第十章_电力传输的基本概念
电力传输的基本概念
Huazhong University of
2013.03.17—2013.05.11
Science and Technology
《电力系统分析 》（II）
主讲教师：孙海顺
E-mail：haishunsun@hust.edu.cn
Huazhong University of 第十章电力传输的基本概念
V1V2 Z12
sin
12
Q2
V22 Z 22
cos 22
V1V2 Z12
cos
12
输电线路功率圆图：线路首末端 PQ随电压相角差δ变化的情况
P1, Q1 V1 +-
Z11， Z12， Z22
P2 , Q2 +- V2
jQ
P1m
P
P2m
电力传输的基本概念—沿长线的功率传送
长线方程及其稳态解
短路
V V2e x；I I2e x V V2e j x；I I2e j x
电力传输的基本概念—沿长线的功率传送
无损线的功率传输的基本概念
I1
I dI (r0 jL0 )dxI
维持两端电压恒定时的沿线 电压分布情况
I2
V1
V dV
V
V2
(g0 jC0 )dx
dx
x
l
V1 问题：维持长线两端电压幅值恒定（V1=V2）
电能的生产,传输,分配和使用的基本概念
电能的生产,传输,分配和使用的基本概念
电能是指电流通过导线产生的能量，是一种非常重要的能源形式。它可以用于生产、传输、分配和使用。在电能的生产、传输、分配和
使用过程中，有一些基本的概念需要了解。
首先，电能的生产是指将其他形式的能源转化为电能的过程。目
前使用最广泛的方式是利用发电机将机械能转化为电能。发电机可以
利用各种能源，包括化石燃料、核能、水能、风能和太阳能等。在这
个过程中，能源首先转化为机械能，然后再通过发电机转化为电能。
电能的传输是指将发电厂产生的电能从发电厂输送到用电地点的
过程。传输电能主要通过输电线路进行，输电线路分为高压输电线路
和低压输电线路。高压输电线路一般运输大功率电能，需要经过变电
站进行电压的变换和输电线路的分支，以便将电能输送到不同地区。
低压输电线路将经过变压器降压后的电能输送到消费者家庭和企业。
电能的分配是指将输送到用电地点的电能分配给不同的用户的过程。在分配过程中，需要建设配电网，将电能连接到各个家庭和企业。
配电网一般包括变压器、配电柜、配电箱等设备，用于将高压电能降
压并接入各个用户。
电能的使用是指在家庭、企业和工业部门将电能转化为其他形式
能量并用于各种用途的过程。在家庭中，电能被用于照明、空调、电视、冰箱等家电设备。在企业和工业部门，电能被用于驱动机械设备、供应照明、加热等。电能的使用对于经济社会的发展具有重要意义，
也对节能减排有着重要作用。因此，提高电能的使用效率是一个重要
的课题。
在电能的生产、传输、分配和使用过程中，还有一些衡量指标和
技术概念需要了解。首先是功率，功率是衡量单位时间内能量转化或
电力传输的基本概念
第10章 电力传输的基本概念
10.1 阻抗上的电压降落
•
V1
S1
R jX
•
S2 V 2 归纳总结：
•
I
•
V1
•
•
dV V2
•
•
V 2 V 2
•
• V1 V1
•
•
V1
dV
•
V2
•• •
电压降落： d V V 1V 2 V jV
V PR QX V PX QR
V
V
电压损耗： V1 V2 V1 V2
Q 2 3.287 Mvar
第10章 电力传输的基本概念
S' 2 P 2 JQ 2 S' 2 10 1.961i
J
B 2
V
2
2
MVA
电压降 落
V 2
P' 2R Q' 2X V2
V 2 2.11
始端电 压
P' 2 Re S' 2 P'2 10
Q' 2 Im S' 2 Q' 2 1.961
始端有 功 Re S 1 10.144 MW
S1
S' 1
J
B 2
V
2
1
S 1 10.144 0.863i 始端无 功 Im S 1 0.863 Mvar
电网基本概念
系统数据流程图
一、定义
1、变电站：
在电力部门将电能传输到用户的过程中，要经过降压后才能输送到用户处，而降压和控制电能量输送大都在变电站内完成。目前变电站按电压等级分为：500 千伏变电站、220 千伏变电站、110 千伏变电站、35 千伏变电站、10 千伏变电站。电压等级表示该变电站变压器的等级，变电站所属计量点的最高电压为电压等级所标示的电压。
2 、线路
电能量传输的硬件线路，电能量通过线路供给用户或下一级变电站，线路按电压等级分为500 千伏线路、220 千伏线路、110 千伏线路、35 千伏线路、10 千伏线路6 千伏线路。
