2电力网的参数计算及等值电路N(NXPowerLite)(NXPower

电力系统概论第二章电力网的参数计算和等值电路2-125纲要2.1概述；2.2电力线路的结构；2.3架空线路的参数计算和等值电路；2.4变压器的等值电路及参数计算；2.5发电机和负荷的等值电路;2.6标幺制3-1252.1概述电力网是由各种不同电压等级的输电线路和升降压变压器组成的，它们的参数计算及等值电路是电力系统分析计算的基础。本章主要介绍输电线路的结构、架空线路各参数的物理意义及参数计算；各种变压器参数的物理意义、计算及其等值电路，包括双绕组变压器的Π4-1252.2输电线路的结构从结构来分架空线路：电缆线路：导线和避雷线架设在露天的杆塔上。一般直接埋设在地下，也可敷设在沟道中。架空线路、电缆线路的优缺点架空线路：建设费用比电力电缆线路要低得多，且施工、维护和检修方便。电缆线路：当受环境限制不能采用架空线路时才考虑用电缆线路。5-1252.2.1架空输电线路避雷线导线（四分裂）杆塔绝缘子串典型架空输电线路的照片6-125架空线路由导线、避雷线、绝缘子、金具和杆塔主要部件组成。导线：传导电流，担任传送电能的任务。避雷线：用来将雷电流引入大地，保护线路免遭雷击的破坏。杆塔：支撑导线与避雷线，使导线与导线、导线与大地之间保持一定的安全距离。绝缘子：使导线与杆塔之间保持一定的安全距离。金具：是用来固定、悬挂、连接和保护架空线路各主要元件的金属器件的总称。.17-125良好的导电性能；必要的机械强度和抗蚀性能；柔软有韧性易弯折；制造安装工艺简单；质轻价廉；资源丰富等。主要材料：铝，铜，钢；类型表示——用汉语拼音字母表示，并后缀以用mm2表示的载流截面积：铝绞线（LJ-50）钢芯铝绞线（LGJ400/50）（1）导线和避雷线8-125为增加架空线路的性能而采取的措施目的：减少电晕损耗及线路电抗。多股线其安排的规律为：中心一股芯线，由内到外，第一层为6股，第二层为12股，第三层为18股，以此类推扩径导线人为扩大导线直径，但不增加导线载流部分截面积。不同之处在于支撑层仅有6股，起支撑作用。9-125分裂导线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。作用等效地增大导线半径减小线路的等值电抗减小电晕但会增大线路的等值电容六分裂导线电晕就是高压设备附近气体受到强电场作用产生电离的自放电现象，产生电晕的气体部分可视为导体。电晕产生热效应和臭氧、氦的氧化物，使路局部温度升高，进而使股线绝缘老化。10-125（2）避雷线作用：将雷电流引入大地，对线路进行直击雷的保护要求：有采用良导体的趋势，但超高压架空线路中的避雷线不用良导体；且机械强度要高工作方式：正常时通过间隙对地绝缘，雷击时间隙击穿，将雷电流引入大地11-125（3）杆塔作用：支撑导线和避雷线，并使导线与导线之间、导线与接地体之间保持必要的安全距离按材质分：木杆、水泥杆(预应力水泥杆广泛用于220kV及以下架空线路中)、铁塔(只用作线路的耐张、转角、换位、跨越等特殊地方杆塔以及500kV及以上的特高压输电线路的杆塔)类型（功能）：直线塔、耐张塔、换位塔、转角塔、跨越杆塔、终端杆塔等12-12513-125直线杆塔也称中间杆塔。主要用来悬挂导线，其数量约占杆塔总数的80%左右。14-125500kV换位塔用在110kV及以上的送电线路中，为使三相导线在空间进行换位所使用的特种杆塔。消除三相的线间距离和对地距离不相等引起的三相电单换位循环双换位循环15-125跨越塔位于线路跨越河流、山谷、铁路、公路、居民区等地方，其高度较16-125同杆双回塔两条线路可以传输电力.正常运行的时候是一条线路正常运行.另一条线备用线路,是不运行的.17-125耐张转角塔位于线路转角处，承受侧向拉力。