远距离大容量输电
高中物理远距离输电
第四节 远距离输电一、 输电过程(如图所示)二、输送电流(1)I ＝P U ；(2)I ＝U －U ′R. 三、输电导线上的能量损失和电压损失：主要是由输电线的电阻发热产生的，表达式为Q ＝I 2Rt . 1、电压损失 ：(1)ΔU ＝U －U ′；(2)ΔU ＝IR .2、 功率损失：(1)ΔP ＝P －P ′；(2)ΔP ＝I 2R ＝(P U)2R 3、 降低输电损耗的两个途径(1)减小输电线的电阻，由电阻定律R ＝ρl S可知，在输电距离一定的情况下，为了减小电阻，应采用电阻率小的材料，也可以增加导线的横截面积．(2)减小输电导线中的输电电流，由P ＝UI 可知，当输送功率一定时，提高输电电压，可以减小输电电流．四、 远距离输电的处理思路对高压输电问题，应按“发电机→升压变压器→远距离输电线→降压变压器→用电器”，或按从“用电器”倒推到“发电机”的顺序一步一步进行分析． 五、 远距离高压输电的几个基本关系(以图为例)(1)功率关系：P 1＝P 2，P 3＝P 4，P 2＝P 损＋P 3.(2)电压、电流关系：U 1U 2＝n 1n 2＝I 2I 1，U 3U 4＝n 3n 4＝I 4I 3，U 2＝ΔU ＋U 3，I 2＝I 3＝I 线． (3)输电电流：I 线＝P 2U 2＝P 3U 3＝U 2－U 3R 线.(4)输电线上损耗的电功率：P 损＝I 线ΔU ＝I 2线R 线＝(P 2U 2)2R 线． 在远距离输电问题中，计算线路功率的损耗时 应用P 损＝I 2线R 线，其原因是I 线可以由公式P 输入＝I 线U 输入求出，而P 损＝U 线I 线和P 损＝U 2线R 线则不常用，其原因是在一般情况下，U 线不易求出，且易将U线和U输入相混而造成错误．典例分析：例1、中国已投产运行的1 000 kV特高压输电，是目前世界上电压最高的输电工程．假设甲、乙两地原来用500 kV的超高压输电，在保持输送电功率和输电线电阻都不变的条件下，现改用1 000 kV特高压输电，不考虑其他因素的影响．则( )A．送电电流变为原来的2倍 B．输电线上降落的电压将变为原来的2倍C．输电线上降落的电压将变为原来的12D．输电线上损耗的电功率将变为原来的12例2、在远距离输电时，输送的电功率为P，输电电压为U，所用导线电阻率为ρ，横截面积为S，总长度为l，输电线损失的电功率为P′，用户得到的电功率为P用，则下列关系式中正确的是( )A．P′＝U2Sρl B．P′＝P2ρlU2SC．P用＝P－U2SρlD．P用＝P(1－PρlU2S)例3、远距离输送一定功率的交变电流，若输送电压升高为原来的n倍，关于输电线上由电阻造成的电压损失和功率损失的说法中，正确的是( )A．输电线上的电功率损失是原来的1/n；B．输电线上的电功率损失是原来的1/n2；C．输电线上的电压损失是原来的1/n； D．输电线上的电压损失是原来的n倍例4、在如图所示的远距离输电电路图中，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发电厂的输出电压和输电线的电阻均不变，随着发电厂输出功率的增大，下列说法中正确的有( ) A．升压变压器的输出电压增大B．降压变压器的输出电压增大C．输电线上损耗的功率增大D．输电线上损耗的功率占总功率的比例增大例5、一座小型发电站的输出功率是20 kW，输电线路总电阻是5 Ω.(1)若输电电压是400 V，输电线路损耗的功率是多少？(2)若改用5000 V高压输电，用户端利用n1∶n2＝22∶1的变压器降压，用户得到的电压是多少？例6、一台发电机输出的电功率为100kw，输出电压为250v，先欲向远处输电，若输电线总电阻为8Ω，要求输电时输电线上损失的电功率不超过输送电功率的5%，要向用户输送200v电压，求：（1）试画出这次输电线路的示意图；（2）输电所需升压变压器和降压变压器的原副线圈的匝数之比分别是多少？（3）用户得到的电功率是多少？课堂针对练习：1、在远距离输电中，当输电线的电阻和输送的电功率不变时，那么( )A ．输电线路上损失的电压与输送电流成正比B ．输电的电压越高，输电线路上损失的电压越大C ．输电线路上损失的功率跟输送电压的平方成反比D ．输电线路上损失的功率跟输电线上的电流成正比2、通过一理想变压器，经同一线路输送相同的电功率P ，原线圈的电压U 保持不变，输电线路的总电阻为R .当副线圈与原线圈的匝数比为k 时，线路损耗的电功率为P 1，若将副线圈与原线圈的匝数比提高到nk ，线路损耗的电功率为P 2，则P 1和P 2P 1分别为( ) A.PR kU ，1n B ．(P kU )2R ，1n C.PR kU ，1n 2 D ．(P kU )2R ，1n2 3、某发电厂原来用11kV 的交流电压输电，后来改用升压变压器将电压升高到220kV 输电，输送的电功率都是P ，若输电线路的电阻为R ，则下列说法中正确的是（ ） A. 据公式U P I /=，提高电压后输电线上的电流降为原来的1/20 B. 据公式R U I /=，提高电压后输电线上的电流增为原来的20倍 C. 据公式R I P 2=，提高电压后输电线上的功率损耗减为原来的1/400D. 据公式R U P /2=，提高电压后输电线上的功率损耗将增大为原来的400倍4、为消除高压输电线上的凌冰，有人设计了这样的融冰思路：利用电流的热效应除冰．若在正常供电时，高压线上送电电压为U ，电流为I ，热耗功率为P ；除冰时，输电线上的热耗功率需变为9P ，则除冰时(认为输电功率和输电线电阻不变)( )A ．输电电流为3IB ．输电电流为9IC ．输电电压为3UD ．