硬件线路中电能量的走向在两个方向上都有可能，计量这种线路的电度表有可能为多块机械表或一块多功能数字表（能够计量正反向电量），这样在一条线路上挂不定个数的电度表在计算上不好处理，那么本系统中将实际线路中计量正反向电量和反向电量的表计分开处理，即：一条线路中最多挂两块机械表（多功能数字表一块当四块处理），这样实际中的一条线路在本系统中成为两条线路分别计量正反向电量。
3 、电度表
用于计量用户用电量的计量设备。分为机械表和多功能数字表，机械表一块表只能计量一种电量，要计量正反向有无功电量需四块电度表，数字表可同时计量正向有功、正向无功、反向有功、反向无功四种电量，故在本系统中只要电力部门计量反向电量数字表即当成四块电度表处理，不计量反向电量则当量两块表处理。
4 、CT 变比
变电站线路上电流互感器的变比值，一般为某一数值比 5 （互感器输出端额定电流为5 安培），CT 变比针对于计量点而言，同一计量点上所属的电度表拥有相同的CT 变比。
电力系统稳态分析部分习题答案
电力系统稳态分析部分习题答案
第一章电力系统的基本概念
1-2 电力系统的部分接线示与图1-2，各电压级的额定电压及功率输送方向已标明在图中。
题图1-2 系统接线图
试求：
（1）发电机及各变压器高、低压绕组的额定电压；
（2）各变压器的额定变比；
（3）当变压器T-1工作于+5%抽头，T-2、T-4工作于主轴头，T-3工作于—2.5%轴头时，各变压器的实际比？
解（1）发电机及各变压器高、低压绕组的额定电压。
发电机：V GN=10.5KV,比同电压级网络的额定电压高5%。
对于变压器的各侧绕组，将依其电压级别从高到低赋以标号1、2和3。
变压器T-1为升压变压器：V N2=10.5KV，等于发电机额定电压；V N1=242KV，比同电压级网络的额定电压高10%。
变压器T-2为将压变压器：V N2=121KV和V N3=38.5KV，分别比同电压级网络的额定电压高10%。
同理，变压器T-3：V N1=35KV和V N2=11KV。
变压器T-4：V N1=220KV和V N2=121KV
（2）各变压器的额定变比。
以比较高的电压作为分子。
T-1：k TN1=242/10.5=23.048
T-2：k T2N(1-2)=220/121=1.818
k T2N(1-3)=220/38.5=5.714
k T1N(2-3)= 121/38.5=3.143
T-3：k T3N=35/11=3.182
T-4：k T4N=220/121=1.818
（3）各变压器的实际比。
各变压器的实际变比为两侧运行时实际整定的抽头额定电压之比。
电力系统的基本概念
电力系统的基本概念
电力系统是一个庞大而复杂的网络，它由电力设备，输电线路，变电站和配电网络等组成。这个网络被设计用来满足人类对电能的不断需求，促进社会与经济的发展。在这篇文章中，我们将讨论电力系统的基本概念。
一、电力系统的定义
电力系统是指用于发电、输电、配电和使用电能的一整套设施、设备和管理机构。它的主要功能是将电能从发电厂传输至用户，以便满足用户所需的各种电力需求。
电力系统包括三个主要部分：
1. 发电部分：发电部分是电力系统中最重要的组成部分，它包括各种形式的发电厂，如火力、水力、核能等。发电厂是将能量转化成电能的设备。
2. 输电部分：输电部分是指用来输送电能的高压输电线
路和变电站等设施。它负责将发电厂所产生的电能从中心节点输送到繁忙的城市或工业区等。
3. 配电部分：配电部分是将电能分配到各个客户终端的
设施，如住宅、办公楼、商店和工厂等。它们使用的电力会比较低压，通常都是三相四线配电网络。
二、电力系统的主要特征
电力系统的主要特征包括：
1. 复杂性：电力系统是一个庞大而复杂的系统。它涵盖
了许多不同的组成部分和子系统，例如发电设备、输电线路、变电站、配电网络等。因此，电力系统需要一个高度协调和管理来保证可靠性和安全性。
2. 可靠性：电力系统必须始终对各种故障保持敏感，并
能够以最短时间内响应相应的故障。为了确保可靠性，电力系统部署了各种保护装置和后备系统，如备用变压器、电池组、发电机和其他电力设备。
3. 负载均衡：电力系统必须在各个部分之间实现均衡负载，以确保每个区域的电力需求平衡，并防止过载和电力损失。均衡负载对最终用户的稳定供电至关重要。
第10章 电力传输的基本概念
V2
V 2
V 1
V1
V1
