1、电力系统分析理论电力系统分析理论 n电力系统分析理论电力系统分析理论是电气工程及自动化专业是电气工程及自动化专业的必修课；的必修课；n是技术理论课、基础理论课走向专业课学习和工是技术理论课、基础理论课走向专业课学习和工程应用研究的纽带，具有承上启下的作用。程应用研究的纽带，具有承上启下的作用。n通过该课程的学习，掌握电力系统分析的基础理通过该课程的学习，掌握电力系统分析的基础理论和基本知识，为后续专业课程及一些相关专题论和基本知识，为后续专业课程及一些相关专题的学习打下基础，培养综合运用基础知识解决工的学习打下基础，培养综合运用基础知识解决工程实际问题的能力。程实际问题的能力。第一章第一章 电
2、力系统的基本知识电力系统的基本知识第二章第二章 电力系统的等值电路及潮流计算电力系统的等值电路及潮流计算第三章第三章 电力系统有功功率平衡及频率调整电力系统有功功率平衡及频率调整第四章第四章 电力系统的无功功率平衡和电压调整电力系统的无功功率平衡和电压调整第五章第五章 电能损耗计算及降低的措施电能损耗计算及降低的措施第六章第六章 电力系统运行的稳定性分析电力系统运行的稳定性分析第七章第七章 远距离输电远距离输电第八章第八章 架空线路机械计算架空线路机械计算目录：目录：第一章第一章电力系统的基本知识电力系统的基本知识第一节第一节 电力系统的组成电力系统的组成 电力系统是由发电机、变压器、输电线路
3、、用电设电力系统是由发电机、变压器、输电线路、用电设备（负荷）组成的网络，它包括通过电的或机械的备（负荷）组成的网络，它包括通过电的或机械的方式连接在网络中的所有设备。电力系统中的这些方式连接在网络中的所有设备。电力系统中的这些互连元件分为两类：互连元件分为两类：电力元件：他们对电能进行生产（发电机）、变换电力元件：他们对电能进行生产（发电机）、变换（变压器、整流器、逆变器）、输送和分配（电力（变压器、整流器、逆变器）、输送和分配（电力传输线、配电网）、消费（负荷）；传输线、配电网）、消费（负荷）；控制元件：改变电力系统的运行状态，如同步电机控制元件：改变电力系统的运行状态，如同步电机的励磁调
4、节器、调速器以及继电器等。的励磁调节器、调速器以及继电器等。电能系统：电能系统：在动力系统中，生产、输送、转换的能量主要部分是在动力系统中，生产、输送、转换的能量主要部分是电能的，称为电能系统。电能的，称为电能系统。电力系统：电力系统：电能系统中的电能系统中的电气部分电气部分称为电力系统。称为电力系统。电力网：电力网：在电力系统中通常把发电机和用电之间属于在电力系统中通常把发电机和用电之间属于输电和配电输电和配电的环节称为电力网。的环节称为电力网。第二节第二节 电力系统运行状态电力系统运行状态稳态：严格地说，其运行参量并不是常量，而是持续地在某一平均值附近变化的量，但变化值很小，可以认为是常量
5、。暂态：电力系统受到各种突然扰动，使电力系统处于暂态过程中，这时运行参量可能发生较大的变化。如过电压、短路等 电力系统稳态分析得到的是一个系统的平衡状态，不涉及系统元件的动态属性和过渡过程。因此其数学模型不包含微分方程，是一组高阶数的非线性方程。暂态分析中的稳定分析也叫动态分析，主要目的是研究系统在各种干扰下的稳定性，属于动态安全分析，在其数学模型中包含微分方程。第二节第二节 电力系统故障电力系统故障短路：短路：电力系统正常运行情况以外的相与相之间或相与地电力系统正常运行情况以外的相与相之间或相与地（或中性线）之间的连接。在正常运行时，除中性点外，（或中性线）之间的连接。在正常运行时，除中性点
6、外，相与相或相与地之间是绝缘的。相与相或相与地之间是绝缘的。短路的类型：短路的类型：三相短路、两相短路、单相短路、两相短路接地。单三相短路、两相短路、单相短路、两相短路接地。单相短路接地最多。分对称故障和非对称故障。相短路接地最多。分对称故障和非对称故障。产生短路的原因产生短路的原因 自然界的破坏：雷击闪络引起过电压、空气污染使绝缘子表面载自然界的破坏：雷击闪络引起过电压、空气污染使绝缘子表面载正常工作电压下放电、鸟兽跨接在裸露的载流部分以及大风或覆冰引正常工作电压下放电、鸟兽跨接在裸露的载流部分以及大风或覆冰引起架空线杆塔倒塌。起架空线杆塔倒塌。人为的破坏：运行人员带负荷拉刀闸，在线路检修后
