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1 1 第三章 简单电力网络的计算和分析 潮流计算的目标 针对系统正常稳态运行状态的计算：给定运行方式下的负荷和某些发电机功率及某些节点电压，求整个系统的电压和功率分布。 潮流计算的用途 ?? 检查系统各元件是否过负荷 ?? 各节点电压是否满足要求、计算功率损耗 ?? 功率的分布和分配是否合理 潮流计算的重要性－电力系统最基本的计算 现有系统的运行和扩建 新系统的规划设计 系统的安全估计、静态和暂态稳定分析 潮流计算结果：各节点电压（大小、相位）、各支路电流及功率分布（功率的传输和功率损耗） 首先从简单网络潮流计算入手，掌握手算潮流的方法和了解系统稳态运行下的物理现象，然后学习复杂网络的潮流计算（侧重于基本的计算机算法） §3.1电力网的电压降落和功率损耗 一、电压降落、电压损耗和电压偏移 先考虑线路 型等值电路，线路的一相等值电路图所示。 设末端电压为 ，未端功率为 由图中的电路关系可以列出支路始末两端之间的电压降落(简称电压降)为 如果取 为参考相量，即令 ，则 与 的相位相差 ，称为电压降落的横分量，其值为 标志电压质量的两个指标 在图中，虚线所表示的圆弧其圆心为O半径为 ，可见用电压降落的纵分量代替电压损耗相当于用图中的线段ab 代替线段 ac，显然在两端电压相位差 较小时，所引起的误差不大。 电压偏移 是指线路始端电压和末端电压与线路额定电压之间的差值，即 和 ，分别用它们来衡量两端电压偏离额定电压的程度。电压偏移常用百分数表示，有 二、功率分布和功率损耗 分以下两种情况进行介绍 1. 线路的功率分布和功率损耗 当己知末端电压和功率时，线路的功率分布和功率损耗可以从末端开始，逐步向始端进行计算，其过程如下。 ① 计算末端并联支路吸收的功率 ③ 计算串联支路中的功率损耗 ⑥ 计算始端并联支路的功率 由以上计算中可知 2. 变压器的功率分布计算 以双绕组变压器为例来说明变压器功率分布的计算方法。各支路通过的功率及电压的假定正方向如图所示。 在己知 和 的情况下，计算步骤为 ： (4) 计算变压器并联支路的功率损耗 根据制造厂提供的试验数据计算变压器功率损耗 由以上的分析计算可得到以下结论： 有功功率损耗伴随着电能损耗，从而使电力系统一次能源消耗量增加。 对于无功功率损耗虽然它并不直接引起电能损耗，但无功损耗需要由发电机和无功补偿设备供给，从而也增大了它们的容量和所需要的费用。 当无功功率流过线路和变压器时，使总电流增大，因而增大了电阻中的有功功率损耗。 显然系统中不希望无功功率远距离输送，希望用户提高功率因数，无功功率分层控制，就地平衡。 线路等值电抗消耗的无功：与负荷平方成正比。?? 对地等值电纳发出的无功：充电功率，与所加电压平方成正比，与通过负荷无直接关系。 轻载时，线路消耗很少的无功，甚至发出无功。对于超高压线路，可能引起线路末端电压升高，导致设备绝缘损坏，故线路末端常设并联电抗器，在线路空载或轻载时抵消充电功率，避免线路上出现过电压 3. 电力线路上的电能损耗 最大负荷利用小时数Tmax：指一年中负荷消费的电能A除以一年中的最大负荷Pmax，即： 年负荷率：一年中负荷消费的电能A除以一年中的最大负荷Pmax与8760h的乘积，即： 年负荷损耗率：全年电能损耗除以最大负荷时的功率损耗与8760h的乘积，即： 最大负荷损耗时间：全年电能损耗除以功率损耗，即： 求取线路全年电能损耗的方法有以下两个： 根据最大负荷损耗率计算： 根据最大负荷损耗时间计算： 4.电能经济指标 输电效率：指线路末端输出有功功率与线路始端输入有功功率的比值，以百分数表示： 线损率或网损率：线路上损耗的电能与线路始端输入的电能的比值 三、电力线路运行状况的分析 1.输电线路的空载运行特性 输电线路空载时，线路末端的功率为零 ，当线路末端电压己知时，末端功率为 由于线路 型等值电路的电纳是容性的， 本身大于零，因此由上式可见 。 这说明在空载情况下，线路末端的电压将高于其始端电压。 2.输电线路的传输功率极限 在忽略电阻的情况下，线路始、末端的有功功率相等，于是可以得出线路的传输功率与两端电压的大小及其相位差 之间的关系为 由以上分析可知 3.输电线路功率与电压之间的定性关系 对于线路所传输的无功功率，在忽略线路的电阻时有下式可以得出无功功率