電力系統(tǒng)分析基礎(chǔ) 穩(wěn)態(tài)部分一一、填空題1、我國國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的額定電壓有 3kV 、6kV、 10kV、 35kV 、110kV 、220kV 、330kV、 500kV 。2、電能質(zhì)量包含電壓質(zhì)量、頻率質(zhì)量、波形質(zhì)量三方面。3、無備用結(jié)線包括單回路放射式、干線式、鏈?zhǔn)骄W(wǎng)絡(luò)。4、有備用界結(jié)線包括雙回路放射式、干線式、鏈?zhǔn)?，環(huán)式、兩端供電網(wǎng)絡(luò)。5、我國的六大電網(wǎng)：東北、華北、華中、華東、西南、西北。6、電網(wǎng)中性點對地運行方式有：直接接地、不接地、 經(jīng)消弧線圈接地 三種，其中 直接接地 為大接地電流系統(tǒng)。7、我國110kV及以上的系統(tǒng)中性點直接接地，35kV及以下的系統(tǒng)中性點不接地。二、簡答題1、電力網(wǎng)絡(luò)是指在電力系統(tǒng)中由變壓器、電力線路等變換、輸送、分配電能設(shè)備所組成的部分。2、電力系統(tǒng)是指由發(fā)電機、各類變電所和輸電線路以及電力用戶組成的整體。3、總裝機容量是指電力系統(tǒng)中實際安裝的發(fā)電機組額定有功功率的總和。4、電能生產(chǎn)，輸送，消費的特點：（1） 電能與國民經(jīng)濟各個部門之間的關(guān)系都很密切（2） 電能不能大量儲存（3） 生產(chǎn)，輸送，消費電能各個環(huán)節(jié)所組成的統(tǒng)一整體不可分割（4） 電能生產(chǎn)，輸送，消費工況的改變十分迅速（5） 對電能質(zhì)量的要求頗為嚴(yán)格5、對電力系統(tǒng)運行的基本要求（1） 保證可靠的持續(xù)供電（2） 保證良好的電能質(zhì)量（3） 保證系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性6、變壓器額定電壓的確定： 變壓器的一次側(cè)額定電壓應(yīng)等于用電設(shè)備額定電壓（直接和發(fā)電機相連的變壓器一次側(cè)額定電壓應(yīng)等于發(fā)電機的額定電壓），二次側(cè)額定電壓應(yīng)較線路額定電壓高10%。只有漏抗很小的、二次直接與用電設(shè)備相聯(lián)的和電壓特別高的變壓器，其二次側(cè)額定電壓才可能較線路額定電壓僅高5%。7、所謂過補償是指感性電流大于容性電流時的補償方式，欠補償正好相反，實踐中，一般采用欠補償。二一、填空題1、按絕緣材料，電纜可分為 紙絕緣 、橡膠絕緣 、塑料絕緣 三種類型。2、架空線路由導(dǎo)線、避雷線、桿塔、絕緣子和金具等構(gòu)成。3、電纜線路由導(dǎo)線、絕緣層、保護層等構(gòu)成。4.、導(dǎo)線主要由鋁（Z）、鋼（G）、銅（T）等材料構(gòu)成。5、線路電壓超過220KV時為減小電暈損耗或線路電抗，采用擴徑導(dǎo)線或分裂導(dǎo)線。6、為了減少三相參數(shù)的不平衡采取架空線路的換位。二、簡答題1、 普通鋼芯、鋁線，標(biāo)號為LGJ,鋁線和鋼線部分截面積的比值為5.36.0。 加強型鋼芯鋁線，標(biāo)號為LGJT, 鋁線和鋼線部分截面積的比值為4.34.4。 輕型鋼芯鋁線，標(biāo)號為LGJQ, 鋁線和鋼線部分截面積的比值為8.08.1。2、整換位循環(huán)，指一定長度內(nèi)，有兩次換位而三相導(dǎo)線都分別處于三個不同位置，完成一次完整的循環(huán)。3、鋼芯鋁線的電阻，由于可只考慮主要載流部分鋁線部分的載流作用，可認(rèn)為與同樣額定截面積的鋁線相同。4、分裂導(dǎo)線的采用改變了導(dǎo)線周圍的磁場分布，等效的增大了導(dǎo)線半徑，從而減小了導(dǎo)線電抗。5、單位長度鋼導(dǎo)線的電抗就是單位長度外電抗和內(nèi)電抗之和。6、電纜線路的電阻路略大于相同面積的架空線路，而電抗則小得多，電抗小是因為電纜三相導(dǎo)體間的距離遠(yuǎn)小于同樣電壓級的架空線路。7、所謂長線路是指在長度>300km的架空線路和>100km的電纜線路。8、一般線路，指中等及中等以下長度線路，對架空線路，對長度大約為300km,對電纜線路，大約為100km。9、短線路是指長度不超過100km的架空線路，線路電壓不高時，這種線路電納的影響一般不大，可略去。10、電力系統(tǒng)負(fù)荷的運行特性廣義分為負(fù)荷曲線和負(fù)荷特性，負(fù)荷曲線是指負(fù)荷隨時間而變化的規(guī)律，負(fù)荷特性是指負(fù)荷隨電壓或頻率變化的規(guī)律。