输电电压为13U5、有一台内阻为Ω1的发电机，供给一个学校用电，升压变压器的匝数比4:1，降压变压器的匝数比1:4，输电线总电阻是Ω4，全校共有22个教室，每个教室有“220V 40W ”的电灯6盏，若要保证全部电灯正常发光，则： （1）发电机的输出功率应是多大？ （2）发电机的电动势是多大？ （3）输电效率是多大？6、在离用电单位的较远处建了一座小型的水电站，发电机输出功率为5kW ，输出电压为220V ，输电线的电阻Ω12，允许输电线路损耗功率为输送功率的6%，用电单位所需的电压为220V ，根据上述条件：（1）画出供电的电路示意图；（2）计算所用的升压变压器和降压变压器原、副线圈的匝数比各是多少？（设变压器为理想变压器）课后巩固练习：1、关于减小远距离输电线上的功率损耗，下列说法正确的是( )A．由功率P＝U2/R，应降低输电电压，增大导线电阻B．由P＝IU，应低电压小电流输电C．由P＝I2R，应减小导线电阻或减小输电电流D．上述说法均不对2、一小水电站，输出的电功率为20kW，输电线总电阻为Ω5.0，如果先用400V电压输送，后又改用2000V电压输送，则输送电压提高后，输电导线上损失的电功率的变化情况是（）A. 减小50WB. 减少1200WC. 减少61068.7⨯W D. 增大61068.7⨯W3、发电厂发电机的输出电压为U1，发电厂至用户的输电导线的总电阻为R，通过输电导线的电流为I，输电线末端的电压为U2，下面选项表示输电导线上损耗的功率的是( )A.U21RB.U1－U22RC．I2R D．I(U1－U2)4．远距离输电，原来用电压U0输电，在输电线上损失的电功率为P0，现在要使输电线上损失的电功率减少到原来的1/10，则输电电压应为( )A．100 U0 B.10 U0 C．U0/10 D．U0/1005、水电站向小山村输电，输送电功率为50 kW，若以1100 V送电，则线路损失为10 kW，若以3300V送电，则线路损失可降为( )A．3.3 kW B．1.1 kW C．30 kW D．11 kW6、某水电站，用总电阻为2.5 Ω的输电线输电给500 km外的用户，其输出电功率是3×106 kW，现用500 kV电压输电，则下列说法正确的是( )A．输电线上输送的电流大小为2.0×105 AB．输电线上由电阻造成的损失电压为15 kVC．若改用5 kV电压输电，则输电线上损失的功率为9×108 kWD．输电线上损失的功率为ΔP＝U2/r，U为输电电压，r为输电线的电阻7、某交流发电机输出功率为5×105 W，输出电压为U=1.0×103 V，假如输电线的总电阻R=10Ω，在输电线上损失的电功率等于输电功率的5%，用户使用电压U=380V.(1)画出输电线路的示意图（标明各部分的符号）（2）所用升压和降压变压器的原、副线圈的匝数比是多少？（使用的变压器是理想变压器）8、小型水利发电站的发电机输出功率为24.5 kW，输出电压为350 V，输电线总电阻为4Ω，为了使输电线损耗功率为发电机输出功率的5%，需在发电机处设升压变压器，用户所需电压为220 V，所以在用户处需安装降压变压器．输电电路图如图所示，求：(1)输电线上的电流．(2)升压变压器的原、副线圈的匝数之比．(3)降压变压器的原、副线圈的匝数之比．。
电气工程基础_第六章远距离大容量输电
当线路输送功率不等于自然功率时，可以通过调节无功 补偿装置来维持线路末端电压与首端电压相等。但这种集中 补偿不能消除沿线各点的电压偏离额定值。在这种情况下， 线路中点的电压偏移最为严重。 U P Pn P Pn UN P Pn
1 I 1 U
2 I 2 U
0
l
首末端电压相等时，线路电压 与传输功率的关系
稳定性可以认为是电力系统在遭受外部扰 动下发电机之间维持同步运行的能力。 静态稳定是指系统受到小扰动（如负荷波 动引起的扰动等）后的稳定性。 暂态稳定是指系统受到大扰动（如发电机 或输电线路突然故障）后的稳定性。
5.3.1 简单电力系统的静稳极限
G U
接线图
q X E d
G U
等值电路
Xl
q E
等值电路
一台发电机经变压器、输电线路与无限大容量系统并 联运行的简单电力系统接线图，这种系统又称为单机--无 限大系统。
所谓无限大是指受端系统的容量比送端发电机的容量大得 多，以致在该发电机输送任何功率的情况下，受端电压U的大小 和相位均可以认为是恒定的。 忽略发电机电枢绕组损耗，发电机输出的电磁功率为 PE UI cos
为了提高电力系统的稳定运行水平，可以采用：
1、加入串、并联补偿装置、自动调节装置等控制
手段。 2、高压直流输电技术。 3、灵活交流输电方式。
5.2 远距离输电线路的功率传输特性
5.2.1远距离输电线路的基本方程
2 I 2 U
输电线路中任意点的电压和电流与末端电压和 电流的关系如：
x U 2 cosh kx Z c I 2 sinh kx U 2 U 2 cosh kx Ix sinh kx I Zc
由国际电工委员会推荐的自然功率与电压等级的关系表
输电问题知识点总结
输电问题知识点总结导言输电工程是指将发电厂产生的电能通过输电线路传输到供电区域或用户用电地点的工程。
输电线路是连接发电厂和供电区域或用户用电地点的重要设施。
输电线路的建设和运行关系到电力系统的安全、稳定和经济运行。
本文将对输电问题的知识点进行总结，以帮助读者更好地理解输电工程的基本概念、原理和应用。
一、输电线路的类型和结构（一）按电压等级划分：1. 高压输电线路：一般指交流1000千伏（kV）以上的输电线路，用于远距离大容量的电能传输；2. 中压输电线路：一般指交流110千伏至750千伏的输电线路，用于较长距离的电能传输；3. 低压输电线路：一般指交流10千伏至35千伏的输电线路，用于城市、乡村等需求较小的用电地点。
