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1、2019/11/9,电力系统分析 第二章 电力网各元件的等值电路和参数计算,1,第二章 电力网各元件的等值电路和参数计算,2.1 架空输电线路的参数 2.2 架空输电线的等值电路 2.3 变压器的等值电路和参数 （掌握） 2.4 标幺制 （重点掌握）,2019/11/9,电力系统分析 第二章 电力网各元件的等值电路和参数计算,2,引言,电力系统元件 各种一次设备、二次设备、各种控制元件 元件参数 线路（电阻、电抗、电纳、电导） 变压器（变比） 发电机（时间常数） 电力系统分析计算的一般过程 简化系统等值电路数学模型求解,2019/11/9,电力系统分析 第二章 电力网各元件的等值电路和参数计算
2、,3,2-1 架空输电线路的参数,电力线路按结构可分为架空线路和电缆线路两大类。 架空线路导线架设在室外的杆塔上。 电缆线路铺设地下的电缆沟或管道中。,2019/11/9,电力系统分析 第二章 电力网各元件的等值电路和参数计算,4,架空线路,组成：导线、避雷线、杆塔、绝缘子和金具 1、导线和避雷线： 裸导线：散热好，节省绝缘材料高压输电线路 绝缘导线：利于人身安全低压线路,2019/11/9,电力系统分析 第二章 电力网各元件的等值电路和参数计算,5,导线材料：铝、铜、钢 铝、铝合金：大量使用 铜：价格昂贵 钢：避雷线 导线结构：单股、多股 钢芯铝绞线（主要型式） 分裂导线,2019/11/9
3、,电力系统分析 第二章 电力网各元件的等值电路和参数计算,6,导线型号,T铜线；G钢线；L铝线；J多股绞线；HL铝合金线 LGJ120：钢芯铝绞线,2019/11/9,电力系统分析 第二章 电力网各元件的等值电路和参数计算,7,避雷线,又称架空地线，架设在杆塔顶部，一根或二根，用于防雷，110-220千伏线路一般沿全线架设。 架空送电线着雷时，可能打在导线上，也可能打在杆塔上。 避雷线可以遮住导线，使雷尽量落在避雷线本身上，并通过杆塔上的金属部分和埋设在地下的接地装置，使雷电流流入大地。 避雷线一般使用镀锌钢绞线架设，导线的截面越大，使用的避雷线截面也越大。,2019/11/9,电力系统分析
4、第二章 电力网各元件的等值电路和参数计算,8,杆塔,木杆、铁塔、钢筋混凝土杆,绝缘子,瓷、玻璃、硅橡胶,金具,钢化玻璃,2019/11/9,电力系统分析 第二章 电力网各元件的等值电路和参数计算,9,4、金具 连接导线和绝缘子所使用的金属部件,接线端子,2019/11/9,电力系统分析 第二章 电力网各元件的等值电路和参数计算,10,输电线路的四个参数： 电阻：反映线路通过电流时产生有功功率损失效应 r 电感：反映载流导线周围产生磁场效应 L 电导：反映线路带电时绝缘介质中产生泄漏电流及导线附近空气游离而产生有功功率损失 g 电容：反映带电导线周围电场效应 C,2019/11/9,电力系统分析
5、 第二章 电力网各元件的等值电路和参数计算,11,一、电阻,：导线电阻率 mm2/km S：导线载流部分的额定截面积 mm2,20时，单位长度有色金属导线的直流电阻：,铜：18.8mm2/km，铝：31.5mm2km 考虑：采用了非标准电阻率电阻率增大的原因？ 标准：铜：1.7.mm2/km，铝：2.9.mm2/km,2019/11/9,电力系统分析 第二章 电力网各元件的等值电路和参数计算,12, 电阻率增大的原因：,交流电存在集肤效应，产生温度升高，如同增加电阻值。 多股绞线采用使得导线实际长度增加单位长度的电阻值增加。 实际制造的导线截面积S实际S额定。,2019/11/9,电力系统分析
