电力网的电压降落与功率损耗PPT课件( 63张)

2260 0.632 Pk
5922.794Pk 8760P0
1.34106 kWh
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22
3-2 输电线路的运行特性
UQX/ U
U PX/ U
一、输电线路的空载特性
已S ~知 20， U 2U 2 00
••
U 1 I1,S1
S'
•
R jX S " I 2
jB/2 jB/2
•
QB BTU1 2
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13
2、变压器功率损耗的计算
由实验技术参数
PR
PK
S ( SN
)2
PG P0
QX U1K0000SN(SSN)2 Qb I100000SN
变压器的电能损耗
ΔTA ΔTA Y ΔTA Z P 0t(S S N)2P kτmax
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结论：
1、电压损耗和功率损耗计算公式既适用于单 相，也适用于三相；
自然功率。提高额定电压和减少波阻抗都可以增 大自然功率。
P28
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小结
1、电压降落/电压损失/电压偏移 2、功率损耗/输电效率 3、输电线路传输功率极限
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1、电压降落/电压损失/电压偏移
U••1
1
2
•
U2
•
U2
jU2
U2 U1U1 jU1
U PR QX U
T m a P m x A a 0 .x 9 S N 20 0 .7 0 S 0 N .9 S 0 4 N 5 0 .5 0 S N 2 02 6 6h 7 06
P 10.9SN ,C O 0.S 9 S 1C P 1 O S S N
P 2 0 .7 S N ,CO 0 .8 S 5 S 2 C P 2O 0 .8 S S N 2
电压降落、电压损失和电压偏移适用于
线路、变压器。
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二、功率分布和功率损耗
I
Sˆ Uˆ
S~
U ˆI
1、输电线路的功率损耗
••
U 1 I1,S1
S'
•
R jX S " I 2
•
U2,S2
S ~PjQ
共轭
jB/2 jB/2
U ˆIU (Y ˆU ˆ） U2Y ˆ
图3-3 线路的等值电路
S~e U 2ˆI2 U Zˆc22 PejQe
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S~e U 2ˆI2 U Zˆc22 PejQe
无损r1线 0,g路 0 Zc L1/C1为纯电阻
~ Se
Pe
U22 Zc
U22
C1 L1
自然功率用来衡量长距离输电线路的输电能力。 一般220kV级以上架空线路的输电能力大致接近
U1U2 U (PRQX)/U
P2 Q2 P U2 R
P2 Q2 Q U2 X
QB1 B2 U12
2、线路输电效率: P2 100%
P1
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例1
某220kV单回架空线路，长度为200km，导线参 数为r0=0.108/km, x0=0.42 /km, b0=2.66*106S/km。已知其始端输入功率为120+j50MVA,始 端电压为240kV。
P 3 0 .5 S N ,CO 0 .8 S S 3 C P 3O 0 .6 SS N 3
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P1
ΔW T P0t(
S SN
)2Pkτmax
P2 P3
变压器全年电能损耗
A P0t
( Si SN
)
2
PK
t
i
0 2000 6500 8760 t/h
8760P0 2000 Pk 4500 0.822 Pk
难点： 1、对简单辐射式网，当已知不是同一节点的功率和
电压时，用逐段推算法确定其他节点电压和传输 功率的方法； 2、环网及两端供电网的分解；
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2
3-1 电力网的电压降落和功率损耗
一、网络元件的电压降落 1.电压降落 元件首、末端两点电压的相量差。
••
•
•
U 1 U 2 (R jX )I1 (R jX )I2
U
j
PX
QR U
UU1U2PRUQX
电压偏 % ） U 移 UN （ 10% 0 UN
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2、功率损耗/输电效率
P2 Q2 P U2 R
P2 Q2 Q U2 X
QB1
B 2
U12
QB2 B2 U22
PGTGTU12 QBTBTU1 2
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2、功率损耗/输电效率
最大负荷利用小时数Tmax、cosφ
A Tmax Pmax