（二）按架设方式划分：1. 架空输电线路：线路架设在架空的铁塔或者木塔上，适用于大跨度、山区、荒漠等地形条件较为复杂的区域；2. 地埋输电线路：线路埋设在地下或水下，适用于城市、水域等区域以及对美观环境要求较高的区域。
（三）按导线类型划分：1. 裸导线输电线路：导线裸露在空气中，适用于干燥地区；2. 绝缘导线输电线路：导线外包绝缘子，适用于多雨、多湿地区；3. 大断面导线输电线路：导线截面积较大，适用于大容量、远距离的电能传输。
（四）输电线路的结构：1. 导线：承载电流和电压的元件，主要包括铝合金导线、钢芯铝绞线等；2. 绝缘子：用于支架与导线之间的隔离和支撑，主要包括玻璃纤维绝缘子、陶瓷绝缘子等；3. 跨接线：用于连接输电线路与变电站等设备，主要包括导线、接地线等；4. 支架：用于支撑导线和绝缘子，主要包括铁塔、木塔等。
二、输电线路的电气参数（一）输电线路的电阻：1. 直流电阻：直流电阻与导线的长度和截面积有关，一般为电阻R=ρ*l/S，其中ρ为导线电阻率，l为长度，S为截面积；2. 交流电阻：交流电阻会受到电流频率和绝缘子表面水雨等外界因素的影响，一般表现为交流电阻比直流电阻大。
远距离输电减小损失的方法
远距离输电减小损失的方法
远距离输电减小损失的方法主要有以下几种：
1. 减小输电线的电阻：采用电阻率小的材料来制造输电线，这样可以降低输电线的功率损失。
2. 增加输电线的横截面积：通过增加输电线的直径或片数，可以有效地减小输电线的电阻，从而降低输电线的功率损失。
3. 提高输电电压：通过提高输电电压，可以减小输电电流，从而降低输电线的功率损失。
4. 采用变压器升压输电：变压器可以将电能转化为磁场能，然后再转化为电能，这样可以提高输电电压，从而减小输电电流，降低输电线的功率损失。
5. 优化输电线路：通过优化输电线路的路径和布局，可以减小输电线长度和电阻，从而降低输电线的功率损失。
6. 采用无功补偿技术：通过在输电线路上安装无功补偿装置，可以补偿输电线路的无功损耗，从而提高输电效率。
7. 采用直流输电技术：直流输电可以减少输电过程中的能量损失，并且不受线路电阻和感抗的影响，因此具有较高的输电效率。
这些方法可以单独使用，也可以结合使用，以最大程度地降低远距离输电的损失。
远距离输电知识点
远距离输电知识点
1. 远距离输电为啥会有电能损耗呀？就像你跑长跑会累一样，电在传输过程中也会有消耗呀！比如从发电站输送到几百公里外的城市。
2. 升高电压能减少电能损耗，这你知道不？好比你走楼梯，一步跨两级就会轻松一点，电也是这样，电压升高了，损耗就小啦！像西电东送工程就是用高电压来输电的。
3. 远距离输电的线路很重要哦！这就好比是道路，路不好走，车能跑得快吗？像那些老旧的输电线路就可能影响输电效果。
4. 变压器在远距离输电中可关键啦！它就像个神奇的转化器，能把电压变来变去。
你想想，如果没有它，电怎么能顺利到达不同地方呢？比如在小区里就会有变压器把电压变低供我们使用。
5. 远距离输电可不是随便弄弄的，要精心设计呢！这就像搭积木，得好好规划才能搭得稳呀！不同地区的输电方案都得量身定制呢。
6. 我们能用上远方送来的电，真得感谢远距离输电技术呀！这是不是很了不起？就像你收到远方朋友寄来的礼物一样惊喜！它让我们的生活变得更便利啦！
我的观点结论：远距离输电真的太重要了，它让电能够跨越距离，为我们的生活提供源源不断的能量！。
远距离输电知识点
远距离输电知识点在现代社会中，电能的传输和分配是至关重要的。
远距离输电技术使得电能能够从发电厂高效、稳定地输送到远方的用户端，满足人们生产和生活的用电需求。
接下来，让我们一起深入了解一下远距离输电的相关知识点。
首先，我们要明白为什么需要远距离输电。
随着社会的发展，能源分布和用电需求往往存在地域上的不均衡。
大型发电厂通常建在能源资源丰富的地区，比如煤炭产区、水力资源丰富的河流附近或者风能充足的区域。
而用电负荷中心则可能在远离这些能源产地的大城市或工业区。
为了将电能从能源产地输送到用电中心，就必须依靠远距离输电技术。
在远距离输电中，有几个关键的概念和因素需要掌握。
一是输电电压。
输电电压的高低直接影响着输电的效率和成本。
提高输电电压可以降低输电线路中的电流，从而减少线路上的电能损耗。
这是因为电能在输电线路上的损耗主要是由电流通过电阻产生的热效应造成的。
根据焦耳定律，电流越大，电阻上产生的热量就越多，电能损耗也就越大。
所以，通过提高电压、降低电流，可以显著减少输电过程中的能量损失。
二是输电线路的电阻。
输电线路通常由金属导线构成，具有一定的电阻。
电阻的大小与导线的材料、长度、横截面积等因素有关。
为了降低电阻，在实际工程中会选用电阻率较小的材料，比如铜或者铝来制造导线。
同时，增加导线的横截面积也可以减小电阻，但这会增加导线的成本和重量。
三是变压器的作用。
变压器在远距离输电中起着关键的作用。
在发电厂，电能通过升压变压器将电压升高，以便在输电线路上进行远距离传输。
到达用电地区后，再通过降压变压器将电压降低，以供用户使用。
变压器的工作原理是基于电磁感应，通过改变线圈的匝数比来实现电压的变换。
四是无功功率和有功功率。
有功功率是实际用于做功的功率，比如驱动电机、照明等。
无功功率则是用于建立磁场和电场的功率，虽然它不直接做功，但对于维持电力系统的稳定运行是必不可少的。
在远距离输电中，要合理控制无功功率的流动，以提高输电效率和系统的稳定性。
远距离输电公式
远距离输电公式
1. 基本原理。
- 根据P = UI（P是功率，U是电压，I是电流），在输电功率P一定时，电压U越高，则电流I越小。
- 在远距离输电中，由于输电线有电阻R，根据焦耳定律Q = I^2Rt（Q是电热，t是时间），电流越小，在输电线上产生的热量损失就越小。
