利用负荷距法计算线路输送容量1
电力线路最大输送容量的研究计算
- 110 -电力线路最大输送容量的研究计算李伟祥 王亚忠 单晓红（广西电力职业技术学院，广西 南宁 530007）【摘 要】电力线路的最大输送功率是调度人员和变电站值班员重视的问题。
文章以输电线路的极限传输角作为静态稳定条件，根据远距离输电线路的功角特性方程，得到输电线路静稳极限功率的算式，根据选择导线经济截面的公式，给出了电力线路经济输送容量的算式，根据10%电压损失下负荷距公式，给出了10%电压损失限定的最大允许输送功率的算式，根据导线容许发热条件限制给出了安全电流限制的最大允许输送容量算式。
分别给出500kv，220kv，110kv，35kv，10kv 线路最大输送功率的五个算例，算法和算例对运行人员计算电力线路的最大输送功率有借鉴作用。
【关键词】电力线路；输送容量；静稳极限；负荷距；经济容量；安全电流 【中图分类号】TM71 【文献标识码】A 【文章编号】1008-1151(2011)02-0110-03（一）输电线路的自然功率如图1所示，设CZ U I 22&&=，设已知22,I U &&和波阻抗CZ ，则线路首端电压的表达式为【1】⎪⎭⎪⎬⎫==l j l j e I I e U U ββ2121&&&& （1） 上式表明，当负荷阻抗等于线路波阻抗时，线路上各点电压、电流只有相位差而无幅值差。
如果线路首端电压为额定电压N U 时，沿线各点电压均为N U ，这时输电线路传输的功率称为自然功率n P ，即CNn Z U P 2=（2）图1 自然功率示意图不同电压等级线路的自然功率如表1所示 表1 线路的自然功率（MW）线路电压（kv）单导线 分裂导线35 3 110 30220 120 160（双分裂） 500900（四分裂）根据（2）式和表1，可算出线路的波阻抗如表2所示。
表2 线路的波阻抗（Ω）线路电压（kv）单导线 分裂导线35 408 110 403220 403 302.5（双分裂） 500336（四分裂）（二）电力线路最大输送功率的四个限制条件1.输电线路的输送功率【1】lP P n βδsin sin ⋅= （3）式中，n P ——线路的自然功率，δ——输电线路的允许传输角km 100/6,30~25o o o ==βδ，l 为线路长度。
电网电压等级、负荷、输送距离的关系
电网电压等级、负荷、输送距离的关系
供电电压与输送容量的关系：
当负荷为2000KW时，供电电压易选6KV，输送距离在3-10公里；
当负荷为3000KW-5000KW时，供电电压易选10KV，输送距离在5-15公里；
当负荷为2000KW-10000KW时，供电电压易选35KV，输送距离在20-50公里；
当负荷为10000KW-50000KW时，供电电压易选110KV，输送距离在50-150公里；
当负荷为50000KW-200000KW时，供电电压易选220KV，输送距离在150-300公里；
当负荷为200000KW以上时，供电电压易选500KV，输送距离在300公里以上。
但近年来，随着电气设备的进步及电力技术的发展，输送容量及距离有了很大进步。
世界首个输电电压为800kV的特高压直流输电线路，输送容量达5000MW，送电距离超过1400公里
世界首个输电电压为1000kV的特高压交流输电线路，输送容量达500万kW，远景输电距离可达2000公里。
工厂供电第3章-负荷计算与供配电线路
图3-14原理式主接线图 原理式主接线图
高压进线柜
低压总开关柜 主变压器
低压照明及动力6路出线 低压照明及动力 路出线 低压动力柜5路出线 低压动力柜 路出线 电容器柜
图3-15
配电装置式主接线图
高 压 进 线 柜
低压动力柜5路出线 低压动力柜 路出线 主 变 压 器 低压照明及动 力6路出线 路出线
母线隔离开关 ：靠近母线侧， 母线隔离开关QS：靠近母线侧，用于 开关 隔离母线电源和检修断路器； 隔离母线电源和检修断路器；
图3-2单母线主接线图
• 2、单母线分段接线 、
这种接线适用于 双电源进线的比 双电源进线的比 较重要的负荷， 较重要的负荷， 电压为6～ 电压为 ～10kV 级。
图3-3
• 3.01 用电设备及工作制