18-125（4）绝缘子作用：使导线与导线、导线与杆塔之间保持绝缘状态按材料分：玻璃绝缘子瓷绝缘子合成绝缘子按形式分：针式、悬式、棒式、横担19-125绝缘子种类钢化玻璃绝缘子瓷绝缘子合成绝缘子高分子材料复合结构取代过去用的陶瓷和钢化玻璃20-125绝缘子形式针式绝缘子主要用于电压不超过35kV、导线拉力不大的直线杆塔和小转角杆塔上。21-125悬式绝缘子主要用于35kV及以上的线路上。悬式绝缘子在直线型杆塔上组合成悬垂绝缘子串(简称悬垂串)；在耐张杆塔上组合成耐张绝缘子串(简称耐张串)。22-125电压等级与直线杆塔上悬垂绝缘子串中绝缘子数量的关系系统标称电压（kV）3563110220330500每串绝缘子片数3571317~1928~30耐张串中绝缘子的片数比同级电压线路悬垂串一般多1～2片23-125棒式绝缘子瓷横担绝缘子代替整串悬式绝缘子瓷横担绝缘子是棒式绝缘子的另一种形式，它是一种同时起到绝缘子和横担双重作用的新型绝缘子。故能大量节约木材和钢材，有效地降低杆塔的高度。我国目前在110kV及以下的线路上已广泛采用，在220kV线路上也已开始部分地采用。24-125（5）金具固定、悬挂、连接和保护架空线路各主要元件的金属部件25-125常用金具种类并沟线夹（接续金具）用于导线或避雷线两个终端的连接处悬垂线夹（将导线、避雷线固定在绝缘子上）耐张线夹连接金具（Z型挂板）：将绝缘子组装成绝缘子串或用于绝缘子串、线夹、杆塔和横担等的相互连接。26-125金具种类（保护）防振锤防振锤和阻尼线吸收或消耗架空线的振动能量，以防止振动时在悬挂点处的反复拗折，造成断股甚至断线的事故。间隔棒限制子导线之间的相对运动（在间隔棒活动关节处利用橡胶作阻尼材料来消耗导线的振动能量，对导线振动产生阻尼作用）及在正常运行情况下保持分裂导线的几何形状。27-1252.2.2电缆线路结构导体绝缘层保护层特点：1.由于其造价高，故障后检测故障点位置和修理较费事，因而使用范围远不如架空线路。2.占用土地面积少，供电可靠，极少受外力破坏，对人身也较安全，可使城市环境美观。应用范围：发电厂和变电所的进出线、穿越江河的输电线、城市供电及军事基地28-125电缆分类及结构导体通常采用多股铜绞线或铝绞线制成，根据电缆中导体的数目多少，电缆可分为单芯、三芯和四芯等种类。单芯电缆的导体截面为圆形，三芯、四芯电缆的导体除了圆形外，还有扇形和腰圆形电缆的绝缘层用来使导体与导体间及导体与外皮之间相互绝缘。一般电缆的绝缘层包括芯绝缘与带绝缘两部分，芯绝缘层包裹着导体芯；带绝缘层包裹着全部导体，空隙处填以充填物。电缆所用的绝缘材料一般有油浸纸、橡胶、聚乙烯、电缆的保护层用来保护绝缘物及芯线，分为内保护层和外保护层。内保护层由铅或铝制成筒形，它增加电缆绝缘的耐压作用，并且防水防潮、防止绝缘油外渗。外保护层由衬垫层(油浸纸、麻绳、麻布等)、铠装层(钢带、钢丝)及外被层(浸沥青的黄麻)组成，其作用是防止电缆在运输、敷设和检修过程中免受机械损伤。29-125电缆结构１—铜（铝）导体２—聚氯乙烯绝缘３—填充４—包带５—聚氯乙烯内垫层６—钢带铠装层７—保护导体８—聚氯乙烯外护层30-125电缆分类及结构电缆除按芯数和导体截面形状分类外，还可按内保护层的结构分为统包型、屏蔽型和分相铅包型等。按绝缘材料的不同，又可分为油浸纸绝缘电缆、橡胶绝缘电缆、聚氯乙烯电缆、交联聚氯乙烯电缆及充油、充气电缆等。统包型电缆的三相芯线绝缘层外有一共同的铅外皮，这种电缆内部电场分布不均匀，不能充分利用绝缘强度，只用于10kV及以下的线路中。31-1252.3架空线路参数计算有几个参数可以反映输电线的电磁现象?各个参数受哪些因素影响?如何用等值电路表示输电线路?32-125输电线路的电气参数输电线路的电气参数有：电阻R——反映线路通过电流时产生有功功率损失电抗（电感）X——反映载流导体周围的磁场效应感应电势(自感、互感)抵抗电流电导G——线路带电时绝缘介质中产生泄漏电流，导线附近空气游离而产生的有功功率损失电纳（电容）B——带电导线周围的电场效应33-125在讨论输电线路的电气参数时，都假设三相电气参数是相同的。