7、未拆除地线人为的破坏：运行人员带负荷拉刀闸，在线路检修后未拆除地线就加电压等误操作，施工挖沟伤电缆，放风筝落到高压线上。就加电压等误操作，施工挖沟伤电缆，放风筝落到高压线上。设备自身问题：绝缘材料的自然老化，设计、安装及维护不良所设备自身问题：绝缘材料的自然老化，设计、安装及维护不良所带来的设备缺陷发展成短路等。带来的设备缺陷发展成短路等。第三节第三节 短路对电力系统的危害短路对电力系统的危害对设备的危害：对设备的危害：短路点的电弧烧坏电气设备，甚至引起爆炸。短路电短路点的电弧烧坏电气设备，甚至引起爆炸。短路电流通过电气设备中的导体时，其热效应会引起导体或其绝流通过电气设备中的导体时，其热效应
8、会引起导体或其绝缘的损坏。另一方面，导体也会受到很大的电动力的冲击，缘的损坏。另一方面，导体也会受到很大的电动力的冲击，致使导体变形，甚至损坏。致使导体变形，甚至损坏。对系统电压的影响：对系统电压的影响：短路还会引起电网中电压降低，对用户影响很大。系短路还会引起电网中电压降低，对用户影响很大。系统中最主要的电力负荷是异步电动机，它的电磁转矩同端统中最主要的电力负荷是异步电动机，它的电磁转矩同端电压的平方成正比，电压下降时，电动机的电磁转矩显著电压的平方成正比，电压下降时，电动机的电磁转矩显著减小，转速随之下降。当电压大幅度下降时，电动机甚至减小，转速随之下降。当电压大幅度下降时，电动机甚至可能
9、停转，造成产品报废，设备损坏等严可能停转，造成产品报废，设备损坏等严重后果。重后果。第四节第四节 减少短路对系统的危害措施减少短路对系统的危害措施 电力系统设计和运行时，都要采取适当的措施来降低发生短路故电力系统设计和运行时，都要采取适当的措施来降低发生短路故障的概率，例如采用合理的防雷措施、降低过电压水平、使用结构完障的概率，例如采用合理的防雷措施、降低过电压水平、使用结构完善的配电装置和加强运行维护管理等。善的配电装置和加强运行维护管理等。加装继电保护装置：采取减少短路危害的措施，其中，最主要的加装继电保护装置：采取减少短路危害的措施，其中，最主要的是迅速将发生短路的元件从系统中切除，使无
10、故障部分的电网继续正是迅速将发生短路的元件从系统中切除，使无故障部分的电网继续正常运行常运行 在线路上加装电抗器：可以选用轻型的设备在线路上加装电抗器：可以选用轻型的设备自动重合闸：由于大部分短路不是永久性的而是暂时性的，就是说当自动重合闸：由于大部分短路不是永久性的而是暂时性的，就是说当短路处和电源隔离后，故障处不再有短路电流流过，因此现在广泛采短路处和电源隔离后，故障处不再有短路电流流过，因此现在广泛采用重合闸措施。所谓重合闸就是当短路发生后断路器迅速断开，使用重合闸措施。所谓重合闸就是当短路发生后断路器迅速断开，使故障部分与系统隔离，经过一定时间再将断路器合上。对于暂时性故故障部分与系统
11、隔离，经过一定时间再将断路器合上。对于暂时性故障，系统就因此恢复正常运行，如果是永久性故障，断路器合上后短障，系统就因此恢复正常运行，如果是永久性故障，断路器合上后短路仍存在，则必须再次断开断路器。装设重合闸的成功率，路仍存在，则必须再次断开断路器。装设重合闸的成功率，110kv110kv及以及以上上 75%95%75%95%；35kv35kv及以上，及以上，50%80%50%80%第五节第五节 故障类型故障类型 横向故障：短路故障横向故障：短路故障 纵向故障：断线故障纵向故障：断线故障 复杂故障：不同地点，同时发生不对称故障。复杂故障：不同地点，同时发生不对称故障。短路故障分析的主要内容包括
12、故障后电流的计算、短短路故障分析的主要内容包括故障后电流的计算、短路容量（短路电流与故障前电压的乘积）的计算、故障后路容量（短路电流与故障前电压的乘积）的计算、故障后的系统中各点电压的计算以及其他的一些分析和计算，如的系统中各点电压的计算以及其他的一些分析和计算，如故障时线路电流与电压之间的相位关系等。故障时线路电流与电压之间的相位关系等。短路电流计算与分析的主要目的在于应用这些计算结短路电流计算与分析的主要目的在于应用这些计算结果进行继电保护设计和整定值计算，开关电器、串联电抗果进行继电保护设计和整定值计算，开关电器、串联电抗器、母线、绝缘子等电气设备的设计，制定限制短路电流器、母线、绝缘子
13、等电气设备的设计，制定限制短路电流的措施和稳定性分析等。的措施和稳定性分析等。短路故障分析的内容和目的短路故障分析的内容和目的电力系统运行满足的基本要求电力系统运行满足的基本要求一、电能生产、输送、消费的特点一、电能生产、输送、消费的特点 1 1 电能于国民经济各个部门之间的关系都很密切。电能于国民经济各个部门之间的关系都很密切。2 2 电能不能大量储存。电能不能大量储存。3 3 生产、输送、消费电能各环节所组成的统一整体不生产、输送、消费电能各环节所组成的统一整体不可分割。可分割。4 4 电能生产、电能生产、输送、消费、工况的改变十分迅速。输送、消费、工况的改变十分迅速。5 5 对电能质量的