• 工厂用电设备的工作制分以下三类： 工厂用电设备的工作制分以下三类： • （1）连续工作制 • 电气设备在恒定负荷下运行，其运行时间长到足 电气设备在恒定负荷下运行， 以使之达到热平衡状态。 以使之达到热平衡状态。此类设备在计算其设备 容量时，可直接查取其铭牌上的额定容量， 容量时，可直接查取其铭牌上的额定容量，不用 转换计算。 转换计算。 • （2）短时工作制 • 设备在恒定负荷下运行的时间短，而停歇的时间 设备在恒定负荷下运行的时间短， 较长。此类设备在工厂负荷中占比例很小， 较长。此类设备在工厂负荷中占比例很小，在计 算其设备容量时，也是直接查取其铭牌功率 接查取其铭牌功率。 算其设备容量时，也是直接查取其铭牌功率。
•（1）工厂有总降压变电所或高压配电所— （ 工厂有总降压变电所或高压配电所 —而车间变电所通常只设变压器室和低压配 而车间变电所通常只设变压器室和低压配 而车间变电所通常 电室， 电室，高压侧大多不装开关或只装简单的隔 离开关、熔断器（室外为跌落式熔断器）、 离开关、熔断器（室外为跌落式熔断器）、 避雷器。 避雷器。 •（2）工厂无总降压变电所或总配电所—— （ 工厂无总降压变电所或总配电所 车间变电所高压侧的开关电器、保护装置和 车间变电所高压侧的开关电器、 测量仪表等，都必须配备齐全 配备齐全， 测量仪表等，都必须配备齐全，一般要设置 高压配电室。 高• 原理式主接线图——按照电能输送和分配 原理式主接线图 按照电能输送和分配 主接线图 按照 的顺序用规定的符号和文字来表示设备的 的顺序用规定的符号和文字来表示设备的 相互连接关系。 相互连接关系。 • 配电装置式主接线图——即按高压或低压 配电装置式主接线图 主接线图 即按高压或低压 配电装置之间的相互连接和排列位置而画 和排列位置 配电装置之间的相互连接和排列位置而画 出的主接线图。 出的主接线图。
常用的用电负荷计算
第二章负荷计算第一节负荷分级与供电要求一、负荷1．负荷负荷又称负载，指发电机或变电所供给用户的电力。
其衡量标准为电气设备（发电机、变压器和线路）中通过的功率或电流，而不是指它们的阻抗。
2．满负荷满负荷又叫满载，指负荷恰好达到电气设备铭牌所规定的数值。
3．最大负荷最大负荷有时又称尖峰负荷，指系统或设备在一段时间内用电最大负荷值。
4．最小负荷又称低谷负荷，指系统或设备在一段时间内用电最小负荷值。
二、负荷的分类1．按负荷特征分类（1）连续工作制负荷。
（2）短时工作制负荷。
（3）重复短时工作制负荷。
2．按供电对象分类（1）照明负荷。
（2）民用建筑照明。
（3）通讯及数据处理设备负荷。
三、负荷分级电力负荷应根据供电可靠性及中断供电在政治、经济上所造成的损失或影响的程度，分为一级负荷、二级负荷、三级负荷。
1．一级负荷属下列情况者均为一级负荷：（1）中断供电将造成人身伤亡者。
（2）中断供电将造成重大政治影响者。
（3）中断供电将造成重大经济损失者。
（4）中断供电将造成公共场所秩序严重混乱者。
对于某些特等建筑，如重要的交通枢纽、重要的通讯枢纽、国宾馆、国家级及承担重大国事活动的大量人员集中的公共场所等的一级负荷为特别重要负荷。
中断供电将影响实时处理计算机及计算机网络正常工作或中断供电后将发生爆炸、火灾以及严重中毒的一级负荷亦为特别重要负荷。
2．二级负荷属下列情况者均为二级负荷：（1）中断供电将造成较大政治影响者。
（2）中断供电将造成较大经济损失者。
（3）中断供电将造成公共场所秩序混乱者。
3．三级负荷不属于一级和二级的电力负荷。
四、供电要求1．一级负荷的供电要求（1）应由两个独立电源供电，当一个电源发生故障时，另一个电源应不致同时受到损坏。
一级负荷容量较大或有高压电气设备时，应采用两路高压电源。
如一级负荷容量不大时，应优先采用从电力系统或临近单位取得第二低压电源，亦可采用应急发电机组，如一级负荷仅为照明或电话站负荷时，宜采用畜电池组作为备用电源。
用需要系数法负荷计算公式
