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1、第一章 电力系统及电力网第一节 送电线路在电力网中作用1什么是电力系统及电力网?发电厂通过发电机将机械能转变为电能，经变压器及不同电压等级的线路输送给用户，把这些发电、变电、送电、分配和消耗电能的各种电气设备连接在一起的整体称为电力系统。在电力系统中除去发电机及用电设备外的剩余部分称为电力网，即升压、降压变压器及各种电压等级的送电线路所组成的网络。2送电线路的额定电压是如何规定的?能使电力设备正常工作的电压叫额定电压。送电线路的正常工作电压，应该与线路直接相连的电力设备额定电压相等，但由于线路中有电压降或电压损耗存在，所以线路末端电压比首端要低。沿线各点电压也就不相等。而电力设备的生产必须是标
2、准化的，不可能随线路压降而变。为使设备端电压与电网额定电压尽可能接近，取电网首末端电压的平均值作为电网的额定电压，即额定电压Un=（U 1+U2）/2，其中，U 1、U 2分别为电网首末端电压。3电力线路在电网中的作用是什么?它由哪些元件构成?电力线路是电网中不可缺少的主要部分，它的用途除了可输送和分配电能外，还可将几个电网连接起来组成电力系统。输电线路可分为两大类，即架空线路和电力电缆线路。架空线路是将导线、避雷线架设在杆塔上，它是由导线、地线、杆塔、绝缘子、金具、基础等元件组成；电缆线路则是由电力电缆和电缆接头组成。4什么是送电线路的电压水平?电力线路的额定电压就是受端设备的额定电压，而线
3、路送电端的工作电压，大致与送电设备的额定电压相对应，这个数值我们称为线路的电压水平。5为什么说线路的额定电压取决于它的输送功率?电力网的额定电压就是电力网线路的额定电压，也是受电设备的额定电压，线路的额定电压取决于输送功率。当输送功率为常数时，线路电压越高，其流过电流越小，这样所需的导线截面也越小，线路投资和运行费用也越小。相反，线路电压越低，其流过电流就大，所需导线截面也大，也将使杆塔、变压器、断路器等设备的绝缘增大，造价增高，因此对应一定的输送功率和输送距离，总可以找到一个合理的线路电压。6电网的类别是如何划分的?按供电范围可分为地方电网和区域电网。11OkV 及以下电网供电距离短、输送功
4、率小，称为地方电网；11OkV 以上电网供电距离长、输送功率大，称为区域电网。按电网结构可分为开式电网和闭式电网。对用户单回供电称为开式电网，双回供电称为闭式电网。按电压等级可分为低压电网(1kV 以下)、高压电网(1330kV)、超高压电网(500kV 及以上)。我国各地区电压等级的差异：我国大部分地区 500/220/110/(35)/10/0.38kV东北地区 500/220/63/10/0.38kV西北地区 330/110/(35)/10/0.38kV7何为联合电力系统?联合电力系统有何优越性?送电线路是电网的组成部分，电网是电力系统的组成部分，两个或多个电力系统用电网连接起来，组成联
5、合电力系统。其优越性分以下五个方面：(1)提高供电可靠性。大系统中发电机多，备用机组多，线路多，容量大，部分线路故障不会影响系统供电，这样提高了供电的可靠性；(2)能充分保证电能质量。电能质量两大指标一是电压，二是频率，由于电网很大，容量很大，个别负荷变动、线路故障停电均不会造成电压的变化和频率的波动；(3)减少系统备用容量，提高设备利用率；(4)便于安装大线路，降低造价，机组容量大，必须建设大容量、超高压线路，这样单位千瓦造价低，线损小，经济效益显著；(5)充分利用动力资源。水电、火电并网运行，冬季火电多发、夏季丰水期多发水电，这样可降低成本，提高运行经济性。8送电线路额定电压是如何规定的?
