【正文】 1 第三章 輸電網(wǎng)運(yùn)行分析 2 主要內(nèi)容 ? 電能質(zhì)量分析 ? 電網(wǎng)各元件的參數(shù)和等值電路 ? 電網(wǎng)的等值電路 ? 輸電網(wǎng)的潮流分析 ? 系統(tǒng)頻率分析 3 第一節(jié) 電能質(zhì)量分析 ? 衡量電能質(zhì)量的指標(biāo)主要是電壓、頻率、波形、電壓波動(dòng)與閃變和三相不平衡度等。 4 ? 電壓 電壓質(zhì)量對(duì)各類(lèi)用電設(shè)備的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行都有直接影響。 各類(lèi)負(fù)荷電壓特性如圖所示。 5 在電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，供電電壓必須規(guī)定在允許的變化范圍之內(nèi)。這也就是電壓的質(zhì)量指標(biāo)。我國(guó)目前所規(guī)定的用戶處的允許電壓變化范圍如表所示。 線路額定電壓 電壓允許變化范圍（％） 線路額定電壓 電壓允許變化范圍（％） 35kV及以上 177。 5 低壓照明 ＋ 5～－ 10 10kV及以下 177。 7 農(nóng)業(yè)用戶 ＋ 5～－ 10 6 ? 頻率 電力系統(tǒng)在穩(wěn)定運(yùn)行情況下，頻率值決定于所有機(jī)組的轉(zhuǎn)速，而轉(zhuǎn)速則主要決定于發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)矩平衡。每一個(gè)電力系統(tǒng)都有一個(gè)額定頻率，即所有發(fā)電機(jī)組都對(duì)應(yīng)一個(gè)額定轉(zhuǎn)速。系統(tǒng)運(yùn)行頻率與系統(tǒng)額定頻率之差稱為頻率偏移。頻率偏移是衡量電能質(zhì)量的一項(xiàng)重要指標(biāo)。 7 我國(guó)電力系統(tǒng)采用的額定頻率為 50Hz，為保證頻率的質(zhì)量，其允許偏移值如表所示。 運(yùn)行情況 允許頻率偏差（ Hz） 允許標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘誤差（ s） 正常運(yùn)行 大、小系統(tǒng) 大系統(tǒng) 177。 177。 40 30 事故運(yùn)行 30min以內(nèi) 15min以內(nèi) 絕不允許低于 177。 1 177。 － 4 － 8 ? 波形 電力系統(tǒng)電能質(zhì)量要求供電電壓（或電流）的波形應(yīng)為正弦波，這就首先要求發(fā)電機(jī)發(fā)出符合標(biāo)準(zhǔn)的正弦波電壓。其次，在電能輸送、分配和使用過(guò)程中不應(yīng)使波形產(chǎn)生畸變。假如系統(tǒng)中的變壓器發(fā)生鐵芯過(guò)度飽和時(shí)，或變壓器中無(wú)三角形接法的繞組時(shí)，都可能導(dǎo)致波形的畸變。此外，隨著電力系統(tǒng)負(fù)荷復(fù)雜化的發(fā)展趨勢(shì)，三相負(fù)荷不平衡、可控硅控制的非線性負(fù)荷等情況都將造成電網(wǎng)電壓（或電流）波形的畸變。 9 衡量電力系統(tǒng)電壓（或電流）波形畸變的技術(shù)指標(biāo)，是正弦波形的畸變率。各次諧波有效值平方的和的平方根與其基波有效值的百分比，稱為正弦波形畸變率，電壓正弦波形的畸變率可由下式計(jì)算 。 122100UUD nnv????10 ? 電壓波動(dòng)與閃變 供電電壓在兩個(gè)相鄰的、持續(xù) 1s以上的電壓方均根值和之間的差值，稱為電壓變動(dòng)。通常多以額定電壓的百分?jǐn)?shù)來(lái)表示電壓變動(dòng)的相對(duì)百分值 。 %10 0%10 021 ??????NN UUUUUd11 電壓波動(dòng)為一系列電壓變動(dòng)或連續(xù)的電壓偏差。