用需要系数法负荷计算公式1.长期工作制电动机的负荷计算P 1JS =P N2.反复短时工作制电动机的计算负荷P N =△NP jc jc'•253.用电设备组的负荷计算P 2JS = K ∑•1JS X P=K ∑•NX P（2）.无功计算负荷•=22JS JS P Q ϕg t（3）.视在计算负荷22222JS JS JS Q P S +=（4）计算电流NJS JS U S I •=322提高功率因数计算一． 供配电线路中的功率下损耗△322110)(3-⨯•+=R I I P Q P当输送的有功功率一定时：△3222110cos 13-⨯••=ϕU R P P二． 电容器电流和补偿容量的计算：1. 并联电容器电流计算按电容器的铭牌数据计算单相并联电容器单相并联电容器三相并联电容器3314.0PC U C I ••=2. 并联电容器补偿容量的计算个单台电动机别补偿容量的计算m U I Q 003=机械负荷惯性较大的电动机的补偿容量 0)5.13.1(Q QC -=机械惯性较小的电动机补偿容量0)19.0(Q Q C -=设备组补偿无功容量的计算⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛---=1cos 11cos 12221ϕϕP C P Q 或 ()c P P C q P tg tg P Q =-=21ϕϕCNCNCN U Q I =P C U C I ••=314.0CN CN CN U Q I 3=。
各级电压合理输送容量及距离
108
M-70
210
158
123
M-95
285
214
166
LGJ-35
58
40
32
LGJ-50
83
58
45
LGJ-70
116
81
63
LGJ-95
157
109
86
LGJ-120
198
138
108
LGJ-150
248
173
135
LGJ-185
305
213
167
LGJ-240
396
276
216
各种导线经济输送容量表(MVA)
导线型号
电压等级
10kV
35kV
年负荷利用小数（h）
年负荷利用小数（h）
＜3000
3000-5000
＞5000
＜3000
3000-5000
＞5000
LGJ-35
1.053
0.733
0.576
3.68
2.57
2.01
LGJ-50
1.38
0.962
0.753
4.83
3.36
2.63
LGJ-70
1.94
1.358
LGJ-150
46.5
32.4
25.4
LGJ-185
56.8
39.6
31.1
LGJ-240
75.2
52.2
40.7
LGJ-300
91.4
63.6
49.8
182.5
127.5
99.7
LGJ-400
123.2
线路设计常用参数
线路设计常用参数Last revision on 21 December 2020一、线路路径、安全距离1、与道路距离(1) 跨越时的垂直距离(2) 平行时的水平距离(基础边缘与公路排水沟)类比：电力设施保护条例(先用电力线，后有建筑适用；边线延伸)2、交叉跨越角度(1)与广梅汕铁路交叉时，交叉角必须大于60°。
(2)与弱电线路的交叉角3、与建筑物间的距离(1) 跨越建筑时(最大计算弧垂，垂直距离)(2) 城市建筑(最大计算风偏，净空距离)(3) 非城市规划区建筑(无风，水平距离)4、按塔高计算的水平距离5、跨树距离(1) 导线与树木间垂直距离(2) 无准确资料时估算树木自然生长高度6、与石场距离条件允许：500m以外；条件不允许：200m(背向爆破面)或300m(正向爆破面)以外。
7、接地体与石油天然气埋地管道距离8、与机场距离与跑道端或跑道中心线距离≥4km。
9、接地体与埋地通信线免计算保证距离10、与无线电台间距离11、交叉跨越时塔位与控制物距离(m)12、规程中与铁路、公路、河流、管道、索道及各种架空线路交叉或接近的基本要求二、电气间隙1、带电部分与杆塔构件的最小间隙2、变电站OY引下线3、跳线对横担底部距离4、档中线间距离5、上下层导地线水平偏移6、绝缘地线绝缘子间隙一般为15mm。
三、绝缘配合、防雷1、爬电比距配置(1) 爬电比距要求(按额定电压)(2)有效系数(悬垂钟罩型、深棱型玻璃和瓷绝缘子) 零～II级：～；III～IV级：～2、复合绝缘子防雷选择3、等高绝缘配置绝缘子片数四、构架参数1、构架尺寸(1) 110kV地线挂点高：；导线挂点高：。
(2) 220kV地线挂点高：；导线挂点高：。
(3) 500kV地线挂点高：36m；导线挂点高：。
2、构架荷载(kgf)注：括号中为新建构架荷载。