dV
d V V 1 V1 V1 jV1
V2
第10章 电力传输的基本概念
10.1 阻抗上的电压降落 电压降落：
d V V 1 V 2 I ( R jX )
V1
S1
R jX
S2
V2
I
V1
V2
V 2
V1
dV
V2
第10章 电力传输的基本概念
10.1 阻抗上的电压降落 电压降落：
d V V 1 V 2 I ( R jX )
V1
S1
R jX
S2
V2
I
V1
dV
V2
d V V 2 V2 V2 jV2
R jX
S2
V2
功率损耗
S z S1 S 2 (V 1 V2 ) I I 2 ( R jX )
已知 S2 P 2 jQ2 和 V2 时
I
电力系统基本概念及继电保护基本原理
电⼒系统基本概念及继电保护基本原理
电⼒系统基本概念及继电保护基本原理
电⼒系统基本概念
⼀、电⼒系统的组成
1、电能在现代社会中的地位及优点：
1）、电能在现代社会中是最重要、也是最⽅便的能源；
2）、它可以⽅便地转化为别的形式的能，如机械能、热能、光能、化学能等； 3）、易于实现输送和分配； 4）、应⽤规模也很灵活。 2、⼏个基本概念：
电⼒系统⼀⼀⽣产、输送、分配和消费电能的各种电⽓设备连接在⼀起⽽组成的整体称为电⼒系统。
动⼒系统⼀⼀如果把⽕电⼚的汽轮机、锅炉、供热管道和热⽤户，⽔电⼚的⽔轮机和⽔库等动⼒部分与电⼒系统包括在⼀起，称为动⼒系统。
电⼒⽹⼀⼀电⼒系统中输送和分配电能的部分称为电⼒⽹。
动⼒系统、电⼒系统和电⼒⽹⽰意图
⼆、对电⼒系统运⾏的基本要求 1、电⼒系统运⾏的基本特点：
1）电能不能⼤量存储：⽣产、输送、分配和消费同时进⾏； 2）电⼒系统的暂态过程⾮常短促；
3）与国民经济的各部门及⼈民⽇常⽣活有着极为密切的关系，供电的突然中断会带来严重的后
果。
2、根据以上电⼒系统的特点，对其的基本要求是： 1）保证安全可靠供电；具体做法为：
A 严密监视设备的运⾏状态和认真维修设备以减少其事故的发⽣；
B 不断提⾼运⾏员的技术⽔平，减少误操作的次数；
----------- ---------------------- -----------
动⼒系统电环址— 电⼒两 --------- ---- --------- ------- 1
升底
输电线路
降压
1
■U 负
1 L 荷
1 1
C
系统具备有⾜够的有功及⽆功电源；
电力系统的潮流计算
1. 高压输电系统中，电压降落的纵分量ΔV主要取决于元件所
输送的无功功率Q；横分量δV主要取决于元件所输送的有 功功率P。 2. 元件两端电压的大小之差（电压损耗）主要取决于Q，相角 之差主要取决于P。
低压输电网络中R与X相差不大，甚至R大于X，上述结论不成立。
2013-8-23
电力系统分析 第十一章 电力系统的潮流计算
QX V = ≈ V V 高压输电系统中，元件参数X>>R， PX－QR PX 可忽略电阻R的影响。有： V = ≈ V V Q' X QX V2 V1 V1 V2 V1 V2
电力系统分析 第十一章 电力系统的潮流计算
10
2013-8-23
相角也可以化简：
PX / V1 PX / V2 2 arctg 1 arctg V2 V2 V1－V1 QX QX V1 V2 V ≈ V2 V PX Q' X V ≈ V2 V1 V V1
S1
V1 S '
R
jx S ' '
ΔQB2
S2
VN
SLD
ΔQB1
1 P ' ' 2 Q ' ' 2 P ' ' 2 Q ' ' 2 2 S 2 BV2 R j X P' jQ ' 2 2 2 V2 V2
电网电力行业的电力传输
电网电力行业的电力传输
电力传输是电网电力行业的关键环节，它承载着将发电厂产生的电能传输到用户用电终端的重要任务。在电力传输过程中，需要解决诸多技术和经济上的挑战，以确保电力的安全、高效传输。本文将从电力传输的基本概念、传输技术、挑战与解决方案等方面进行探讨。
一、电力传输的基本概念
电力传输是指将发电厂产生的电能经过输电网，经过变电站对电压进行调整，将电能输送到用户用电终端的过程。它是电网电力行业的基础环节，对于电能的可靠供给起着关键作用。电力传输通常包括高压输电、中压输电和低压输电三个层次。
1. 高压输电
高压输电是指将发电厂产生的电能以高电压进行输送的方式。高压输电一般采用交流输电，利用变压器把电能从发电厂升压后输送，再在用户用电终端降压供电。高压输电距离远、输电量大，能够有效减少输电损耗，提高输电效率。
2. 中压输电