電壓波動(dòng)值為電壓方均根值的兩個(gè)極值之差，常以其額定電壓的百分?jǐn)?shù)表示其相對(duì)百分值 。 100( % ) m i nm a x ???NUUUd12 閃變是人對(duì)照度波動(dòng)的主觀視感。閃變的主要決定因素有： 供電電壓波動(dòng)的幅值、頻率和波形； 照明裝置，以對(duì)白熾燈的照度波動(dòng)影響最大，而且與白熾燈的瓦數(shù)和額定電壓等有關(guān)； 人對(duì)閃變的主觀視感。 13 ? 三相不平衡度 若三相電壓（或電流）大小相等，相位依次（ A、 B、 C）領(lǐng)先 120?，稱為三相平衡（或?qū)ΨQ），否則為不平衡（或不對(duì)稱）。 不平衡的三相系統(tǒng)可以將電壓（或電源）用對(duì)稱分量法分解為正序、負(fù)序、零序分量 。把負(fù)序分量與正序分量有效值之比稱為不平衡度（或不對(duì)稱度）。 14 ? 電力系統(tǒng)中三相不平衡主要是由負(fù)荷不平衡，系統(tǒng)三相阻抗不對(duì)稱以及消弧線圈的不正確調(diào)諧所引起的?？梢圆捎孟铝蟹椒ń鉀Q： （ 1）將不對(duì)稱負(fù)荷分散接到不同的供電點(diǎn)，以減小集中連接造成不平衡度超標(biāo)問(wèn)題； （ 2）使不對(duì)稱負(fù)荷合理分配到各相，盡量使其平衡化（換相連接）； （ 3）將不對(duì)稱負(fù)荷連接到更高電壓級(jí)上供電，以使連接點(diǎn)的短路容量足夠大； （ 4）采用平衡裝置。 15 第二節(jié) 電網(wǎng)各元件的參數(shù)和等值電路 ? 一、電力線路的參數(shù)和等值電路 ? 二、電抗器的參數(shù)和等值電路 ? 三、變壓器的參數(shù)和等值電路 ? 四、發(fā)電機(jī)、負(fù)荷的參數(shù)和等值電路 16 一、電力線路的參數(shù)和等值電路 ? （一）電力線路的參數(shù) 電力線路的電氣參數(shù)包括導(dǎo)線的電阻、電導(dǎo)，以及由交變電磁場(chǎng)而引起的電感和電容四個(gè)參數(shù)。線路的電感以電抗的形式計(jì)算，而線路的電容則以電納的形式計(jì)算。電力線路是均勻分布參數(shù)的電路，也就是說(shuō)，它的電阻、電抗、電導(dǎo)和電納都是沿線路長(zhǎng)度均勻分布的。 17 ? 線路的電阻 當(dāng)電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)所受到的阻力，稱為該導(dǎo)體的電阻。直流電路中導(dǎo)體的電阻可按下式計(jì)算： lSR ?? 在交流電路中，上式仍然適用，但由于集膚效應(yīng)和近距作用的影響，交流電阻與直流電阻不同。 18 ? 線路的電抗 三相導(dǎo)線對(duì)稱排列或雖不對(duì)稱排列但經(jīng)循環(huán)換位時(shí)，每相導(dǎo)線單位長(zhǎng)度的電抗由電工原理已知，可按下式計(jì)算： 41 ???????? ?? rmrDfx ??如將 f＝ 50，ｕ r＝ 1代入上式得 0 1 5 4 4 ?? rDx m19 ? 對(duì)于分裂導(dǎo)線線路的電抗，應(yīng)按如下考慮：分裂導(dǎo)線的采用，改變了導(dǎo)線周?chē)拇艌?chǎng)分布，等效地增大了導(dǎo)線半徑，從而減小了每相導(dǎo)線的電抗。 ? 若將每相導(dǎo)線分裂成 n根，則決定每相導(dǎo)線電抗的將不是每根導(dǎo)線的半徑 r，而是等效半徑 req。如圖所示： 20 ? 于是每相具有 n根分裂導(dǎo)線的單位電抗為： nrDxeqm 1 ??? 采用分裂導(dǎo)線時(shí)，分裂導(dǎo)線的根數(shù)愈多，電抗下降的也愈多，但分裂導(dǎo)線根數(shù)超過(guò) 4根時(shí)，電抗的下降并不明顯。 21 ? 