五、防振锤安装1、安装数量与档距2、铝包带用量(钢绞线不需)六、常用地线短路电流容量说明: 最后一列的参考短路电流容量是考虑钢芯分流分热后的计算值，P值取，该值仅作参考。
电力系统分析习题和答案解析
电力系统分析目录第一部分电力系统稳态分析第一章电力系统的基本概念第二章电力系统的元件参数及等值电路第三章简单电力系统的计算和分析第四章电力系统潮流的计算机算法第五章电力系统的有功功率和频率调整第六章电力系统的无功功率和电压调整第二部分电力系统暂态分析第七章电力系统故障分析的基本知识第八章同步发电机突然三相短路分析第九章电力系统三相短路的实用计算第十章对称分量法及元件的各序参数和等值电路第十一章不对称故障的分析、计算第十二章电力系统各元件的机电特性第十三章电力系统静态稳定第十四章电力系统暂态稳定第十五章研究生入学考试试题附录第一部分电力系统稳态分析电力系统稳态分析,研究的内容分为两类,一类是电力系统稳态运行状况下的分析与潮流分布计算，另一类是电力系统稳态运行状况的优化和调整。
第一章电力系统的基本概念1—1 什么叫电力系统、电力网及动力系统？电力系统为什么要采用高压输电？1-2 为什么要规定额定电压？电力线、发电机、变压器和用电设备的额定电压是如何确定的?1—3 我国电网的电压等级有哪些？1—4 标出图1—4电力系统中各元件的额定电压。
1—5 请回答如图1－5所示电力系统中的二个问题:⑴ 发电机G 、变压器1T 2T 3T 4T 、三相电动机D 、单相电灯L 等各元件的额定电压。
⑵ 当变压器1T 在+2。
5％抽头处工作，2T 在主抽头处工作，3T 在-2。
5%抽头处工作时，求这些变压器的实际变比。
1-6 图1—6中已标明各级电网的电压等级.试标出图中发电机和电动机的额定电压及变压器的额定变比。
1-7 电力系统结线如图1—7所示，电网各级电压示于图中.试求：⑴发电机G 和变压器1T 、2T 、3T 高低压侧的额定电压。
⑵设变压器1T 工作于+2。
5％抽头， 2T 工作于主抽头，3T 工作于—5%抽头，求这些变压器的实际变比。
习题1-4图1-8 比较两种接地方式的优缺点，分析其适用范围.1-9 什么叫三相系统中性点位移?它在什么情况下发生？中性点不接地系统发生单相接地时，非故障相电压为什么增加3倍?1—10 若在变压器中性点经消弧线圈接地，消弧线圈的作用是什么？ 1—11 什么叫分裂导线、扩径导线？为什么要用这种导线？1-12 架空线为什么要换位？规程规定，架空线长于多少公里就应进行换位？1—13 架空线的电压在35kV 以上应该用悬式绝缘子,如采用X —4。
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1. 利用负荷距法计算线路输送容量
已知条件：10kV 线路，长度18km ，导线型号LGJ-70钢芯铝绞线，求线路末端最大输送功率。
.
根据GB/T 12325-2008中要求10kV 及以下三相供电电压偏差为标称系统电压的±7%。
由电压损失计算公式：0%%U u PL ∆=∆,002
tan %10r X u U ϕ
+∆=
可知：
0%/(%)P U u L =∆∆=
02
tan %/(*)10r X U L U
ϕ
+∆ P —对应线路长度及导线型号下，线路最大输送容量（kW ）
%U ∆—全线允许电压损失百分数
0%u ∆—相应导线对应的每千米*每千瓦的电压损失百分数 U —相应电源出口电压（kV ）
0r —导线电阻抗（/km Ω）
，由表1查得 X —导线感抗（/km Ω），由表1查得
tan ϕ—系统功率因数角的正切值，tan ϕ由COS ϕ（线路的功率因数）求反三角
函数取得
表1
计算过程：
0%/(%)P U u L =∆∆=02
tan %/(*)10r X U L U
ϕ
+∆ 2
0.42170.3490.484
7/(
18)10(10)
+⨯=⨯⨯ =658 kW
本计算中线路出口电压按标称电压10kV 考虑，并按允许7%电压降计算，即正常线路末端允许最低电为9.3kV 。
若将10kV 出口电压提高，以提高至10.5kV 为例，则线路允许的压降为（10.5-9.3）/10.5=11.4%，将其替换7%，则输送功率计算值有所提高。