任務1.1.1電力系統(tǒng)

二、電力系統(tǒng)的表征參數(shù)

和短路容量二、電力系統(tǒng)的表征參數(shù)和短路容量發(fā)電機、變壓器和輸電線是構(gòu)成電力系統(tǒng)的主要元件。表征電力系統(tǒng)的基本參量有總裝機容量、年發(fā)電量、最大負荷、年用電量、額定頻率、最高電壓等級等。（一）發(fā)電機發(fā)電機的常用參數(shù)是它們的次暫態(tài)電抗Ｘ″ｄ（突然短路時發(fā)電機表現(xiàn)的電抗初始值）和負序電抗Ｘ２（二）變壓器對于大型變壓器，其電抗Ｘｂ的百分值與其阻抗電壓Ｕｄ的百分值相等，且只同高壓側(cè)的額定電壓有關(guān)下一頁返回二、電力系統(tǒng)的表征參數(shù)和短路容量單相變壓器電抗的百分值與三相變壓器的相同。三相變壓器和接成三相的單相變壓器，其負序電抗和正序電抗相等。三相變壓器的電抗還同高、中、低壓線圈的排列有關(guān)。對于常見的１１０ｋＶ的三相變壓器，其電抗平均值如表所示。表中的Ｘ１、Ｘ２和Ｘ３分別代表高壓、中壓和低壓線圈的電抗。有時給定三相變壓器阻抗的百分值Ｕｄ１２、Ｕｄ２３和Ｕｄ１３。這時變壓器電抗的百分值計算表達式為由于互感的影響，電抗有時出現(xiàn)負值，如表所示。上一頁下一頁返回二、電力系統(tǒng)的表征參數(shù)和短路容量（三）輸電線架空輸電線的電抗Ｘ（Ω）的有名值主要同線路長度ｌ（ｋｍ）有關(guān)，而同導線截面、電壓等級關(guān)系不大。其單位長度值或稱單位值，用ｘ表示，單位為Ω／ｋｍ，其表達式為上一頁下一頁返回二、電力系統(tǒng)的表征參數(shù)和短路容量（四）標幺值以上所列發(fā)電機、變壓器和輸電線的電抗，是歸算到各自的額定容量Ｓｅ的百分值，或是有名值。歸算到基準容量Ｓｊ和基準電壓Ｕｊ的標幺值按下式計算。發(fā)電機變壓器輸電線供電計算通常取基準容量Ｓｊ＝１００ＭＶＡ。對于發(fā)電機，Ｓｅ等于其額定功率Ｐｅ除以額定功率因數(shù)ｃｏｓφ，即Ｓｅ=Ｐｅ／ｃｏｓφ。上一頁下一頁返回二、電力系統(tǒng)的表征參數(shù)和短路容量（五）短路容量電力系統(tǒng)的短路容量是選擇牽引變電站１１０ｋＶ開關(guān)設備所必需的，是估計電力系統(tǒng)的負荷能力的重要依據(jù)。把電力系統(tǒng)元件的電抗歸算到同一的基準容量（１００ＭＶＡ）后，便可以應用等效發(fā)電機原理將網(wǎng)絡簡化，得出電力系統(tǒng)到牽引變電站進線點（通稱負載點）短路時的短路容量Ｓ″為電力系統(tǒng)的短路容量同電力系統(tǒng)的發(fā)電容量有關(guān)，還同負載點所在的地點有關(guān)。一般電力系統(tǒng)的發(fā)電容量越大，短路容量就越大；負載點距離電力系統(tǒng)電源越遠，短路容量就越小。負載點距離電力系統(tǒng)電源的遠近，可用等效輸電線長度表示。由于實際中一般不是用一條輸電線將負載點與一個單一的發(fā)電廠連通，所以等效輸電線長度只是從概念上表示負載點與電力系統(tǒng)電源的“電距離”。上一頁下一頁返回二、電力系統(tǒng)的表征參數(shù)和短路容量設ｌ代表等效的１１０ｋＶ輸電線長度，那么在各種長度ｌ時，電力系統(tǒng)的短路容量Ｓ″同系統(tǒng)的額定容量Ｓｅ的關(guān)系如表所示。