11、綜合用電負(fù)荷是將工業(yè)、農(nóng)業(yè)、郵電交通、市政、商業(yè)以及城鄉(xiāng)居民所消耗的相加功率，因而稱電力系統(tǒng)的供電負(fù)荷；12、供電負(fù)荷再加各發(fā)電廠本身所消耗的功率廠用電，是系統(tǒng)中各發(fā)電機應(yīng)發(fā)的功率，稱電力系統(tǒng)中的發(fā)電負(fù)荷。13、平均額定電壓是約定的，較線路額定電壓約高5的電壓系列。14、各個量基準(zhǔn)值的關(guān)系：SB=UBIB，UB=IBZB。三一、填空題1、調(diào)整潮流的手段有：串聯(lián)電容、串聯(lián)電抗、附加串聯(lián)加壓器。2、串聯(lián)電容的作用是以其電抗抵償線路的感抗。3、串聯(lián)電抗的作用與串聯(lián)電容相反，主要在限流，將其串聯(lián)在重載線段上可避免該線段過載。4、附加串聯(lián)加壓器的作用在于產(chǎn)生一環(huán)流或強制循環(huán)功率，使強制循環(huán)功率與自然分布功率的疊加可達到理想值。5、輻射形配電網(wǎng)的接線方式分為輻射式、鏈?zhǔn)?、干線式三種網(wǎng)絡(luò)。二、簡答題1、電壓降落是指線路始末兩端電壓的相量差。2、電壓損耗是指線路始末兩端電壓的數(shù)量差。3、電壓調(diào)整是指線路末端空載與負(fù)載時的數(shù)量差。4、最大負(fù)荷利用小時數(shù)Tmax指一年中負(fù)荷消費的電能W除以一年中的最大負(fù)荷Pmax。5、年負(fù)荷率指一年中負(fù)荷消費的電能W除以最大負(fù)荷Pmax與一年的8760h的乘積。6、年負(fù)荷損耗率指全年電能損耗除以最大負(fù)荷時的功率損耗與一年8760h的乘積。7、最大負(fù)荷損耗時間是指全年電能損耗除以最大負(fù)荷時的功率損耗。8、線損率或網(wǎng)損率是指線路上損耗的電能與線路始端輸入電能的比值。9、等值負(fù)荷功率，即負(fù)荷從網(wǎng)絡(luò)吸取的功率，就可看作為具有負(fù)值的變電所節(jié)點注入功率。10、高壓輸電線路的電阻往往遠(yuǎn)小于電抗，改變電力網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點電壓的大小，所能改變的主要是網(wǎng)絡(luò)中無功功率的分布；改變電壓的相位，所能改變的主要是網(wǎng)絡(luò)中有功功率的分布。11、輻射形網(wǎng)絡(luò)中的潮流是不加控制也無法控制的，它們完全取決于各負(fù)荷點的負(fù)荷，環(huán)形網(wǎng)絡(luò)中，環(huán)式網(wǎng)絡(luò)的潮流，如不采取附加措施，就按阻抗分布，因而也是無法控制的。 兩端供電網(wǎng)絡(luò)的潮流雖可借調(diào)整兩端電源的功率或電壓適當(dāng)控制，但由于兩端電源容量有一定的限制，而電壓調(diào)整的范圍又要服從對電壓質(zhì)量的要求，調(diào)整幅度都不可能大。12、輻射形配電網(wǎng)潮流計算的特點： （1）輻射形配電網(wǎng)支路數(shù)一定小于節(jié)點數(shù)。因此，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點導(dǎo)納矩陣稀疏度很高。 （2）低壓配電網(wǎng)由于線路阻抗大，一般不滿足R<<X，因此通常不能采用P-Q快速解耦法進行網(wǎng)絡(luò)潮流計算。 （3）對于末端負(fù)荷節(jié)點前的支路功率就是末端運算負(fù)荷功率，所以可以直接求支路功率損耗和電壓損耗。13、進行環(huán)形網(wǎng)絡(luò)潮流計算時，有功功率分點和無功功率分點不一致，應(yīng)以哪一分點作計算的起點？ 答：鑒于較高電壓級網(wǎng)絡(luò)中，電壓損耗主要系無功功率流動所引起（PR+QX？），無功功率分點電壓往往低于有功功率分點，一般可以無功功率分點為計算的起點。14、進行環(huán)形網(wǎng)絡(luò)潮流計算時，如果已知的是電源端電壓而不是功率分點電壓，應(yīng)按什么電壓算起？答：要設(shè)網(wǎng)絡(luò)中各點電壓均為額定電壓，先計算各線段功率損耗，求得電源端功率后，再運用已知的電源端電壓和求得的電源端功率計算各線段電壓降落。15、任意輻射形網(wǎng)絡(luò)潮流計算的步驟：網(wǎng)絡(luò)中變電站較多時，先求出等值負(fù)荷功率或運算負(fù)荷，然后在計算線路各支路的電壓降落和功率損耗。