2. 远距离输电电路模型。
- 发电站输出功率为P，输出电压为U_1，通过升压变压器将电压升高到
U_2，输电电流为I_2，输电线电阻为R，到达用户端再通过降压变压器将电压降到用户需要的电压U_4。
- 对于升压变压器，根据变压器原理(U_1)/(U_2)=(n_1)/(n_2)（n_1、n_2分别是升压变压器的原副线圈匝数），I_1U_1 = I_2U_2（因为理想变压器输入功率等于输出功率）。
- 输电线上的功率损失Δ P=I_2^2R。
- 输电线上的电压损失Δ U = I_2R。
- 对于降压变压器，(U_3)/(U_4)=(n_3)/(n_4)（n_3、n_4分别是降压变压器的原副线圈匝数），U_3 = U_2-Δ U，I_3 = I_2（忽略变压器的能量损耗时，输电线上的电流等于降压变压器原线圈中的电流）。
- 用户得到的功率P_用=P - Δ P。
超高压输电技术研究及应用
超高压输电技术研究及应用近几十年来，随着我国社会经济的快速发展，对电力的需求也越来越大，特别是在城乡建设、工业生产和交通运输等领域。
为了满足这种快速增长的电力需求，我国电力企业不断加大投资，建设更多的电力工程，同时也在广泛地探索新的电力输电技术。
超高压输电技术就是其中的重要一项。
一、超高压输电技术的概述超高压输电技术是近年来电力输电领域的重要技术，它是将交流输电电压提升到800kV及以上的一种输电技术。
超高压输电技术克服了传统电力输电技术中存在的很多问题，比如输电损耗大、电网安全稳定性差等问题。
同时，它还具有传输能力大、距离远、占用土地少等优点，是解决远距离大容量电力输送的先进技术。
超高压输电技术在电力领域的应用可以有效提高电力的经济性和可靠性，同时还有助于保障国家的能源安全。
二、超高压输电技术的应用1、区域能源互联互通超高压直流输电（UHVDC）技术被广泛应用于区域能源互联互通，从而实现不同地区之间的能源交流，提高全国的能源利用效率。
例如，我国西部大开发中的青海、西藏、新疆等地区建设的“西电东输”工程就是利用超高压输电技术实现区域能源互连的典型案例。
2、远距离大容量电力输送超高压输电技术在远距离大容量电力输送中具有明显的优势。
例如，我国南方长江三角洲地区往北输送电力时，需要穿越长江，而长江上没有合适的支撑结构。
此时，利用超高压水平远距离输电技术可以有效地解决这个问题，提高电力的输送效率。
3、风电、光伏电站接入电网随着风电、光伏等可再生能源的快速发展，超高压输电技术也被广泛应用于将这些电站接入电网中。
由于风电、光伏等新能源站点多分布在偏远地区，而且电力负荷也比较小，传统的输电技术很难满足其要求。
而利用超高压输电技术，可以很好地解决这个问题，同时还可以实现对于全国能源结构的调整。
三、超高压输电技术的研究超高压输电技术是一种先进的、复杂的技术，其关键技术和装备包括电力电缆、变压器、绝缘技术和组合方式等方面。
高压直流输电技术及其在电力系统中的应用
高压直流输电技术及其在电力系统中的应用在当今的电力领域，高压直流输电技术正发挥着日益重要的作用。
它如同电力系统中的“高速公路”，为能源的高效传输和分配提供了强有力的支持。
高压直流输电技术，简单来说，就是将发电厂产生的交流电通过换流设备转换为直流电，然后进行远距离传输，到达目的地后再通过换流设备转换回交流电供用户使用。
与传统的交流输电相比，它具有一系列独特的优势。
首先，高压直流输电在远距离输电方面表现出色。
在远距离输电过程中，交流输电会因为线路的电抗而产生较大的能量损耗。
而直流电不存在电抗问题，因此能够减少线路损耗，实现更远距离、更高效的电力传输。
这对于能源产地和消费地相距较远的情况，如将西部的能源资源输送到东部沿海地区，具有重要意义。
其次，高压直流输电在海底电缆输电中具有明显优势。
由于交流电缆存在电容电流，其在海底输电时会导致较大的充电功率，限制了输电距离和容量。
而直流电缆不存在这个问题，可以实现更长距离的海底电力传输。
这对于实现海岛与大陆之间的电力联网，以及跨国的电力贸易等都具有重要价值。
再者，高压直流输电能够实现不同电网之间的非同步互联。
不同地区的电网可能存在频率、相位等差异，交流联网会面临诸多技术难题。
而直流输电可以在两个不同步的电网之间建立连接，实现功率的灵活交换和调节，增强了整个电力系统的稳定性和可靠性。
在电力系统中，高压直流输电技术的应用场景十分广泛。
一个典型的应用是大容量远距离输电。
例如，我国的西电东送工程，通过建设多条高压直流输电线路，将西部地区丰富的水电、火电等能源源源不断地输送到东部经济发达地区，满足了东部地区巨大的电力需求。
这些输电线路的电压等级通常达到±800 千伏甚至更高，输电容量可达数百万千瓦。
高压直流输电在新能源接入方面也发挥着关键作用。
随着风力发电和光伏发电等新能源的快速发展，其分布往往较为分散且不稳定。
通过高压直流输电技术，可以将分散的新能源发电集中起来，并稳定地输送到电网中，提高了新能源的消纳能力和利用效率。
远距离输电知识要点归纳
远距离输电知识要点归纳随着人们对能源需求的不断增加，电力输送的跨越距离也在不断扩大。
远距离输电技术的发展利于全球经济的发展和人类生活的提高。
本文将介绍远距离输电的基础知识以及其中的一些关键要点。
远距离输电的基础知识在远距离输电的过程中，需要碰到许多的问题，比如线路的绝缘和稳定性、输电损失等等。
下面将一一说明其基础知识。
输电损失输电损失指的是电能通过输电线路传输过程中损失的电量，一般分为两种损失：•电阻损失：电线总电阻损失能将输电功率转化为热能，从而消耗大量的电能。
•感性损失：由于电线的电容性质会引起电能的漏电流，从而造成能量的损失。
