当然，它们的特性与大型原动机是不相似的。
原动机输出功率的大小，可通过给定直流电动机的电枢电压来调节。
实验系统用标准小型三相同步发电机来模拟电力系统的同步发电机，虽然其参数不能与大型发电机相似，但也可以看成是一种具有特殊参数的电力系统的发电机。
发电机的励磁系统可以用外加直流电源通过手动来调节，也可以切换到台上的微机励磁调节器来实现自动调节。
实验台的输电线路是用多个接成链型的电抗线圈来模拟，其电抗值满足相似条件。
"无穷大"母线就直接用实验室的交流电源，因为它是由实际电力系统供电的，因此，它基本上符合“无穷大”母线的条件。
为了进行测量，实验台设置了测量系统，以测量各种电量（电流、电压、功率、频率）。
为了测量发电机转子与系统的相对位置角（功率角），在发电机轴上装设了闪光测角装置。
电力系统暂态分析：第一章 电力系统故障分析(2)讲解
为了进行拉氏反变换，将上式改写为：
id (
p
)
Ud( 0 x'd
)
1 p2 1
U q( 0 x'd
)
1 p
p p2
1
iq (
p)
U q( 0 ) xq
iq( p ) [( r pX d ( p ))Uq( 0 ) X d ( p )Ud( 0 ) ] pD( p ) 其中：
D( p ) X d ( p )xq p2 r[ X d ( p ) xq ] p r 2 X d ( p )xq
1.3.1 不计阻尼绕组时同步电机三相短路
0 p f ( p ) rf i f ( p )
可得： 0 pxad id ( p ) px f i f ( p ) rf i f ( p )
即励磁电流故障分量的拉氏变换为：
i f
(
p
)
xad p rf x f
p
id (
p)
1.3.1 不计阻尼绕组时同步电机三相短路
d( q(
p p
) )
xd id ( xqiq (
p) p)
xad
i
f
(
p
)
f ( p ) xad id ( p ) x f i f ( p )
Ud( 0 ) Ud( 0 )
p p
p d ( p q(
p ) q( p ) d (
d ( 0 ) q( 0 ) f ( 0 ) 0
1.3.1 不计阻尼绕组时同步电机三相短路
电力系统分析第1章
投产908万kW，在建2180万kW 核电机组
9
装机容量迅速增长
GW
900 800 700 600 500 400 300 200 100 0 20 1970 69 1980 319 338 357 391 441 622 508 713 793 874
138
1990
183
214
299
1993
1995
抽水储能电站剖面图
水轮发电机
风电场效果图
风电场远眺
11年45050兆瓦
1.1.4 电网的结构和接线方式
电网的分层结构、按照电压等级可分为输电网和配电网
输电网:
将大容量发电厂的电能可靠而经济地输送到负荷集中地区
配电网
分配电能，电压等级较输电网低。
电力系统接线图
地理接线图 电气接线图（地理上远的节点，电气上未必远）
6
1.1.2 电力系统发展简史和我国电力系统
1）电力系统发展简史
1831年法拉第发现电磁感应定律，1875年巴黎北火车站发电厂 建立，电进入实用阶段；1882年T.A.爱迪生在纽约主持建造珍 珠街电站，它装有6台直流发电机（总容量约670千瓦），用110 伏电压供1300盏电灯照明，组成了首个直流电力系统 19世纪90年代 ，三相交流输电系统研制成功，它克服了直流输 电系统的局限性，并很快取代了直流输电，成为电力系统大发 展的里程碑 从 20 世纪初到 60 年代末，最高交流输电电压从 12.44kV提 高到765kV；1985年前苏联建成1150kV特高压线路 20 世纪 50 年代末，现代高压直流输电技术的出现奠定了当今 高压交/直流电力系统的基础，目前直流最高电压已达±800kV
9
装机容量迅速增长
GW
