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1、电力系统工程基础电力系统工程基础 电子教案电子教案 电气工程 第第2章章 电力网元件的等值电力网元件的等值 电路和参数计算电路和参数计算 成都信息工程学院控制工程系 电力系统工程基础 电力系统中生产、变换、输送、消费电能的四大部分的特 性和数学模型 1.电力线路 2.变压器 3.发电机组 4.负荷 重点重点 成都信息工程学院控制工程系 电力系统工程基础 成都信息工程学院控制工程系 电力系统工程基础 取取 滞后功率因数滞后功率因数 为正，感性无功为正，感性无功 负荷负荷 运行时，所吸取的无功功率运行时，所吸取的无功功率 超前功率因数超前功率因数 为负，容性无功为负，容性无功 滞后功率因数滞后功率
2、因数 为正，感性无功为正，感性无功 发电机发电机 运行时，所发出的无功功率运行时，所发出的无功功率 超前功率因数超前功率因数 为负，容性无功为负，容性无功 333 (cossin)uiSU IUIUI SjPjQ 复功率的符号说明：复功率的符号说明： 成都信息工程学院控制工程系 电力系统工程基础 正常运行时，可近似认为三相电压和三相电流是对称的。 说明：说明： 在稳态即正常运行情况下在稳态即正常运行情况下 结构对称结构对称 参数对称参数对称 三相三相 一相一相 成都信息工程学院控制工程系 电力系统工程基础 2.1.1 2.1.1 电力线路简介电力线路简介 电力线路按结构可分为电力线路按结构可分
3、为 架空线架空线：造价低、检修方便，是构成电网的首选；造价低、检修方便，是构成电网的首选； 电电 缆缆：敷设在地下，造价高，检修维护相对更困敷设在地下，造价高，检修维护相对更困难难 2.1 电力线路的等值电路与参数计算电力线路的等值电路与参数计算 成都信息工程学院控制工程系 电力系统工程基础 避雷线导线绝缘子杆塔1. 架空线路 架空线路由导线、杆塔、绝 缘子、避雷线与金具等构成 成都信息工程学院控制工程系 电力系统工程基础 认识架空线路的标号认识架空线路的标号 / 钢线部分额定截面积钢线部分额定截面积 主要载流部分额定截面积主要载流部分额定截面积 J 表示加强型，表示加强型，Q表示轻型表示轻型
4、 J 表示多股线表示多股线 表示材料，其中：表示材料，其中：L表示铝、表示铝、 G表示钢、表示钢、T表示铜、表示铜、HL表示表示 铝合金铝合金 例如：例如：LGJ400/50表示表示载流额定截面积载流额定截面积为为400、钢线额定截面积钢线额定截面积为为50的的普通钢芯普通钢芯 铝线铝线。 架空线路的导线和避雷线架空线路的导线和避雷线 导导 线线：主要由铝、钢、铜等材料制成主要由铝、钢、铜等材料制成 避雷线避雷线：一般用钢线一般用钢线 成都信息工程学院控制工程系 电力系统工程基础 多股线多股线 其安排的规律为：中心一股芯线，由内其安排的规律为：中心一股芯线，由内 到外，第一层为到外，第一层为6
5、股，第二层为股，第二层为12股，第三股，第三 层为层为18股，以此类推股，以此类推 扩径导线扩径导线 人为扩大导线直径，但不增加载流部分人为扩大导线直径，但不增加载流部分 截面积。不同之处在于支撑层仅有截面积。不同之处在于支撑层仅有6股，起支股，起支 撑作用撑作用。 分裂导线分裂导线 又称复导线，其将每相导线分成若干根，又称复导线，其将每相导线分成若干根， 相互间保持一定的距离。但会增加线路电容。相互间保持一定的距离。但会增加线路电容。 目的：减少电晕损耗或线路电抗。目的：减少电晕损耗或线路电抗。 在超过在超过220kV电压等级中，为增加架空线路的性能而电压等级中，为增加架空线路的性能而 采取
6、的措施采取的措施 钢铝成都信息工程学院控制工程系 电力系统工程基础 架空线路的绝缘子 架空线路使用的绝缘子分为架空线路使用的绝缘子分为 针式：针式：35KV35KV以下线路以下线路 悬式：悬式：35KV35KV及以上线路及以上线路3 3片；片；60KV 60KV 5 5片；片； 110KV 110KV 7 7片；片；220KV 220KV 1313片；片；330 330 1919片片 通常可根据绝缘子串上绝缘子的片数来判断线通常可根据绝缘子串上绝缘子的片数来判断线 路电压等级，一般一个绝缘子承担路电压等级，一般一个绝缘子承担1 1万万V V左右的电压。左右的电压。 成都信息工程学院控制工程系