绝缘远距离输电过程中，电线需要经过长时间的电能传输，因此绝缘也是一个非常重要的问题。
其中，常用的绝缘材料常见如下：•橡胶•石蜡•油•硅橡胶稳定性问题远距离输电线路的稳定性问题，也是个需要注意的问题。
长距离的电力输送，会遇到导线呈现抛物线的情况，这会带来强大的向外力，对导线的力学要求非常高。
现代远距离输电技术随着技术的不断进步，人们也在探索更先进的远距离输电技术。
下面将介绍其中的一些关键点。
海底电缆输电海底电缆输电技术已经被广泛应用于世界各地的电力运输中。
与传统方式比较，其优点如下：•传输距离可以超过2000公里•电力损失很低•对环境影响几乎为零华丽转变华丽转变技术利用了高强度的磁场，将电能通过空气传输，以实现远距离输电。
这项技术具有以下优点：•集中控制•传输距离可以超过1000公里•低损失率远距离输电已经成为了现代化社会快速发展的一项重要技术。
本文介绍了其中的一些基础知识和现代技术，可以帮助读者更好地掌握、了解远距离输电技术，并加深对它的认识。
关于远距离输电的几个问题
关于远距离输电的几个问题一、远距离输电采用高压输电的原因：当电流通过导线时，会有一部分电能变为热能而损耗掉。
在输电的功率相同的情况下，高压输电的电流较小，而低压输电电流较大，因为功率 P = UI，P 一定，则 U 升高，I 就降低；U 降低，I 就升高。
同时输电过程中，电流通过导线，而导线必然有电阻，于是就在电线上产生一定的压降，该压降的大小 U' = IR，R 为传输导线的电阻，I 即为上边提到的输电电流 I。
由于这部分压降以及电线的电阻，就有一部分功率P' = U'I = I²R 消耗在传输导线上，而导线本身也是电阻，所以这一部分功率转变成了热量散发到空气中，也就是说这一部分功率损失在导线上。
由于导线的电阻 R 为一定值，输电电流 I 减小的话，则导线上损失的功率 P' 也会降低。
输电线截面积S一定时，输电电压U愈高，损耗的电功率P耗就愈小；如果允许损耗的电功率P耗一定时（一般不得超过输送功率的10％），电压愈高，输电导线的截面积就愈小，这可大大节省输电导线所用的材料。
在传输功率相同的情况下，为了减小在传输过程中损失的功率，提高输电电压，降低输电电流能有效降低在传输过程中的损失，电压越大损失越小。
所以，从减少输电线路上的电功率损耗和节省输电导线所用材料两个方面来说，远距离输送电能要采用高电压或超高电压。
但也不能盲目提高输电电压，同为输电电压愈高，输电架空线的建设，对所用各种材料的要求愈严格，线路的造价就愈高。
所以，要从具体的实际情况出发，做到输电线路既能减少功率损耗，又能节约建设投资。
二、远距离输电解题关键：一定要画出远距离输电的示意图来，包括发电机、两台变压器、输电线等效电阻和负载电阻。
并按照规范在图中标出相应的物理量符号。
一般设两个变压器的初、次级线圈的匝数分别为、n1、n2、n3、n4，相应的电压、电流、功率也应该采用相应的符号来表示。
从图中应该看出功率之间的关系是：P1=P2，P3=P4，P2=P损+P3。
远距离输电原理
远距离输电原理远距离输电是指通过输电线路将发电厂产生的电能远距离传输到需要用电的地方。
远距离输电原理是基于电磁感应和电场作用的物理原理，通过合理设计输电线路和设备，实现高效、稳定的电能传输。
远距离输电技术在现代电力系统中起着至关重要的作用，对于提高电网的可靠性和经济性具有重要意义。
首先，远距离输电原理的核心是利用电磁感应现象实现电能传输。
当输电线路中有电流通过时，就会产生磁场。
如果在该磁场中放置一个导体回路，根据法拉第电磁感应定律，导体中就会产生感应电动势，从而实现电能的传输。
这种原理被广泛应用于交流输电系统中，通过变压器将输电线路上的高压电能转换成适合配电的低压电能。
其次，远距离输电还涉及到电场的作用。
在输电线路中，电能是通过电场作用来传输的。
电场是由电荷产生的，当电流通过输电线路时，就会在周围形成电场。
电能会沿着电场的方向传输，最终到达需要用电的地方。
因此，合理设计输电线路的布局和结构，可以有效地控制电场的分布，提高电能的传输效率和稳定性。
此外，远距离输电原理还涉及到输电线路的参数和特性。
输电线路的参数包括电阻、电感和电容等，这些参数会影响电能的传输效果。
合理选择输电线路的导线材料、断面积和绝缘材料，可以降低线路的电阻和损耗，提高输电效率。
同时，合理设计输电线路的参数，可以减小电感和电容对电能传输的影响，保证电能的稳定传输。
总的来说，远距离输电原理是基于电磁感应和电场作用的物理原理，通过合理设计输电线路和设备，实现高效、稳定的电能传输。
在现代电力系统中，远距离输电技术的发展对于提高电网的可靠性和经济性具有重要意义。
通过不断的技术创新和改进，远距离输电技术将会在未来发挥更加重要的作用，为人类社会的可持续发展做出更大的贡献。
第六章 远距离大容量输电
热极限
分频(低频)输电
电压约束
稳定性约束
P2 max
=
U1U 2 X
1. 远距离输电线路基本方程
⎧U ⎪
x
=
U 2 chγ
x
+
I2 Zc shγ
x
传播系数
⎨ ⎪⎩
I
x
=
I2chγ
x
+
U2 Zc
shγ
x
γ = Z0Y0 = ≈(R0jω+ jωLL00C)(G0 )0 += jωjβC0)
波阻抗
ZC =
定 基
扰稳定)、暂态稳定。
本 概
静态稳定(小干扰稳定)：系统在给定平衡点
念 (即给定的稳态运行方式)遭受微小扰动(负荷
波动)能够保持渐近稳定性。
暂态稳定：系统突然受到较大的扰动（投切 大容量的用户、系统主要元件，系统发生短路 故障等）后，各同步电机保持同步运行并过渡 到新的或恢复到原来稳态运行点的能力 。
简
a′ ∆δ > 0 PE > PT
PT a a′′
a单
系