14、要求颇为严格对电能质量的要求颇为严格二、对电力系统运行的基本要求二、对电力系统运行的基本要求 1 1 保证可靠地持续供电保证可靠地持续供电 2 2 保证良好的电能质量保证良好的电能质量负荷的分类负荷的分类按照时间分类：按照时间分类：1 1、高峰负荷：电网或用户在一定时间内所发生的最大负荷值。高峰负荷、高峰负荷：电网或用户在一定时间内所发生的最大负荷值。高峰负荷又分为日高峰负荷和晚高峰负荷，在分析某单位的负荷率时，选一天又分为日高峰负荷和晚高峰负荷，在分析某单位的负荷率时，选一天2424小小时中最高的一个小时的平均负荷作为高峰负荷。时中最高的一个小时的平均负荷作为高峰负荷。2 2、低谷负荷：电网
15、中或某用户在一定时间内所发生的最小负荷值。对于、低谷负荷：电网中或某用户在一定时间内所发生的最小负荷值。对于电力系统来说，峰、谷负荷差越小，用电则越趋近合理。电力系统来说，峰、谷负荷差越小，用电则越趋近合理。3 3、平均负荷：电网中或某用户在某一段确定的时间阶段内（如日、月、平均负荷：电网中或某用户在某一段确定的时间阶段内（如日、月、季、年）负荷的平均值。季、年）负荷的平均值。按照用户的对供电可靠性要求分类：按照用户的对供电可靠性要求分类：1 1、一类负荷：也称一级负荷，系指突然中断其供电将造成经济、社会、一类负荷：也称一级负荷，系指突然中断其供电将造成经济、社会、政治极为政治极为严重严重影响
16、。这类负荷必须由两个独立的电源供电，并配备非电力影响。这类负荷必须由两个独立的电源供电，并配备非电力系统电源的应急保安电源，如自备发电机、系统电源的应急保安电源，如自备发电机、UPSUPS或蓄电池等。或蓄电池等。2 2、二类负荷：也称二级负荷，系指突然中断其供电将造成经济、社会、二类负荷：也称二级负荷，系指突然中断其供电将造成经济、社会、政治政治较大较大影响。这类负荷，当供电设备事故停电时，应可迅速恢复。影响。这类负荷，当供电设备事故停电时，应可迅速恢复。3 3、三级负荷：非一、二级，且停电影响不大的其它负荷均属于三级负荷。、三级负荷：非一、二级，且停电影响不大的其它负荷均属于三级负荷。系指突
17、然中断其供电，造成的损失不大或者不会造成直接损失。系指突然中断其供电，造成的损失不大或者不会造成直接损失。对电力系统运行的基本要求对电力系统运行的基本要求 1 1 保证可靠地持续供电保证可靠地持续供电 a a 第一级负荷，中断供电将造成人身事故、设备损坏等，使第一级负荷，中断供电将造成人身事故、设备损坏等，使人民生活发生混乱。人民生活发生混乱。b b 第二级负荷，第二级负荷，中断供电将造成大量减产，使人民生活受到中断供电将造成大量减产，使人民生活受到影响。影响。c c 不属于第一、二级的负荷，如附属车间或小城镇。不属于第一、二级的负荷，如附属车间或小城镇。2 2 保证良好的电能质量保证良好的电
18、能质量 电能质量包含电压质量、频率质量和波形质量三个方面。电能质量包含电压质量、频率质量和波形质量三个方面。3 3 保证系统运行的经济性保证系统运行的经济性 指标是煤耗和线损。指标是煤耗和线损。三、典型接线方式三、典型接线方式 1 1 无备用接线方无备用接线方单回路放射式、干线和链式。单回路放射式、干线和链式。优点：简单、经济、运行方便优点：简单、经济、运行方便 缺点：供电可靠性差，缺点：供电可靠性差，适用范围：二级负荷适用范围：二级负荷 2 2 有备用接线方式有备用接线方式双回路放射式、干线式、链式及环式和两端供电网络。双回路放射式、干线式、链式及环式和两端供电网络。优点：供电可靠性和电压质
19、量高优点：供电可靠性和电压质量高 缺点：不经济缺点：不经济 适用范围：电压等级较高或重要的负荷适用范围：电压等级较高或重要的负荷开式接线和闭式接线开式接线和闭式接线开式接线开式接线闭式接线闭式接线电压等级及适用范围 用电设备的容许电压偏移一般为用电设备的容许电压偏移一般为5%5%；沿线路的电压降落一般为沿线路的电压降落一般为10%10%；在额定负荷下，变压器内部的电压降落约为在额定负荷下，变压器内部的电压降落约为5%5%。电力网络中电压分布采取的措施：电力网络中电压分布采取的措施：取用电设备的额定电压为线路额定电压，使所有设备取用电设备的额定电压为线路额定电压，使所有设备能在接近它们的额定电压
