第3章電力工程基礎

1、2022-3-7河北科技大學電氣工程系河北科技大學電氣工程系1 1電力工程基礎電力工程基礎河北科技大學電氣工程系河北科技大學電氣工程系河北科技大學電氣工程系22022-3-7第三章第三章 電力網電力網n 3.1 概述n 3.2 電力系統(tǒng)元件參數和等效電路n 3.3 電力網的電壓計算n 3.4 輸電線路導線截面的選擇 河北科技大學電氣工程系河北科技大學電氣工程系32022-3-73.1 概述概述 一、電力網的接線方式一、電力網的接線方式 1開式電力網開式電力網: 由一條電源線路向電力用戶供電。由一條電源線路向電力用戶供電。分為單回路放射式、干線式、鏈式和樹枝式等，如圖分為單回路放射式、干線式、鏈

2、式和樹枝式等，如圖3-1所示。所示。圖圖3-1 開式電力網開式電力網a）放射式）放射式 b）干線式）干線式 c）鏈式）鏈式 d）樹枝式）樹枝式v優(yōu)點：優(yōu)點：簡單明了、運行方便，投資費用少。簡單明了、運行方便，投資費用少。v缺點：缺點：供電的可靠性差。供電的可靠性差。 河北科技大學電氣工程系河北科技大學電氣工程系42022-3-72閉式電力網閉式電力網: 由兩條及兩條以上電源線路向電力用戶供電。由兩條及兩條以上電源線路向電力用戶供電。 分為雙回路放射式、雙回路干線式、雙回路鏈式、雙回分為雙回路放射式、雙回路干線式、雙回路鏈式、雙回路樹枝式、環(huán)式和兩端供電式，分別如圖路樹枝式、環(huán)式和兩端供電式，分

3、別如圖3-2所示。所示。3.1 概述概述圖圖3-2 閉式電力網閉式電力網a）放射式）放射式 b）干線式）干線式 c）鏈式）鏈式 d）樹枝式）樹枝式 e）環(huán)式）環(huán)式 f）兩端供電式）兩端供電式 v優(yōu)點：優(yōu)點：供電可靠性高，適用于對一級負荷供電。供電可靠性高，適用于對一級負荷供電。 河北科技大學電氣工程系河北科技大學電氣工程系52022-3-7 二、配電網的接線方式二、配電網的接線方式 1. 高壓配電網的接線方式高壓配電網的接線方式3.1 概述概述高壓配電網對供電的可靠性要求很高，一般采用雙回路架空高壓配電網對供電的可靠性要求很高，一般采用雙回路架空線路或多回路電纜線路進行供電，線路或多回路電纜線

4、路進行供電，并盡可能在兩側都有電源，并盡可能在兩側都有電源，如圖如圖3-3所示。所示。 圖圖3-3 兩側電源供電的雙回路高壓配電網兩側電源供電的雙回路高壓配電網指指35110kV的電力網的電力網河北科技大學電氣工程系河北科技大學電氣工程系62022-3-73.1 概述概述由于城網變電所相距較近，高壓線路的故障機會較少，因此由于城網變電所相距較近，高壓線路的故障機會較少，因此也可采用圖也可采用圖3-4所示雙所示雙T接線或圖接線或圖3-5所示的三所示的三T接線方式。接線方式。圖圖3-4 電纜線路的雙電纜線路的雙T接線接線河北科技大學電氣工程系河北科技大學電氣工程系72022-3-73.1 概述概述

5、不論是架空線路還是電纜線路，當線路上接有不論是架空線路還是電纜線路，當線路上接有3個及以上變電個及以上變電所時，應在兩側有電源，但正常運行時兩側電源不并列運行。所時，應在兩側有電源，但正常運行時兩側電源不并列運行。圖圖3-5 三側電源的三三側電源的三T接線接線河北科技大學電氣工程系河北科技大學電氣工程系82022-3-73.1 概述概述2. 中壓配電網的接線方式中壓配電網的接線方式放射式接線：放射式接線：由地區(qū)變電所或企業(yè)總降壓變電所由地區(qū)變電所或企業(yè)總降壓變電所610kV母母線直接向用戶變電所供電，沿線不接其他負荷，各用戶變電線直接向用戶變電所供電，沿線不接其他負荷，各用戶變電所之間也無聯系

6、，如圖所之間也無聯系，如圖3-6所示。所示。圖圖3-6 放射式接線放射式接線指指610kV的電力網的電力網v優(yōu)點：優(yōu)點：結構簡單、操作維護方便、保護裝置簡單，便于實現自動化。結構簡單、操作維護方便、保護裝置簡單，便于實現自動化。v缺點：缺點：供電可靠性較差，只能用于三級負荷和部分次要的二級負荷。供電可靠性較差，只能用于三級負荷和部分次要的二級負荷。河北科技大學電氣工程系河北科技大學電氣工程系92022-3-73.1 概述概述 為了提高供電的可靠性，可采用來自兩個電源的雙回路為了提高供電的可靠性，可采用來自兩個電源的雙回路放射式接線，如圖放射式接線，如圖3-7所示。所示。圖圖3-7 雙回路放射式