ωÊ → δ Ê ⇒ δa
统 静
a′′ ∆δ < 0 PE < PT
稳 极
ω È → δ È ⇒ δa
δa
限 运行点a
D静态稳定
D特征：电磁功率随着功角
增加而增加，减小而减小
dPE > 0 dδ
b PE
δb δ
静稳判据 dPE > 0 dδ
dPE = EqU cosδ > 0 ⇒ δ < 900 dδ X∑
换流阀（阀桥）：直流-交流和交流-直流的变流设备。
远距离输电课件
目录
• 远距离输电概述 • 远距离输电的原理与技术 • 远距离输电的设备与设施 • 远距离输电的挑战与解决方案 • 远距离输电的应用与案例
01
远距离输电概述
Chapter
定义与特点
定义
远距离输电是指将电能从发电厂 传输到远离发电厂的地区，以满 足当地电力需求的过程。
特点
远距离输电通常需要高压或超高 压的输电线路，以减少线路损耗 并提高传输效率。
03
远距离输电的设备与设施
Chapter
变压器
01
02
03
04
变压器是远距离输电系统中的 重要设备之一，用于升高或降
低电压以满足输电需求。
变压器由铁芯和绕组组成，通 过电磁感应原理实现电压的变
换。
变压器有油浸式和干式两种， 其中油浸式变压器应用广泛。
变压器应定期进行维护和检修 ，以保证其正常运行。
传输效率
随着输电距离的增加，传 输效率会逐渐降低。
解决方案
采用更高电压等级的输电 线路，降低输电电流，减 少电能损耗和提高传输效 率。
电磁环境影响
电磁辐射
远距离输电线路会产生电磁辐射，可 能对周边环境和人体健康产生影响。
解决方案
优化输电线路的布局，尽量远离居民 区和敏感环境；同时加强电磁辐射的 监测和评估。
继电保护装置能够在输电线路 或设备发生故障时快速切断电 流，以减小损失和保护设备。
自动化装置能够实现远程控制 和自动化调度，提高输电系统 的运行效率和安全性。
继电保护与自动化装置应定期 进行维护和检修，以保证其正 常运行。
04
远距离输电的挑战与解决方案
Chapter
电能损耗与传输效率
特高压交直流输电与特高压电气设备培训知识(1)
特高压交直流输电与特高压电气设备培训知识(1)近年来，随着我国电力行业的飞速发展，特高压交直流输电技术和特高压电气设备也逐渐成为一个热门话题。
为了更好地培养电力行业相关人才，提高电力行业的发展水平，特高压交直流输电与特高压电气设备的培训知识越来越受到人们的关注。
一、特高压交直流输电特高压交直流输电技术是以特高压为核心，采用交直流混合输电的方式，实现远距离大容量输电。
这种技术相比传统的输电方式更加节能高效，具有以下优点：1. 电压损失小：通过增加输电电压，可以减少输电线路的阻抗，从而减小电气能量的损失，提高输电效率。
2. 负荷能力强：特高压交直流输电能够实现远距离大容量输电，能够满足远距离电能传输的要求，同时也满足了经济、环保要求。
3. 抗冲击能力强：特高压交直流输电采用的是高压和低压的组合，能够有效地抵御自然灾害和意外事故对电力系统的影响。
二、特高压电气设备特高压电气设备是指用于特高压输电和配电系统中的各种电气设备，包括变压器、断路器、隔离开关、线路缆头等。
特高压电气设备的性能直接影响特高压输电和配电系统的可靠性、安全性和运行效率。
1. 特高压变压器：特高压变压器是特高压输电和配电系统中最常见、最重要的设备之一，主要用于电能传输和变换电压等工作。
2. 特高压断路器：特高压断路器主要用于中断特高压交直流输电系统中的短路故障和过载故障，具有较高的运行速度和断电能力。
3. 特高压隔离开关：特高压隔离开关主要用于将输电线路断开或接通，同时也可以用于隔离故障电路。
4. 特高压线路缆头：特高压线路缆头主要用于连接输电线路，同时具有良好的绝缘性能和机械强度。
总之，特高压交直流输电和特高压电气设备的培训知识对于今后我国电力行业的发展至关重要，我们需要认真学习掌握，并根据实际情况进行技术创新和应用推广，为我国电力产业的发展贡献力量。
高压直流输电系统的稳定性研究
高压直流输电系统的稳定性研究一、引言随着电力需求的不断增长和可再生能源的广泛应用，高压直流输电系统作为一种高效、长距离输电方式，受到了广泛关注。
然而，由于其特有的输电特性和复杂的运行环境，高压直流输电系统的稳定性成为了一个亟需研究的问题。
本文旨在论述高压直流输电系统的稳定性研究，并探讨其中的关键因素和解决方法。
二、高压直流输电系统的特点高压直流输电系统与传统的交流输电系统相比，具有以下几个显著特点：1. 抗电磁干扰能力强：高压直流输电系统采用的是直流电流，相较于交流电流，具有更好的抗电磁干扰能力，能够减少输电过程中的能量损耗。
2. 远距离输电能力强：高压直流输电系统能够实现远距离大容量的输电，能有效解决远距离输电中的电压降低和输电损耗的问题。
3. 可调性好：高压直流输电系统可以通过控制输电线路两端的换流器的工作方式和参数，实现对输电系统的电压和功率的调节，提高系统的稳定性和可靠性。
4. 阻尼能力弱：由于高压直流输电系统是通过半导体功率开关进行换流，交直流电流之间的转换导致了系统的阻尼能力相对较弱，容易受到外界干扰和系统内部的电磁振荡影响。
三、高压直流输电系统的稳定性问题高压直流输电系统的稳定性问题主要包括电压稳定性、功率稳定性和角稳定性等方面的问题。
1. 电压稳定性：高压直流输电系统的电压稳定性是系统中最重要的稳定性指标之一。
电压稳定性差，容易发生电弧放电和设备损坏等问题。
2. 功率稳定性：高压直流输电系统的功率稳定性主要指系统能够持续稳定地输出所需的有功功率和无功功率。
3. 角稳定性：高压直流输电系统的换流器端电压和电流之间的相位差，即系统的功率因数，对系统的稳定性影响较大。
四、高压直流输电系统稳定性研究方法针对高压直流输电系统的稳定性问题，研究人员提出了一些研究方法和控制策略。