6、 第二章 电力网各元件的等值电路和参数计算,13,t时的电阻值rt的计算：,：电阻温度系数 铜=0.00382 (1/) 铝=0.0036 (1/),2019/11/9,电力系统分析 第二章 电力网各元件的等值电路和参数计算,14,二、电感,基本算式 根据电磁场理论的基本知识 对于非铁磁材料制成的圆柱形导线 单导线自感： 平行导线间互感：,2019/11/9,电力系统分析 第二章 电力网各元件的等值电路和参数计算,15,D三相轴线间距,2. 三相输电线路,1）三角形对称布置时：,a相磁链：,a相等值电感：,2019/11/9,电力系统分析 第二章 电力网各元件的等值电路和参数计算,16,2)
7、三相不对称布置时,采取换位技术，使得三相电感一致,A B C,C A B,B C A,双回换位塔,2019/11/9,电力系统分析 第二章 电力网各元件的等值电路和参数计算,17,分别列写三段中a相磁链的表达式，并求平均，可得各相平均电感： 其中，三相导线互几何均距 三条导线水平排列,2019/11/9,电力系统分析 第二章 电力网各元件的等值电路和参数计算,18,DS导线的自几何均距,单股线： 铝绞线： 钢心铝绞线：,2019/11/9,电力系统分析 第二章 电力网各元件的等值电路和参数计算,19,电力系统中，220KV以上的输电线长采取分裂导线220KV线路不分或双分，330KV线路双分裂
8、，500KV线路三分裂或四分裂，如图示：,双分、三分和四分裂导线的自几何均距分别定义为：,d,d,d,d: 分裂间距,3.分裂导线,图 四分裂导线阻尼间隔棒,2019/11/9,电力系统分析 第二章 电力网各元件的等值电路和参数计算,20,分裂导线的等值电感按下式计算：,左图说明：nDsb分裂导线电抗但n超过4根后，x下降不明显，所以n不超过4。,分裂间距dDs 每相Dsb单导线Ds L分裂L单导线,图 分裂导线分裂数n与其电抗值X的关系图,2019/11/9,电力系统分析 第二章 电力网各元件的等值电路和参数计算,21,4.输电线的等值电抗,2019/11/9,电力系统分析 第二章 电力网各
9、元件的等值电路和参数计算,22,电抗的几个注意,互几何均距Deq、自几何均距Ds 、Dsb （r、分裂间距d相关）在对数内，结构参数对电抗影响不大。 钢导线集肤效应强，电抗成为电流的函数。 钢导线导磁、集肤效应明显，r钢很大，不能采用上面推导的阻抗公式。,2019/11/9,电力系统分析 第二章 电力网各元件的等值电路和参数计算,23,三、电导,电导：反映泄漏电流和空气游离所引起的有功功率损耗（电晕现象引起的功率损耗） 电晕现象:架空线路带有高电压的情况下，当导线表面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 现象：咝咝声 臭氧 夜间可看到紫色晕光 线路开始出现电晕
10、的电压临界电压Vcr,2019/11/9,电力系统分析 第二章 电力网各元件的等值电路和参数计算,24,三相导线呈等边三角形排列时，电晕Vcr,m1：考虑导线表面状况的系数 光滑单股 m11 多股绞线 m10.830.87 m2：考虑气象状况的系数 干燥和晴朗的天气 m2 1 有雨雪雾等的恶劣天气 m20.81 r：导线的计算半径； D：相间距离； ：空气的相对密度,2019/11/9,电力系统分析 第二章 电力网各元件的等值电路和参数计算,25,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计算等值电导,如果三相线路每公里的电晕损耗为 每相等值电导,VL：线电压 kV,
11、2019/11/9,电力系统分析 第二章 电力网各元件的等值电路和参数计算,26,分析,影响Vcr因素 1.相间距离D D在对数符号内 对Vcr影响小 相间距离D杆塔尺寸线路造价 2.导线半径r Vcr、r几乎成正比 防止和减小电晕损耗的方法增大导线半径r。,2019/11/9,电力系统分析 第二章 电力网各元件的等值电路和参数计算,27,60kv以下不验证Vcr 220kv以下的按避免电晕损耗的条件选择r 220kv以上的，采用分裂导线（扩径导线） （半径r电流传输上没有必要，因此选择分裂导线）,正常天气状况下避免了电晕损耗 一般的电力系统计算中忽略电晕损耗，g0,扩径导线,2019/11/