線路的電導(dǎo) 線路的電導(dǎo)主要是由沿絕緣子的泄漏電流和電暈現(xiàn)象決定的。線路的電導(dǎo)主要取決于電暈現(xiàn)象。電暈現(xiàn)象，就是指導(dǎo)線周?chē)諝獾碾婋x現(xiàn)象。 電暈是要消耗有功功率、消耗電能的?？諝夥烹姇r(shí)產(chǎn)生的脈沖電磁波對(duì)無(wú)線電和高頻通信產(chǎn)生干擾，電暈還會(huì)使導(dǎo)線表面發(fā)生腐蝕，從而降低導(dǎo)線的使用壽命。因此，電線路應(yīng)考慮避免發(fā)生電暈現(xiàn)象。 22 ? 電暈現(xiàn)象的發(fā)生，主要決定于導(dǎo)線表面的電場(chǎng)強(qiáng)度。在導(dǎo)線表面開(kāi)始產(chǎn)生電暈的電場(chǎng)強(qiáng)度，稱為電暈起始電場(chǎng)強(qiáng)度。使導(dǎo)線表面達(dá)到電暈起始電場(chǎng)強(qiáng)度的電壓，稱為電暈起始電壓，或稱臨界電壓。對(duì)于三相三角形架設(shè)的普通導(dǎo)線線路，其電暈臨界電壓的經(jīng)驗(yàn)公式為 : rDrmmU mcr 21 ??23 ? 采用分裂導(dǎo)線時(shí)，由于導(dǎo)線的分裂，減少了電場(chǎng)強(qiáng)度，電暈臨界相電壓也改為： eqmndcr rDfrmmU 21 ??? 電暈損耗在臨界電壓時(shí)開(kāi)始出現(xiàn)，而且工作電壓超過(guò)臨界電壓越多，電暈損耗就越大。總的功率損耗為 △ Pg， 從而可確定線路的電導(dǎo)： 321 10????UPg g24 線路的電納 ? 三相線路對(duì)稱排列或雖不對(duì)稱排列但經(jīng)整循環(huán)換位時(shí)，每相導(dǎo)線單位長(zhǎng)度的電容由電工原理已知，可按下式計(jì)算： 61 10lg0 2 4 ???rDC m? 采用分裂導(dǎo)線的線路仍可按上式計(jì)算其電納，只是這時(shí)導(dǎo)線的半徑應(yīng)以等效半徑替代。 25 （二）輸電線路的等值電路與基本方程 ? 輸電線路在正常運(yùn)行時(shí)三相參數(shù)是相等的，因此可以只用其中的一相作出它的等值電路。電力線路的單相等值電路 如圖所示： 26 ? 通常為了計(jì)算上的方便，考慮到當(dāng)線路長(zhǎng)度在 300km以內(nèi)時(shí)，需要分析的又往往只是線路兩端的電壓、電流及功率，可以不計(jì)線路的這種分布參數(shù)特性，即可以用集中參數(shù)來(lái)表示，只是對(duì)長(zhǎng)度超過(guò)300km的遠(yuǎn)距離輸電線路，才有必要考慮分布參數(shù)特性的影響。用集中參數(shù)表示的等值電路如圖所示 ： 27 ? 短線路的等值電路與基本方程 短線路是指線長(zhǎng) ﹤ 100km的架空線路，且電壓在 35kV及以下。與由于電壓不高，這種線路電納的影響不大，可略去。因此短線路的等值電路十分簡(jiǎn)單，線路參數(shù)只有一個(gè)串聯(lián)總阻抗。如圖所示 ： 28 ? 由圖得基本方程為： ?????????????21221IIIZUU? 矩陣形式為： ????????????????????????????????????????????222211101IUDCBAIUZIU29 ? 中等長(zhǎng)度線路的等值電路與基本方程 對(duì)于電壓為 110－ 330kV、線長(zhǎng)＝ 100－300km的架空線路及 ﹤ 100km的電纜線路均可視為中等長(zhǎng)度線路。這種線路，由于電壓較高，線路的電納一般不能忽略，等值電路常為 Π 形等值電路，如圖所示（圖 b為 G＝ 0）： 30 ? 基本方程以圖（ a）為例。始端電壓和電流為： ???? ???2221 )2( UZUYIU??????? 2211 22 IUYUYI? 寫(xiě)成矩陣形式為： ?