6、送电线路正常的工作电压，应该与线路相连的电气设备额定电压相等，但由于线路有电压降，特别是长距离供电，负荷变化较大时，由于送电线路的阻抗存在，必然有电压降和电能损耗存在，所以线路末端电压 U2要低于线路首端电压 U1，沿线各点电压均不相等，所以规定电网额定电压 UN=(U1+U2)2。9各级电压电网的供电半径是如何规定的?电力网的额定电压，与其输送距离、输送功率有关。电压越高，输送功率越大，输送距离也越长，所以其三者的关系如表 1-1 所示。额定电压(KV) 输送容量(MW) 输送距离(km)O41035110220500O1 以下0.22.O2101O5010050010001500O6620
7、20505010010030025080010电力工业的特点是什么?(1)电力工业生产中发电、输配、变电、供用电等各个环节是不容间断的，在同一瞬间完成，也就是说发电厂及用户之间的功率供需始终保持平衡。(2)电能生产对国民经济和人民生活影响极大，也就是说工业生产和生活用电需保证不间断供电，若因故停止，势必会影响工业生产和人民生活。(3)自动化要求高，由于电力是不间断及连续供给的，所以靠人操作绝不能满足要求，所以必须采用专用的自动装置和继电保护装置才可满足要求。11对电力系统的基本要求是什么?(1)保证不间断供电。供电中断会使生产停顿，设备损坏，生活混乱，甚至危及人的生命安全。(2)保证供给合格的
8、电能质量。也就是说保证在电力系统中各点的频率和电压在合格范围内，我国电力系统频率为 50Hz，容许偏移0205Hz；电压容许偏移一般为5U N。(3)保证系统运行的经济性，系统运行时尽量是多发、多供，少损耗。第二节 送电线路参数12研究线路电气参数的意义是什么?它包括哪些内容?送电线路参数计算是进行电网电能损失和电压损失计算的基础，也是研究电网各种运行问题的基础。送电线路的电气参数主要有四个，即电阻 ro、电抗 xo、电导 go和电纳 bo。电阻、电抗是导线本身固有的，电抗除导线本身外还与架线方式有关。电导是对应于导线电晕及绝缘漏电而引起的参数，电纳是导线对地电容引起的参数。13送电线路的电阻
9、是如何表示的?从电工学可知，导线每公里的电阻计算式为ro=/S=1000s（/km）式中 导线材料的电导率，m(mm 2)；S导线的截面面积，mm 2；导线材料的电阻率(mm 2km)，在温度 t=20C 时，铜的电阻率为18.8mm 2km，电导率为 53m/(mm 2)，铝的电阻率为 315mmkm 2，电导率为32m(mm 2)。因此导线长度计算公式为 R=rOL。上面讲的实际是直流电阻，因交流有趋肤效应，电流在导线上分布不均，因此导线的实际交流电阻较直流电阻要大一些。电阻是引起线路电压降造成线路有功电能损失和电压损失的因素之一。14交流送电线路的电阻除与导线截面有关外还同哪些因素有关?
10、(1)在交流电路中，由于集肤效应与邻近效应的影响，交流电阻要较直流电阻大，频率愈高，以上效应愈显著，所以通常情况下，这些效应约使电阻增加 O55。(2)电力线路使用的导线为多股导线，由于导线扭绞实际长度增加 23，所以电阻率也要增大 23。(3)计算电阻一般是按导线标称截面计算的，但实际上由于多股扭绞的空隙存在，所以在计算时要将导线电阻适当加大，归算到它的额定截面。(4)分裂导线每相电阻值，等于每根导线的电阻除以导线的分裂数。15送电线路电抗的意义是什么?当交流电通过三相导线，其中一相周围就存在交变磁场，由于磁通的变化，在导线中便产生感应电动势，即自感电动势，而在其他两相导线上由于自感电动势作
11、用也有电流，此电流构成互感电动势，所以线路的电抗则是由自感、互感组成的。由于自感和互感与导线的材料特性有关，根据此理，线路电抗与三相导线问的距离、导线直径、导线材料的导磁系数等因素有关。所以三相对称排列单回送电线路，每公里导线电抗值为xo=0.0157/N+0145lgd m/Ds(km)式中 导线相对导磁率；dm三相几何均距，m；DS同相导线组间的几何均距；N每相导线的根数。16线路电导的意义是什么?送电线路上有绝缘泄漏和电晕现象，电压越高这种现象表现的越突出，由于电晕的作用，导线表面电场强度超过周围空气击穿强度，造成导线对空气局部放电，即电晕，它导致有功功率损耗，电导一般用 gO表示go=