而對既給定末端負(fù)荷但給定始端電壓的情況，開始時由末端向始端推算時，設(shè)全網(wǎng)電壓都為額定電壓，僅計算各元件中的功率損耗而不計算電壓降落，待求得始端功率后，再運用給定的始端電壓和求得的始端功率由始端向末端逐段推算電壓降落，但這時不再重新計算功率損耗。四簡答題1節(jié)點導(dǎo)納矩陣的特點（1）、節(jié)點導(dǎo)納矩陣是方陣，其階數(shù)就等于網(wǎng)絡(luò)中除參考節(jié)點外的節(jié)點數(shù)n。（2）、節(jié)點導(dǎo)納矩陣是稀疏矩陣，其各行非零非對角元數(shù)就等于與該行相對應(yīng)節(jié)點所連接的不接地支路數(shù)。（3）、節(jié)點導(dǎo)納矩陣的對角元就等于各該節(jié)點所連接接地導(dǎo)納和不接地支路導(dǎo)納的總和。（4）、節(jié)點導(dǎo)納矩陣的非對角元Yij等于連接節(jié)點i、j支路的導(dǎo)納的負(fù)值。（5）、節(jié)點導(dǎo)納矩陣一般是對稱矩陣，這是網(wǎng)絡(luò)的互易特性所決定的。2變量的分類及各自概念根據(jù)各個節(jié)點的已知量的不同，將節(jié)點分為三類：PQ節(jié)點、PV節(jié)點、平衡節(jié)點。（1）、PQ節(jié)點：注入功率Pi和Qi已知，節(jié)點電壓的大小Ui和相位角待求，負(fù)荷節(jié)點或發(fā)固定功率的發(fā)電機節(jié)點，數(shù)量最多。（2）、PV節(jié)點：Pi和Ui已知，Qi和相位角待求，對電壓有嚴(yán)格要求的節(jié)點，如電壓中樞點。（3）、平衡節(jié)點：Ui和相位角已知，Pi、Qi待求，只設(shè)一個。3設(shè)置平衡節(jié)點的目的（1）、在結(jié)果未出來之前，網(wǎng)損是未知的，至少需要一個節(jié)點的功率不能給定，用來平衡全網(wǎng)功率。（2）、電壓計算需要參考節(jié)點。：點、平衡節(jié)點。（是對稱矩陣，這事于網(wǎng)絡(luò)中除參考哦4雅可比矩陣的特點 （1）、雅可比矩陣各元素均是節(jié)點電壓相量的函數(shù)，在迭代過程中，各元素的值將隨著節(jié)點電壓相量的變化而變化。因此，在迭代的過程中要不斷重新計算雅可比矩陣各元素的值； （2）、雅可比矩陣各非對角元素均與Yij=Gij+jBij有關(guān)，當(dāng)Yij=0，這些非對角元素也為0，將雅可比矩陣進行分塊，每塊矩陣元素均為2*2階子陣，分塊矩陣與節(jié)點導(dǎo)納矩陣有相同的稀疏性結(jié)構(gòu)； （3）、非對稱矩陣。 5牛頓拉夫遜法潮流計算的基本步驟 （1）、形成節(jié)點導(dǎo)納矩陣YB。 （2）、設(shè)各節(jié)點電壓的初值。 （3）、將各節(jié)點電壓的初值代入修正方程式求不平衡量，判斷最大功率失配量。 （4）、計算雅可比矩陣各元素。 （5）、解修正方程式，求各節(jié)點電壓的變化量。 （6）、計算各節(jié)點電壓的新值。 （7）、運用各節(jié)點電壓的新值自第三步開始進入下一步迭代。 （8）、計算平衡節(jié)點功率和線路功率。 6PQ分解法潮流計算的基本步驟 (1)、形成系數(shù)矩陣B、B，并求其逆陣。 （2）、設(shè)各節(jié)點電壓的初值。 （3）、按式計算有功功率的不平衡量。 （4）、解修正方程式，求各節(jié)點電壓相位角的變化量。 （5）、求各節(jié)點電壓相位角的新值。 （6）、按式計算無功功率的不平衡量。（7）、解修正方程式，求各節(jié)點電壓大小的變化量。（8）、求各節(jié)點電壓大小的新值。（9）、運用各節(jié)點電壓的新值自第三步開始進入下一次迭代。（10）、計算平衡節(jié)點功率和線路功率。 五一電力系統(tǒng)中有功功率的平衡1電力系統(tǒng)的負(fù)荷構(gòu)成第一種，變動幅度很小，周期很短，這種負(fù)荷變動有很大偶然性。第二種，變動幅度較大，周期較長，屬于這一種的主要有電爐、壓延機械、電氣機車等帶有沖擊性的負(fù)荷變動。第三種，變動幅度最大，周期最長，這一種是由于生產(chǎn)、生活、氣象等變化引起的負(fù)荷變動。2電力系統(tǒng)的有功功率和頻率調(diào)整分類及各自概念可分為一次、二次、三次調(diào)整三種：一次調(diào)整：發(fā)電機的調(diào)速器進行的、對第一種負(fù)荷變動引起的頻率偏移的調(diào)整。二次調(diào)整：發(fā)電機的調(diào)頻器進行的、對第二種負(fù)荷變動引起的頻率偏移的調(diào)整。三次調(diào)整：按最優(yōu)化準(zhǔn)則分配第三種有規(guī)律變動的負(fù)荷。