20、下运行；能在接近它们的额定电压下运行；取线路始端电压为额定电压的取线路始端电压为额定电压的105%105%；取发电机的额定电压为线路额定电压的取发电机的额定电压为线路额定电压的105%105%；变压器分升压变和降压变考虑一次侧接电源，取一次变压器分升压变和降压变考虑一次侧接电源，取一次侧额定电压等于用电设备额定电压；二次侧接负荷，取二侧额定电压等于用电设备额定电压；二次侧接负荷，取二次侧额定电压等于线路额定电压。次侧额定电压等于线路额定电压。变压器的电压等级变压器的电压等级 升压变压器升压变压器:一次侧（低压侧）接电源，相当于用电设备，一次侧额定电压一次侧（低压侧）接电源，相当于用电设备，一次
21、侧额定电压等于用电设备的额定电压；直接和发电机相联的变压器一次侧额等于用电设备的额定电压；直接和发电机相联的变压器一次侧额定电压等于发电机的额定电压；定电压等于发电机的额定电压；二次侧（高压侧）接线路始端，向负荷供电，相当于发电机，二次侧（高压侧）接线路始端，向负荷供电，相当于发电机，应比线路的额定电压高应比线路的额定电压高5%5%，加上变压器内耗，加上变压器内耗5%5%，所以二次侧额定，所以二次侧额定电压等于用电设备的额定电压电压等于用电设备的额定电压110%110%。降压变压器降压变压器:一次侧（高压侧）接线路末端，相当于用电设备，一次侧一次侧（高压侧）接线路末端，相当于用电设备，一次侧额
22、定电压等于用电设备的额定电压；额定电压等于用电设备的额定电压；二次侧（低压侧）向负荷供电，相当于发电机，应比线路二次侧（低压侧）向负荷供电，相当于发电机，应比线路的额定电压高的额定电压高5%5%，加上变压器内耗，加上变压器内耗5%5%，所以二次侧额定电压，所以二次侧额定电压等于用电设备的额定电压等于用电设备的额定电压110%110%。远距离大容量输电的压降和损耗很大远距离大容量输电的压降和损耗很大所以使用不同的电压等级所以使用不同的电压等级 发电机电压一般发电机电压一般101030kV30kV，通过变压器升压到，通过变压器升压到110110750kV750kV，高压线路远距离输电，通过变压器降
23、压给负，高压线路远距离输电，通过变压器降压给负荷供电，大负荷直接从荷供电，大负荷直接从6 6110kV110kV上接收电能，民用负上接收电能，民用负荷一般从荷一般从110/220kV110/220kV单相电压上接收电能。单相电压上接收电能。四、我国电力系统的中性点接地方式主要有两种：四、我国电力系统的中性点接地方式主要有两种：1 1、中性点直接接地、中性点直接接地 指电力系统中至少有一个中性点直接或者经小阻抗与接地指电力系统中至少有一个中性点直接或者经小阻抗与接地装置相连接。通过变压器中性点直接接地来实现的。装置相连接。通过变压器中性点直接接地来实现的。特点：特点：1 1）发生接地短路时，大电
24、流作用于保护动作跳闸，供电可靠）发生接地短路时，大电流作用于保护动作跳闸，供电可靠性低；性低；2 2）中性点电位始终为零，非故障相的对地电压不会升高，可）中性点电位始终为零，非故障相的对地电压不会升高，可降低设备绝缘水平较少造价。降低设备绝缘水平较少造价。3 3）发生人身触电一相对地电击时，流经人体的电流大，危险）发生人身触电一相对地电击时，流经人体的电流大，危险性大。性大。适用范围：电压等级较高的系统适用范围：电压等级较高的系统 1 1）中性点直接接地方式（包括中性点经小电阻接地方式）。）中性点直接接地方式（包括中性点经小电阻接地方式）。2 2）中性点非直接接地方式（包括中性点经消弧线圈接地
25、方式）。）中性点非直接接地方式（包括中性点经消弧线圈接地方式）。2 2、中性点非直接接地、中性点非直接接地 指电力系统中性点不接地或者经消弧线圈、电压互感器、高电指电力系统中性点不接地或者经消弧线圈、电压互感器、高电阻与接地装置相连接。阻与接地装置相连接。特点：特点：1 1）一相接地短路后，三相线电压不变，三相系统平衡，可允）一相接地短路后，三相线电压不变，三相系统平衡，可允许继续用电许继续用电2 2小时时间，可靠性高。小时时间，可靠性高。2 2）发生接地故障时，）发生接地故障时，接地故障相对地电压下降接地故障相对地电压下降（0 0），而），而非故非故障相电压升高障相电压升高，最高可达，最高可