使三相参数平衡的方法有：三相导线布置在等边三角形的顶点上排列不是等边三角形时，采用架空线三相循环换位以减小三相参数不平衡ABCAAABBBCCC完整换位循环：指一定长度内有两次换位而三相导线都分别处于三个不同位置，完成一次完整的循环。34-1251、电阻（r，Ω/km）导线的直流电阻可按下式计算（查表）：在交流电路中，由于集肤效应和邻近效应的影响，交流电阻比直流电阻要大，而且导线的长度与截面积也有出入，导线材料的电阻率要选用略为增大的计算值。铝的电阻率增大为31.5Ω·mm2/km;铜的电阻率增大为18.8Ω·mm2/km在考虑温度的影响时，lrSlR1)20(120trrtρ-导线材料的电阻率,Ω·mm2/kmS-为导线的截面积，mm2t（℃）时的电阻率20（℃）时的电阻率电阻的温度系数，1/℃电流或电压以频率较高的电子在导体中传导时，会聚集于导体表层，而非平均分布于整个导体的截面积中。频率越高，趋肤效用越显著。35-1252、电抗（x，Ω/km）三相导线每相都有自感和互感，当线路中流过三相对称的交流电流时，这些电感将形成相应的电抗。三相导线单位长度的电抗：41105.0lg6.42rgerDfx311/cabcabgegerrDDDDcmmmDHzfcmmmrkmx），或几何均距（）交流电频率（数，对铜、铝，导线材料的相对导磁系）或导线的半径（）导线单位长度的电抗（36-125abc2DDDDDDabc37-125将f=50Hz,μr=1代入式中，可得每相导线单位长度电抗的计算公式为：单导线：rDxge1lg1445.0+0.0157，Ω/km分裂导线：r——单导线的等值半径，mmreq——分裂导线的等值半径，mmDge——导线的几何均距，mm;三相导线水平排列：=1.26D;等边三角形排列=Deqge1lg1445.0rDxm0157.0+，Ω/kmm——分裂导线的分裂数38-125分裂导线三相架空线路的电抗mmkkeqeqgedrrmrDx211,0157.0lg1445.0一般x1:单根导线：0.4Ω/km左右2根分裂导线：0.33Ω/km左右3根分裂导线：0.3Ω/km左右4根分裂导线：0.28Ω/km左右分裂导线采用了改变导线周围的磁场分布，等效地增加了导线半径，从而减少了导线电抗。根子导线之间的距离。根与第分裂导线一相中第k11kd39-1253、电导（g，S(西门子)/km）导线的电导：电力线路上沿绝缘子泄漏电流产生的有功功率损耗及电晕有功功率损耗等值为线路的电导。绝缘子串的泄漏：通常很小电晕：强电场作用下导线周围空气的电离现象导线周围空气电离的原因：是由于导线表面的电场强度超过了某一临界值，以致空气中原有的离子具备了足够的动能，使其他不带电分子离子化，导致空气部分导电。电晕现象声响蓝色晕光O3气味电晕损耗40-125实际上，在设计线路时，已检验了所选导线的半径是否能满足晴朗天气不发生电晕的要求，一般情况下可设g1=0。当线路实际电压高于电晕临界电压时，可以通过实测的方法求取电导，）（kmSUPgg/10321三相电晕损耗总功率，kW/km线电压值，kV41-1254、电钠（b，S/km）三相导线的相与相及相与地之间有分布电容，当线路上具有三相对称的交流电压时，这些电容形成相应的电钠。三相导线的每相电容值为：当频率f为50Hz时，单位长度的电纳为10lg0241.061rDcge(S/km)10lg58.726111rDfccbge42-125架空线路的电纳变化不大，一般为分裂导线的电钠要比同样截面积的单导线的电钠大。分裂导线线路的电纳kmS/1085.26(S/km)10lg58.761eqgerDb43-1255.输电线路的等值电路在电力系统稳态分析中，电力线路的数学模型就是