3系統(tǒng)電源容量和備用容量的概念系統(tǒng)電源容量：可投入發(fā)電設(shè)備的可發(fā)功率之和。備用容量：系統(tǒng)電源容量大于發(fā)電負(fù)荷的部分。4備用容量的分類及各自概念 按作用分：.（1）負(fù)荷備用：指調(diào)整系統(tǒng)中短時的負(fù)荷波動并擔(dān)負(fù)計劃外的負(fù)荷增加而設(shè)置的備用（2%5%）。（2）事故備用：使電力用戶在發(fā)電設(shè)備發(fā)生偶然性事故時不受嚴(yán)重影響，維持系統(tǒng)正常供電所需的備用(5%10%)。（3）檢修備用：使系統(tǒng)中的發(fā)電設(shè)備能定期檢修而設(shè)置的備用。（4）國民經(jīng)濟備用：計及負(fù)荷的超計劃增長而設(shè)置的備用。 按存在形式分：（1） 熱備用：指運轉(zhuǎn)中的發(fā)電設(shè)備可能發(fā)的最大功率與系統(tǒng)發(fā)電負(fù)荷之差。（2） 冷備用：指未運轉(zhuǎn)的發(fā)電設(shè)備可能發(fā)的最大功率。二電力系統(tǒng)中有功功率的最優(yōu)分配1電力系統(tǒng)中的有功功率最優(yōu)分配包括的內(nèi)容及各自概念包括：有功功率電源的最優(yōu)組合和有功功率負(fù)荷的最優(yōu)分配。有功功率電源的最優(yōu)組合概念：系統(tǒng)中發(fā)電設(shè)備和發(fā)電廠的合理組合。包括：機組的最優(yōu)組合順序，機組的最優(yōu)組合數(shù)量，機組的最優(yōu)開停時間。有功功率負(fù)荷的最優(yōu)分配概念：系統(tǒng)中的有功負(fù)荷在各個正在運行的發(fā)電設(shè)備或發(fā)電廠之間的合理分配。2 發(fā)電機組的耗量特性(1).概念：反映發(fā)電機組單位時間內(nèi)能量輸入和輸出關(guān)系的曲線。(2).比耗量：耗量特性曲線上某點的縱坐標(biāo)和橫坐標(biāo)之比，即輸入和輸出之比：u=F/P(3).效率：比耗量倒數(shù)：n=P/F(4).耗量微增率：耗量特性曲線上某點切線的斜率，表示在該點的輸入增量和輸出增量之比： a=dF/dP3 目標(biāo)函數(shù)和約束條件有功負(fù)荷最優(yōu)分配的目的：在滿足對一定量負(fù)荷持續(xù)供電的前提下，使發(fā)電設(shè)備在生產(chǎn)電能的過程中單位時間內(nèi)消耗的能源最少。滿足條件： 等式約束 f(x、u、d)=0 不等式約束 g(x、u、d)<=0使： 目標(biāo)函數(shù) F=F(x、u、d)最優(yōu)(1).目標(biāo)函數(shù)系統(tǒng)單位時間內(nèi)消耗的燃料（火電機組）F =F1(PG1)+F2(PG2)+Fn(PGn)= Fi(PGi)，式中,Fi(PGi)表示某發(fā)電設(shè)備發(fā)出有功功率PGi時單位時間內(nèi)所需消耗的能源。(2).約束條件等式約束：PGi(min)= PLDj+PL：為網(wǎng)絡(luò)總損耗 不計網(wǎng)損時：PGi(min)= PLDj不等式約束：PGi(min)<=PGi<=PGi(max) QGi(min)<=QGi<=QGi(max) Ui(min)<=Ui<=Ui(max)4.等耗量微增率準(zhǔn)則 dF1/dPG1=dF2/dPG25.多個發(fā)電廠間的負(fù)荷經(jīng)濟分配(不計網(wǎng)損的有功最優(yōu)分配) （1）目標(biāo)函數(shù)：F=Fi(PGi) 最小 （2）等式約束條件：PGi-PLD=0 構(gòu)造拉格朗日函數(shù)： L=F-a(PGi-PLD) 求拉格朗日函數(shù)的無條件極值得：dFi/dPGi=a (i=1,2,，n) （3）功率上下限約束條件：PGi(min)<=PGi<=PGi(max) 先不考慮該約束條件進行經(jīng)濟分配計算，若發(fā)現(xiàn)越限，越限的發(fā)電廠按極限分配負(fù)荷，其余發(fā)電廠再按經(jīng)濟分配。三 電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整1.電力系統(tǒng)頻率變化的影響： .對用戶的影響： （1）.對異步電機轉(zhuǎn)速的影響：紡織工業(yè)、造紙工業(yè)。 （2）.異步電機功率下降 （3）.對電子設(shè)備的準(zhǔn)確度的影響 .對發(fā)電廠和電力系統(tǒng)的影響 (1).對發(fā)電廠廠用機械設(shè)備運行的影響 (2).