12电力线路的参数计算和等值电路

第一篇电力系统分析•为了安全、可靠、优质、经济地发供电,电力网和电力系统在设计与运行中,需要进行潮流、电压、短路电流、稳定等的分析与计算工作.•这就要先把电力系统接线用等值电路表示,在等值电路中标出各元件的参数,然后才能进行各项分析与计算工作.第一章电力网参数和等值电路本章要求：了解电力线路的结构；理解电力网各元件参数计算公式的意义；掌握电网各元件的参数计算以及等值电路；电力系统有名制和标幺制等值电路的建立方法。•电力网的参数一般分为两类：•由元件结构和特性所决定的参数,称为网络参数,如电阻、电抗、电导、电纳等;•外加电压、通过元件的电流、功率等,称为运行参数。•本章讨论网络参数.1.2电力线路的参数及等值电路一、电力线路的参数线路参数是描述线路电磁状态的物理量.由于我们所研究的线路是三相对称的电气元件,因此,只需要研究其中一相的参数即可.线路的参数,如阻抗、导纳都是沿线路长度均匀分布的,经过分析和计算,对于频率为50HZ长度不超过300Km的架空电力线路和长度不超过50~100Km的电缆线路,用集中参数代替匀布参数,所引起的误差甚小,可以满足工程计算中所要求的精确度.本章将讨论集中参数线路.•电力线路的参数有四个：电阻R、电抗X、电导G和电纳B。•由于电缆的参数可直接从有关手册、制造厂提供的数据或实测求得，因此主要介绍架空线路的参数计算方法。（一）电阻•电阻是用来反映线路通过电流时产生有功功率损失效应的参数.•单位长度导线的电阻:Sr1Ω/km式中，——为导线的电阻率（Ωmm2/km）；铜材料导线取12.8Ωmm2/km，铝材料导线取31.5Ωmm2/km，S——为导线载流部分的标称截面积（mm2）。•工程计算电阻时，也可从附表Ⅱ-3～Ⅱ-10中查出各种导线的单位长度的电阻值。由于所查得的通常都是20℃时的电阻值，当线路实际运行的温度不等于20℃时，应按下式来修正其电阻值•（2.2）•式中，——分别为t℃，20℃时的电阻，Ω/km；•——电阻温度系数，对于铜=0.00382，对于铝=0.0036。)20(120trrt20rrt，•若导线长度为l(Km)时,每相导线的电阻为R=r1l(Ω)（二）电抗（感性）•感抗是用来反映导线通过交流电时产生的磁场效应的参数。导线具有一定的电感量，通过电流时在周围介质中会产生磁场（磁链）。LX来的阻力称之为电感对交流电所呈现出L成正比，即和电感量率感抗分别与交流电的频感抗。的变化。即阻碍电流原磁通的变化，其产生的磁通总是阻碍中产生感应电动势在原理，变化时，根据电磁感应当LidtdiLdtdeLiL•1、单导线rDxeqlg1445.00157.01Ω/km几何均距3CABCABeqDDDD水平排列三角形排列Deq=DDeq=1.26D单位长度电抗:、、分别为输电线路三相相间距离ABDBCDCAD图2.1三相导线的布置（a）任意排列；（b）等边三角形排列；（c）水平排列2、分裂导线•改善输电线路参数和减少电晕损耗eqeqrDnxlg1445.00157.01Ω/km不同相的导线间的距离都近似地等于该两相分裂导线重心间的距离.n——分裂导线根数；——分裂导线等值半径（mm）。eqreqr当n=2时=当n=3时=当n=4时=r---次导线半径;d----次导线间距离．eqreqrrd32rd432dr三角形排列的四分裂线路•我们看到，虽然相间距离、导线截面等与线路结构有关的参数对电抗的大小有影响，但这些数值均在对数符号内，故各种线路的电抗值变化不很大。•一般单导线线路每公里的电抗为0.4Ω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0.33，0.30，0.28Ω/km左右。•工程计算时，也可从附表Ⅱ-3～Ⅱ-10中查出各种导线在某个几何均距下的单位电抗。