T-第六章电力网的稳态计算

名人名言“我们最强的对手，不一定是别人，而可能是我们自己！在超越别人之前，先得超越自己！”“我们难以把握机会，因为犹疑、拖延的毛病。”“我们容易满足现状，因为没有更高的理想。”“我们不敢面对未来，因为缺乏信心。”“我们未能突破，因为不想去突破。”“我们无法发挥潜能，因为不能超越自己！”第六章电力网的稳态计算如何了解电力系统的运行情况？监视、测量、实验、计算分析电力系统中的发电机、变压器、输电线路以及用电设备应该用什么样的电路等效，等效电路中的参数应该怎样确定？网络元件的电压和功率分布计算电力网的潮流计算第六章电力网的稳态计算超高压远距离输电网地方电力网区域电力网110kV~35kV~35kV500kV220kV110kV10kV水力发电厂火力发电厂变电所A：枢纽变电所C：地方变电所D：终端变电所B：中间第六章电力网的稳态计算§6-1电力线路的结构电力线路是用来传输电能的，它包括输电线路和配电线路。就其结构来说，有架空线路和电缆线路两大类。架空线路是将导线和避雷线架设在露天的杆塔上；电缆线路一般埋在地下。一.架空线路第六章电力网的稳态计算§6-1电力线路的结构1.导线和避雷线导线常用的材料①铜——导电率高、机械强度高、抗腐蚀性能好。但储量少是贵重金属。②铝——导电率较低、截面大、重量轻、耐腐蚀性能差③钢——导电率差、趋肤效应严重、损耗较大。机械强度高、价格便宜。三相交流：A相——黄色B相——绿色C相——红色第六章电力网的稳态计算§6-1电力线路的结构一.架空线路第六章电力网的稳态计算§6-1电力线路的结构1.导线和避雷线除低压配电线路使用绝缘线以保证安全外，通常采用裸导线，其结构有下列三种。单股导线:由单根实心金属线构成；多股导线：由多股单一导线绞合而成，以提高其柔性和机械强度；钢心铝绞线：由多股铝绞线绕在单股或多股钢导线的外层而构成。一.架空线路第六章电力网的稳态计算§6-1电力线路的结构2.杆塔作用：•支持——支持及固定带电裸导体，并使之与地绝缘•绝缘——带电导体之间的绝缘第六章电力网的稳态计算§6-1电力线路的结构一.架空线路3.绝缘子具有足够的绝缘强度和机械强度，并能在恶劣环境（高温、潮湿、污秽等）条件下安全运行。绝缘子以电瓷作为绝缘体，瓷表面涂有一层釉，以提高绝缘强度。由于绝缘子的绝缘性能一般是靠表面形状来获得的，因此不同电压等级的绝缘子除具有不同的有效高度外，表面状况也不一样。如表面做成高低凹凸的裙边，以增长沿面放电距离，有的则做成一层层伞形，以阻断雨水。绝缘子的机械强度通常是靠增大有效直径来实现的。第六章电力网的稳态计算§6-1电力线路的结构一.架空线路3.绝缘子架空线路使用的绝缘子分为针式、悬式、棒式、瓷横担绝缘子，材质可为钢化玻璃、瓷质或高分子合成材料。第六章电力网的稳态计算§6-1电力线路的结构一.架空线路3.绝缘子金具是用来连接导体和绝缘子串的金属部件。架空线路上使用的金具种类很多，常用的主要是线夹、连接金具、接续金具和防震金具。第六章电力网的稳态计算§6-1电力线路的结构一.架空线路4.金具是一种具有绝缘外层的特殊导体（1）电缆结构紧凑，占用空间小，走向和布置极为灵活方便；（2）不影响环境，现场施工简便；（3）运行可靠行高；（4）虽然电缆单价较贵，但由于其基础和土建工程较省，故综合工程费用不一定超出母线；（5）散热条件差，载流量小。适用：小电流长距离的配电回路中1、电缆的特点第六章电力网的稳态计算§6-1电力线路的结构二.电缆线路导电芯线绝缘层内护层外护层2、电缆的结构（1）导电芯线：作为电流流通路径。有铜芯和铝芯；扇形和圆形。（2）绝缘层：作为导体与导体之间或导体与大地之间的绝缘。材料有油浸纸、橡皮、塑料（聚氯乙烯、交联聚乙烯）等（3）密封护套层（内护层）：用于保护绝缘层。材料有铅、铝、塑料（聚氯乙烯）护套。（4）保护层（外护层）：用于保护密封护套层。