對汽輪機葉片的影響 (3).對異步電機及變壓器勵磁的影響,增加無功消耗。2. 負(fù)荷的有功功率頻率靜態(tài)特性 當(dāng)頻率偏離額定值不大時，負(fù)荷的有功功率頻率靜態(tài)特性用一條近似直線來表示。直線的斜率為負(fù)荷的單位調(diào)節(jié)功率。負(fù)荷的單位調(diào)節(jié)功率：有名值：KL=PL/f 標(biāo)幺值：KL*=PLfN/PLNf=KLfN/PLN 意義：表示隨頻率的變化負(fù)荷消耗功率增加或減少的多少。3.發(fā)電機組的有功功率頻率靜態(tài)特性 (1).發(fā)電機的單位調(diào)節(jié)功率：發(fā)電機組原動機或電源頻率特性的斜率。 KG=-PG/f KG*=-PGfN/PGNf=KGfN/PGN (2).發(fā)電機的調(diào)差系數(shù)：單位調(diào)節(jié)功率的倒數(shù)。 x=-f/PG x%=(-PGNf/PGfN)*100 (3).發(fā)電機的單位調(diào)節(jié)功率與調(diào)差系數(shù)的關(guān)系： KG*=100/x% KG=1/x=100PGN/fNx%4.頻率的一次調(diào)整 (1).概念：由于負(fù)荷突增，發(fā)電機組功率不能及時變動而使機組減速，系統(tǒng)頻率下降，同時，發(fā)電機組功率由于調(diào)速器的一次調(diào)整作用而增大，負(fù)荷功率因其本身的調(diào)節(jié)效應(yīng)而減少，經(jīng)過一個衰減的震蕩過程，達到新的平衡。 (2).系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率：計及發(fā)電機和負(fù)荷的調(diào)節(jié)效應(yīng)時，引起頻率單位變化時的負(fù)荷增量。對于系統(tǒng)有若干臺機組參加一次調(diào)頻：Ks=KG+KL=-PL0/f (3).注意：取功率的增大或頻率的上升為正；為保證調(diào)速系統(tǒng)本身運行的穩(wěn)定，不能采用過大的單位調(diào)節(jié)功率；對于滿載機組，不再參加調(diào)整。5.頻率的二次調(diào)整 (1).概念：通過操作調(diào)頻器，使發(fā)電機組的頻率特性平行的移動，從而使負(fù)荷變化引起的頻率偏移在允許的波動范圍內(nèi)。 (2).當(dāng)系統(tǒng)負(fù)荷增加時，負(fù)荷增量可分解為以下三部分： a.由于進行二次調(diào)整，發(fā)電機組增發(fā)的功率PG; b.由于調(diào)速器的調(diào)整作用而增大的發(fā)電機組的功率-KGf; c.由于負(fù)荷本身的調(diào)節(jié)效應(yīng)而減少的負(fù)荷功率KLf。(3).系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率： 對于系統(tǒng)有n臺機組，且由第n臺機組擔(dān)負(fù)二次調(diào)頻的任務(wù)時：Ks=KG+KL=-(PL0-PG0)/ f(4).無差調(diào)節(jié)概念：若 PL0=PG0 ，即發(fā)電機組如數(shù)增發(fā)了負(fù)荷功率的原始增量，則f=0,即所謂的無差調(diào)節(jié)。 六一電力系統(tǒng)的無功功率平衡1頻率調(diào)整和電壓調(diào)整的相同點和不同點：調(diào)頻：正常穩(wěn)態(tài)運行時，全系統(tǒng)頻率相同，頻率調(diào)整集中在發(fā)電廠，調(diào)頻手段只有調(diào)整原動機功率一種。調(diào)壓：電壓水平全系統(tǒng)各點不同，電壓調(diào)整可分散進行，調(diào)壓手段多種多樣。2變壓器和電力線路中的無功功率損耗是怎樣的？ 變壓器：分為兩部分，即勵磁支路損耗和繞組漏抗中損耗。其中，勵磁支路損耗的百分值基本上等于空載電流的百分值，約為1%2%；繞組漏抗中損耗，在變壓器滿載時，基本上等于短路電壓的百分值，約為10%。因此，對一臺變壓器或一級變壓的網(wǎng)絡(luò)而言，在額定滿載下運行時，無功功率損耗將達額定容量的13%。對多電壓級網(wǎng)絡(luò)而言，變壓器中無功功率損耗是相當(dāng)可觀的。 電力線路：分為兩部分，并聯(lián)電納和串聯(lián)電抗中的無功功率損耗。并聯(lián)電納中的損耗與線路電壓的平方成正比，呈容性；串聯(lián)電抗中的損耗與負(fù)荷電流的平方成正比，呈感性。因此，線路究竟消耗容性或感性無功功率不能肯定。