7、接線雙回路放射式接線v優(yōu)點：優(yōu)點：供電可靠性高，任一回路、任一電源發(fā)生故障都能保證不間斷供供電可靠性高，任一回路、任一電源發(fā)生故障都能保證不間斷供電，適用于一類負荷。電，適用于一類負荷。v缺點：缺點：從電源到負載都是雙套設備，互為備用，投資大，且維護困難從電源到負載都是雙套設備，互為備用，投資大，且維護困難。河北科技大學電氣工程系河北科技大學電氣工程系102022-3-73.1 概述概述樹干式接線：樹干式接線：由地區(qū)變電所或企業(yè)總降壓變電所由地區(qū)變電所或企業(yè)總降壓變電所610kV母母線向外引出高壓供配電干線，沿途從干線上直接接出分支線引線向外引出高壓供配電干線，沿途從干線上直接接出分支線引入用

8、戶（或車間）變電所，如圖入用戶（或車間）變電所，如圖3-8所示。所示。 可采用雙干線或兩端供電方式來提高供電的可靠性?？刹捎秒p干線或兩端供電方式來提高供電的可靠性。圖圖3-8 樹干式接線樹干式接線v優(yōu)點：優(yōu)點：線路敷設簡單，變電所出線路敷設簡單，變電所出線回路數少，高壓配電裝置和線路線回路數少，高壓配電裝置和線路投資較小，比較經濟。投資較小，比較經濟。v缺點：缺點：供電可靠性差，當干線發(fā)供電可靠性差，當干線發(fā)生故障或檢修時，所有用戶都將停生故障或檢修時，所有用戶都將停電。適用于分支數目不多、變壓器電。適用于分支數目不多、變壓器容量也不過大的三級負荷。容量也不過大的三級負荷。河北科技大學電氣工程

9、系河北科技大學電氣工程系112022-3-73.1 概述概述環(huán)式接線：環(huán)式接線：在同一個地區(qū)變電所或企業(yè)總降壓變電所的供電在同一個地區(qū)變電所或企業(yè)總降壓變電所的供電范圍內，將不同的兩回中壓配電線路的末端連接起來，如圖范圍內，將不同的兩回中壓配電線路的末端連接起來，如圖3-9所示。所示。 3-9 環(huán)式接線環(huán)式接線v優(yōu)點：優(yōu)點：供電可靠性高，運行靈活；供電可靠性高，運行靈活；v缺點：缺點：導線截面按有可能通過的全部負荷來考慮，投資高。導線截面按有可能通過的全部負荷來考慮，投資高。有兩種運行方式：有兩種運行方式：開環(huán)點位置的選擇：應使正常開環(huán)點位置的選擇：應使正常配電時開環(huán)點的電壓差為最小配電時開環(huán)

10、點的電壓差為最小開環(huán)運行：正常運行時環(huán)形開環(huán)運行：正常運行時環(huán)形線路在某點斷開。線路在某點斷開。閉環(huán)運行：正常運行時環(huán)形閉環(huán)運行：正常運行時環(huán)形線路沒有斷開點。線路沒有斷開點。河北科技大學電氣工程系河北科技大學電氣工程系122022-3-73.1 概述概述“手拉手手拉手”供電接線：供電接線：將以往的放射式接線改造成雙電源將以往的放射式接線改造成雙電源供電，中間以聯絡開關將兩段線路連接起來，如圖供電，中間以聯絡開關將兩段線路連接起來，如圖3-10所示。所示。 正常運行時聯絡開關打開，當線路失去一端電源時，將聯正常運行時聯絡開關打開，當線路失去一端電源時，將聯絡開關合上，從另一端電源對失去電源線路

11、上的用戶供電。絡開關合上，從另一端電源對失去電源線路上的用戶供電。圖圖3-10 “手拉手手拉手”供電接線供電接線a）同一變電站二饋線）同一變電站二饋線“手拉手手拉手” b）不同變電站二饋線）不同變電站二饋線“手拉手手拉手”v優(yōu)點：優(yōu)點：供電可靠性較高，易于實現配電網自動化。供電可靠性較高，易于實現配電網自動化。 河北科技大學電氣工程系河北科技大學電氣工程系132022-3-73.1 概述概述2. 低壓配電網的接線方式低壓配電網的接線方式低壓放射式接線：結構簡單、操作維護方便，但所用開關設低壓放射式接線：結構簡單、操作維護方便，但所用開關設備較多，有色金屬消耗量也較多，適用于負荷密度較小、供電備

12、較多，有色金屬消耗量也較多，適用于負荷密度較小、供電范圍較小且變壓器容量也較小的地區(qū)。范圍較小且變壓器容量也較小的地區(qū)。低壓樹干式接線：所開關設備較少，有色金屬消耗量較少，低壓樹干式接線：所開關設備較少，有色金屬消耗量較少，但供電的可靠性較低，適用于供電給容量較小且分布較均勻的但供電的可靠性較低，適用于供電給容量較小且分布較均勻的用電設備。用電設備。 低壓環(huán)式接線：供電可靠性較高，在低壓配電電纜的任一段低壓環(huán)式接線：供電可靠性較高，在低壓配電電纜的任一段線路上發(fā)生故障或檢修時，都不致造成用戶長時間供電中斷，線路上發(fā)生故障或檢修時，都不致造成用戶長時間供電中斷，適用于住宅樓群區(qū)。適用于住宅樓群區(qū)