中压输电是指将电能从高压输电系统经过变电站降压后，再以中等电压输送到用户用电终端。中压输电适用于距离较近的输电场景，输电线路造价相对较低，但输电损耗相对较高。
3. 低压输电
低压输电是指将电能从中压输电系统经过变电站降压后，再以较低
的电压供给用户用电终端。低压输电是最后一级的输电环节，输电线
路距离较短，输电损耗较低。
二、电力传输的技术手段
为了实现电力的安全、高效传输，电网电力行业采用了多种技术手
段来支撑电力传输的过程。以下是几种常见的电力传输技术：
1. 输电线路
输电线路是电力传输的基础设施，通常通过电杆或地下电缆架设。
根据电压级别的不同，输电线路分为高压线路、中压线路和低压线路。高压线路采用高强度绝缘材料和耐候性材料，以确保电线的安全运行。
供电系统的基本概念
供电系统的基本概念
供电系统是指将电能从发电厂、电力电网等电源传输至用户并提供电能的系统。它由发电、输电、配电和用户用电组成。
1. 发电：发电是供电系统的起始环节，通过燃煤、燃气、核能、水能、风能等能源转换为电能。发电方式有热力发电、水力发电、风力发电、太阳能发电等。
2. 输电：输电是将发电厂产生的高压交流电（一般为110千伏或220千伏）通过变压器升压至更高的电压（如220千伏、330千伏、500千伏、750千伏等），然后通过高压输电线路
输送至不同地区的配电站。
3. 配电：配电是将输送至配电站的高压电能通过变压器降压至适合用户用电的电压，如10千伏、0.4千伏等。然后通过低压配电线路传送至终端用户。
4. 用户用电：用户用电是指最终的电能利用，包括家庭、企业、工厂、商场等各种用电设备使用电能以供照明、供暖、生产等需求。
供电系统还包括保护设备、自动化控制和监控系统等组成部分，以确保电能的正常供应和安全使用。供电系统的规划、建设和运营管理都是确保电能供应可靠、经济高效的关键。
电力电子第二章、第九章、第十章课后习题答案
2-1与信息电子电路中的二极管相比，电力二极管具有怎样的结构特点才使得其具有耐受高压和大电流的能力？
答：1.电力二极管大都采用垂直导电结构，使得硅片中通过电流的有效面积增大，显著提高了二极管的通流能力。
2.电力二极管在P区和N区之间多了一层低掺杂N区，也称漂移区。低掺杂N区由于掺杂浓度低而接近于无掺杂的纯半导体材料即本征半导体，由于掺杂浓度低，低掺杂N区就可以承受很高的电压而不被击穿。
2-6 GTO 和普通晶闸管同为PNPN 结构为什么 GTO 能够自关断而普通晶闸管不能?
答:GTO和普通晶闸管同为 PNPN 结构,由 P1N1P2 和 N1P2N2 构成两个晶体管V1、V2 分别具有共基极电流增益α1 和α２，由普通晶闸管的分析可得，α1 + α 2 = 1 是器件临界导通的条件。α1 + α 2＞1 两个等效晶体管过饱和而导通；α1 + α 2＜1 不能维持饱和导通而关断。 GTO 之所以能够自行关断,而普通晶闸管不能,是因为 GTO 与普通晶闸管在设计和工艺方面有以下几点不同：
l)GTO 在设计时α 2 较大,这样晶体管 T2 控制灵敏,易于 GTO 关断;
2)GTO 导通时α1 + α 2 的更接近于 l,普通晶闸管α1 + α 2 ≥ 1.5 ,而 GTO 则为α1 + α 2 ≈ 1.05 ，GTO 的饱和程度不深,接近于临界饱和,这样为门极控制关断提供了有利条件;
3)多元集成结构使每个 GTO 元阴极面积很小, 门极和阴极间的距离大为缩短,使得 P2 极区所谓的横向电阻很小, 从而使从门极抽出较大的电流成为可能。
电力系统分析稳态部分第十章
下降，并对功率传送产生不容忽视的影响。考虑极限情况，单端输电
电力传输的基本概念—单端供电系统的功率 特性
单端输电系统的功率特性
E 2 cos zs V2 P cos zLD zs zLD 2cos zs zLD
V
变压器
jBT
GT
(1) 电流流过串联阻抗产生的功率损耗
V1
jQB1
S1, I1
B j 2
2 2
R jX
源自文库
S 2, I 2
jQB 2
B j 2
V2
线路
S2 2 S I ( R jX ) ( ) ( R jX ) V2
2 P22 Q2 P12 Q12 ( R jX ) ( R jX ) 2 2 V2 V1
第十章
电力传输基本概念
• 网络元件的电压降落和功率损耗 • 单端供电系统的功率特性
10-1 网络元件的电压降落和功率损耗 1. 网络元件的电压降落
设网络元件的一相等值电路如图所示
V1
S1
I1
R
jX S 2 V2 S LD I2