26、达33倍为线电压。对绝缘水平要求较高倍为线电压。对绝缘水平要求较高（按照线电压设计）。（按照线电压设计）。3 3）发生人身触电电击电流小，危险性也较大降低。）发生人身触电电击电流小，危险性也较大降低。适用范围：电压等级较低的系统适用范围：电压等级较低的系统 我国城市电网接地方式应该如下选择：我国城市电网接地方式应该如下选择：220220、110kV110kV直接接地直接接地 35kV 35kV 经消弧线圈接地经消弧线圈接地 10kV 10kV 经消弧线圈接地或者经小电阻接地经消弧线圈接地或者经小电阻接地 220/380V 220/380V 直接接地直接接地第二章第二章 电力系统的等值电路及潮电
27、力系统的等值电路及潮流计算流计算 电力系统的等值电路电力系统的等值电路电力系统运行状态的分析研究，主要有两种方电力系统运行状态的分析研究，主要有两种方法：一种是物理模拟方法，即通过实测或等效法：一种是物理模拟方法，即通过实测或等效模拟系统的实验来进行分析研究；另一种是数模拟系统的实验来进行分析研究；另一种是数学模拟方法，学模拟方法，电力系统的等值电路电力系统的等值电路电力系统是由发电机、变压器、输电线路、负荷等元件电力系统是由发电机、变压器、输电线路、负荷等元件连接而成的，并具有多个电压等级。在电力系统分析计连接而成的，并具有多个电压等级。在电力系统分析计算中，通常可以用两类等值电路表示：一类
28、是对应于一算中，通常可以用两类等值电路表示：一类是对应于一个电压等级的等值电路个电压等级的等值电路(“(“手算手算”时常采用时常采用)；另一类是；另一类是对应于多个电压等级的等值电路对应于多个电压等级的等值电路(“(“计算机计算计算机计算”时常时常采用采用)。电力系统潮流分布计算电力系统潮流分布计算 潮流计算是电力系统分析的一种最基本的计算，它的任潮流计算是电力系统分析的一种最基本的计算，它的任务是在给定的接线方式和运行条件下，确定系统的运行务是在给定的接线方式和运行条件下，确定系统的运行状态，如各母线上的电压（幅值和相角），网络中的功状态，如各母线上的电压（幅值和相角），网络中的功率分布及功
29、率损耗等，是电力系统的稳态计算。率分布及功率损耗等，是电力系统的稳态计算。第三章第三章 电力系统有功功率平衡及电力系统有功功率平衡及频率调整频率调整 第一节第一节 电力系统有功功率的平衡电力系统有功功率的平衡 频率是衡量电能质量的重要指标。电力系频率是衡量电能质量的重要指标。电力系统的频率与有功功率密切相关。实现电力系统统的频率与有功功率密切相关。实现电力系统在额定频率下的有功功率平衡，并留有必要的在额定频率下的有功功率平衡，并留有必要的备用容量，是保证频率质量的前题。备用容量，是保证频率质量的前题。1 1有功功率平衡和备用容量有功功率平衡和备用容量 电力系统中的有功功率电源是各类发电厂的发电
30、机。在电力系统运行中，所有有功功率电源发出的功率必须与电力系统的发电负荷相平衡，即 (3-1)式中 为系统中所有有功功率电源发出的功率；为系统中所有负荷消耗的有功功率；为系统中各元件总的有功功率损耗。电力系统中各发电机组额定容量的总和，称为电力系统的装机容量。由于各发电设备并不都是按额定容量运行，所以系统调度部门必须随时准确掌握可投入的各发电设备的可发功率系统电源容量。为保证电力系统运行的可靠和具有良好的电能质量，系统电源容量应大于发电负荷，大于的部分称为备用容量。niDiniGiPPP11niGiP1niDiP1P备用容量按发电设备的运行状态可分为热备用和冷备用。备用容量按发电设备的运行状态
31、可分为热备用和冷备用。热备用是运行中的备用，冷备用是未运转的备用。热备用是运行中的备用，冷备用是未运转的备用。备用容量按发电设备的用途分为负荷备用、事故备用、检备用容量按发电设备的用途分为负荷备用、事故备用、检修备用和国民经济备用。负荷备用是调整系统中短时负荷波动修备用和国民经济备用。负荷备用是调整系统中短时负荷波动并担负计划外的负荷增加而设置的备用；事故备用是使电力用并担负计划外的负荷增加而设置的备用；事故备用是使电力用户在发电设备发生偶然性事故时不受严重影响、维持系统正常户在发电设备发生偶然性事故时不受严重影响、维持系统正常供电所需的备用；检修备用是为使系统中的发电设备能定期检供电所需的备