13、。指指380/220V的電力網的電力網河北科技大學電氣工程系河北科技大學電氣工程系142022-3-73.2 電力系統(tǒng)元件參數和等值電路電力系統(tǒng)元件參數和等值電路 一、電力線路的結構一、電力線路的結構 1架空線路架空線路 架空線路主要由導架空線路主要由導線、避雷線（即架空地線、避雷線（即架空地線）、桿塔、絕緣子和線）、桿塔、絕緣子和金具等部件組成，如圖金具等部件組成，如圖3-11所示。所示。 圖圖3-11 架空線路的結構架空線路的結構導線和避雷線：導線和避雷線：導線的作用是傳導電流、輸送電能；避雷線導線的作用是傳導電流、輸送電能；避雷線的作用是將雷電流引入大地，以保護電力線路免遭雷擊。的作用是

14、將雷電流引入大地，以保護電力線路免遭雷擊。河北科技大學電氣工程系河北科技大學電氣工程系152022-3-73.2 電力系統(tǒng)元件參數和等值電路電力系統(tǒng)元件參數和等值電路 架空線路采用的導線結構型式主要有單股、多股絞線和架空線路采用的導線結構型式主要有單股、多股絞線和鋼芯鋁絞線三種，如圖鋼芯鋁絞線三種，如圖3-12所示。所示。圖圖3-12 裸導線的構造裸導線的構造a）單股線）單股線 b）多股絞線）多股絞線 c）鋼芯鋁絞線）鋼芯鋁絞線導線材料：要求電阻率小、機械強度大、質量輕、不易腐蝕、導線材料：要求電阻率小、機械強度大、質量輕、不易腐蝕、價格便宜、運行費用低等，常用材料有銅、鋁和鋼。價格便宜、運行

15、費用低等，常用材料有銅、鋁和鋼。導線的結構型式：導線分為裸導線和絕緣導線兩大類，高壓導線的結構型式：導線分為裸導線和絕緣導線兩大類，高壓線路一般用裸導線，低壓線路一般用絕緣導線。線路一般用裸導線，低壓線路一般用絕緣導線。河北科技大學電氣工程系河北科技大學電氣工程系162022-3-73.2 電力系統(tǒng)元件參數和等值電路電力系統(tǒng)元件參數和等值電路架空導線的型號有：架空導線的型號有： TJ銅絞線銅絞線LJ鋁絞線，用于鋁絞線，用于10kV及以下線路及以下線路 LGJ鋼芯鋁絞線，用于鋼芯鋁絞線，用于35kV及以上線路及以上線路 GJ鋼絞線，用作避雷線鋼絞線，用作避雷線 檔距：同一線路上相鄰兩根電桿之間的

16、水平距離稱為架空檔距：同一線路上相鄰兩根電桿之間的水平距離稱為架空線路的檔距（或跨距）。線路的檔距（或跨距）。 弧垂：導線懸掛在桿塔的絕緣子上，自懸掛點至導線最低弧垂：導線懸掛在桿塔的絕緣子上，自懸掛點至導線最低點的垂直距離稱為弧垂。點的垂直距離稱為弧垂。線間距離：線間距離：380V為為0.40.6m；610kV為為0.81m；35kV為為23.5m；110kV 為為34.5m。河北科技大學電氣工程系河北科技大學電氣工程系172022-3-73.2 電力系統(tǒng)元件參數和等值電路電力系統(tǒng)元件參數和等值電路F三相四線制低壓線路的導線，一般都采用水平排列；三相四線制低壓線路的導線，一般都采用水平排列；

17、F三相三線制的導線，可三角排列，也可水平排列；三相三線制的導線，可三角排列，也可水平排列；F多回路導線同桿架設時，可三角、水平混合排列，也可全多回路導線同桿架設時，可三角、水平混合排列，也可全部垂直排列；部垂直排列；F電壓不同的線路同桿架設時，電壓較高的線路應架設在上電壓不同的線路同桿架設時，電壓較高的線路應架設在上面，電壓較低的線路應架設在下面；面，電壓較低的線路應架設在下面；F架空導線和其他線路交叉跨越時，電力線路應在上面，通架空導線和其他線路交叉跨越時，電力線路應在上面，通訊線路應在下面。訊線路應在下面。導線在桿塔上的排列方式：導線在桿塔上的排列方式： 河北科技大學電氣工程系河北科技大學

18、電氣工程系182022-3-73.2 電力系統(tǒng)元件參數和等值電路電力系統(tǒng)元件參數和等值電路桿塔：桿塔：用來支撐導線和避雷線，并使導線與導線、導線與大用來支撐導線和避雷線，并使導線與導線、導線與大地之間保持一定的安全距離。地之間保持一定的安全距離。 F按材料分：有木桿、鋼筋混凝土桿（水泥桿）和鐵塔。按材料分：有木桿、鋼筋混凝土桿（水泥桿）和鐵塔。F按用途分：有直線桿塔（中間桿塔）、轉角桿塔、耐張桿塔按用途分：有直線桿塔（中間桿塔）、轉角桿塔、耐張桿塔（承力桿塔）、終端桿塔、換位桿塔和跨越桿塔等。（承力桿塔）、終端桿塔、換位桿塔和跨越桿塔等。 橫擔的長度取決于線路電壓等級的高低、檔距的大小、安橫擔