900 800 700 600 500 400 300 200 100 0 20 1970 69 1980 319 338 357 391 441 622 508 713 793 874
138
1990
183
214
299
1993
1995
抽水储能电站剖面图
水轮发电机
风电场效果图
风电场远眺
11年45050兆瓦
1.1.4 电网的结构和接线方式
电网的分层结构、按照电压等级可分为输电网和配电网
输电网:
将大容量发电厂的电能可靠而经济地输送到负荷集中地区
配电网
分配电能，电压等级较输电网低。
电力系统接线图
地理接线图 电气接线图（地理上远的节点，电气上未必远）
6
1.1.2 电力系统发展简史和我国电力系统
1）电力系统发展简史
1831年法拉第发现电磁感应定律，1875年巴黎北火车站发电厂 建立，电进入实用阶段；1882年T.A.爱迪生在纽约主持建造珍 珠街电站，它装有6台直流发电机（总容量约670千瓦），用110 伏电压供1300盏电灯照明，组成了首个直流电力系统 19世纪90年代 ，三相交流输电系统研制成功，它克服了直流输 电系统的局限性，并很快取代了直流输电，成为电力系统大发 展的里程碑 从 20 世纪初到 60 年代末，最高交流输电电压从 12.44kV提 高到765kV；1985年前苏联建成1150kV特高压线路 20 世纪 50 年代末，现代高压直流输电技术的出现奠定了当今 高压交/直流电力系统的基础，目前直流最高电压已达±800kV
电力系统短路分析
电力系统短路分析
目录
CONTENTS
• 电力系统短路概述 • 短路电流计算 • 短路故障分析 • 电力系统短路保护 • 短路分析案例 • 结论与展望
01 电力系统短路概述
短路定义与分类
பைடு நூலகம்
短路定义
在电力系统中，由于某种原因导致电 路中的电流不经过负载直接流回电源 的现象。
短路分类
根据短路发生的位置和短路电流的大 小，可以分为单相短路、两相短路和 三相短路。
详细描述
针对传统短路保护装置存在的不足，研发了一种新型的短路保护装置。通过在多个场景下的应用和测试，该装置 表现出良好的性能和稳定性，能够有效提高电力系统的安全性和可靠性。
06 结论与展望
短路分析的重要性和意义
保障电力系统安全稳定运行
短路故障是电力系统中最常见的故障之一，对其进行准确分析有 助于及时发现和解决故障，降低对整个系统的影响。
系统稳定性下降
短路可能导致系统电压下降，影响电力系统 的稳定性。
火灾风险
短路可能导致电弧产生，引发火灾。
02 短路电流计算
短路电流计算方法
欧姆定律法
基于欧姆定律，通过系 统各元件的电阻和电感 计算短路电流的大小。
叠加法
将系统中的各个元件对 短路电流的贡献分别计 算，然后进行叠加得到
总短路电流。
等效电压源法
通过分析电流和电压的波形来判断 是否存在短路故障。
04
短路故障的预防与处理
加强设备维护和检修
定期检查设备的绝缘状况和运行状态， 及时发现并处理潜在的故障隐患。
提高设备质量
选用高质量的设备和材料，减少设备 故障和绝缘损坏的可能性。
安装保护装置
在关键设备和线路安装保护装置，如 断路器和熔断器，以便在发生短路故 障时及时切断电路。
目录
CONTENTS
• 电力系统短路概述 • 短路电流计算 • 短路故障分析 • 电力系统短路保护 • 短路分析案例 • 结论与展望
01 电力系统短路概述
短路定义与分类
பைடு நூலகம்
短路定义
在电力系统中，由于某种原因导致电 路中的电流不经过负载直接流回电源 的现象。
短路分类
根据短路发生的位置和短路电流的大 小，可以分为单相短路、两相短路和 三相短路。
详细描述
针对传统短路保护装置存在的不足，研发了一种新型的短路保护装置。通过在多个场景下的应用和测试，该装置 表现出良好的性能和稳定性，能够有效提高电力系统的安全性和可靠性。