32、用；检修备用是为使系统中的发电设备能定期检修而设置的备用；国民经济备用是计及负荷的超计划增长而设修而设置的备用；国民经济备用是计及负荷的超计划增长而设置的备用。置的备用。上述四种备用是以热备用和冷备用的形式存在着的。其中负荷备上述四种备用是以热备用和冷备用的形式存在着的。其中负荷备用和一部分事故备用需为热备用，其余备用视需要确定为热备用或冷用和一部分事故备用需为热备用，其余备用视需要确定为热备用或冷备用。备用。电力系统的频率调整电力系统的频率调整 电力系统的频率变动对用户、发电厂和电力系统本身电力系统的频率变动对用户、发电厂和电力系统本身都会产生不利的影响。都会产生不利的影响。1 1 对用户的
33、影响。对用户的影响。用户使用的电动机的转速与系统频率有关，引起电动用户使用的电动机的转速与系统频率有关，引起电动机的转速变化，从而影响产品的质量。机的转速变化，从而影响产品的质量。2 2 对发电厂和电力系统本身的影响。对发电厂和电力系统本身的影响。风机和泵在频率降低时，所能供应的风量和水量将迅风机和泵在频率降低时，所能供应的风量和水量将迅速减少，影响锅炉的正常运行。速减少，影响锅炉的正常运行。频率降低还会增加汽轮机叶片所受的应力，引起叶片频率降低还会增加汽轮机叶片所受的应力，引起叶片的共振，缩短叶片的寿命甚至断裂。的共振，缩短叶片的寿命甚至断裂。低频率运行时，由于磁通密度的增大，变压器的铁芯低
34、频率运行时，由于磁通密度的增大，变压器的铁芯损耗和励磁电流都将增大。损耗和励磁电流都将增大。有功功率负荷的变动及其调整有功功率负荷的变动及其调整电力系统的总负荷根据变化规律可分为以下三种：电力系统的总负荷根据变化规律可分为以下三种：第一种是变化幅度很小、变化周期很短的负荷；第一种是变化幅度很小、变化周期很短的负荷；第二种是变化幅度较大、变化周期较长的负荷；第二种是变化幅度较大、变化周期较长的负荷；第三种是变化幅度很大，变化周期很长的负荷。第三种是变化幅度很大，变化周期很长的负荷。第一种负荷变化引起的频率偏移将由发电机组调速系统第一种负荷变化引起的频率偏移将由发电机组调速系统的调速器进行调整，称
35、为频率的一次调整；的调速器进行调整，称为频率的一次调整；第二种负荷变化引起的频率偏移将由发电机组调速系统第二种负荷变化引起的频率偏移将由发电机组调速系统的调频器进行调整，为频率的二次调整；的调频器进行调整，为频率的二次调整；第三种负荷变化引起的频率偏移将在有功功率平衡的基第三种负荷变化引起的频率偏移将在有功功率平衡的基础上，责成各电设备按最优础上，责成各电设备按最优(经济经济)分配原则进行有功功率的分配原则进行有功功率的分配，称为频率的三次调整。分配，称为频率的三次调整。电力系统的频率特性电力系统的频率特性 电力系统处于稳态运行时，系统有功功率随频率变化的特性称为电力系统电力系统处于稳态运行时
36、，系统有功功率随频率变化的特性称为电力系统的有功功频率静态特性。它可以分为负荷的有功功率一频率静态特性和发电的有功功频率静态特性。它可以分为负荷的有功功率一频率静态特性和发电机组机组(电源电源)的有功的有功 一频率静态特性，简称功一频静特性。负荷和发电机组的一频率静态特性，简称功一频静特性。负荷和发电机组的功一频率静态特性可用来分析的调整过程和调整结果。功一频率静态特性可用来分析的调整过程和调整结果。电力系统的频率调整电力系统的频率调整1、频率的一次调整、频率的一次调整 频率的一次调整正是电力系统有功功率一频率静态特性反映的调节过程，频率的一次调整正是电力系统有功功率一频率静态特性反映的调节过
37、程，即负荷的增量是由调速器作用使发电机有功出力增加和负荷功率随频率的下即负荷的增量是由调速器作用使发电机有功出力增加和负荷功率随频率的下降而自动减少两个方面共同调节来平衡的。一次调整的调节特性方程式即为降而自动减少两个方面共同调节来平衡的。一次调整的调节特性方程式即为式。式。2互联系统的频率调整互联系统的频率调整 对由对由n个分系统组成的大型电力系统，如果某一分系统因负荷变化进行频个分系统组成的大型电力系统，如果某一分系统因负荷变化进行频率调整时，将会伴随着与其他系统交换功率的变化，此时需要注意系统联络率调整时，将会伴随着与其他系统交换功率的变化，此时需要注意系统联络线上交换功率的控制问题。线
38、上交换功率的控制问题。电力系统中有功功率的最优分配电力系统中有功功率的最优分配 有两方面的主要内容有两方面的主要内容 1 1 有功功率电源的最优组合。有功功率电源的最优组合。是系统中发电设备或电厂的合理组合。是系统中发电设备或电厂的合理组合。2 2 有功功率负荷的最优分配。有功功率负荷的最优分配。系统的有功功率负荷的各个正在运行的发电设备或发系统的有功功率负荷的各个正在运行的发电设备或发电厂之间的合理分配。电厂之间的合理分配。第四章第四章 电力系统的无功功率平衡和电电力系统的无功功率平衡和电压调整压调整电力系统无功功率的平衡电力系统无功功率的平衡 电压是衡量电能质量的一项重要指标。电压是衡量电