19、的長度取決于線路電壓等級的高低、檔距的大小、安裝方式和使用地點等。裝方式和使用地點等。桿塔的分類桿塔的分類橫擔：電桿上用來安裝絕緣子。常用的有木橫擔、鐵橫擔橫擔：電桿上用來安裝絕緣子。常用的有木橫擔、鐵橫擔和瓷橫擔三種。和瓷橫擔三種。 河北科技大學電氣工程系河北科技大學電氣工程系192022-3-73.2 電力系統(tǒng)元件參數和等值電路電力系統(tǒng)元件參數和等值電路絕緣子和金具：絕緣子和金具：絕緣子用來使導線與桿塔之間保持足夠的絕絕緣子用來使導線與桿塔之間保持足夠的絕緣距離；金具是用來連接導線和絕緣子的金屬部件的總稱。緣距離；金具是用來連接導線和絕緣子的金屬部件的總稱。常用的絕緣子主要有針式、懸式和棒

20、式三種。常用的絕緣子主要有針式、懸式和棒式三種。針式絕緣子：用于針式絕緣子：用于35kV及以下線路上，用在直線桿塔或小及以下線路上，用在直線桿塔或小轉角桿塔上。轉角桿塔上。懸式絕緣子：用于懸式絕緣子：用于35kV以上的高壓線路上，通常組裝成絕以上的高壓線路上，通常組裝成絕緣子串使用（緣子串使用（35kV為為3片串接；片串接；60kV為為5片串接；片串接；110kV為為7片串接）。片串接）。 棒式絕緣子：棒式絕緣子多兼作瓷橫擔使用，在棒式絕緣子：棒式絕緣子多兼作瓷橫擔使用，在110kV及以及以下線路應用比較廣泛。下線路應用比較廣泛。河北科技大學電氣工程系河北科技大學電氣工程系202022-3-7

21、3.2 電力系統(tǒng)元件參數和等值電路電力系統(tǒng)元件參數和等值電路2電纜線路電纜線路電纜的結構：電纜的結構：包括導體、絕緣層和保護包皮三部分。包括導體、絕緣層和保護包皮三部分。 分為單芯、三芯和四芯等分為單芯、三芯和四芯等種類。單芯電纜的導體截面是種類。單芯電纜的導體截面是圓形的；三芯或四芯電纜的導圓形的；三芯或四芯電纜的導體截面除圓形外，更多是采用體截面除圓形外，更多是采用扇形，如圖扇形，如圖3-13所示。所示。圖圖3-13 扇形三芯電纜扇形三芯電纜1導體導體 2紙絕緣紙絕緣 3鉛包皮鉛包皮 4麻襯麻襯 5鋼帶鎧甲鋼帶鎧甲 6麻被麻被導體：由多股銅絞線或鋁絞線制成。導體：由多股銅絞線或鋁絞線制成。

22、河北科技大學電氣工程系河北科技大學電氣工程系212022-3-73.2 電力系統(tǒng)元件參數和等值電路電力系統(tǒng)元件參數和等值電路絕緣層：用來使導體與導體之間、導體與保護包皮之間保絕緣層：用來使導體與導體之間、導體與保護包皮之間保持絕緣。絕緣材料一般有油浸紙、橡膠、聚乙烯、交聯聚持絕緣。絕緣材料一般有油浸紙、橡膠、聚乙烯、交聯聚氯乙烯等。氯乙烯等。 保護包皮：用來保護絕緣層，使其在運輸、敷設及運行過保護包皮：用來保護絕緣層，使其在運輸、敷設及運行過程中免不受機械損傷，并防止水分浸入和絕緣油外滲。常程中免不受機械損傷，并防止水分浸入和絕緣油外滲。常用的包皮有鋁包皮和鉛包皮。此外，在電纜的最外層還包用的

23、包皮有鋁包皮和鉛包皮。此外，在電纜的最外層還包有鋼帶鎧甲，以防止電纜受外界的機械損傷和化學腐蝕。有鋼帶鎧甲，以防止電纜受外界的機械損傷和化學腐蝕。河北科技大學電氣工程系河北科技大學電氣工程系222022-3-7電纜的敷設方式：電纜的敷設方式：3.2 電力系統(tǒng)元件參數和等效電路電力系統(tǒng)元件參數和等效電路直接埋入土中：埋設深度一般為直接埋入土中：埋設深度一般為0.70.8m，應在凍土層，應在凍土層以下。當多條電纜并列敷設時，應留有一定距離，以利于以下。當多條電纜并列敷設時，應留有一定距離，以利于散熱。散熱。 電纜溝敷設：當電纜條數較多時，宜采用電纜溝敷設，電電纜溝敷設：當電纜條數較多時，宜采用電纜

