电力系统规划(输电网规划)介绍
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1、 波阻抗 Z 和自然功率 P
I1
U 1 U x
I x
U 2
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
I 2
Zc
特性阻抗 传播系数
Z
Z1 / Y1
(r 1 jL 1 ) /( g1 jC 1)
L1 / C1 ZC
Z1Y1 (r1 jL1 )(g1 jC1 ) j L1C1 j
电磁环网对电网运行有下列弊端
• 易造成系统热稳定破坏。如果在主要的受端负荷中心，用高低压电磁环网供电而又带 重负荷时，当高一级电压线路断开后，所有原来带的全部负荷将通过低一级电压线路 (虽然可能不止一回)送出，容易出现超过导线热稳定电流的问题。 易造成系统动稳定破坏。正常情况下，两侧系统间的联络阻抗将略小于高压线路的阻 抗。而一旦高压线路因故障断开，系统间的联络阻抗将突然显著地增大。(突变为两端 变压器阻抗与低压线路阻抗之和)，因而极易超过该联络线的暂态稳定极限,可能发生系 统振荡。 不利于经济运行。500kV与220kV线路的自然功率值相差极大,同时500kV线路的电阻 值(多为4×400平方毫米导线)也远小于 220kV线路(多为2×240或1×400平方毫米导 线)的电阻值。在500/220kV环网运行情况下,许多系统潮流分配难于达到最经济。 需要装设高压线路因故障停运后联锁切机、切负荷等安全自动装置。但实践说明,若安 全自动装置本身拒动、误动将影响电网的安全运行。 一般情况中,往往在高一级电压线路投入运行初期,由于高一级电压网络尚未形成或 网络尚不坚强,需要保证输电能力或为保重要负荷而又不得不电磁环网运行。
P P ：线路相当于一个电阻元件
3、输电距离对线路输送能力的影响
线路的功率损耗和电压损失与输电距离成正比；另外随着 输电距离的增加，电力系统稳定成为重要的限制因素。因 此，在一定的电压等级下，输送能力与输送距离成反比。
4、制约线路输送能力因素
• 长距离输电线路的传输能力主要取决于发 电机并列运行的稳定性，以及为提高稳定 性所采取的措施 • 中、长距离输电线路，传输能力不决定于 系统的稳定，而决定于允许的电压损耗 （10％以内）以及功率及能量损耗 • 短线路的传输能力决定于导线的发热条件
35 60 110 220 330 500 750
1MW=1000千瓦＝0.1万千瓦
2~10 5~20 10~50 100~500 200~1000 600~1500 2000~2500
50~20 100~20 150~50 300~100 600~200 1000~400 146
二、 架空输电线路的输送能力
2 C1 / L1U N
2 UN 自然功率 P ZC
U e jx U x 2
I e jx I x 2
①单位长度的线路消耗的感性无功功率和消耗的 容性无功功率相等； ②线路上同一点处(包括始端和末端)的电压和电 流相位大小相等，功率因素等于1。 ③线路上任何一处的电压和电流的相位相同，而 始、末端电压或电流间的相位差则正比于线路长度 ，相应的比例系数是相位系数β
§7-2：电压等级与输电能力
S 3UI
U
↗
S
↗
PR QX U U U
↗ U ↘
P2 Q2 P R 2 U
P2 Q2 Q X 2 U
U ↗ P U ↗ Q
↘
↘
我国各电压等级下的输送能力统计表 电压等级(kV) 3 6 10 输送容量(MW) 0.1~1 0.1~1.2 0.2~2 输送距离(km) 3~1 15~4 20~6
5、电压等级选择的简易计算(前苏联)
1)
U 4.34 l 0.016P
U：电压（kV），P：输送功率（kW）；l：长度（km） 应用范围：l<250km，P<60MW 2) U
P(0.1 0.015 ， l )
应用范围：P>60MW 如：l＝200km、P=800MW，则有：
U 800 10 3 (0.1 0.015 200 ) 499 .71kV
• 输电网设计的基本原则： ①可靠性 ②灵活性 ③经济性