7、电力系统工程基础 导体导体相绝缘层相绝缘层填充物填充物铅包皮铅包皮麻衬麻衬钢丝铠甲钢丝铠甲麻被麻被2.电缆线路：单芯、三芯、四芯 电缆有三部分组成电缆有三部分组成：导体、：导体、 绝缘层、包护层绝缘层、包护层 导体导体：L L或或T T；单股或多股；单股或多股； 单相或三相；圆形或扇形单相或三相；圆形或扇形 等等 绝缘材料绝缘材料：橡胶、沥青、：橡胶、沥青、 聚氯乙烯、棉麻、绸、纸聚氯乙烯、棉麻、绸、纸 等。目前大多用浸渍纸。等。目前大多用浸渍纸。 主要是相间绝缘、相与地主要是相间绝缘、相与地 绝缘。绝缘。 内护层：铅、铝，聚乙烯等，保护绝缘等内护层：铅、铝，聚乙烯等，保护绝缘等 包护层包护层
8、 外护层：防止锈蚀外护层：防止锈蚀 成都信息工程学院控制工程系 电力系统工程基础 电力线路的参数 串联电阻串联电阻发热发热、 2 NIP1i电感电感感应电势感应电势交变磁场交变磁场、 dtdii2电容电容有电位差有电位差相间、相对地相间、相对地交变电场、空气介质交变电场、空气介质、 q3并联电阻并联电阻泄漏损耗泄漏损耗、加压、加压U42.1.2 电力线路的参数计算电力线路的参数计算 成都信息工程学院控制工程系 电力系统工程基础 结论：结论： 三相电力线路的原始参数以单位长度的电路参数来表示三相电力线路的原始参数以单位长度的电路参数来表示 线路通过电流时产生有功功率损耗的电阻线路通过电流时产生有
9、功功率损耗的电阻r r1 1 载流导线产生磁场效应的电感载流导线产生磁场效应的电感x x1 1 线路带电时绝缘介质中产生泄露电流以及导线附近空气电线路带电时绝缘介质中产生泄露电流以及导线附近空气电 力而产生有功功率损失的并联电导力而产生有功功率损失的并联电导g g1 1 带电导体周围电场效应的并联电纳带电导体周围电场效应的并联电纳b b1 1 各参数可以通过计算或测量来确定各参数可以通过计算或测量来确定 成都信息工程学院控制工程系 电力系统工程基础 1、每相单位长度线路的交流电阻 /km 1 Sr 200C时的电阻率（时的电阻率（ mm2/km） 铝：铝：31.5 mm2/km 铜：铜： 18
10、.8 mm2/km 直流电阻通常小于交流电阻直流电阻通常小于交流电阻 集肤效应：导线交流电阻与直流电阻的比值随着频集肤效应：导线交流电阻与直流电阻的比值随着频 率的升高而增大，随导线截面积的增大而上升率的升高而增大，随导线截面积的增大而上升 多股绞线的扭绞，其实际长度比线路长度长多股绞线的扭绞，其实际长度比线路长度长2%2%- -3%3%； 导线的实际面积比额定截面积略小导线的实际面积比额定截面积略小 导线的额定截面积（导线的额定截面积（mm2） 成都信息工程学院控制工程系 电力系统工程基础 电阻值与温度有关电阻值与温度有关 产品手册提供温度为产品手册提供温度为200C时单位长度的交流电阻；缺
11、时单位长度的交流电阻；缺 乏手册资料时，铜、铝导线和电缆乏手册资料时，铜、铝导线和电缆200C时的单位长度时的单位长度 电阻电阻 温度修正：温度修正： C20120 trrt电阻温度系数电阻温度系数 铝：铝：0.00382（1/0C） 铜：铜：0.0036（1/0C） 成都信息工程学院控制工程系 电力系统工程基础 2、有色金属导线三相架空线路的电抗 1）基本公式）基本公式 三相线路的电感分为自感和互感。先看自感三相线路的电感分为自感和互感。先看自感 首先求外部磁链首先求外部磁链 x D dx r i 磁动势磁动势 iniF*1 xrxxxmAxHHxi lFH0B)(21 磁通密度磁通密度磁场
12、强度磁场强度1)(1047 0 rmH 空气空气真空导磁系数真空导磁系数 相对导磁系数相对导磁系数 成都信息工程学院控制工程系 电力系统工程基础 xdxidxBSBdmdxxi xiBxxxx 77710211102211041的中空圆柱体，磁通量的中空圆柱体，磁通量，长度为，长度为厚度为厚度为 rDlnixdxixdxiddDrxx 7771021021021 因为只有一匝，其磁链因为只有一匝，其磁链首先求外部磁链 成都信息工程学院控制工程系 电力系统工程基础 再求内部磁链 xdxr2722222 2 22104221111rixHBrix xirix lFHirixxriFrxxxxxx