24、溝敷設，電纜置于電纜溝的支架上，溝面用水泥板覆蓋。纜置于電纜溝的支架上，溝面用水泥板覆蓋。穿管敷設：當電力電纜在室內明敷或暗敷時，為了防電纜穿管敷設：當電力電纜在室內明敷或暗敷時，為了防電纜受到機械損壞，一般多采用穿鋼管的敷設方式。受到機械損壞，一般多采用穿鋼管的敷設方式。河北科技大學電氣工程系河北科技大學電氣工程系232022-3-73.2 電力系統(tǒng)元件參數和等值電路電力系統(tǒng)元件參數和等值電路 二、輸電線路的參數計算及等值電路二、輸電線路的參數計算及等值電路1輸電線路的參數計算輸電線路的參數計算電阻：電阻： 單根導線的直流電阻為：單根導線的直流電阻為： AlR導線的交流電阻比直流電阻增大導線

25、的交流電阻比直流電阻增大0.2%1%，主要是因為：，主要是因為：F應考慮集膚效應和鄰近效應的影響；應考慮集膚效應和鄰近效應的影響；F導線為多股絞線，使每股導線的實際長度比線路長度大導線為多股絞線，使每股導線的實際長度比線路長度大;F導線的額定截面（即標稱截面）一般略大于實際截面。導線的額定截面（即標稱截面）一般略大于實際截面。 通常取通常取 ; ; km/mm8 .182Cukm/mm5 .312Al河北科技大學電氣工程系河北科技大學電氣工程系242022-3-73.2 電力系統(tǒng)元件參數和等值電路電力系統(tǒng)元件參數和等值電路工程計算中，可先查出導線單位長度電阻值工程計算中，可先查出導線單位長度電

26、阻值 r1，則，則lrR1需要指出：需要指出：手冊中給出的手冊中給出的 r1值，則是指溫度為值，則是指溫度為20時的導線電時的導線電阻，當實際運行的溫度不等于阻，當實際運行的溫度不等于20時，應按下式進行修正：時，應按下式進行修正： )20(120rr式中，式中，為電阻的溫度系數為電阻的溫度系數(1/)，銅取，銅取0.00382（1/），鋁?。?，鋁取0.0036（1/）。）。 電抗：電抗： 每相導線單位長度的等值電抗為：每相導線單位長度的等值電抗為：rrrsrsfx0157. 0lg1445. 010)5 . 0lg6 . 4(2av4av1式中，式中，r為相對磁導率，銅和鋁的為相對磁導率，銅

27、和鋁的 ; r為導線半徑（為導線半徑（m）；）；Sav為三相導線的線間幾何均距（為三相導線的線間幾何均距（m）。）。1r河北科技大學電氣工程系河北科技大學電氣工程系252022-3-73.2 電力系統(tǒng)元件參數和等值電路電力系統(tǒng)元件參數和等值電路3cabcabavssss注意：注意：為了使三相導線的為了使三相導線的電氣參數對稱，應將輸電電氣參數對稱，應將輸電線路的各相導線進行換位，線路的各相導線進行換位，如圖如圖3-15所示。所示。圖圖3-14 三相導線的布置方式三相導線的布置方式a）等邊三角形布置）等邊三角形布置 b）水平等距布置）水平等距布置圖圖3-15 一次整循環(huán)換位一次整循環(huán)換位ssav

28、若三相導線等邊三角形若三相導線等邊三角形排列，則排列，則 sss26. 1233av若三相導線水平等距離若三相導線水平等距離排列，則排列，則河北科技大學電氣工程系河北科技大學電氣工程系262022-3-73.2 電力系統(tǒng)元件參數和等值電路電力系統(tǒng)元件參數和等值電路通常架空線路的電抗值在通常架空線路的電抗值在0.4/km左右，則左右，則 lxX1電納：電納： 每相導線單位長度的等值電容（每相導線單位長度的等值電容（F/km）為：）為： 6110lg0241. 0rsCav則單位長度的電納（則單位長度的電納（S/km）為：）為： 6av1110lg58. 7rsCb一般架空線路一般架空線路b1的值

29、為的值為 S/km左右，則左右，則 61058. 2lbB1電導：電導： 電導參數是反映沿線路絕緣子表面的泄露電流和導電導參數是反映沿線路絕緣子表面的泄露電流和導線周圍空氣電離產生的電暈現象而產生的有功功率損耗線周圍空氣電離產生的電暈現象而產生的有功功率損耗 。 說明：說明：通常架空線路的絕緣良好，泄露電流很小，可以忽略不計。通常架空線路的絕緣良好，泄露電流很小，可以忽略不計。 河北科技大學電氣工程系河北科技大學電氣工程系272022-3-73.2 電力系統(tǒng)元件參數和等值電路電力系統(tǒng)元件參數和等值電路電暈現象：電暈現象：在架空線路帶有高電壓的情況下，當導線表面的在架空線路帶有高電壓的情況下，當

30、導線表面的電場強度超過空氣的擊穿強度時，導線周圍的空氣被電離而電場強度超過空氣的擊穿強度時，導線周圍的空氣被電離而產生局部放電的現象。產生局部放電的現象。 當線路電壓高于當線路電壓高于電暈臨界電壓電暈臨界電壓時，將出現電暈損耗，與時，將出現電暈損耗，與電暈相對應的導線單位長度的等值電導（電暈相對應的導線單位長度的等值電導（S/km）為：）為： 32110UPgglgG1因此，因此， 式中，式中， 為實測線路單位長度的電暈損耗功率（為實測線路單位長度的電暈損耗功率（kW/km）。）。 gP注意：注意：通常由于線路泄漏電流很小，而電暈損耗在設計線路通常由于線路泄漏電流很小，而電暈損耗在設計線路時已