一般情況下，35kV及以下系統(tǒng)消耗無功功率；110kV及以上系統(tǒng)，輕載或空載時，成為無功電源，傳輸功率較大時，消耗無功功率。 3無功功率電源有哪些？各自特點？ 發(fā)電機、同步調(diào)相機、靜電電容器、及靜止補償器，后三種又稱為無功補償裝置。 同步調(diào)相機：相當(dāng)于只能發(fā)無功功率的發(fā)電機。在過勵磁運行時，它向系統(tǒng)供給感性無功功率而起無功電源的作用，能提高系統(tǒng)電壓；在欠勵磁運行時從系統(tǒng)吸取感性無功功率而起無功負(fù)荷的作用，可降低系統(tǒng)電壓。靜電電容器：只能向系統(tǒng)供應(yīng)感性無功功率，它所供給的感性無功功率與其端電壓的平方成正比。靜止補償器：由靜電電容器和電抗器并聯(lián)組成。電容器可發(fā)出無功功率，電抗器可吸收無功功率，兩者結(jié)合起來，再配以適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)裝置，就能夠平滑的改變輸出或吸收的無功功率。4電力系統(tǒng)無功功率平衡的基本要求： 系統(tǒng)中的無功電源可以發(fā)出的無功功率應(yīng)該大于或至少等于負(fù)荷所需的無功功率和網(wǎng)絡(luò)中的無功損耗。QGC-QL-Q= QresQres>0表示系統(tǒng)中的無功功率可以平衡且有適量的備用；Qres<0表示系統(tǒng)中的無功功率不足，應(yīng)考慮加設(shè)無功補償裝置。其中：電源供應(yīng)的無功功率QGC由兩部分構(gòu)成，即發(fā)電機供應(yīng)的無功功率QG和補償設(shè)備供應(yīng)的無功功率Qc。即QGC=QG+Qc無功功率損耗Q包括三部分：變壓器中的無功功率損耗Qt，線路電抗中的無功功率損耗Qx，線路電納中的無功功率損耗Qb，由于Qb屬容性，將其作為感性無功功率損耗論處，則應(yīng)具有負(fù)值。即Q=Qt+Qx-Qb5無功不足應(yīng)采取的措施：（1）、要求各類用戶將負(fù)荷的功率因數(shù)提高到現(xiàn)行規(guī)程規(guī)定的數(shù)值。（2）、挖掘系統(tǒng)的無功潛力。例如將系統(tǒng)中暫時閑置的發(fā)電機改作調(diào)相機運行；動員用戶的同步電動機過勵磁運行等。（3）、根據(jù)無功平衡的需要，增添必要的無功補償容量，并按無功功率就地平衡的原則進行補償容量的分配。小容量的、分散的無功補償可采用靜電電容器；大容量的、配置在系統(tǒng)中樞點的無功補償則宜采用同步調(diào)相機或靜止補償器。二電力系統(tǒng)無功功率的最優(yōu)分布1無功功率的最優(yōu)分布包括：無功功率電源的最優(yōu)分布和無功功率負(fù)荷的最優(yōu)補償2無功功率電源的最優(yōu)分布優(yōu)化無功電源分布的目的：在有功負(fù)荷分布已確定的前提下，調(diào)整無功電源之間的負(fù)荷分布，使有功網(wǎng)損達到最小。其中，網(wǎng)絡(luò)的有功網(wǎng)損可表示為節(jié)點注入功率的函數(shù)。目標(biāo)函數(shù)：網(wǎng)絡(luò)的有功網(wǎng)損P=P(P1,P2,Pn ,Q1,Q2,Qn)最小等約束條件：QGi-QLi-Q= 0不等約束條件：PGi(min)<=PGi<=PGi(max) QGi(min)<=QGi<=QGi(max) Ui(min)<=Ui<=Ui(max)構(gòu)造拉格朗日函數(shù)L=P-a (QGi-Q-QLi)=0分別對QGi和a并令其等于零得到結(jié)果。三 電力系統(tǒng)的電壓調(diào)整1電壓調(diào)整的必要性：（1）.電壓偏移過大對電力系統(tǒng)本身及用電設(shè)備會帶來不良的影響。a.效率下降，經(jīng)濟性變差。b.電壓過高，照明設(shè)備壽命下降，影響絕緣。c.電壓過低，電機變熱。d.系統(tǒng)電壓崩潰。（2）不可能使所有節(jié)點電壓都保持為額定值。a.設(shè)備及線路壓降。b.負(fù)荷波動。c.運行方式改變。d.無功不足或過剩。2我國規(guī)定的允許電壓偏移 35kV及以上電壓供電負(fù)荷：-5%+5% 10kV及以下電壓供電負(fù)荷：-7%7% 低壓照明負(fù)荷：-10%+5% 農(nóng)村電網(wǎng)：-10%+7.5% 注：故障情況下，電壓偏移較正常時再增大5%，但正偏移不能超過10%。3中樞點的電壓管理 (1)什么是電壓中樞點？ 電壓中樞點是指那些可反映系統(tǒng)電壓水平的主要發(fā)電廠或樞紐變電所母線。因很多負(fù)荷都由這些中樞點供電，如能控制住這些點的電壓偏移，也就控制住了系統(tǒng)中大部分負(fù)荷的電壓偏移。