由表可知，只是負載點離電力系統(tǒng)電源較近時，短路功率Ｓ″的值受系統(tǒng)容量的影響才較大。而離電源愈遠，短路功率Ｓ″受系統(tǒng)容量的影響愈小。上一頁下一頁返回電力系統(tǒng)發(fā)熱短路容量Ｓ″二、電力系統(tǒng)的表征參數(shù)和短路容量通常在電力系統(tǒng)容量很大時使用２２０～３３０ｋＶ輸電線。從式中可知，輸電線阻抗同電壓平方成反比。１１０ｋｍ、２２０ｋＶ輸電線的阻抗只相當于２５ｋｍ、１１０ｋＶ輸電線。所以若改由２２０ｋＶ輸電線供電，將大大縮短負載點與電力系統(tǒng)電源的電距離。實際中，牽引變電站一般由１１０ｋＶ電網(wǎng)供電，電力系統(tǒng)的短路容量通常為４００～１６００ＭＶＡ。若由２２０ｋＶ電網(wǎng)供電時（電距離縮短），電力系統(tǒng)的短路容量將增大。上一頁下一頁返回二、電力系統(tǒng)的表征參數(shù)和短路容量（六）電壓波動為了分析電力系統(tǒng)的電壓狀態(tài)，考慮如圖（ａ）所示的簡單情況。圖中表示一個單一的發(fā)電廠和輸電線，Ｃ表示牽引變電站負載點。發(fā)電機母線電壓由自動電壓調(diào)節(jié)器保持在額定電壓，所以升壓變壓器的空載電壓為１２１ｋＶ，比輸電線標準電壓１１０ｋＶ高１０％。牽引變電站空載時，發(fā)電廠原有的負載電流在升壓變壓器和輸電線中產(chǎn)生的電壓損失如圖（ｂ）所示中折線１，負載時的電壓狀態(tài)如折線２所示。上一頁下一頁返回升壓變壓器的空載電壓牽引變電站空載時牽引變電站負載時二、電力系統(tǒng)的表征參數(shù)和短路容量牽引變壓器的高壓側(cè)電壓分接頭有多種，例如，（１１０±２×2.5％）ｋＶ、(１１０±１/３×2.5％)ｋＶ等，最常用的是第一種，第二種只用于系統(tǒng)電壓顯著偏低的場合。第一種其分接電壓如圖所示。變壓器２７.５ｋＶ側(cè)母線的空載電壓等于系統(tǒng)電壓Ｕ０乘以變壓器的反變壓比。當電力系統(tǒng)電壓Ｕ０波動很大，若超過其平均值±５％時，可在牽引變電站采用具有有載分接開關(guān)的變壓器。這種變壓器高壓側(cè)調(diào)節(jié)范圍達±３×2.5％，而且可在負載情況下調(diào)節(jié)而無須停電。上一頁下一頁返回二、電力系統(tǒng)的表征參數(shù)和短路容量此外，頻率、電壓、波形是表征電力系統(tǒng)電能質(zhì)量的三個基本指標。其額定值也是系統(tǒng)設備設計和選型的重要依據(jù)。運行頻率、電壓和波形畸變率超過允許的偏移值時，將影響用電設備的安全運行，可能造成減產(chǎn)和廢品。系統(tǒng)頻率主要取決于系統(tǒng)中有功功率的平衡。發(fā)電出力不足使系統(tǒng)頻率偏低。節(jié)點電壓主要取決于系統(tǒng)中無功功率的平衡。無功功率不足，則電壓將偏低。波形質(zhì)量問題由諧波污染引起。非線性負荷從電網(wǎng)中吸收非正弦電流，引起電網(wǎng)電壓畸變。電壓波形質(zhì)量用畸變率來衡量。上一頁下一頁返回二、電力系統(tǒng)的表征參數(shù)和短路容量正弦波的畸變率是各次諧波有效值平方和的方根值與基波有效值的百分比。保證波形質(zhì)量就是限制系統(tǒng)中電壓、電流中的諧波成分。限制方法有更改整流器設計、