12、9,电力系统分析 第二章 电力网各元件的等值电路和参数计算,28,四、电容,1基本算式 线电荷+q单独存在时，在P点产生的电位： 线电荷- q 单独存在时，P点产生的电位：,2019/11/9,电力系统分析 第二章 电力网各元件的等值电路和参数计算,29,当线电荷+q和-q同时存在时，P点产生的电位： 选与两线电荷等距离处，作为电位参考点，有： 导线A的表面：d1r和d2D-r，Dr，导线A的电位：,2019/11/9,电力系统分析 第二章 电力网各元件的等值电路和参数计算,30,2. 三相输电线路的等值电容,计算空间任意点的电位时均须考虑三相架空导线和大地对电场的影响。 用导体的镜像代替大地
13、对与地面平行的带电导体电场的影响。 三导线-大地系统六导线系统,2019/11/9,电力系统分析 第二章 电力网各元件的等值电路和参数计算,31,等值电容公式,三相输电线等值电容,分裂导线的等值电容,req：分裂导线的等值半径（双分、三分和四分裂）,dr 分裂导线的req较大分裂导线的电容较大分裂导线电纳比同等截面积单导线电纳大,2019/11/9,电力系统分析 第二章 电力网各元件的等值电路和参数计算,32,3三相输电线路的电纳,额定频率下，线路每单位长度的一相等值电纳：,单导线线路：b2.810-6 S/km 分裂根数2： b3.410-6 S/km 分裂根数3： b 3.810-6 S/
14、km 分裂根数4： b 4.110-6 S/km,图 分裂导线分裂数n与其电纳值b的关系图,2019/11/9,电力系统分析 第二章 电力网各元件的等值电路和参数计算,33,例2-1 110kV架空输电线路的导线型号为LGJ-185，导线水平排列，相间距离为4m。求线路参数。由手册查得LGJ-185的导线计算直径为19mm。,解：线路的电阻： 水平排列时三相导线的互几何均距 钢芯铝绞线的自几何均距 取,2019/11/9,电力系统分析 第二章 电力网各元件的等值电路和参数计算,34,线路的电抗： 线路的电纳： 线路的电导近似为g0,2019/11/9,电力系统分析 第二章 电力网各元件的等值电
15、路和参数计算,35,例2-2 有一330kV架空输电线路，导线水平排列，相间距离为8m，每相采用2LGJQ-300分裂导线，分裂间距400mm。求线路参数。手册查得LGJQ-300的导线计算直径为23.5mm。,解: 铝的电阻率 线路的电阻 水平排列时三相导线 的互几何均距 每根钢芯铝绞线的自几何均距 2分裂导线的自几何均距,2019/11/9,电力系统分析 第二章 电力网各元件的等值电路和参数计算,36,线路的电抗 每相导线的等值半径 线路的电纳 线路的电导近似为 g0,2019/11/9,电力系统分析 第二章 电力网各元件的等值电路和参数计算,37,例2-3,主要载流的截面积相等 分裂导线
16、和普通导线的单位长度电阻相等的,2019/11/9,电力系统分析 第二章 电力网各元件的等值电路和参数计算,38,分裂导线更有效减小电抗 分裂导线的电纳偏大（电抗小的方案，电纳必大）,2019/11/9,电力系统分析 第二章 电力网各元件的等值电路和参数计算,39,分裂导线临界电压更高，更有利于避免电晕发生,2019/11/9,电力系统分析 第二章 电力网各元件的等值电路和参数计算,40,山舞银线,2-2 架空输电线路的等值电路,单相等值电路三相电力线路 集中参数（线路不长）分布参数,2019/11/9,电力系统分析 第二章 电力网各元件的等值电路和参数计算,41,a）短输电线路 架空线路长度100km，线路额定电压60kV； 很短的电