于是，電力系統(tǒng)的電壓調(diào)整問題也就轉(zhuǎn)化為保證各電壓中樞點的電壓偏移不越出給定范圍的問題。(2)如何選擇電壓中樞點？ 一般可選擇下列母線作為電壓中樞點: a.大型發(fā)電廠的高壓母線；b.樞紐變電所的二次母線；c.有大量地方性負(fù)荷的發(fā)電廠低壓母線。(3)中樞點電壓的允許波動范圍 中樞點i電壓應(yīng)滿足不等約束條件：Ui(min) <=Ui<=Ui(max) 中樞點i的在最低電壓Ui(min)等于在地區(qū)負(fù)荷最大時某用戶允許的最低電壓U(min)加上到中樞點的電壓損耗U (max)。Ui(min)= U(min)+ U (max)中樞點i的在最高電壓Ui(max)等于在地區(qū)負(fù)荷最小時某用戶允許的最高電壓U(max)加上到中樞點的電壓損耗U (min)。Ui(max)= U(max)+ U (min)(4)。中樞點電壓調(diào)整的方式及各自定義 中樞點電壓調(diào)整方式一般分為三類：逆調(diào)壓，順調(diào)壓和常調(diào)壓。 逆調(diào)壓：最大負(fù)荷時升高電壓，但不超過線路額定電壓的5%，即1.05UN；最小負(fù)荷時降低電壓，但不低于線路的額定電壓，即UN。供電線路較長、負(fù)荷變動較大的中樞點往往采用這種調(diào)壓方式。 順調(diào)壓：最大負(fù)荷時降低電壓，但不低于線路額定電壓的2.5%，即1.025UN；最小負(fù)荷時降低電壓，但不超過線路額定電壓的7.5%，即1.075UN。供電線路不長、負(fù)荷變動不大的中樞點，允許采用順調(diào)壓。 常調(diào)壓：在任何負(fù)荷的情況下都保持中樞點電壓為一基本不變的數(shù)值，即1.02UN1.05UN。介于上述兩種情況之間的中樞點，還可采用常調(diào)壓。4電壓調(diào)整的措施 (1)、調(diào)節(jié)發(fā)電機勵磁電流以改變發(fā)電機機端電壓，適合于由孤立發(fā)電廠不經(jīng)升壓直接供電的小型供電網(wǎng)。在大型電力系統(tǒng)中發(fā)電機調(diào)壓一般只作為一種輔助性的調(diào)壓措施； (2)、改變變壓器的變比，只有當(dāng)系統(tǒng)無功功率電源容量充足時這種方法才有效； (3)、改變功率分布P+jQ，使電壓損耗變化，例如無功功率補償調(diào)壓；(4)、改變網(wǎng)絡(luò)參數(shù)R+jX，使電壓損耗變化。5 無功功率補償調(diào)壓的措施 （1）利用并聯(lián)補償調(diào)壓 a補償設(shè)備為靜電電容器；.b補償設(shè)備為同步調(diào)相機；（2）線路串聯(lián)電容補償改善電壓質(zhì)量。暫態(tài)部分一 短路的基本知識1. 什么叫短路？所謂短路，是指電力系統(tǒng)正常運行情況以外的相與相之間或相與地之間連接。2. 短路的類型 ：三相短路、兩相短路、兩相接地短路和單相接地短路3. 短路產(chǎn)生的原因是什么？ 絕緣被破壞（過電壓、雷擊；風(fēng)、雪、鳥、獸等；絕緣老化、污染；設(shè)計、安裝、維護不當(dāng)，人為因素）4. 短路的危害有哪些？ 引起發(fā)熱：1020倍額定電流，達幾萬甚至幾十萬安引起電動力效應(yīng)：傳導(dǎo)體變形甚至損壞機械穩(wěn)定性引起網(wǎng)絡(luò)中電壓降落使穩(wěn)定性遭到破壞短路可能干擾通信系統(tǒng)5. 電力系統(tǒng)故障的分類：橫向故障：短路故障縱向故障：斷線故障二 標(biāo)幺制1. 數(shù)學(xué)表達式標(biāo)幺值=有名值 / 基準(zhǔn)值（與有名值同單位的物理量）2. 基準(zhǔn)值的選取一般先選定電壓和功率的基準(zhǔn)值，則電流和阻抗的基準(zhǔn)值分別為： 3. 基準(zhǔn)值改變時標(biāo)幺值的換算變壓器： 轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一基準(zhǔn)值電抗器： 轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一基準(zhǔn)值4. 不同電壓等級電網(wǎng)中各元件參數(shù)標(biāo)幺值的計算（1） 準(zhǔn)確計算法選擇一段作為基本段，其他將各段的參數(shù)按照變壓器實際變比向這一段歸算，然后選擇功率和電壓基準(zhǔn)值。（2） 近似計算法選擇一段作為基本段，假定變壓器的變比為各電壓等級的額定電壓的平均值之比，將其他各段的參數(shù)向這一段歸算。三 無限大電源1. 