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1 任课教师：褚晓东 Email：chuxd@sdu.edu.cn Tel.: 81696127 (office)，13573122659
电气工程基础—系统篇 任课教师：褚晓东 Tel.: (office)，

2 学习的路径 对物理现象的解释、物理定律的应用：理解 掌握数学模型（公式、电路图、相量图）的形式：通晓
运用数学模型，求解参数、变量的数值：应用 知识点{方式，步骤，作用，特点（优点、缺点），现象…}：记忆

3

4 第1、2章涉及到的2个知识点：后移 对称分量法：正、负、零序分量 ->第4章
参数、变量在不同电压等级的归算 -> 第3、4、5章

5 第3章 电力系统潮流计算 电力网络等值电路 简单电力系统潮流的分析方法 电力系统潮流的计算机算法

6 复功率的定义 所有的功率都指三相总功率，电压均指线电压，电流为线电流。复功率的定义采用国际电工委员会推荐的约定，即
采用这种表示方式时，负荷以滞后功率因数运行时所吸取的无功功率为正，以超前功率因数运行时所吸取的无功功率为负；发电机以滞后功率因数运行时所发出的无功功率为正，以超前功率因数运行时所发出的无功功率为负

7 3.1.1 电压等级 用电设备的标准电压称为电压等级： 指线电压，而不是相电压
各国电力系统都规定一定数量的标准电压，称为电压等级或称为网络额定电压或者用电设备额定电压 指线电压，而不是相电压

8 3.1.1 电压等级 发电机额定电压 变压器额定电压 在同一电压等级下，比网络额定电压高5%
在同一电压等级下，一次侧为网络额定电压或比网络额定电压高5% 在同一电压等级下，二次侧比网络额定电压高5% 或10%

9 3.1.1 电压等级 对于连接220kV和10kV的变压器来说，两侧额定电压可以是多少？
实际上，变压器的高压绕组常设置一定数量的分接头(三绕组变压器中压侧绕组上也有)，以便根据实际需要加以选用

10 3.1.1 电压等级 我国规定的电压等级 用电设备额定线电压/ kV 发电机额定电压/ 变压器额定电压/kV 一次绕组 二次绕组 3
3.15 3.0，3.15 3.15，3.3 6 6.3 6.0，6.3 6.3，6.6 10 10.5 10.0，10.5 10.5，11.0 15.75 23.0 35 38.5 110 121 220 242 330 345，363 500 525，550 750 788，825 我国规定的电压等级

11 高压输电的发展 交流输电各电压等级首次出现的时间 100年来世界上的输电电压等级提高了100倍 电压/kV
年份

12 我国电压等级分类 把标称电压1 kV及以下的交流电压等级定义为低压 把标称电压1 kV以上、330 kV以下的交流电压等级定义为高压

13 我国首条750 kV输电线路 2005年9月26日，我国第一个750 kV输变电示范工程—青海官亭至甘肃兰州东长达140公里的750 kV输电线路和两座750 kV变电站投入运行，该工程填补了我国输变电线路500 kV以上电压等级的空白 根据规划，西北750 kV输变电示范工程建成投产后，还将建设官亭至西宁、兰州东至银川东、哈密到永登3条750 kV输电线路。到2010年，随着青海拉西瓦水电站（规划装机430万千瓦）的基本建成，西北750 kV电网将形成以拉西瓦水电站为顶点、以陕西关中和宁夏银川东分别为端点的倒“A”字形骨干网架，使西北750 kV输电线路总长达到4077公里

14 我国首条750 kV输电线路

15 我国首条750 kV输电线路 是世界上海拔最高的750 kV输变电工程，世界上其他国家750 kV工程海拔一般都在1500米以下，而我国750 kV工程海拔在1735米至2873米之间，整个工程处于高海拔、时有沙尘暴、强紫外线、昼夜温差大的环境下 我国首次在750 kV输变电工程采用六分裂扩径导线

16 我国特高压交流电网试验示范工程 2009年1月6日，我国自主研发、设计和建设的具有自主知识产权的1000千伏交流输变电工程：晋东南——南阳——荆门高压试验示范工程正式投入运行 该试验示范工程包括三站两线，起于山西晋东南变电站，经河南南阳开关站，止于湖北荆门变电站，单回路架设，全长640 km，先后跨越黄河和汉江

17 我国特高压交流电网试验示范工程 变电站采用1000 kV、7×1000 MVA大容量变压器，变电容量6000 MVA，采用1000 kV气体绝缘全封闭组合电器、双断路器接线 工程额定电压1000 kV，最高运行电压1100 kV，本期输送能力2800 MW

18 3.1.2 标幺值 标幺值是相对值，是某种物理量的有名值与所选定的与有名值同单位的基准值之比，是一个无量纲的量 基准值的选取
阻抗、导纳的基准值为每相阻抗、导纳 电压、电流的基准值为线电压、线电流 功率的基准值为三相功率