06 结论与展望
短路分析的重要性和意义
保障电力系统安全稳定运行
短路故障是电力系统中最常见的故障之一，对其进行准确分析有 助于及时发现和解决故障，降低对整个系统的影响。
系统稳定性下降
短路可能导致系统电压下降，影响电力系统 的稳定性。
火灾风险
短路可能导致电弧产生，引发火灾。
02 短路电流计算
短路电流计算方法
欧姆定律法
基于欧姆定律，通过系 统各元件的电阻和电感 计算短路电流的大小。
叠加法
将系统中的各个元件对 短路电流的贡献分别计 算，然后进行叠加得到
总短路电流。
等效电压源法
通过分析电流和电压的波形来判断 是否存在短路故障。
04
短路故障的预防与处理
加强设备维护和检修
定期检查设备的绝缘状况和运行状态， 及时发现并处理潜在的故障隐患。
提高设备质量
选用高质量的设备和材料，减少设备 故障和绝缘损坏的可能性。
安装保护装置
在关键设备和线路安装保护装置，如 断路器和熔断器，以便在发生短路故 障时及时切断电路。
电力系统分析(完整版)PPT课件
输电线路优化运行
总结词
输电线路是电力系统的重要组成部分，其优化运行对于提高电力系统的可靠性和经济性具有重要意义 。
详细描述
输电线路优化运行主要涉及对线路的路径选择、载荷分配、无功补偿等方面的优化，通过合理的规划 和管理，降低线路损耗，提高线路的输送效率和稳定性，确保电力系统的安全可靠运行。
分布式电源接入与控制
分布参数线路模型考虑线路的电感和 电容在空间上的分布，用于精确分析 长距离输电线路。
行波线路模型
行波线路模型用于描述行波在输电线 路中的传播特性，常用于雷电波分析 和继电保护。
负荷模型
负荷模型概述
静态负荷模型
负荷是电力系统中的重要组成部分，其模 型用于描述负荷的电气特性和运行特性。
静态负荷模型不考虑负荷随时间变化的情 况，只考虑负荷的恒定阻抗和电流。
电力系统分析(完整版)ppt 课件
• 电力系统概述 • 电力系统元件模型 • 电力系统稳态分析 • 电力系统暂态分析 • 电力系统优化与控制 • 电力系统保护与安全自动装置
01
电力系统概述
电力系统的定义与组成
总结词
电力系统的定义、组成和功能
详细描述
电力系统是由发电、输电、配电和用电等环节组成的，其功能是将一次能源转 换为电能，并通过输配电网络向用户提供安全、可靠、经济、优质的电能。
无功功率平衡的分析通常需要考虑系统的无功损耗、无功补偿装置的容 量和响应速度等因素。
有功功率平衡
有功功率平衡是电力系统稳态分析的 核心内容，用于确保系统中的有功电 源和有功负荷之间的平衡。
有功功率平衡的分析通常需要考虑系 统的有功损耗、有功电源的出力和负 荷的特性等因素。
有功功率不平衡会导致系统频率波动， 影响电力系统的稳定运行。因此，需 要合理配置有功电源和调节装置，以 维持系统的有功平衡。
电力系统分析
iM I m I me
1.网络元件的电压降落和功率损耗
最基本的网络元件：输电线路、变压器
• 输电线路的电压降落和功率损耗 • 变压器的电压降落和功率损耗
（1）网络元件的电压降落
元件首末端两点电压的向量差。
V 1
S1
I 1
R
jX S 2 V 2 S LD I 2
V ( R jX ) I ( R jX ) I V 1 2 2 1
1)双绕组变压器
RT+jXT GT -jBT
RT＋jXT：一、二次绕组漏抗
GT－jBT：励磁回路
△Pk－短路损耗（KW）
Pk 3I RT
2 N
Vk％－短路电压百分数 V % 3I N ZT 100 3I N X T 100 k VN VN △P0－空载损耗（KW）
P0 VN2 GT
Y jwc
①电阻
有色金属导线架空线路的电阻
有色金属导线指铝线、钢芯铝线和铜线 每相单位长度的电阻：
r0 (/km) s
其中： 铝的电阻率为31.5, 铜的电阻率为18.8. 考虑温度的影响则:
Rt R20 1 (t 20)
②电抗
.