V1 V2 ( R jX ) I 2 ( R jX ) I1
PR QX V V PX QR V V
电力系统分析第10章
因此, 由末端电压和功率可求得首端电压
V1 = V2 + V2 + δV2 P2 R + Q2 X P2 X Q2 R = V2 + +j V2 V2 = V1∠δ12
δ = tg
V1
-1
δV2
V2 + V2
R
jX S2 V2 SLD I2
S1
I1
同样,也可由首端电压和功率求得末端电压
1
1
2
I1
I2
SLD
P R + Q2 X P X Q2 R V1 = V2 + 2 + j 2 V2 V2
V1 = V 2 + V 2 + δ V 2 = V 2 ∠ δ
V1 = (V 2 + V 2 ) 2 + (δ V 2 ) 2
1
δ = tg
δV2
V2 + V2
δV2
V2
P R + Q2 X 2 纵分量 V2 = V2 P X Q2 R 横分量 δV2 = 2 V2
V1 V2 = (R + jX )I2 = (R + jX )I1
P R + Q2 X P X Q2 R V1 = V2 + 2 + j 2 V2 V2
V1 = V 2 + V 2 + δ V 2 = V 2 ∠ δ
电力传输原理
电力传输原理
电力传输是指将电能从发电厂传输到用户终端的过程。它是现代工业和生活中不可或缺的一部分。以下将介绍电力传输的原理，并探讨其在实际应用中的重要性。
一、电力传输的基本原理
在电力传输过程中，电能是通过电力线路传送的。这些电力线路主要由导线和输电塔组成。电力通过导线流动，并通过输电塔支撑和保护。导线通常采用铝合金或铜制成，因为它们具有良好的导电性能。输电塔则起到支撑导线和维持电力线路稳定的作用。
电力传输的基本原理是基于电流、电压和电阻之间的关系。根据欧姆定律，电流等于电压除以电阻。在电力传输中，发电站通过变压器将电压升高，从而降低电流，减少能量损耗。然后，输电线路将高电压的电能传输到需要它的地方，如城市和家庭。到达目的地后，变压器将电压降低，同时提供适当的电流。
二、直流和交流电传输
在电力传输中，使用的主要电流类型是直流电和交流电。直流电传输是把电能以直流的形式传送。它具有较低的能量损耗和较高的传输效率，但需要更高的电压，因此需要使用特殊的变压器进行升降压。交流电传输则是把电能以交变电流的形式传输。交流电可以通过变压器方便地提高或降低电压，因此更为常用。
三、电力传输的重要性
电力传输在现代社会中具有极其重要的地位。它为各行各业提供了可靠的电能供应。无论是工业生产、商业运营还是家庭用电，都离不开电力传输的支持。
首先，电力传输对于工业生产至关重要。工厂和生产设施需要大量的电力来驱动机械设备和生产线，以生产各种商品。稳定的电力传输保障了工业生产的正常运作，提高了生产效率和质量。
其次，电力传输对于商业运营也至关重要。商业场所如商店、办公楼和酒店等都需要电力来驱动照明、空调和其他设备。稳定的电力传输确保了商业设施的正常运营，创造了良好的商业环境。
电力系统基本概念及继电保护基本原理
电力系统基本概念及继电保护基本原理
电力系统基本概念
一、电力系统的组成
1、电能在现代社会中的地位及优点：
1)、电能在现代社会中是最重要、也是最方便的能源；
2)、它可以方便地转化为别的形式的能，如机械能、热能、光能、化学能等；
3)、易于实现输送和分配；
4)、应用规模也很灵活。
2、几个基本概念：
电力系统－－生产、输送、分配和消费电能的各种电气设备连接在一起而组成的整体称为电力系统。
动力系统－－如果把火电厂的汽轮机、锅炉、供热管道和热用户，水电厂的水轮机和水库等动力部分与电力系统包括在一起，称为动力系统。
电力网－－电力系统中输送和分配电能的部分称为电力网。
二、对电力系统运行的基本要求
1、电力系统运行的基本特点：
1）电能不能大量存储：生产、输送、分配和消费同时进行；
2）电力系统的暂态过程非常短促；
3）与国民经济的各部门及人民日常生活有着极为密切的关系，供电的突然中断会带来严重的后果。
2、根据以上电力系统的特点，对其的基本要求是：
1）保证安全可靠供电；具体做法为：
A 严密监视设备的运行状态和认真维修设备以减少其事故的发生；
B 不断提高运行员的技术水平，减少误操作的次数；
C 系统具备有足够的有功及无功电源；
D 完善电力系统的结构，提高抗干扰能力；
E 利用现代的高科技实现对系统的控制和监视；
F 根据对用电可靠性的要求，降负荷按等级划分。