•若导线长度为l(Km)时,每相导线的电抗为X=x1l(Ω)（三）电导•反映架空电力线路沿绝缘子的泄漏电流和电晕现象的参数•一般线路绝缘良好，泄漏电流很小，可以将它忽略，主要是考虑电晕现象引起的有功功率损耗。•电晕：就是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。这时会发出咝咝声，并产生臭氧，夜间还可看到蓝紫色的晕光。•电晕不但增加网损，干扰附近的无线电通讯，而且会使导线表面产生电腐蚀而降低输电线路的寿命。因此，在线路设计时，必须尽量避免输电线路发生电晕。•实际上，在线路设计时总是尽量避免在正常气象条件下发生电晕。在一般的电力系统计算中可以忽略电晕损耗，即认为g1≈0。如果三相线路每公里的电晕损耗为（MW/km），线路电压为（kV），则每相等值电导为21LgUPg（S/km）gPLU（四）电纳（容性）•电纳是反映架空电力线路在空气介质中的电场效应的参数。在输电线路中，导线之间、导线对地都存在着电容。当交流电源加在线路上时，随着电容的充放电就产生了电流，这就是输电线路的充电电流或空载电流。电容的存在，将影响沿线电压分布、功率因数、输电效率，也是引起工频过电压的主要原因之一。OAUBUCUABCAIBICIaCbCcCcIdId•三相对称排列或经过整循环换位后输电线路单位长度电纳得计算式如下：6110lg58.7eqeqrDb（S/km）1）单导线6110lg58.7rDbeq（S/km）2）分裂导线•各电压等级的电纳值变化不大。对单导线，b1约为2.8×10-6S/km；对于分裂导线，当每相分裂根数为2根、3根、4根时，b1分别约为3.4×10-6S/km、3.8×10-6S/km、4.1×10-6S/km。•工程计算时，也可从附表Ⅱ-6～Ⅱ-9中查得进行。•若导线长度为l(Km)时,每相导线的电纳为B=b1l(S)1.2.2电力线路的等值电路等值电路的意义：是用一个简单的电路系统代替一个复杂的电路系统，不影响系统之外的工作状态，这两个电路系统互为等值。三相线路是对称的电路,一般只需研究其中任一相的参数即可.图2.3分布参数的等值电路1r1jx1g1jb1r1jx1g1jb1r1jx1g1jb1r1jx1g1jb1r1jx1g1jb1r1jx1g1jb线路相线均匀分布着电阻、感抗;相线与理想中线之间均匀分布着容纳、电导,其等值电路近似地可用链形电路表示,即分布参数的等值电路,如下图:但链形电路在计算工作中很不方便,工程上一般不采用.工程上通常认为，架空线路长度在300km以内、电缆线路长度在100km以内时，电力线路用集中参数形成的Π型等值电路表示时，也满足精度要求。•从前面分析可知，架空电力线路的四个参数中，由于采用了防止全面电晕的措施，电导可以忽略不计（g1≈0），因此电力线路可采用如图2.4所示的Π型等值电路。其中R、X、B分别表示全线每相的总电阻、电抗、电纳，当长度为L（km）时：•)()()(111SlbBlxXlrR•1、中等长度线路•对于线路长度在100～300km的架空线路和不超过100km的电缆线路，其电压等级一般为110～220kV，忽略电导的影响，可用∏型等值电路，如图1.7所示。RjX图1.7电力线路的等值电路2Bj2Bj重点掌握•对于35kV及以下电压等级的架空电力线路和10kV及以下电压等级的电缆线路，由于电压低、线路短，由对地电容所引起的电纳一般较小，可忽略不计，此时还可采用如图1.8所示的简化等值电路。图1.8电力线路的简化等值电路RjX2、短线路•例1.1•例1.2•作业:有一条额定电压为330KV的输电线路,采用双分裂导线,次导线为LGJ-240,长度为280Km,每相单位长电阻r1=0.065(Ω/Km),感抗x1=0.332(Ω/Km),容纳b1=61046.3（S/km）,试画出该线路的等值电路.