• 电网规划的安全稳定标准： ①电力系统安全稳定导则 第一道防线：常见单一故障不失稳和不失负荷 第二道防线：概率较低的单一故障不失稳，允 许所示部分负荷 第三道防线：极端严重单一故障尽可能使失稳 影响局限于可控范围，防止连锁反应故障 ②电力系统技术导则（试行）：把电力网络分为 受端系统、电源接入系统和系统联络线 ，根据 各部分重要性及技术经济条件规定了不同的安 全标准
在实际运行中，应该使线路按接近自然功率运行
2、 线路沿线电压分布
U x'
U1
P<Pλ (轻载) P＝Pλ P>Pλ (重载)
输电距离/l
Q QC QL
PN l P 2 1 ( ) 1000 PN
P P ：线路相当于一个容性元件
P P ：线路相当于一个感性元件
第七章 输电网规划
（Transmission Planning）
§7-1 概述
• 输电网规划的任务：根据设计期内的负荷需 求及电源建设方案，确定相应的电网接线， 以满足可靠、经济地输送电力的要求。 • 输电网规划的主要内容 ： ①确定输电方式； ②选择电压等级； ③确定网络结构； ④确定变电所布局和规模。
（故可以选择500kV）
§7-3 网络接线方案
一、负荷及电源的分层、分区接入原则 （1）电压等级层次清晰：超高压输电500kV、 高压输电220kV、高压配电110kV，35kV、中 压配电10kV；低压配电380V，220V
（2）分层：按电压等级分层 ；分区：以枢纽 变电所为核心，将其周围的负荷和地区发电厂 连在一起，使有功、无功尽可能就地平衡，成 为一个自然的供电区。
分层分区的注意要点：
500kV超高压环网作为沟通各分区电网的主 干网架，并与大区电网联系，接受区外来电 以500kV枢纽变电站为核心，将220kV电网 划为几个区，各分区电网之间在正常方式下 相对独立，在特殊方式下应考虑相互支援
电网内不应形成电磁环网。
电磁环网是指两组不同电压等级运行的线路,通过两端变压器电磁回路的联接而构成的 并联运行环路。
I1
U 1 U x
I x
U 2
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
I 2
Zc
特性阻抗 传播系数
Z
Z1 / Y1
(r 1 jL 1 ) /( g1 jC 1)
L1 / C1 ZC
Z1Y1 (r1 jL1 )(g1 jC1 ) j L1C1 j
电磁环网对电网运行有下列弊端
• 易造成系统热稳定破坏。如果在主要的受端负荷中心，用高低压电磁环网供电而又带 重负荷时，当高一级电压线路断开后，所有原来带的全部负荷将通过低一级电压线路 (虽然可能不止一回)送出，容易出现超过导线热稳定电流的问题。 易造成系统动稳定破坏。正常情况下，两侧系统间的联络阻抗将略小于高压线路的阻 抗。而一旦高压线路因故障断开，系统间的联络阻抗将突然显著地增大。(突变为两端 变压器阻抗与低压线路阻抗之和)，因而极易超过该联络线的暂态稳定极限,可能发生系 统振荡。 不利于经济运行。500kV与220kV线路的自然功率值相差极大,同时500kV线路的电阻 值(多为4×400平方毫米导线)也远小于 220kV线路(多为2×240或1×400平方毫米导 线)的电阻值。在500/220kV环网运行情况下,许多系统潮流分配难于达到最经济。 需要装设高压线路因故障停运后联锁切机、切负荷等安全自动装置。但实践说明,若安 全自动装置本身拒动、误动将影响电网的安全运行。 一般情况中,往往在高一级电压线路投入运行初期,由于高一级电压网络尚未形成或 网络尚不坚强,需要保证输电能力或为保重要负荷而又不得不电磁环网运行。
P P ：线路相当于一个电阻元件
3、输电距离对线路输送能力的影响
线路的功率损耗和电压损失与输电距离成正比；另外随着 输电距离的增加，电力系统稳定成为重要的限制因素。因 此，在一定的电压等级下，输送能力与输送距离成反比。
4、制约线路输送能力因素
• 长距离输电线路的传输能力主要取决于发 电机并列运行的稳定性，以及为提高稳定 性所采取的措施 • 中、长距离输电线路，传输能力不决定于 系统的稳定，而决定于允许的电压损耗 （10％以内）以及功率及能量损耗 • 短线路的传输能力决定于导线的发热条件