31、經采取措施加以限制，故在電力網的電氣計算中，近似時已經采取措施加以限制，故在電力網的電氣計算中，近似認為認為 。 0G在設計架空線路時依據電暈臨界電壓規(guī)定了在設計架空線路時依據電暈臨界電壓規(guī)定了不需要驗算電暈的不需要驗算電暈的導線最小外徑：導線最小外徑：110kV導導線外徑不應小于線外徑不應小于9.6mm；220kV導線外徑不導線外徑不應小于應小于21.3mm；60kV及以下的導線不必驗及以下的導線不必驗算電暈臨界電壓；算電暈臨界電壓；220kV以上的超高壓輸電以上的超高壓輸電線，采用分裂導線或擴徑導線以增大每相導線，采用分裂導線或擴徑導線以增大每相導線的等值半徑，提高電暈臨界電壓線的等值半徑

32、，提高電暈臨界電壓河北科技大學電氣工程系河北科技大學電氣工程系282022-3-73.2 電力系統(tǒng)元件參數和等效電路電力系統(tǒng)元件參數和等效電路2輸電線路的等效電路輸電線路的等效電路一字型等效電路一字型等效電路 ： 用于長度不超過用于長度不超過100km的架空線路（的架空線路（35kV及以下）和線及以下）和線路不長的電纜線路（路不長的電纜線路（10kV及以下）。及以下）。型或型或T型等效電路：型等效電路：（110220kV）和）和長度不超過長度不超過100km的電纜線路（的電纜線路（10kV以上）。以上）。 用于長度為用于長度為100300km的架空線路的架空線路圖圖3-16 一字型等效電路一字

33、型等效電路圖圖3-17 型或型或T型等效電路型等效電路a）型型 b）T型型河北科技大學電氣工程系河北科技大學電氣工程系292022-3-73.2 電力系統(tǒng)元件參數和等效電路電力系統(tǒng)元件參數和等效電路 三、變壓器的參數計算及等效電路三、變壓器的參數計算及等效電路1雙繞組變壓器雙繞組變壓器 雙繞組變壓器采用雙繞組變壓器采用型等效電路，如圖型等效電路，如圖3-18所示。所示。35kV及及以下的變壓器，勵磁支路可忽略不計，可用簡化等效電路。以下的變壓器，勵磁支路可忽略不計，可用簡化等效電路。注意：注意：變壓器等值電路中的電納的符號與線路等值電路中電納的符號相變壓器等值電路中的電納的符號與線路等值電路中

34、電納的符號相反，前者為負，后者為正；因為前者為感性，后者為容性。反，前者為負，后者為正；因為前者為感性，后者為容性。 圖圖3-18 雙繞組變壓器的等效電路雙繞組變壓器的等效電路a）型等效電路型等效電路 b）勵磁支路用功率表示的等效電路）勵磁支路用功率表示的等效電路 c）簡化等效電路）簡化等效電路河北科技大學電氣工程系河北科技大學電氣工程系302022-3-73.2 電力系統(tǒng)元件參數和等效電路電力系統(tǒng)元件參數和等效電路電阻電阻RT：32232Cu10103TNNTNkRUSRIPP32210NNkTSUPR由于由于 所以所以 （） 電抗電抗XT：由于由于 2310100103%NTNNTNkUX

35、SUZIUNkNTSUUX%102對小容量變壓器，對小容量變壓器， 則則NkNTSUUZ%10222TTTRZX所以所以 （） 河北科技大學電氣工程系河北科技大學電氣工程系312022-3-73.2 電力系統(tǒng)元件參數和等效電路電力系統(tǒng)元件參數和等效電路電導電導GT： 變壓器的電導是用來表示鐵心損耗的。變壓器的電導是用來表示鐵心損耗的。 320321010NNFeTUPUPG電納電納BT：32010NTUQB10010033100%0000NNNNNSQIUIUIIINSIQ100%0052010%NNTUSIB變壓器的電納是用來表征變壓器的勵磁特性的。變壓器的電納是用來表征變壓器的勵磁特性的。

36、所以所以 （S） 所以所以 （S） 由由 得：得： 因此因此 （S） 說明：說明：以上各式中，以上各式中， U 、S、P、Q、的單位分別為、的單位分別為kV、kVA、kW和和kvar。河北科技大學電氣工程系河北科技大學電氣工程系322022-3-73.2 電力系統(tǒng)元件參數和等效電路電力系統(tǒng)元件參數和等效電路三繞組變壓器三繞組變壓器三繞組變壓器的等效電路如圖三繞組變壓器的等效電路如圖3-19所示。所示。 圖圖3-19 三繞組變壓器的等效電路三繞組變壓器的等效電路a）勵磁回路用導納表示）勵磁回路用導納表示 b）勵磁回路用功率表示）勵磁回路用功率表示河北科技大學電氣工程系河北科技大學電氣工程系332

