2_电力网及简单潮流计算_stu.

第2章电力网及简单潮流计算电力线路的结构电力系统元件参数和等效电路电力网电压计算电力系统潮流分布计算输电线路导线截面的选择电力系统中性点接地方式无功补偿及谐波治理第1节电力线路的结构1.1架空线路的结构导线避雷线杆塔绝缘子金具1.导线、避雷线（1）材料：铜、铝、铝合金、钢（避雷线）（2）分类：裸导线、绝缘导线（3）裸导线：单股导线、多股绞线、钢芯铝绞线架空线的型号：T—铜线、L—铝线、G—钢线、TJ—铜绞线、LJ—铝绞线、LHJ—铝合金、LGJ—钢芯铝绞线、GJ—钢绞线例：LGJ-70铜绞线（TJ）：导电性能好，机械强度好，对风雨和化学腐蚀作用的抵抗力都较强，但价格较高。铝绞线（LJ）：导电性能较好，重量轻，对风雨作用的抵抗力较强，但对化学腐蚀作用的抵抗力较差。多用于6-10kV的线路，其受力不大，杆距不超过100-125m。钢芯铝绞线（LGJ）：在机械强度要求较高的场合和35kV及以上的架空线路上多被采用。钢绞线（GJ）：避雷线（4）钢芯铝绞线轻型结构（LGJQ）：铝钢截面比为8.0～8.1普通型结构（LGJ）：铝钢截面比为5.3～6.0加强型结构（LGJJ）：铝钢截面比为4.3～4.42.杆塔木杆钢筋混凝土杆铁塔材料直线杆塔（中间杆塔）耐张杆塔（承力杆塔）转角杆塔终端杆塔特种杆塔（跨越杆塔、换位杆塔）用途3.绝缘子架空线路使用的绝缘子：针式、悬式①针式绝缘子用于35kV及以下线路，制造简单廉价，但耐雷水平不高，雷击下容易闪络。②悬式绝缘子用于35kV及以上线路，通常将它们组成绝缘子链使用（35kV为3片串接；63kV为5片串接；110kV为7片串接）。③瓷横担绝缘子可以同时起到横担和绝缘子作用的一种绝缘子结构。用于110kV及以下线路。④复合绝缘子由环氧树脂玻璃纤维芯棒和高分子聚合物伞盘、护套组成的复合绝缘子。复合悬式绝缘子4.金具通常把架空线路所使用的金属部件总称为金具。悬垂线夹耐张线夹接续金具连接金具保护金具1.2电缆线路的结构1.电缆的构造：导体、绝缘层、包护层2.导体：铝或铜的单股或多股线，通常用多股线。3.绝缘层：橡胶、沥青、聚乙烯（PE）、交联聚乙烯（XLPE）、聚氯乙烯（PVC）等4.包护层：内护层：由铅或者铜制成外护层：由内衬层、铠装层、外被层组成5.适用范围：XLPE大量使用在6～220kV，220kV及以上，采用充油电缆，XLPE电缆的最高电压已经达到500kV。第2节输电线路的电气参数2.1电气参数电阻电抗电导电纳：反映线路通过电流时产生的有功功率损失（电感）：反映载流导体周围产生的磁场效应：反映电晕产生的有功功率损失（电容）：反映载流导体周围产生的电场效应电缆架空线路输电线路2.2电阻R单根导线单位长度直流电阻：/km)(1Fr近似电阻率：km/mm31.5,km/mm8.1822铝铜为什么？集肤效应和邻近效应的影响（0.2%～1%）；导线为多股绞线，使导线实际长度比线路长度大；导线的额定截面（即标称截面）一般略大于实际截面。导线的交流电阻率略大于导体材料的直流电阻率。实用计算公式：lrR11r：导体单位长度（km）电阻值/km)()]20(1[20trrt：电阻的温度系数)C/1(3600.0),C/1(00382.0铝铜需要指出：手册中给出的r1值，是指温度为20℃时的导线电阻，当实际运行的温度不等于20℃时，应进行修正：2.3电导G1.电导的含义电晕现象：在强电场作用下，导线周围的空气发生游离放电的现象。)S/km(10321UPgg有功功率损耗电阻损耗绝缘子泄漏电流产生的损耗电晕损耗电导2.电导的计算单位长度导线的等效电导：实用计算公式：lgG13.消除电晕的措施对不同电压等级的架空线路限制其导线外径不小于某个临界值。