35 60 110 220 330 500 750
1MW=1000千瓦＝0.1万千瓦
2~10 5~20 10~50 100~500 200~1000 600~1500 2000~2500
50~20 100~20 150~50 300~100 600~200 1000~400 146
二、 架空输电线路的输送能力
2 C1 / L1U N
2 UN 自然功率 P ZC
U e jx U x 2
I e jx I x 2
①单位长度的线路消耗的感性无功功率和消耗的 容性无功功率相等； ②线路上同一点处(包括始端和末端)的电压和电 流相位大小相等，功率因素等于1。 ③线路上任何一处的电压和电流的相位相同，而 始、末端电压或电流间的相位差则正比于线路长度 ，相应的比例系数是相位系数β
§7-2：电压等级与输电能力
S 3UI
U
↗
S
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PR QX U U U
↗ U ↘
P2 Q2 P R 2 U
P2 Q2 Q X 2 U
U ↗ P U ↗ Q
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我国各电压等级下的输送能力统计表 电压等级(kV) 3 6 10 输送容量(MW) 0.1~1 0.1~1.2 0.2~2 输送距离(km) 3~1 15~4 20~6
5、电压等级选择的简易计算(前苏联)
1)
U 4.34 l 0.016P
U：电压（kV），P：输送功率（kW）；l：长度（km） 应用范围：l<250km，P<60MW 2) U
P(0.1 0.015 ， l )
应用范围：P>60MW 如：l＝200km、P=800MW，则有：
U 800 10 3 (0.1 0.015 200 ) 499 .71kV
• 输电网设计的基本原则： ①可靠性 ②灵活性 ③经济性
• 电网规划的安全稳定标准： ①电力系统安全稳定导则 第一道防线：常见单一故障不失稳和不失负荷 第二道防线：概率较低的单一故障不失稳，允 许所示部分负荷 第三道防线：极端严重单一故障尽可能使失稳 影响局限于可控范围，防止连锁反应故障 ②电力系统技术导则（试行）：把电力网络分为 受端系统、电源接入系统和系统联络线 ，根据 各部分重要性及技术经济条件规定了不同的安 全标准
在实际运行中，应该使线路按接近自然功率运行
2、 线路沿线电压分布
U x'
U1
P<Pλ (轻载) P＝Pλ P>Pλ (重载)
输电距离/l
Q QC QL
PN l P 2 1 ( ) 1000 PN
P P ：线路相当于一个容性元件
P P ：线路相当于一个感性元件
第七章 输电网规划
（Transmission Planning）
§7-1 概述
• 输电网规划的任务：根据设计期内的负荷需 求及电源建设方案，确定相应的电网接线， 以满足可靠、经济地输送电力的要求。 • 输电网规划的主要内容 ： ①确定输电方式； ②选择电压等级； ③确定网络结构； ④确定变电所布局和规模。
（故可以选择500kV）
§7-3 网络接线方案
一、负荷及电源的分层、分区接入原则 （1）电压等级层次清晰：超高压输电500kV、 高压输电220kV、高压配电110kV，35kV、中 压配电10kV；低压配电380V，220V
（2）分层：按电压等级分层 ；分区：以枢纽 变电所为核心，将其周围的负荷和地区发电厂 连在一起，使有功、无功尽可能就地平衡，成 为一个自然的供电区。
分层分区的注意要点：
500kV超高压环网作为沟通各分区电网的主 干网架，并与大区电网联系，接受区外来电 以500kV枢纽变电站为核心，将220kV电网 划为几个区，各分区电网之间在正常方式下 相对独立，在特殊方式下应考虑相互支援
电网内不应形成电磁环网。
电磁环网是指两组不同电压等级运行的线路,通过两端变压器电磁回路的联接而构成的 并联运行环路。