钢带、钢丝叠加、沥青防腐层、钢带铠装。区别于绝缘线的标志。2、电缆的结构2、电缆的结构第六章电力网的稳态计算§6-2架空线路的参数计算和等值电路一、等值电路架空线路由导线、避雷线（或称架空地线）、杆塔、绝缘子和金具等主要元件组成.图6-3单位长线路的一相等值电路00jLr00jCg二、正序参数第六章电力网的稳态计算§6-2架空线路的参数计算和等值电路电阻r0，电抗x0，电导g0和电纳b000jLr00jCg1.输电线的电阻第六章电力网的稳态计算§6-2架空线路的参数计算和等值电路直流电流通过导线时，每相导线单位长度的电阻可按下式计算Sr0式中r0为导线单位长度的电阻，km/为导线材料的电阻率，kmmm/2S为导线的额定截面积，2mm反映线路通过电流时产生有功功率损失的效应。（6-1）考虑到：（1）通过导线的是三相工频交流电流，由于集肤效应和邻近效应，交流电阻比直流电阻略大；（2）由于多股绞线的扭绞，导体实际长度比导线长度长2~3%；（3）导线的实际截面积常比标称截面积略小。在应用公式（6-13）时，不用导线材料的标准电阻率而用略为增大了的计算值。铜用18.8Ω·mm2/km，铝用31.5Ω·mm2/km。工程计算中，也可以直接从有关手册中查出各种导线的电阻值。第六章电力网的稳态计算§6-2架空线路的参数计算和等值电路1.输电线的电阻α电阻温度系数交流电阻和直流电阻的差别：集肤效应120120rrtkm从手册中查到的或按式（6-13）计算所得的电阻值，都是指温度在20°C时的值，在要求较高精度时，t°C时的电阻值r可按下式计算：第六章电力网的稳态计算§6-2架空线路的参数计算和等值电路1.输电线的电阻2.输电线路电抗第六章电力网的稳态计算§6-2架空线路的参数计算和等值电路对于频率为50Hz的三相普通架空导线，根据安培环路定理得到每相每千米电抗计算公式为：rjprDx0157.0lg1445.00式中r为导线的半径，cm或mm；r为导线材料的相对导磁系数，对于铜、铝，1rDjp为三相导线间的几何平均距离，cm或mm。设三相导线的相间距离分别为Dab、Dbc、Dca，则3cabcabjpDDDD正三角布置Djp=D；水平布置Djp=1.26D分裂导线的一相等值电抗为:对于钢导线，由于集肤效应及导线内部的磁导率均随导线通过的电流大小而变化，因此，它的电阻和电抗均不是恒定的，钢导线构成的输电线路将是一个非线性元件。钢导线的阻抗无法用解析法确定，只能用实验测定其特性，根据电流值来确定其阻抗。第六章电力网的稳态计算§6-2架空线路的参数计算和等值电路rDjpnrDx0157.0lg1445.00分裂导线：改变磁场，增大了半径，减少了电抗一般单导线线路每公里的电抗为0.4左右；分裂导线线路的电抗与分裂根数有关，当分裂根数为2，3，4根时，每公里的电抗分别为0.33，0.30，0.28左右。3.输电线路电导电导是用来反映泄漏电流和空气游离所引起的有功功率损耗的一种参数所谓电晕现象，就是架空线路带有高电压的情况下，当导线表现的电场强度超过空气的击穿强度时，导体附近的空气游离而产生局部放电的现象。第六章电力网的稳态计算§6-2架空线路的参数计算和等值电路线路开始出现电晕的电压称为临界电压。当三相导线排列在等边三角形顶点上时，电晕临界相电压的经验公式为crV对于水平排列的线路，两根边线的电晕临线电压比下式算得的值高6%；而中间相导线的则低4%。kVrDrmmUjpcrlg8421实际上，在线路设计时总是尽量避免在正常气象条件下产生电晕。因此，在一般的电力系统计算中可以忽略电晕损耗。(6-6)31210/gPgSkmU式中为三相线路每千米的三相电晕损耗，MW/kmU为线路线电压(kV)。gP当实际运行电压过高或气象条件变坏时，运行电压将超过临界电压而产生电晕。如果三相线路每公里的电晕损耗为，则每相等值电导为：gP第六章电力网的稳态计算§6-2架空线路的参数计算和等值电路3.