（1）采用分裂导线（500kV四分裂、1000kV八分裂）（2）采用扩径导线)kV(lg)301.01(8421rsrrmmUavcr四分裂导线4.计算一般在进行电力网的电气特性计算时，除特高压线路之外，一般认为电导g1=0。钢芯铝绞线和扩径钢芯铝绞线2.4电抗X1.三相单回线路当三相对称排列或者排列不对称但经完全换位后，每相导线单位长度的等效电感和电抗分别为为：Ω/km)(0157.0lg1445.010)5.0lg6.4(241rjprjprDrDfxr：导体的相对磁导率，铜和铝的1rjpD：三相导体的相间几何均距(H/m)10)ln25.0(71rDLjpr（1）几何均距当三相导体间的距离分别为D12、D23、D31时，其几何均距Djp为：3312312jpDDDDDDDDD3jpDDDDD26.123jp（2）完全换位当三相线路不是布置在等边三角形的顶点上时，各相电抗值是不相同的，将导致电网运行的不对称，消除的方法是将输电线路的各相导线进行换位。电压在110kV以上、线路长度在100km以上的输电线路，一般均需进行完全换位。一次正循环换位从电抗的计算公式可以看出，电抗与导线的几何均距、导线半径之间成对数关系，因此导线的布置方式以及截面对电抗影响不大，通常架空线的电抗值为：km/4.01x实用计算公式：lxX1例：某三相单回输电线路，采用LGJJ-300型导线，已知导线的相间距离为D=6m，试求：（1）三相导线水平布置且完全换位时，每千米线路的电抗值；（2）三相导线按照等边三角形布置时，每千米的电抗值。解：查得LGJJ-300型导线的计算外径为25.68mm，因而相应的计算半径为：r=25.68/2=1.284×10-2(m)（1）当三相导线水平布置时：)m(56.7626.126.1DDjp)/km(416.00157.01445.01rDxjp（2）当三相导线按等边三角形布置时：)m(6DDjp)/km(402.00157.01445.01rDxjp2.三相分裂线路Ω/km)(0157.0lg1445.01nrDxDjpn：每相导线的分裂根数（即子导体数）rD：分裂导线的等值半径，mDjp：三相导线的几何均距，m等值半径rD的计算：nnDrdr)1(mr：每根子导体的半径dm：各根子导体间的几何均距ddmα：分裂导线的各子导体之间的间距系数d：分裂导体的子导体间距分裂根数与电抗的关系分裂根数越多，电抗值越小，但每相分裂根数超过3时，电抗值变化已不再明显，所以导线的分裂根数一般不超过4.例：某500kV三相架空输电线路采用三分裂导线，已知每根子导体的半径为r=13.6mm，子导体间距为d=400mm，子导体间按正三角形布置，三相导体为水平布置并经完全换位，相间距离D=12m。试求该线路每千米的电抗值。mddd4.0m0.1295(m)4.01036.13)13(2)1(mnnDrdr/km)0.3041(0157.0lg1445.01nrDxDjpm12.1526.1DDjp解：正三角形布置的三分裂导线的α=1。2.5电容和电纳1.三相单回线路架空输电线路的相与相之间以及相与地之间存在分布电容，与此相对应的参数便是电纳。经过循环换位的三相架空线路，每千米电容及电纳值分别为：)F/km(10)/lg(024.061rDCjp)S/km(10)/lg(56.761rDbjp一般架空线路b1的值为3×10-6S/km，则B=b1l2.分裂导线分裂导线的采用将改变导线周围的电场分布，可以认为它等效增大了导线半径，从而增大了每相导线的电纳。此时导线的半径应当用等值半径rD来代替。)