2）要有符合要求的电能质量（电压和频率）；
3）要有良好的经济性：降低耗媒率，降低线损等。
三、电力系统的接线方式
1、无备用接线方式：
2、有备用接线方式：
四、电压，电流，有功功率，无功功率，功率因数，频率的基本概念及相互关系
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(R
+
jX
)
V1 R + jX 1
P1 + jQ1
V2
I2
P2 + jQ2
RI V1 B
ΔV
δV2
δ ϕ2
V2
ΔV2 jxI
D
A
I
RI
ΔV2 = RI cosϕ2 + XI sinϕ2 —纵分量 δV2 = XI cosϕ2 − RI sinϕ2 —横分量
电力传输的基本概念—网络元件的电压降落
网络元件的电压降落
SN
S1 = S ′ + ΔS0；S2 = S ′ − ΔST
电力传输的基本概念—输电线路的功率特性
输电线路简化等值电路
V1
jX
P1 + jQ1
V2 P2 + jQ2
输电线路功率方程
P1
=
V1V2 X
sin δ；Q1
=
V12 X
−
V1V2 X来自百度文库
cos δ
P2
=
V1V2 X
sin δ；Q2
=
V1V2 X
I = V zLD
P = V 2 cosϕ =
E2 cosϕ zs
zLD
zLD + zs + 2 cos (θ −ϕ )
zs
zLD
受端系统电源不足的负荷中心，随着传送功率增加，受端电压将逐渐下降， 并对功率传送产生不容忽视的影响。考虑极限情况，单端输电系统
极限为自然功率；
αl=π: 半波长线路，理论功率极
限为无限大，半波输电技术;
P1
=
V1V2
ZC sinαl
sin δ；Q1
=
V12 ZC
cot
al
−
V1V2
ZC sinαl
cos δ
P2
=
V1V2
ZC sinαl
sin δ；Q2
=
− V22 ZC
cot
al
+
V1V2
ZC sinαl
cos δ
ZC = L0 C0；γ = jω L0C0 = jα
输电线路功率损耗
变压器功率损耗
ΔSL
=
P′2 + Q′2 V12
(R+
jX
)
ΔSL
=
P′′2 + Q′′2 V22
(R
+
jX
)
jQB1
=
−
j
V12 B 2
；jQB
2
=
−
j V22 B 2
ΔST
=
P′2 + Q′2 V12
(R+
jX )
ΔS0
= V12
(GT
+
jBT
)
=
ΔP0
+
j
I0 % 100
ZC
Sn
=
V22
∗
ZC
= V22 ZC
e jθC
= Pn +
jQn
Sn
= Pn
=
V22 ZC
电压
ZC
220kV 360Ω
自然功率 150MW
500kV 260Ω 1000MW
750kV 244Ω 2300MW
电力传输的基本概念—沿长线的功率传送
无损线的功率圆图
I1
I + dI (r0 + jωL0 )dx I
(R +
jX
)
V1 R + jX 1
P1 + jQ1
V2
I2
P2 + jQ2
RI
V1
ΔV1
δ
jxI
δV1
ΔV
ϕ1
V2
I
ΔV1 = RI cosϕ1 + XI sinϕ1 —纵分量 δV1 = XI cosϕ1 − RI sinϕ1 —横分量
电力传输的基本概念—网络元件的电压降落
电压降落的两种分解方法的区别
V2 V1 − ΔV1 − jδV1
ΔV1
=
P1R
+ Q1 X V1
；δV1
=
P1 X − Q1R V1
应用（2）：已知元件首端电压和 功率，求末端电压和功率
V2 = (V1 − ΔV1 )2 + (δV1 )2
−δ = −arctg (δV1 (V1 − ΔV1 ))
ΔS
=
P12 + Q12 V12
P1
=
V1V2
ZC sinαl
sin δ；Q1
=
V12 ZC
cot
al
−
V1V2
ZC sinαl
cos δ
P2
=
V1V2
ZC sinαl
sin δ；Q2
=
− V22 ZC
cot
al
+
V1V2
ZC sinαl
cos δ
jQ
P1 + jQ1
δ
Sn
P
δ
P2 + jQ2
电力传输的基本概念—沿长线的功率传送
2010-2011学年度第一学期
Huazhong University of
2010.09.15—2010.11.19
Science and Technology
《电力系统分析 》（II）
主讲教师：孙海顺
E-mail：haishunsun@hust.edu.cn