37、022-3-7電阻電阻RT1、 RT2、 RT33.2 電力系統(tǒng)元件參數和等效電路電力系統(tǒng)元件參數和等效電路三繞組變壓器容量比有三種不同類型：三繞組變壓器容量比有三種不同類型：F100/100/100：三個繞組的容量均等于變壓器的額定容量；三個繞組的容量均等于變壓器的額定容量；F100/100/50：第三個繞組的容量為變壓器額定容量的：第三個繞組的容量為變壓器額定容量的50%；F100/50/100：第二個繞組的容量為變壓器額定容量的：第二個繞組的容量為變壓器額定容量的50%。 通過短路試驗可得到任兩個繞組的短路損耗通過短路試驗可得到任兩個繞組的短路損耗 、 、 ，則每一個繞組的短路損耗為則每

38、一個繞組的短路損耗為 21kP32kP13kP對對100/100/100的變壓器：的變壓器：河北科技大學電氣工程系河北科技大學電氣工程系342022-3-7211332313322123213211212121kkkkkkkkkkkkPPPPPPPPPPPP3.2 電力系統(tǒng)元件參數和等值電路電力系統(tǒng)元件參數和等值電路322333222232211101010NNkTNNkTNNkTSUPRSUPRSUPR131332322121kkkkkkkkkPPPPPPPPP由由 得：得： 所以所以 河北科技大學電氣工程系河北科技大學電氣工程系352022-3-7132132313133223223323

39、2450100450100kkNNkkkkNNkkPPSSPPPPSSPP3.2 電力系統(tǒng)元件參數和等效電路電力系統(tǒng)元件參數和等效電路 短路試驗有兩組數據是按短路試驗有兩組數據是按50%容量的繞組達到額定容量容量的繞組達到額定容量時測量的值。因此，應先將各繞組的短路損耗按變壓器的額時測量的值。因此，應先將各繞組的短路損耗按變壓器的額定容量進行折算，然后再計算電阻。如對容量比為定容量進行折算，然后再計算電阻。如對容量比為100/100/50的變壓器，其折算公式為的變壓器，其折算公式為式中，式中， 、 為未折算的繞組間短路損耗（銘牌數據）；為未折算的繞組間短路損耗（銘牌數據）； 、 為折算到變壓器

40、額定容量下的繞組間短路損耗。為折算到變壓器額定容量下的繞組間短路損耗。32kP13kP32kP13kP對對100/100/50和和100/50/100的變壓器：的變壓器：河北科技大學電氣工程系河北科技大學電氣工程系362022-3-73.2 電力系統(tǒng)元件參數和等效電路電力系統(tǒng)元件參數和等效電路電抗電抗XT1、 XT2、XT3%)%(21%)%(21%)%(21%211332313322123231211kkkkkkkkkkkkUUUUUUUUUUUU所以所以 %131332322121kkkkkkkkkUUUUUUUUU由由 得：得： NNkTNNkTNNkTSUUXSUUXSUUX23322

41、2211%10%10%10電導電導GT與電納與電納BT ： 同雙繞組變壓器。同雙繞組變壓器。說明：說明：1）廠家給出的短路電壓百分數已）廠家給出的短路電壓百分數已歸算到變壓器的額定容量，因此在計算電歸算到變壓器的額定容量，因此在計算電抗時，不論變壓器各繞組的容量比如何，抗時，不論變壓器各繞組的容量比如何，其短路電壓百分數不必再進行折算。其短路電壓百分數不必再進行折算。2）參數計算時，要求將參數歸算到哪一）參數計算時，要求將參數歸算到哪一電壓等級，則計算公式中的電壓等級，則計算公式中的 UN為相應等為相應等級的額定電壓。級的額定電壓。河北科技大學電氣工程系河北科技大學電氣工程系372022-3-

42、73.3 電力網的電壓計算電力網的電壓計算 一、電壓降落與電壓損失一、電壓降落與電壓損失 1電壓降落電壓降落:是指線路首末端電壓的相量差，即是指線路首末端電壓的相量差，即 )j(21XRIUUU 圖圖3-20a中，阻抗中流過的電流為中，阻抗中流過的電流為 ，相量圖如圖，相量圖如圖3-20b所示。所示。 22IIIC圖圖3-20 輸電線路的輸電線路的型等效電路及相量圖型等效電路及相量圖a）等效電路）等效電路 b）相量圖）相量圖河北科技大學電氣工程系河北科技大學電氣工程系382022-3-73.3 電力網的電壓計算電力網的電壓計算當負荷為感性時，當負荷為感性時， 2222jQPIUS222*22U

43、jQPUSI22222222222)(UjUURQXPjUXQRPjXRUjQPU因此因此 2222UXQRPU其中：其中： 電壓降落的縱分量電壓降落的縱分量 2222URQXPU電壓降落的橫分量電壓降落的橫分量 線路首端電壓有效值為：線路首端電壓有效值為： 222221)(UUUU末端電壓的相位差為：末端電壓的相位差為： 2221tanUUU則則 說明：說明：上述公式是按感性負荷下推出的，若為容性負荷，公式不變，無功上述公式是按感性負荷下推出的，若為容性負荷，公式不變，無功功率功率Q前面的符號應改變。前面的符號應改變。河北科技大學電氣工程系河北科技大學電氣工程系392022-3-73.3 電

