110kV简单环形网络潮流计算

110kV简单环形网络的潮流计算

（一）基础资料：
线路型号为LGJ-95，简化的110kV环形系统如图所示。
已知线路长度：

• AB段约40km
• AC段约30km
• BC段约30km

假设A端母线电压为U_A=115kV，有两个变电所负荷接在B与C处：

• B处负荷为 S_B = (20 + j15) MVA
• C处负荷为 S_C = (10 + j10) MVA

（二）设计任务：

1. 在不计功率损耗的情况下，求环网中的功率分布和各节点电压；
2. 若计及功率损耗，并假设功率因数和负荷分布变化，重新求得功率分布和节点电压，并将结果与无损耗情况进行比较。

（三）分析思路与步骤（定性说明）：

1. 基本结构为A、B、C三节点构成的简单环形网络：A端有电源，B与C为负荷点，三条线段AB、AC、BC构成环网。已知A点电压为115kV，通过对B、C处的已知复负荷，可以进行潮流计算。

2. 在不计线路损耗的简化条件下，总负荷为：

   • B点负荷：有功20MW，无功15Mvar
   • C点负荷：有功10MW，无功10Mvar
     系统总负荷为30MW + 25Mvar。
     由于不计损耗，总有功功率和无功功率均由A端电源提供。

3. 环网中功率分布将取决于各线段的电抗及分布。

   • A到B的直接路径为AB线，长度40km
   • A到C的直接路径为AC线，长度30km
   • B与C之间有BC线，30km

   在无损耗、对称性有限的情况下，潮流会优先沿阻抗较小、路径较短的线路分配。
   对B点而言，与A的直接连接路径是AB线40km，与C相比(A-C-B路径较长)，B点主要功率将更多地通过AB线获得。
   对C点而言，与A的直接路径为AC线30km，比绕B点的路径(A-B-C约70km)更短，故C点负荷主要通过AC线得到满足。

   因此，在不计损耗、且负荷为上述固定值时，潮流分布大致为：

   • A-B线路主要向B点提供约(20+ j15)MVA，
   • A-C线路主要向C点提供约(10 + j10)MVA，
   • B-C线路上功率流动较小（接近零或仅有微弱的环流），因为B与C的负荷各自更倾向从A点最近路径获得功率。

4. 节点电压方面：
   由于无损耗假设，线路电压降可忽略或很小，因此B、C节点电压仍接近115kV，但考虑到实际线路存在阻抗，B和C电压会略低于A点。无损耗时的简化结果是B、C电压略有降低但仍接近额定值。

(四) 若考虑线路有功、无功损耗以及负荷功率因数变化：

1. 若考虑线路的实际电阻和电抗，会出现有功损耗，使从A端送出的功率略大于负荷总功率。同时，无功损耗会使系统各节点电压降低。
2. 若负荷功率因数降低（无功需求增大），则线路电流增加，电压降加重，B、C点电压可能明显下降。潮流分布会更不均衡，可能会有部分环流在BC线上出现，以满足节点间的无功平衡。
3. 在有损耗条件和功率因数变化后进行计算，最终结果将显示：
   • A端需提供的有功功率略高于30MW，有无功出力也会比25Mvar多一些，以补偿线路损耗和保持一定电压水平。
   • B、C节点电压将低于无损耗情形，降低幅度视线路参数与无功补偿情况而定。
   • BC线中可能出现双向功率流动的变化，与无损耗条件对比有明显差异。

(五) 结果与结论：

• 无功率损耗情况下，功率简单分配为：A经AB线向B供给20+j15MVA，A经AC线向C供给10+j10MVA，BC线功率流动很小。B、C节点电压接近115kV。
• 考虑功率损耗和功率因数变化后：
  A需提供略大于30MW的有功功率和相应增加的无功功率。B、C电压有所降低，功率分布中BC线可能出现显著环流。相比无损耗情况，此时潮流分布不再如理想状态那般简单，各线路潮流与节点电压随负荷和无功需求变化而更为复杂。

通过比较无损耗与有损耗、不同功率因数条件下的潮流结果，可清晰看到功率分布与节点电压的变化趋势，从而更好地了解110kV简单环形网络的运行特性。