Huazhong University of 第十章电力传输的基本概念
V1 V2 + ΔV2 + jδV2
ΔV2
=
P2 R + Q2 X V2
；δ V2
=
P2 X − Q2 R V2
应用（1）：已知元件末端电压和
功率，求首端电压和功率
V1 = (V2 + ΔV2 )2 + (δV2 )2
δ = a tan (δV2 (V2 + ΔV2 ))
ΔS
=
P22 + Q22 V22
Science and Technology
网络元件的电压降落和功率损耗 网络元件的电压降落 交流电网功率传输的基本规律 输电线路的功率特性 沿长线的功率传送 自然功率；输电线路的传输能力 单端供电系统的功率特性
电力传输的基本概念—网络元件的电压降落
网络元件的电压降落
P1 = P2 = 0 Q1 > Q2 > 0
负载：δ > 0
P1 = P2 > 0 Q1 > 0 Q2 < 0
δ = 90
P1 = P2 = Pmax
大量功率传送时，受端系统应有足够的无功电源支撑
jQ P1 + jQ1
δ P
δ
P2 + jQ2 V1 > V2
Review：2-2 架空输电线路的等值电路
传送功率小于自然功率时，沿线电压分布情况 如何？
试解释导致上述现象的原因
V = V2eγ x；I = I2eγ x V = V2e jα x；I = I2e jα x
电力传输的基本概念—自然功率与线路输送能力
线路输送能力 线路无补偿 V1/V2 > 0.95
δ=30~35°
4.0Sn
x
V
= V2
+ ZC I2 2
eγ x
+ V2
− ZC I2 2
e−γ x
= V+
+ V−
I = V2
ZC + I2 eγ x − V2 2
ZC 2
− I2
e−γ x
=
I+
− I−
ZC = (r0 + jω L0 ) (g0 + jωC0 ) = ZC e jθC
γ = ( g0 + jωC0 )(r0 + jωL0 ) = β + jα
输电线路电气距离：αl=π/2: 1/4波长线路; αl=π: 半波长线路;
jQ
P1 + jQ1
δ
Sn
P
δ
P2 + jQ2
l* = l = αl V1 = V2 λ 2π αl < π 2
电力传输的基本概念—沿长线的功率传送
无损线的功率传输的基本概念
αl=π/2: 1/4波长线路，理论功率
=
P2 X − Q2 R V2
R X ⇒ ΔV = QX ；δV = PX
V
V
ΔV2 = V1 cosδ −V2；δV2 = V1 sin δ
P2
=
V1V2 X
sin δ
Q2
=
V1V2 X
cos δ
− V22 X
P1 = ?自行推导 Q1 = ?自行推导
电力传输的基本概念—网络元件的功率损耗
电压损耗
热稳定极限 3.0Sn
P = V1V2 sin δ ZC sin αl
理论稳定 功率极限
Ex：输送9000MW的 2.0Sn 功率，输送距离500km
用500kV线路需几回? 1.0Sn 若采用750kV线路?
设ZC均为250Ω
提高线路输送能力的
100
措施PowerworldEx5-8
实际线路 输送能力
I1
I + dI (r0 + jωL0 )dx I
维持两端电压恒定时的沿线
I2
电压分布情况
V1
V + dV
V
V2
(g0 + jωC0 )dx
dx l
x
V1 问题：维持长线两端电压幅值恒定（V1=V2）
传送功率大于自然功率时，沿线电压分布情况 如何？
P2 < Sn
P2 = Sn
V2
P2 > Sn
=
V12 Z11
cos α11
−
V1V2 Z12
cos
δ
− α12
( ) P2
=−
V22 Z 22
sin α22
+
V1V2 Z12
sin
δ
+ α12
( ) Q2
=−
V22 Z 22
cos α 22
+
V1V2 Z12
cos
δ + α12
输电线路功率圆图：线路首末端
PQ随电压相角差δ变化的情况
P1, Q1 V1 +-
cos δ
− V22 X
输电线路功率圆图
空载：δ = 0
P1 = P2 = 0 Q1 = Q2 = 0
负载：δ > 0
P1 = P2 > 0 Q1 > 0 Q2 < 0
δ = 90
P1 = P2 = Pmax
大量传送功率时，受端系统应有足够的电源支撑
jQ P1 + jQ1
δ P
δ
P2 + jQ2 V1 = V2
电力传输的基本概念—输电线路的功率特性
输电线路简化等值电路
V1
jX
P1 + jQ1
V2 P2 + jQ2
输电线路功率方程