输电线路电导4.输电线路的电纳输电线路的电纳是由导线与导线之间，导线与大地之间的电容所决定的。电容的大小与相间距离、导线截面、杆塔结构尺寸等因素有关。三相输电线对称排列，或虽不对称但经完全换位后，每相导线单位结构长度的等值电容为：)F/km(10lg024.06jp0rDC第六章电力网的稳态计算§6-2架空线路的参数计算和等值电路三相输电线每相电纳为：)km/S(10lg58.726jp00rDCfbN（6-7）（6-8）4.输电线路的电纳)km/S(10lg58.76jp0DrDb各种电压等级线路的电纳值变化不大。对于单导线线路，大约为左右。采用分裂导线时的一相等值电纳的计算，只需将式（6-8）中导线的半径r用分裂导线的等值半径rD代替，即km/S108.26分裂导线的采用，将增大线路的电纳值。当每相分裂根数分别为2根,3根和4根时，每公里电纳约分别为，,和。km/S101.46km/S108.36km/S104.36（6-9）第六章电力网的稳态计算§6-2架空线路的参数计算和等值电路三、输电线路的等值电路由于三相线路是对称的，因此只画一相即可。线路的四个参数实际是沿线均匀分布的。xxrd)j(00xbgd)j(00xbgd)j(00dxxlV1I1I2V2VI第六章电力网的稳态计算§6-2架空线路的参数计算和等值电路r0jx0g0jb0r0jx0g0jb0r0jx0g0jb0r0jx0g0jb0三、输电线路的正序等值电路为了简化计算，工程上按照输电线路的长度，将其分为短线路、中等长度线路和长线路。对于短线路和中等长度线路可用集中参数等值电路表示。第六章电力网的稳态计算§6-2架空线路的参数计算和等值电路短线路以下的讨论中，以R、X、G、B、分别代表全线路每相的总电阻、总电抗、总电导、总电纳。当线路长度为l时，有lbBlgGlxXlrR0000;;;一般电导很小，可以忽略。是指长度不超过100千米的架空线路，当电压不高时，线路的电纳可以略去。从而，可以得到“一”字形等值电路。第六章电力网的稳态计算§6-2架空线路的参数计算和等值电路中等长度线路（π型和T型等值电路）是指长度在100－300km之间的架空线路和不超过100km的电缆线路。这中线路的总电纳的影响已经不可忽略，可用形等值电路或T型等值电路表示。第六章电力网的稳态计算§6-2架空线路的参数计算和等值电路长线路是指长度超过300km的架空线路和超过100km的电缆线路，对这种线路不能不考虑它们的分布参数特性。可将线路分段，使每段线路长度不超过300km，从而可用若干个∏型等值电路来表示输电线路。第六章电力网的稳态计算§6-2架空线路的参数计算和等值电路P136：例6-1，6-2第六章电力网的稳态计算§6-2架空线路的参数计算和等值电路P136：例6-1有一条长100km，额定电压110kV的输电线路，导线水平排列，型号为LGJ-185，相间距离4m，导体表面光滑系数m1=0.85.气象状况系数m2=1，空气相对密度=1.试计算线路参数。解第六章电力网的稳态计算§6-2架空线路的参数计算和等值电路P136：例6-1第六章电力网的稳态计算§6-2架空线路的参数计算和等值电路P136：例6-21．双绕组变压器参数计算（1）电阻计算（2）电抗计算（3）电导计算（4）电纳计算（5）变比2．三绕组变压器参数计算3．自耦变压器参数和等值电路第六章电力网的稳态计算§6-3变压器的等值电路及参数计算一、双绕组变压器1、等值电路由于三相是对称的，等值电路仅画出一相即可。常用形等值电路表示。变压器出厂时，在铭牌上给出四个代表其电气特性的数据：短路损耗，短路电压百分数；空载损耗，空载电流百分数。KP%KU0P%0I通过短路和开路试验求RT、XT、BT、GT第六章电力网的稳态计算§6-3变压器的等值电路及参数计算电阻变压器的短路试验是将一侧绕组短路，在另一