特點電源的U，f恒定（Z=0，U=C，S=）內(nèi)阻抗為零，實際內(nèi)阻<短路回路總阻抗10%，即由無限個有限功率電源組成2. 產(chǎn)生最大短路全電流的條件短路前電路為空載純電感電路初相角 3. 短路沖擊電流im短路電流在最惡劣短路情況下的最大瞬時值,用于校驗電氣設(shè)備的電動力穩(wěn)定性出現(xiàn)在短路發(fā)生經(jīng)過半個周期即t=T/2時4. 短路電流有效值Ich以時刻t為中心的一個周期內(nèi)，瞬時電流的均方根值，用于檢驗斷路器的開斷能力。四 運算曲線法計算短路電流1 基本原理復(fù)雜電力系統(tǒng)中，只保留發(fā)動機電動勢節(jié)點和短路點，經(jīng)過化簡消去其他中間節(jié)點，形成一個以短路點為中心的輻射型網(wǎng)絡(luò)，每個輻射支路只含有一個電源，經(jīng)一個阻抗與短路點相連。按照不同時刻以及轉(zhuǎn)移阻抗的大小查曲線求得短路電流，總合即為總的短路電流。2.計算步驟1) 網(wǎng)絡(luò)化簡，得到各電源對短路點的轉(zhuǎn)移阻抗Xif。2) 將各電源對短路點的轉(zhuǎn)移阻抗Xif歸算到各發(fā)電機額定參數(shù)下，得計算電抗Xjsi。 Xjsi XifSNi/SB3) 查曲線，得到以發(fā)電機額定功率為基準(zhǔn)值的各電源送至短路點電流的標(biāo)么值4) 求得各電流的有名值之和，即為短路點的短路電流。3.轉(zhuǎn)移阻抗 任一復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)，經(jīng)網(wǎng)絡(luò)化簡消去了除電源電勢和短路點以外的所有中間節(jié)點，最后得到的各電源與短路點之間的直接聯(lián)系阻抗為轉(zhuǎn)移阻抗。4.計算電抗 將各電源的轉(zhuǎn)移電抗按照該電源發(fā)電機的額定功率歸算，即為計算電抗。五 對稱分量法1. 正負(fù)零序分量a相超前于b相120度，b相超前于c相120度，稱為正序；a相滯后于b相120度，b相滯后于c相120度，稱為負(fù)序；abc同相位，稱為零序。2. 對稱量和不對稱量之間的線性變換關(guān)系3. 電力系統(tǒng)主要元件的各序參數(shù) (1)同步發(fā)電機 同步發(fā)電機的負(fù)序電抗實用計算中取同步發(fā)電機的零序電抗變化范圍為 (2)異步電動機 故障時電動機端電壓降低，負(fù)序電壓產(chǎn)生制動轉(zhuǎn)矩，使電動機的轉(zhuǎn)速迅速下降，s增大，接近于1。正序電抗為 (3)變壓器 A 雙繞組變壓器的零序電抗 為零序電流提供了通道，三角中有環(huán)流 無零序電流通道中性點直接接地，構(gòu)成回路 當(dāng)二次繞組負(fù)載側(cè)有接地中性點時：當(dāng)二次繞組負(fù)載側(cè)無接地中性點時：同Y0/ YB 三繞組變壓器的零序電抗 為抵消三次諧波影響，總有一個繞組接成三角形，通常的接線方式有C 自耦變壓器的零序電抗 中性點接地，有電的直接聯(lián)系，接線形式有：（4）輸電線路 零序電抗與正序電抗比值：無架空地線 > 有鐵磁導(dǎo)體的架空線路 > 有良導(dǎo)體架空線路六 不對稱故障的分析計算1. 單相接地短路三序電壓平衡方程：邊界條件：化為序網(wǎng)：2. 兩相短路邊界條件： 化為序網(wǎng)： 3. 兩相接地短路邊界條件： 化為序網(wǎng)：4. 正序增廣網(wǎng)絡(luò) 故障相短路電流的值和正序分量有一定關(guān)系,可用正序增廣網(wǎng),等值為正序網(wǎng)串一附加阻抗。Z 為正序增廣網(wǎng)絡(luò)中的附加阻抗；M為故障相短路電流對正序分量的倍數(shù)。短路類型Z M三相短路01單相短路3兩相短路兩相短路接地七 非故障處電流電壓的計算1. 電壓分布規(guī)律（1） 越靠近電源正序電壓越高，越靠近短路點正序電壓越低。三相短路時，短路點電壓為零，兩相短路時，正序電壓降低的情況次之，單相接地時，正序電壓降低最小。（2） 越靠近短路點，負(fù)序和零序電壓有效值越高，相當(dāng)于在短路點有負(fù)序和零序電源。2. 對稱分量經(jīng)變壓器后的相位變化 Y/-1接線的變壓器 正序分量三角形側(cè)電壓較星形側(cè)超前30或者落后330；負(fù)序分量三角形側(cè)電壓較星形側(cè)落后30或者超前330；Y/-k接線的變壓器（k為正序時三角形側(cè)電壓向量作為短時針?biāo)淼溺婞c數(shù)）正序分量三角形側(cè)電壓較星形側(cè)超前30k；負(fù)序分量三角形側(cè)電壓較星形側(cè)落后30k；