P1
=
V1V2 X
sin δ；Q1
=
V12 X
−
V1V2 X
cos δ
P2
=
V1V2 X
sin δ；Q2
=
V1V2 X
cos δ
− V22 X
输电线路功率圆图
空载：δ = 0
I1
I + dI (r0 + jωL0 )dx I
I2
V1
V + dV
l
V dx
V2 (g0 + jωC0 )dx
x
I1
Z′
I2
V1
Y′ 2
Y′ 2
V2
电力传输的基本概念—输电线路的功率特性
输电线路功率方程
( ) P1
=
V12 Z11
sin α11
+
V1V2 Z12
sin
δ − α12
( ) Q1
空载 Sn V2=V1
满载
分布电容产生的感性无功功率正好补偿串联电
短路
感消耗的感性无功功率；
V I = ZC = L0 C0 ⇒ V 2ωC0 = I 2ω L0
V = V2eγ x；I = I2eγ x V = V2e jα x；I = I2e jα x
电力传输的基本概念—沿长线的功率传送
无损线的功率传输的基本概念
300 500 700 线路长度：km
900 1100 60Hz
电力传输的基本概念—单端供电系统的功率特性
单端输电系统的功率方程
E2 = V 2 + zs 2 I 2 + 2 zs VI cos (θ − ϕ )
V2 =
E2
1+ zs + 2 zs cos (θ − ϕ )
zLD
zLD
zs = zs ∠θ zLD = zLD ∠ϕ
I2
V1
V + dV
l
V dx
V2 (g0 + jωC0 )dx
x
P1
=
V1V2
ZC sinαl
sin δ；Q1
=
V12 ZC
cot
al
−
V1V2
ZC sinαl
cos δ
P2
=
V1V2
ZC sinαl
sin δ；Q2
=
− V22 ZC
cot al
+
V1V2
ZC sinαl
cos δ
ZC = L0 C0；γ = jω L0C0 = jα
输电线路功率损耗
V1 B
δ
V2
D
A
ΔV2 G
ΔV = V1 −V2 ≈ 纵分量
电压偏移
电压偏移(%)= V −VN ×100 VN
ΔSL
=
P′2 + Q′2 V12
(R+
jX
)
ΔSL
=
P′′2 + Q′′2 V22
(R
+
jX
)
jQB1
=
−
j
V12 B 2
；jQB
2
=
−
j V22 B 2
电力传输的基本概念—网络元件的功率损耗
Z11， Z12， Z22
P2 , Q2 +- V2
jQ
P1m
δ P
δ
P2m
电力传输的基本概念—沿长线的功率传送
长线方程及其稳态解
输电线路的自然功率
I1
I + dI (r0 + jωL0 )dx I
I2
V = V2eγ x；I = I2eγ x
V1
V + dV
l
V dx
V2 (g0 + jωC0 )dx
7.输电线路∏型等值电路
⎧⎪V1 = V2chγ l + ZC I2shγ l
⎨ ⎪I1 ⎩
=
V2 ZC
shγ l
+
I2chγ l
⎧ ⎪⎪ ⎨ ⎪ ⎪⎩
I1 I2
= =
Y′ 2 V1
+
1 Z′
(V1
− V2
)
1 Z′
(V1
−
V2
)
−
Y′ 2
V2
Z ′ = ZC shγ l
Y ′ = 2(chγ l −1) (ZC shγ l )
无损线的功率传输的基本概念
I1
I + dI (r0 + jωL0 )dx I
无损线传输功率与电压分布
I2
空载时末端电压升高
V1
V + dV
l
V dx
V2
(g0 + jωC0 )dx
ZC
x
传送自然功率时，沿线电压处处幅值相等，电 V1
流亦如此；任何点的电压电流同相位；
V2=V1/cosαl
V1 ΔV1
V1 −V2
δV2
δ
δV1
V2
ΔV2
交流电网功率传输的基本规律 感性无功功率从电压较高的一端流向
电压较低的一端
有功功率从电压相位越前的一端流向 电压相位落后的一端
ΔV1
=
P1R + Q1 X V1
；δV1
=
P1 X − Q1R V1
ΔV2
=
P2 R + Q2 X V2
；δ V2
jQ
P1 + jQ1
δ
Sn
P
δ
P2 + jQ2
l* = l = αl V1 = V2 λ 2π αl < π 2
电力传输的基本概念—沿长线的功率传送
无损线的功率传输的基本概念
αl<π/2，V1=V2
首末端无功功率大小相等，符号相反； 传送自然功率时，首末端无功功率等于零； 大于自然功率时，首末端向线路注入无功； 小于自然功率时，首末端从线路吸收无功