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2、变压器功率损耗的计算
•
•
U1, S1, I1
•
•
U2, S2, I 2
变压器的等值电路
PT PR PG QT QX QB
由等值电路参数计算
PR
P22 Q22 U22
RT
QX
P22 Q22 U22
XT
PG GTU1 2
jB/2 jB/2
•
U2,S2
末端电压：
220kV 线路的等值电路
•
•
U2 U1(U1 jU1)
U1
(P1'RQ1' X U1
j
P1' X Q1'R) U1
240(33.6 j36.12)
流经线路
206.34 j36.12 209.489.33okV
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由 S' S" S ( S ' ) 2 (R jX )
6
设U 1U1已知 ,
U 1
1
•
U2
• ••
I1 I2 I
I2R
I2 X
U 2
U 2
U •1 U •2 (R jX ) I (R jX )U S ˆ ˆ 2 2 ( U 1jU 1 )
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计算电压降落分量注意：
U 1
• 公式中各物理量为同一点的
U1 U 2
U1 U 2
第三章 输电线路运行特性及简单 电力系统潮流估算
重点： 1、基本元件中的电压降落、功率损耗和电能损耗
的计算方法； 2、用逐段推算法确定简单辐射形网络节点电压和
传输功率的方法； 3、环网和两端供电网初步功率分布的计算及功率
分点的确定；
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1
第三章 输电线路运行特性及简单电力 系统潮流估算
U 1 I1,S1
S'
•
R jX S " I 2
•
U2,S2
已知端
jB/2 jB/2
待求端
220kV 线路的等值电路
QB3 12BU12
S1 S' S' S1jQB3 P1 j[Q1 12BU12]120 j65.32(MV)A
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17
••
U 1 I1,S1
S'
R
jX
S"
•
I
2
已U 知 124 00kV
1
•
U2
• 线路功率与电压的关系
• ••
I1 I2 I
高压输电线路 X>>R
U QX/ U
U PX/ U
• 无功流动方向与电压高低有关；
• 有功流动方向与电压相位差有关。
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2.电压损耗(kV)
U1U2 U (PRQX)/U
•
U1
• U2
G
3.电压偏移
电压偏 % ） U 移 UN （ 10% 0 UN
U 1
U 2
图3-1 网络元件的一相等值电路
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3
U 1
U 2
I
Sˆ Uˆ
设 U 2U200已,知U •1U •2(RjX )I•2(RjX )U S ˆˆ2 2
相 量 图 分 析
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U 1
2
••
•
U2
•
I1 I2 I
I2R
I2 X
U 2
U 2
4
电压降落分量
•
•
•
I z1
•
d Ix dx
•
U
y1
•
U1
•
•
•
UxdUx
Ux来自百度文库
•
U2
y1dx
y1dx
dx
x
l 长度超过300km的架空线路
超过100km的电缆线路
•
Ux
12(U •2Zc
•
I2
)eγx12(U •2Zc
•
I2
)eγx
•
Ix
21Zc(U •2Zc
•
I2
)eγx21Zc(U •2Zc
•
I2)ex
UIxxUZUc22scionshγhγxxII22cZoc ssihγnxhγx
•
•
U1 U2U2 jU2
U2
Q2X U2
j
P2X U2
U 1 U10 cos jU1sin
P
Pmax=U1U2/X
P U 2X 2 U 1sin PU 1 X U 2sin
？
1、提高电压等级 ；2、减少线路电抗。
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结论：
UQX/ U P U1U2 sin
U PX/ U
X
U2,S2
~
S"
~
SB2
j
B2U22
•
•
U1 U2 (U1 jU1)
BX U2 2 U2
图3-3 线路的等值电路
？
已
知
U1 U2
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末端空载电压与线路长度的关系
•
U1
U2
B2XU2
• 对于300Km以内用集中参数表示线路等值电路
时，线路末端空载电压的升高与线路长度平方
成正比。
线路传输的有功功率与电压相位差θ有关；
有功功率的传输方向：由电压相位超前一端向 电压相位滞后一端传送。
线路传输的的无功功率随着两端电压之差而变 化；
无功功率传输方向：由电压高的一端向电压低 的一端流动。