1. 模拟仿真方法：通过建立高压直流输电系统的数学模型，利用电力系统仿真软件进行计算和仿真，研究系统中各种因素对稳定性的影响，并提出相应的改进措施。
远距离输电原理
远距离输电原理远距离输电是指将发电厂产生的电能通过输电线路远距离传输到用户所在地的过程。
远距离输电是现代电力系统的重要组成部分，它能够有效地满足不同地区的用电需求，促进能源资源的合理利用。
在远距离输电中，输电线路、变电站和输电设备起着至关重要的作用。
本文将从远距离输电的原理入手，详细介绍远距离输电的相关知识。
首先，远距离输电的原理是基于电力传输的基本原理。
电力传输是通过输电线路将发电厂产生的电能传输到用户所在地的过程。
在输电线路中，电能会以电磁波的形式传播，通过电压和电流的变化来完成能量的传递。
远距离输电的原理包括输电线路的设计、电压等级的选择、输电设备的配置等方面，这些都是保证电能安全、高效传输的关键。
其次，远距离输电的原理还涉及输电线路的损耗和电力负荷的平衡。
输电线路在传输电能的过程中会产生一定的电阻损耗，这会导致电能的减少和线路温升。
因此，在远距离输电中，需要通过合理设计输电线路的参数和采用合适的导线材料来降低电阻损耗，提高输电效率。
同时，远距离输电还需要考虑电力负荷的平衡，确保输电系统能够满足用户的用电需求。
另外，远距离输电的原理还包括输电线路的故障检测和故障处理。
在输电过程中，输电线路可能会出现短路、断线等故障，这会影响电能的传输和用户的用电。
因此，远距离输电系统需要配备故障检测装置和快速处理措施，及时发现和排除输电线路的故障，保障输电系统的稳定运行。
最后，远距离输电的原理还涉及输电线路的安全保护和环境影响。
在远距离输电中，需要采取一系列的安全保护措施，包括接地保护、过电压保护、短路保护等，以确保输电系统和用户设备的安全。
同时，远距离输电还会对周边环境产生一定的影响，因此需要进行环境影响评估，并采取相应的环境保护措施，减少对周边环境的影响。
总之，远距离输电的原理涉及多个方面，包括电力传输原理、输电线路的设计、损耗和负荷平衡、故障检测和处理、安全保护和环境影响等。
了解远距离输电的原理，有助于更好地理解和运用远距福输电技术，推动电力系统的可持续发展。
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功率损耗:
•三相交流
P 3I a R a
2
2
2
Pa
பைடு நூலகம்
2
• 双极直流
Pd 2U d I d
Pd 2 I d R
2
3 U d Cos
2
2 2
R
Pd
R
Cos 0.943
当Pd Pa时，
Pd Pa
2U d
2
3 4
cos
2 3
输送功率相同时,直流功率损耗为交流输 电功率损耗的2/3倍
若认为发电机的空载电势Eq恒定 ，则发电机的功率特性是一条正 弦曲线。
对于a点，若系统出现微 小扰动，使得功角δa增加 一个微小增量Δδ，发电机 的输出电磁功率达到a’， 但由于原动机机械功率保 持不变，因此，发电机输 出电磁功率大于原动机机 械功率，发电机转子将减 速，δ随之减小，经过一 系列振荡以后，回到a点 。 若扰动后，增量为负，情 况与上述相反，但最终仍 然能够回到a点的稳定状 态。
缺点
• • • • • • 谐波 消耗无功 换流站造价高 高压直流断路器 大地回流造成的腐蚀及对交流系统的影响 闭锁
Pm ax
E qU X
90 90 90
o
dP d
0
系统小干扰稳定 临界状态
o
dP
o
d
0
系统不稳定
几点说明
1、上述结论仅适用于简单电力系统； 2、功率极限和稳定极限是不同的两个概念， 对于简单无励磁调节的电力系统，两者可是为相等 3、多级系统的静态稳定性是不能简单用功率稳定判据 给予判定的。
提高小干扰稳定的措施
3、减小线路电抗； 采用分裂导线 采用串联电容补偿 4、改变网络结构； 增加输电线路回数 采用中间补偿装置（并联电容补偿和静 止补偿装置） 5、改善原动机调节性能。
电力系统的暂态稳定
暂态稳定概念 系统在某个运行情况下突然收到较大的扰动之后，能否 经过暂态过程达到新的稳态运行状态或回到原来的状态。 引起电力系统大扰动的原因 负荷突然变化，如投入和切除大容量用户 投切主要元件，如发电机、变压器和线路等 系统中发生短路故障
左图反映了实际电力系统中， 各电压等级的输电线路的实际 输送能力与线路长度的关系。
随着线路长度的增加，线路允 许的输送功率迅速下降。
电力系统的小干扰稳定 首先通过一个简单的单机无穷大系统说明基本概念 单机无穷大系统：受端系统的容量比送端发电机的 容量大的多，以致在发电机输送任何功率的情况下， 受端电压U的大小和相位均为恒定。
电力系统的暂态稳定
大干扰下将 有两种结果
发电机转子间的相对角度逐渐减小 ，过渡新的平衡点，系统稳定
发电机转子间的相对角度不断增大 ，发电机失稳，系统不稳定
对于电力系统的暂态稳定性问题 ，仍用无穷大系统来进行分析
暂态故障及其等值电路
正常情况
故障情况
故障切除后
电力系统的暂态稳定
加速面积：转子角度从起始角度δ0增 大至故障切除瞬间所对应的角度δc过 程中发电机转子增加的动能，即abcd 所围成的面积：
在b的时候，如果小扰动使δb 出现一个增量Δδb，则发电机输 出的电磁功率将减小到b’点，小 于机械功率，这时过剩的转矩将 使δ进一步增大，与之相应的电 磁功率又将进一步减小，如果这 样继续下去，δ的不断增大标志 着发电机与无限大系统非周期性 地失去同步，系统中电流、电压 和功率大幅度地波动，系统无法 正常工作，最终导致系统瓦解 若小扰动带来负的增量Δδb， 这时电磁功率增加到b’’，大于机 械功率，转子将减速，δ随之减 小，当减小到a点后，又开始加 速，经过一段时间的振荡，最终 稳定在a点。