12、p/U 2(/km)式中p电晕损耗功率，kWkm；U线路电压，kV。17送电线路电纳的意义是什么? 电纳是线路电容抗的倒数，与电容有关，用公式表示为bo=1/xo=7.5810-6/lg(dm/rm)式中 xo电抗，km；dm导线几何均距，cm；rm导线等价半径，cm。一条线路导线与导线间、导线对大地间都是平行的，都存在着电容。此电容在交变电流的作用下(充放电)出现电流，此电流将影响沿线各点的电压、输送功率和功率因数。18电纳对高压线路有何危害?电纳引起的容性功率为Qb= UIb=U2B(Mvarkm)3式中 B线路总电纳。从式中可以看出电容功率大小与电压平方成正比，所以电压越高电容电流越大，
13、无功损失也越大，在中性点不接地系统中，发生单相接地，不仅烧损导线而且引起弧光过电压，所以一般应装设消弧线圈来限制电容电流。在 220kV 以上系统中，电容功率可补偿系统中感性功率，减少导线中有功损耗，提高电压水平，但在空载情况下，能使末端电压升高。发电机自励磁将有过电压危险，所以应限制电容电流。19什么是线路的分布电容?由于导线之问、导线与避雷器、导线与大地之间都是近似平行的，所以在导线之间、导线与避雷器、导线与大地之间都相等于一个电容，这个电容沿着线路全线分布基本上是均匀的，这个电容称为送电线路的分布电容，线路的分布电容与导线的几何均距、导线直径、导线对地的距离有关。20电晕是怎样发生的?怎
14、样避免送电线路上发生电晕?电晕是一种放电现象，导线上的强电场使周围自由电子加速运行，碰撞原子，从而撞出电子，产生了新的自由电子和正负离子，正离子被负离子吸引，负离子被电极排斥，飞向远方，这样就形成了电晕。电晕与电极表面状况、气象条件、海拔高度有关。 避免电晕的措施是加大导线直径，使用分裂导线或表面光洁的导线。第三节 送电线路功率和损耗21电网经济运行包括哪些内容?合理分配各发电厂的有功功率负荷率，在整个系统发电量一定的条件下，使系统一次能源消耗最小，合理配置无功电源，提高有功功率，改进电网的结构和参数，组织变压器经济运行，以降低电力网的电能损耗。22电网损耗包括哪些?电网损耗包括电网功率损耗与
15、电能损耗，电网在运行时，在线路上和在变压器中都有功率损耗，电网的电阻和电导作用导致有功功率损耗，电网的电抗、电纳作用导致无功功率损耗。23何为电网的可变损耗和固定损耗?可变损耗是指在电力线路电阻上的损耗，输送功率越大，导线上的电流越大，其损耗WO=I2R 同电流的平方成正比，其损耗随着功率大小而变化，故称可变损耗，此类损耗约占总损耗的 80。固定损耗与线路传递功率无关，主要是电晕和电容引起的损失，因线路中的电晕(电导)和电容(电纳)是不变的，所以此损耗称为固定损耗，此类损耗约占总损耗的 20。 24何为管理损耗(又称为管理线损)?(1)线路两侧表计(或计量设备)有误差，用电量大，电能表读数小。
16、(2)营业管理上有漏抄错算的。(3)设备绝缘不良引起损耗。(4)无表用电、窃电等引起的损耗。25电力系统无功损耗不直接影响电量，为什么还要予以重视?在电能输送中，不仅有有功功率损耗，同时因电抗、电容元件的存在产生无功损耗。无功损耗影响系统功率平衡，要求发电机发无功，同时在系统内要装设调相机及无功设备进行补偿，在输送容量一定情况下，无功功率过大必然会使有功功率受到限制，同时必然会在电力网各元件中产生有功损耗。26线路损失电量及线路线损率如何计算?线路损失电量简称线损，是供电部门考核的一项重要指标，简单地说电能表的总供电量与总售电量之差称为实际的损失电量，即损失电量=供电量一售电量，损失电量与总电量