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三、输电线路的自然功率 P27
•
•
•
•
•
I1
Id Ix
z1dx
Ix
I2
•
dU x dx
3U
P2 Q2 QL U2 X
11
线路总功率损耗：
••
U 1 I1,S1
S'
•
R jX S " I 2
•
U2,S2
S L P L j( Q L Q B 1 Q B 2 )
jB/2 jB/2
线路的电能损耗
图3-3 线路的等值电路
WL P2U2Q2 RT
最大负荷损耗时间
W LP ma x max
PR
PK
(
• 更长线路
r1=0,g1=0
U 1 U 2col sU h 1 U 2co x 1 b s 1 l
• 高压输电线路空载or轻载时，产生末端电压升 高的现象。
• 预防措施：线路末端并联电抗补偿线路电容电 流。
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二、输电线路的传输功率极限
U 2 U200
不计线路电阻R和并联电纳B，
求末端电压及功率、线路的传输效率。
解： R jX ( r0 jx 0 )l 21 .6 j84
Y j B j b0l 22 2
j 2 .66 10 4 S
••
U 1 I1,S1
S'
R
jX
S"
•
I
2
•
U2,S2
jB/2 jB/2
220kV 线路的等值电路
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••
PL 3I2R QL3I2X
QB1
B 2
U12
QB2 B2 U22
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10
用功率表示功率损耗
••
U 1 I1,S1
S'
R
jX
S"
•
I
2
•
U2,S2
jB/2 jB/2
图3-3 线路的等值电路
P2 Q2 PL U2 R
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同一点
PL QL
3I 2 R 3I 2 X
S I
2 2
]
113 j 49 .77 ( MVA )
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线路的传输效率
P210% 0111 30% 094% .17
P1
120
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例2
有一台双绕组变压器，额定容量为SN=31.5MVA, 电压比为110kV/10.5kV,短路损耗Pk=190kW,短 路电压百分数Uk%=10.5,空载损耗P0=25kW，空 载电流百分数I0%=0.8,通过变压器的简化持续负 荷曲线如图所示，全年负荷功率及功率因数见表。
U 1U 2( U 1j U 1)
电压降落纵分量：
1
U2RI2cos2 XI2sin2
2
(P2RQ2X)/U2
电压降落横分量
1
U2 I2XCos2 I2RSin2
2
(P2XQ2R)/U2
U 1
2
••
•
U2
•
I1 I2 I
I2R
I2 X
U 2
U 2
求首端电压
•1•
U1U2ΔU2 jδδ2
•2
U1U2
U1 7 . 0 j 27 . 22 ( MVA ) S" S ' S 113 j 38 . 1 ( MVA )
••
U 1 I1,S1
S'
R
jX
S"
•
I
2
•
U2,S2
jB/2 jB/2
220kV 线路的等值电路
末端功率：
S" S2
S 2 S " j Q B
P"
j[Q "
1 2
BU
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入射波
反射波
•
Ux
12(U•2ZcI•2
)eγx12(U•2Zc
•
I2
)eγx
•
Ix
21Zc(U•2Zc
•
I2
)eγx 1 2Zc
•
•
(U2ZcI2)ex
U 2I2Z2I2Zc
•
U
x
•
U
2
e γx
•
•
I x I 2 e γx
输电线路的自然功率
由入射波送到线路末端的功率将完全为负荷所吸 收，这时负载阻抗消耗的功率称为自然功率。
求：
（1）通过变压器负荷的最大负荷利用小时数； （2）求变压器全年的电能损耗（设低压母线电压
保持10.5kV不变）
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P1
P/MW cos
P2 P3
P1 0.9SN 0.9
P2 0.7SN 0.85
0 2000 6500 8760 t/h
解：最大负荷利用小时数
P3 0.5SN 0.8
UP2RQ2Xj U2
P2XQ2R U2
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脚标一致
5
设 U 1U100已,知求末端电压
I1 X
I1R
U1
•
U1
1
U1
••
U1 U2
•
•
I1 I2
•
U2
•
•
U 2U 1( U 1j U 1)
U
1
U
1
( P1 ( P2
R X
U U
Q1 X
1
Q2R
2
) )
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