19 3.1.2 标幺值 5个基准值中先选定SB和UB，然后根据上述关系求出每相阻抗、导纳和线电流的基准值
在电力系统计算中常常用到电压降落、功率损耗等计算公式，当用标幺值表示这些公式时，可以直接由有名值表示的公式推导而得，具体方法是将用有名值表示的公式两端同时除以基准值，然后再将其中的各量转换为标幺值，便可得出用标幺值表示的公式 例如，阻抗中的电压降落用有名值表示为

20 3.1.2 标幺值 名称 有名值 标幺值 功率表达式 阻抗压降 接地导纳中的功率 阻抗中的功率损耗

21 3.1.2 标幺值 标幺值换算：元件的额定容量SN和额定电压UN一般不是所希望选取的基准容量SB和基准电压UB，需要把元件以额定容量和额定电压为基准值的标幺值ZN*或YN*换算成以SB和UB为基准值时的标幺值Z*或Y* 将Z*或Y*通过基准值SN和UN先还原成有名值Z或Y，再求出以统一的SB和UB为基准值时的标幺值Z*或Y*

22 3.1.2 标幺值 例如，双绕组等值电路中，短路电压百分比可以写成 变压器的短路电压百分比就是以额定容量和额定电压表示的电抗标幺值
变压器的空载电流百分比就是以额定容量和额定电压表示的电纳标幺值

23 基准值改变时标幺值的换算 在采用标幺值时全系统必须采用相同的基准值，这样，需要把元件以额定容量和额定电压为基准值的标幺值，换算成以统一的基准值时的标幺值。 换算的原理比较简单，只要将以额定容量和额定电压为基准值的标幺值先还原成有名值，然后再求出以统一的基准容量和基准电压表示的标幺值。例如 (1) 算有名值 (2) 求出以统一的基准容量和基准电压表示的标幺值 简化为一步：

24 3.1.3 电力网络的标幺值等值电路 由于变压器的存在，多级电压电力系统等值电路，各元件参数、各节点电压、各支路电流均要归算到某一电压级，即基本级或基准级 采用标幺值，有两种归算方法 先将各电压等级的参变数的有名值归算到基本级，然后再对基本级的基准值计算标幺值 将基本级基准值归算到所计算电压等级，应用归算到所计算电压等级的基准值，用未归算的有名值计算标幺值 建立电力网络标幺值等值电路的关键是建立变压器标幺值等值电路

25 3.1.3 电力网络的标幺值等值电路 例如： 330kV 500kV 220kV 110kV 10kV 归算: 算标幺值:
这种方法虽然理论上正确，但实际上进行参数折算非常麻烦，特别是如果有一个变压器的变比因分接头的位置改变而变化时，则很多参数都要重新进行计算。而且，这种方法并没有体现标幺值的优越性。 实用上采用的方法是将变压器用一种带变比的等值电路来进行网络等值。

26 3.1.3 电力网络的标幺值等值电路 一、变压器的Π形标幺值等值电路 带理想变压器的双绕组变压器等值电路
理想变压器：只反映变比关系而没有励磁电流且漏阻抗等于零的变压器 将漏阻抗和励磁导纳归算到1次侧 通过理想变压器，直接引入2次侧的实际电压和电流

27 3.1.3 电力网络的标幺值等值电路 以理想变压器为界，分成分别属于两个不同电压等级的电路，两侧各取所在的网络电压作为基准电压，取统一的基准容量，将两侧的参数化为标幺值 双绕组变压器，理想变压器左侧参数的标幺值 理想变压器右侧参数的标幺值

28 带变比的变压器∏型等值电路 ∏型等值电路的推导：为了使导出的等值电路能适用于一般情况并使公式简洁起见，作如下处理：
①将激磁导纳支路放在Π形等值电路之外，而在得到Π形等值电路以后再将它连接到相应端点上去； ②略去表示标幺值的下标“*” 这样，带变比的双绕组变压器标幺值等值电路化简如下电路

29 带变比的变压器∏型等值电路 可以列出变压器两端的电压、电流关系为 从而可以解出 从而推出双绕组变压器 的∏型等值电路

30 带变比的变压器∏型等值电路 三绕组变压器： 所有的参数都归算到了3侧，一般等值电路： 带理想变压器的等值电路：

31 带变比的变压器∏型等值电路 所有参数化为标幺值 ： 变比U1N : U3N和U2N : U3N化为标幺值k13* : 1和k23* : 1

32 带变比的变压器∏型等值电路 仿照双绕组变压器的做法，可得到三绕组变压器的标幺值等值电路（去掉“*”）：

33 复习与预习 理解标幺值的概念，掌握不同电压等级的设备通过变压器耦合连接形成等效电路的方法（有名值及标幺值形式）
练习题：对下列系统进行标幺值归算，变压器采用Π形标幺值等值电路 下周的课程内容：3.2 简单电力系统潮流的分析方法，请预习简单辐射形网络及环形网络的潮流计算方法