有色金属导线三相架空线路的电抗最常用的电抗计算公式：
Dm x1 0.1445 lg 0.0157 x1 导线单位长度的电抗（ /r km）
r 导线的半径（m m或cm）
r 导线材料的相对导磁系 数，对铜、铝， r 1 Dm 几何均距（m m或cm）
③电力线路的导纳
三相架空线路的电纳
其电容值为：
C1 0.0241 106 D lg m r
陈衍《电力系统稳态分析》参考答案
耗时，可得母线 B 的电压为 110×（11/110）=11kV。若误用升压变压器（相同电压等级下， 升压变压器的额定电压为 10.5/121kV） ， 则母线 B 的电压为 110× （10.5/121） = 9.55kV<11kV。
1
1-5
输电电压、输送功率和输送距离这三者之间具体有什么关系？ 答：对应一定的输送功率和输送距离，有一最合理的输电电压。一般说来，当输送功率
(b)对于 100km 的双回输电线
R
r 0.21 100 100 10.5() 2 2
X
x1 0.416 100 100 20.8() 2 2
G0
(c)等值电路
10.5 j20.8
B 2b1 100 5.467 10 4 ( S )
一定时，输电电压越高，可以输送的距离就越远；当输电距离一定时，输送功率越大，所需 的输电电压就越高。
1-6
电力系统中性点有哪些接地方式？各具什么特点？适用于哪些电压等级的系统？ 答： 电力系统中性点的运行方式有直接接地和不接地两类， 其中不接地方式还包含中性
点经消弧线圈接地。 直接接地系统供电可靠性低。系统中一相接地时，形成短路回路，接地相电流大，要求 迅速切除接地相甚至三相，但非故障相的对地电压不升高。中性点直接接地方式适用于 110kV 及以上的系统。 中性点不接地系统供电可靠性高，但对绝缘水平的要求也高。当系统中一相接地时，不 构成短路回路，接地相电流不大，不必切除接地相，但这时非接地相的对地电压升高为相电 压的 3 倍。中性点不接地方式适用于 60kV 及以下系统。对于 3-60kV 网络，若单相接地时 接地点容性电流超过规定数值，中性点应装设消弧线圈。
150km VA＝220kV
01 电力系统分析_期末复习课_重难点
解：由已知可作出线路图如下：
1
80km 2
S1,U1
S2 ,U 2
【作业题-4】
1、什么叫电压降落、电压损耗、电压偏移？
解答：
电压降落：指网络元件首末端电压的相量差。为相量。 dU
U1
U 2
Hale Waihona Puke U ij
U
i
=
Pi
R
U
Qi
i
X
j
Pi X Qi R Ui
Ui 为端点 i 处的电压，△U 和δU 分别称为电压降落的纵分量和横分量。
电压损耗：电力网两点电压的代数差。为数值。 U
8、识别架空线路导线的型号。
重点——作业题 【作业题-1】 1、什么是电力网、电力系统和动力系统？
解答： 电力系统中输送和分配电能的部分称为电力网。 把生产、输送、分配和消费电能的各种电气设备连接在一起而组成的整体称为电力系统。它包括从发电、变电、 输电、配电直到用电的全过程。 电力系统加上发电厂的动力部分，就称为动力系统。
侧直接（包括通过短距离线路）与用电设备相连的变压器，其额定电压比网络额定电压高 5%。
4、电力系统接线图如题图所示，标出图中的发电机、变压器和电动机的额定电压。 解析： 双绕组变压器：一次侧/二次侧。 三绕组变压器：①一次侧低压时：低压侧/中压测/高压测；②一次侧高压时：高压侧/中压侧/低压测）。 解答： G：10.5kV T1：10.5/242 kV，T2：220/38.5/6.6 kV，T3：35/6.3 kV，T4：10.5/3.15 kV，T5：220/38.5 kV M1：3 kV，M2：6 kV
电抗:
因为导线水平排列，且间距相等，所以 Deq 3 Dab Dbc Dca =1.26D=1.26 4125=5197.5mm
1
80km 2
S1,U1
S2 ,U 2
【作业题-4】
1、什么叫电压降落、电压损耗、电压偏移？
解答：
电压降落：指网络元件首末端电压的相量差。为相量。 dU
U1
U 2
Hale Waihona Puke U ij
U
i
=
Pi
R
U
Qi
i
X
j
Pi X Qi R Ui
Ui 为端点 i 处的电压，△U 和δU 分别称为电压降落的纵分量和横分量。
电压损耗：电力网两点电压的代数差。为数值。 U
8、识别架空线路导线的型号。
重点——作业题 【作业题-1】 1、什么是电力网、电力系统和动力系统？
解答： 电力系统中输送和分配电能的部分称为电力网。 把生产、输送、分配和消费电能的各种电气设备连接在一起而组成的整体称为电力系统。它包括从发电、变电、 输电、配电直到用电的全过程。 电力系统加上发电厂的动力部分，就称为动力系统。
侧直接（包括通过短距离线路）与用电设备相连的变压器，其额定电压比网络额定电压高 5%。
4、电力系统接线图如题图所示，标出图中的发电机、变压器和电动机的额定电压。 解析： 双绕组变压器：一次侧/二次侧。 三绕组变压器：①一次侧低压时：低压侧/中压测/高压测；②一次侧高压时：高压侧/中压侧/低压测）。 解答： G：10.5kV T1：10.5/242 kV，T2：220/38.5/6.6 kV，T3：35/6.3 kV，T4：10.5/3.15 kV，T5：220/38.5 kV M1：3 kV，M2：6 kV
电抗:
因为导线水平排列，且间距相等，所以 Deq 3 Dab Dbc Dca =1.26D=1.26 4125=5197.5mm