39、能质量的一项重要指标。(一一)无功功率负荷无功功率负荷在电力系统的各种用电设备中，除一小部分照明负荷消耗有功功率、为数不在电力系统的各种用电设备中，除一小部分照明负荷消耗有功功率、为数不多的同步电动机发出一部分无功功率外，大量的异步电动机消耗无功功率。多的同步电动机发出一部分无功功率外，大量的异步电动机消耗无功功率。(二二)无功功率损耗无功功率损耗 电力系统的无功损耗包括变压器和线路的无功损耗。电力系统的无功损耗包括变压器和线路的无功损耗。(三三)无功功率电源无功功率电源 电力系统的无功电源，除发电机外，还有同步调相机、静电电容器、静止电力系统的无功电源，除发电机外，还有同步调相机、静电电容器
40、、静止无功补偿器及近年来发展起来的静止无功发生器。后四种装置又称无功补偿无功补偿器及近年来发展起来的静止无功发生器。后四种装置又称无功补偿装置。静止电容器只能发出感性无功功率装置。静止电容器只能发出感性无功功率(即吸收容性无功功率即吸收容性无功功率)，其余几类补，其余几类补偿装置既可发出感性无功功率，又能发出容性无功功率。偿装置既可发出感性无功功率，又能发出容性无功功率。电力系统的电压调整电力系统的电压调整(一一)中枢点的电压调整中枢点的电压调整任何电气设备都按额定电压来设计制造，这些设备在额定电压下运行其性能任何电气设备都按额定电压来设计制造，这些设备在额定电压下运行其性能最佳于在电能的输送
41、过程中电网存在电压损耗，使用电设备的电压都偏最佳于在电能的输送过程中电网存在电压损耗，使用电设备的电压都偏离额定值。为了使负荷的电压偏移在允许范围内，必须借助于电力系统离额定值。为了使负荷的电压偏移在允许范围内，必须借助于电力系统的电压调整。的电压调整。(二二)电压调整的措施电压调整的措施 随着运行方式的改变，电网中电压损耗的作用有可能出现无论中枢点电压随着运行方式的改变，电网中电压损耗的作用有可能出现无论中枢点电压取什么范围，都不能满足所有负荷对电压的要求。当发生这种情况时，取什么范围，都不能满足所有负荷对电压的要求。当发生这种情况时，只靠控制中枢点电压就不能保证所有负荷点的电压。因此必须采
42、取其他只靠控制中枢点电压就不能保证所有负荷点的电压。因此必须采取其他调压措施来保证电压质量。调压措施来保证电压质量。1改变发电机机端电压调压改变发电机机端电压调压 2改变变压器变比调压改变变压器变比调压 3改变无功功率分布调压改变无功功率分布调压 第五章第五章 电能损耗计算及降低的措施电能损耗计算及降低的措施 电力网络的电能损耗计算电力网络的电能损耗计算 电力网络的电能损耗主要包括：与 电流平方成正比的变压器绕组和 输电线路导线中的电能损耗；与运行电压有关的 变压器铁心、电容器和电缆的 绝缘介质以及电晕等的损耗。降低网损的技术措施降低网损的技术措施为了降低供电网的电能损耗,可采取各种技术措施和
43、管理措施.主要的技术措施如下所述.1.提高用户的功率因数,减少输送的无功功率 2改善闭式网络的功率分布 3合理确定电力网的运行电压水平 4合理组织变压器的经济运行第六章第六章 电力系统运行的稳定性分析电力系统运行的稳定性分析 电力系统静态稳定性，是指电力系统在某一运行状态下电力系统静态稳定性，是指电力系统在某一运行状态下受到某种小干扰后，系统能自动恢复到原来运行状态的能力。受到某种小干扰后，系统能自动恢复到原来运行状态的能力。能恢复到原来运行状态，则系统静态是稳定的，否则就是静能恢复到原来运行状态，则系统静态是稳定的，否则就是静态不稳定的。电力系统具有静态稳定性是保持正常运行的基态不稳定的。电
44、力系统具有静态稳定性是保持正常运行的基本条件之一。本条件之一。简单电力系统的静态稳定分析简单电力系统的静态稳定分析 1静态稳定性分析静态稳定性分析 2静态不稳定分析静态不稳定分析 3电力系统静态稳定的实用判据电力系统静态稳定的实用判据 4.静态稳定储备系数静态稳定储备系数提高电力系统静态稳定性的措施提高电力系统静态稳定性的措施电力系统具有静态稳定性是保证系统正常运行的必要条件。提高系统静态电力系统具有静态稳定性是保证系统正常运行的必要条件。提高系统静态稳定性，主要从提高功率极限尸稳定性，主要从提高功率极限尸m：芒，即提高系统静态稳定储备系数星：芒，即提高系统静态稳定储备系数星P和采和采用附加装