F/km(10)/lg(024.061DjprDC)S/km(10)/lg(56.761DjprDb一般来说，采用分裂导线的线路的每相电纳，在截面相同时，要比一般线路的每相电纳大，其增大程度与分裂根数有关。双分裂导线增大20%左右。双绕组变压器一般采用Г形等效电路。这四个参数，可以通过短路损耗ΔPk、空载损耗ΔP0、短路电压百分数Uk%、空载电流百分数I0%进行计算。第3节变压器参数及等效电路3.1双绕组变压器参数计算1.短路电阻Rk变压器的短路损耗实际上就是变压器通过额定电流时，高、低压绕组中的总有功损耗（铜耗）。3223210103kNNkNCukRUSRIPP所以变压器的每相电阻为：)(10322NNkkSUPR注意各物理量的单位。2.励磁电抗Xk短路电抗为折算后一、二次绕组的总漏抗。短路实验时，变压器通过的是额定电流，此时变压器阻抗上的额定电压降（及阻抗电压）的百分数为22%)(%)(%RXkUUU)(10)(10331033310010003%2kVASWPUIRIUIRIIURIUNkNNkNNNkNNNkNR22%)(%)(%RkXUUU)(10%2NNXkSUUX10010100103%233NkNNkNXUXSUXIU对于大中型变压器，因XkRk，故可以忽略Rk，近似认为Uk%≈UX%，即)(10%2NNkkSUUX3.励磁电导Gm变压器的电导是用来表示铁心损耗的，在空载实验时，可以认为变压器的空载损耗就是变压器的铁损（励磁损耗）。32010mNFeGUPP所以变压器的电导为：)(10320SUPGNm4.励磁电纳Bm变压器的电纳是用来表示变压器的励磁特性，在空载实验时，空载电流便可以认为是变压器的励磁电流。1001003310033100%0000NNNBNNNNNSQIUIUIUIUIII20010%NSIQ所以变压器的电纳为：)(10%10520320SUSIUQBNNNm变压器励磁功率为：计算时，应该注意以下两点：（1）公式中的UN既可以取高压侧额定电压，也可以取低压侧额定电压，根据需要而定，当UN取高压侧值时，参数归算到高压侧，当UN取低压侧值时，参数归算到低压侧。（2）公式中各物理量的单位：短路损耗、空载损耗为kW，变压器的额定电压为kV，变压器的额定容量为kVA。例：某10kV变电所装有一台SJL1-750/10型变压器，铭牌上数据为：SN=750kVA、变压比10/0.4kV、ΔPk=11.5kW、ΔP0=3.26kW、Uk%=4.5、I0%=2，计算变压器归算到10kV侧的电气参数。解：)(04.210750105.1110322322NNkkSUPR)(67505.41010%1022NkNkSUUX)(1026.3101026.310532320SUPGNm)(105.11010750210%452520SUSIBNNm三绕组变压器的参数Gm、Bm的计算方法与双绕组变压器完全相同，但是Rk、Xk的计算与双绕组变压器无本质上差别，但由于三绕组变压器的容量有不同的组合，其计算方法也略有不同。3.2三绕组变压器参数计算类型各绕组容量占变压器额定容量的百分比（%）高压中压低压1100100100210010050310050100三绕组变压器的额定容量是指三个绕组中容量最大的一个绕组的容量，即100%绕组的额定容量。三绕组变压器的容量分配（1）容量比为100/100/100的三绕组变压器133132232112kkkkkkkkkPPPPPPPPP通过短路实验，得到任两个绕组之间的短路损耗为312312kkkPPP、、2/)(2/)(2/)(123123331231222331121kkkkkkkkkkkkPPPPPPPPPPPP每一个绕组的短路损耗为：1.电阻Rk1、Rk2、Rk332233322223221110