第六章 远距离大容量输电
刘轩东
西安交通大学高电压技术教研室
6.1 电力系统的稳定性分析 电力系统的静态稳定 电力系统的暂态稳定 6.2 直流输电和柔性交流输电 高压直流输电（HVDC）
柔性交流输电（FACTS）
概述
远距离大容量输电的必然性（资源分布不均匀） 煤炭资源主要集中在华北和西北地区
减少故障切除时间，目前短路后0.06s可切除线路，保护 0.02s，开关动作0.04s
2、采用自动重合闸装置 重合闸成功增加了减速面积，从而提高系统的稳定性 3、强行励磁装置
发电机强行励磁装置在系统故障后，增大励磁电流，减 少电势的衰减，提高暂态稳定性
提高系统暂态稳定的措施 关键在于尽量减少加速面积，增加减速面积 4、控制原动机输出机械功率
电力系统的暂态稳定
大干扰下，系统的结构发生变化，发电机的输出功率便 哈，在发电机转轴上产生了不平衡转矩，导致发电机的转 子加速或者减速。 各发电机的转动惯量不同，各机组转速变化也不同。各 发电机之间将产生相对运动，转子间的相对角度发生变化 。转子间的相对角度变化又反过来影响发电机的输出功率 ，从而功率不平衡加剧。 这种变化互相联系、互相影响，形成了以发电机转子机 械运动和电磁功率变化为主体的机电暂态过程。
快关气门
连锁切机：在切除故障的同时，连锁切除送端发电厂中 的一、二台发电机 5、电气制动 发电机定子并三相电阻
消耗发电机有功功率 ，减小功率差额 限制短路电流
变压器中性点小电阻接地
变压器中性点小电抗接地
直流输电
高压直流输电
换流站：可控硅阀系统
特点：稳定性好，控制灵活，短路电流 小，联络两个频率不同的交流系统
电力系统的面积定则
（简单判定电力系统暂态稳定的基本准则） 加速面积Sabcd<Sdefg
系统保持暂态稳定
加速面积Sabcd>Sdefg
系统不能保持暂态稳定
说明：该定则仅适用于简单电力系统； 对于多机系统，该原则不是用，通常用相对功角 的变化趋势予以判定。
提高系统暂态稳定的措施 关键在于尽量减少加速面积，增加减速面积 1、快速切除故障
输送功率:（架空线路） •三相交流
交流对地电压有效值U a
Ud 2
Pa 3U a I a Cos
3 2 U d I d Cos
导体允许通过的交 流电流有效值
直流对地电压 • 双极直流
Pd 2U d I d
时
导体允许通过的电 流
当
Cos 0.943
Pa Pd
当线路输送功率小于自然功率时，情 况相反，首端至末端电压不断升高。
输电线路的自然功率和电压分布
当线路输送功率小于自然功率，线路末端电压升高将对电力系统本 身的设备及用户设备安全构成危害，特别是当线路空载时，末端电压 上升更多，必须采取措施加以限制。
自然功率是反映线路传输能力的重要指标，对于长距离线路的传输 功率为1.1~1.2Pn比较好，对于距离小于100km的短距离线路，输送 能力可以高达4~5Pn，主要受热极限限制。
结论
1.当输送功率相同时,其线路造价低（建 设费用） 线路：2根 架空线路杆塔结构较简单
线路走廊较窄 2. 当输送功率相同时,其功率损耗小（运 行费用） 3.电缆
两端设备
• • • • 换流器 滤波器 无功补偿设备 换流站造价高
500km
交直流等价输电距离
二、直流输电的优缺点及适用场合
优点
2e 2 H H 2
不腐蚀阴极
2.单极两线直流输电
整流 送端
I
逆变 受端
I
• 无大地回流
3.双极直流输电
整流
I
逆变
I
高压直流输电与高压交流输电的比较
（一）经济上 • 线路 • 两端设备 • 架空线路>500km，电缆线路>50km时采用直流 输电具有更高的经济性 （二）技术上 • 接线方式 • 电容电流 • 可靠性和灵活性 • 稳定性 • 潮流的调节 • 短路电流 • 联络线
系统中某些节点电压的持续降低，以致使负荷重的感应电动机堵转 或引起其他保护装置的动作，这类稳定性问题称为电压稳定性
概述
功角稳定性分类
小干扰稳定：又称为电力系统静态稳定性，它实质上是要求系统的 给定平衡点（即给定的稳态运行方式）遭受小扰动后能够保持渐近稳 定性； 在各种稳态运行条件下，为了适应负荷和其他因素的随机变化， 要求系统具有一定的小干扰稳定性裕度； 暂态稳定：系统突然收到较大的扰动（投切大用户或主要元件、发 生短路故障）后，各同步机保持同步运行并过渡到新的或者恢复原来 稳态运行方式的能力；
分裂导线能够提高自然功率：
单根导线自然功率：100%
两分裂导线自然功率：125% 三分裂导线自然功率：140% 四分裂导线自然功率：150%
输电线路传输功率极限
输电线路传送功率与自然功率，线路长度和两端电压相角差的关系：
这表明，当线路长度一定时，最大可能传输功率出现在θ12=π/2时 ，显然P1或者P2总是大于Pn的。
减速面积：故障切除后，转子 在制动过程中动能的减少等于 制动转矩所做的功，即defg所 围成的面积：
电力系统的暂态稳定
等面积原则：加速过程中所获得的等 能在减速过程全部释放完，使转子在 某一点又重新回到同步转速，即加速 面积等于减速面积：
极限情况为在h点刚好达到同步转速，因此极限切除角可 以推导出：
水力资源主要集中在西南地区
东南地区负荷较为集中
输电方式的研究现状 特/超高压交流输电 特/超高压直流输电
其他输电方式：半波输电、紧凑型交流输电、柔性 交流输电、分频输电等。
概述 线路传输容量的制约因素
热极限：功率损耗导致过度发热造成弧垂无法恢复性延展或接头融 化 电压约束：为保持线路的电压降在允许范围内，必须限制线路上流 过的功率 稳定性约束：维持线路两端的电力系统同步运行，有静态稳定和暂 态稳定约束
b点是不稳定的，系统无法维持在b点运行