45、置来扩大静态稳定范围来考虑。因此可以从减小系统各元件的电抗用附加装置来扩大静态稳定范围来考虑。因此可以从减小系统各元件的电抗X2，提高发电机的电动势月和提高系统运行电压提高发电机的电动势月和提高系统运行电压U以及采用自动调节励磁装置等多方以及采用自动调节励磁装置等多方面着手。具体措施包括：面着手。具体措施包括：1减小元件的电抗减小元件的电抗 包括减小发电机、变压器和输电线路电抗。可采取的措施有：包括减小发电机、变压器和输电线路电抗。可采取的措施有：(1)采用分采用分裂导线；裂导线；(2)采用串联电容器补偿；采用串联电容器补偿；(3)增加输电线的回路数。增加输电线的回路数。2提高系统电压提高系统
46、电压 包括提高电压等级和提高系统的运行电压两个方面。包括提高电压等级和提高系统的运行电压两个方面。3 3采用自动调节励磁装置采用自动调节励磁装置 主要依靠采用自动励磁调节器，按运行状态变量的偏移调节励磁，自动主要依靠采用自动励磁调节器，按运行状态变量的偏移调节励磁，自动地调节发电机励磁电流，以调节空载电动势，从而保证发电机端电压。其功角特地调节发电机励磁电流，以调节空载电动势，从而保证发电机端电压。其功角特性如图性如图104104所示，能大大提高功率极限，并扩大了稳定范围。所示，能大大提高功率极限，并扩大了稳定范围。4 4改善系统的结构改善系统的结构 从加强系统的联系、缩小从加强系统的联系、缩
47、小“电气距离电气距离”来考虑。改善系统结构的做法很来考虑。改善系统结构的做法很多，例如：增加输电线的回路数；输电线路中间设置开关站；采用中继同步调相多，例如：增加输电线的回路数；输电线路中间设置开关站；采用中继同步调相机或中继电力系统等。机或中继电力系统等。第七章第七章 远距离输电远距离输电交流远距离输电线路的方程交流远距离输电线路的方程 对于超过对于超过500KM的长线路，如不考虑其分布参数特征，将给计算结果的长线路，如不考虑其分布参数特征，将给计算结果带来相当大的误差。其中以电阻的误差最大，电抗次之，电纳最小。带来相当大的误差。其中以电阻的误差最大，电抗次之，电纳最小。交流远距离输电线路的
48、线路的自然功率交流远距离输电线路的线路的自然功率 当线路输送的功率等于自然功率时，单位长度感抗吸收的无功功当线路输送的功率等于自然功率时，单位长度感抗吸收的无功功率，恰好等于单位长度容纳发出的无功功率。线路各处无功功率达到率，恰好等于单位长度容纳发出的无功功率。线路各处无功功率达到平衡。平衡。当线路输送的功率小于自然功率时，单位长度感抗吸收的无功功当线路输送的功率小于自然功率时，单位长度感抗吸收的无功功率小于单位长度容纳发出的无功功率，线路本身无功自己有余，多余率小于单位长度容纳发出的无功功率，线路本身无功自己有余，多余的无功，回造成线路末端电压升高。的无功，回造成线路末端电压升高。交流远距离
49、输电线路，由于线路长，线路感抗及导线间容纳较大，交流远距离输电线路，由于线路长，线路感抗及导线间容纳较大，这些参数在线路运行时要进行无功功率交换，尤其在正常操作及线路这些参数在线路运行时要进行无功功率交换，尤其在正常操作及线路故障时，可能影响线路的运行安全。通常我们采用并联电抗补偿导线故障时，可能影响线路的运行安全。通常我们采用并联电抗补偿导线间容纳，采用串联电容补偿线路的感抗。间容纳，采用串联电容补偿线路的感抗。随着生产建设的发展交流输电线路的送电距离越来越随着生产建设的发展交流输电线路的送电距离越来越长，输送容量越来越大。随着线路距离的延伸，感抗也就长，输送容量越来越大。随着线路距离的延伸
50、，感抗也就随之增大。这就限制了线路输送容量的增加，造成了电力随之增大。这就限制了线路输送容量的增加，造成了电力系统并联运行的稳定困难。因此，利用直流输电的一些显系统并联运行的稳定困难。因此，利用直流输电的一些显著优点，采用高压直流输电，已逐渐受到人们的重视。著优点，采用高压直流输电，已逐渐受到人们的重视。第八章第八章 架空线路机械计算架空线路机械计算 架空线包括导线和避雷线。架空线的型号、安全系数、架空线包括导线和避雷线。架空线的型号、安全系数、气象条件、防震措施是架空线机械计算的设计条件。任何气象条件、防震措施是架空线机械计算的设计条件。任何一个条件的改变，都会改变架空线路的机械特性。要求掌