44、力網的電壓計算電力網的電壓計算2電壓損失電壓損失:是指線路首末端電壓的代數差，即是指線路首末端電壓的代數差，即 21UUU222221)(UUUU將將 按二項式定理展開并取前兩項得：按二項式定理展開并取前兩項得： 2222222222212)(2UUUUUUUUUU2222212UUUUUU因此因此 幾點說明幾點說明: : F對于對于110kV及以下電壓等級的電力網，可忽略電壓降落的橫及以下電壓等級的電力網，可忽略電壓降落的橫分量分量 ，此時，電壓損失就等于電壓降落的縱分量此時，電壓損失就等于電壓降落的縱分量 ，即，即 2U2U222221UXQRPUUUU河北科技大學電氣工程系河北科技大學電

45、氣工程系402022-3-73.3 電力網的電壓計算電力網的電壓計算FP2、Q2、U2的單位分別為的單位分別為kW、kvar 和和kV ，且所有參數必須且所有參數必須是線路上同一點的參數。是線路上同一點的參數。F電壓損失通常以線路額定電壓的百分數表示，即電壓損失通常以線路額定電壓的百分數表示，即100%21NUUUUF如果已知線路首端的參數如果已知線路首端的參數 P1、Q1、U1，則則111UXQRPU 二、地方電力網的電壓損失計算二、地方電力網的電壓損失計算 1放射形線路電壓損失計算放射形線路電壓損失計算1U 放射形線路如圖放射形線路如圖3-21a所示。設線路首末端相電壓分別為所示。設線路首

46、末端相電壓分別為 和和 ，負荷電流為，負荷電流為I ，負荷的功率因數為，負荷的功率因數為 ，則，則 2U2cos河北科技大學電氣工程系河北科技大學電氣工程系412022-3-7XIRIUUUUj2213.3 電力網的電壓計算電力網的電壓計算對應的相量圖如圖對應的相量圖如圖3-21b所示。所示。22sincosIXIRbgaffdafadU則一相的電壓損失為：則一相的電壓損失為：aeUUU21為便于計算，用為便于計算，用 代替代替 ，則，則 adae圖圖3-21 放射式線路電壓損失相量圖放射式線路電壓損失相量圖a）放射式線路簡化電路圖）放射式線路簡化電路圖 b）電壓損失相量圖）電壓損失相量圖河北

47、科技大學電氣工程系河北科技大學電氣工程系422022-3-73.3 電力網的電壓計算電力網的電壓計算換算成線電壓損失為：換算成線電壓損失為：)sincos(3322XRIUU)sincos(cos33222XRUPNNUQXPR 式中，式中，P、Q、UN 、 的單位分別為的單位分別為kW、kvar 、kV和和V。U2放射形線路電壓損失計算放射形線路電壓損失計算各支線的負荷功率各支線的負荷功率用用p、q表示；表示；各段干線的功率各段干線的功率 用用P、Q表示；表示；各段線路的長度、電阻和電抗各段線路的長度、電阻和電抗分別用分別用l、r和和x表示；表示； 各負荷到電源之間的干線長度、電阻和電抗各負

48、荷到電源之間的干線長度、電阻和電抗分別用分別用L、R和和X表示。表示。 圖圖3-22中：中：河北科技大學電氣工程系河北科技大學電氣工程系432022-3-7 若忽略各段線路的功率損耗，則每段干線的功率可用各若忽略各段線路的功率損耗，則每段干線的功率可用各支線的負荷功率表示，即支線的負荷功率表示，即3211pppPl1段：段： 3211qqqQl2段：段： 322ppP322qqQl3段：段： 33pP 33qQ 各線干段的電壓損失為各線干段的電壓損失為:NUxQrPU11111l1段：段： NUxQrPU22222l2段：段： l3段：段： NUxQrPU333333.3 電力網的電壓計算電力

49、網的電壓計算圖圖3-22 樹干式線路電壓損失計算圖樹干式線路電壓損失計算圖河北科技大學電氣工程系河北科技大學電氣工程系442022-3-73.3 電力網的電壓計算電力網的電壓計算n段干線的總電壓損失為各段干線的電壓損失之和，即段干線的總電壓損失為各段干線的電壓損失之和，即 niNiiiiniiUxQrPUU11若將各線干段的負荷用各支線負荷表示，則上式可寫成：若將各線干段的負荷用各支線負荷表示，則上式可寫成： niNiiiiUXqRpU1電壓損失的百分數為電壓損失的百分數為niiiiiNNxQrPUUUU123)(10110010%niiiiiNXqRpUU12)(101%或或河北科技大學電氣

50、工程系河北科技大學電氣工程系452022-3-7當各段線路的導線截面、功率因數相同時，有當各段線路的導線截面、功率因數相同時，有3.3 電力網的電壓計算電力網的電壓計算101%11112niiiniiiNlQxlPrUU10111112niiiniiiNLqxLprU3均勻無感線路電壓損失計算均勻無感線路電壓損失計算CAMAULpLpUrUNniiiniiiN211211010% 對于全線導線型號一致且可不計線路感抗或負荷對于全線導線型號一致且可不計線路感抗或負荷 的線路的線路, ,其電壓損失百分數可表示為其電壓損失百分數可表示為 1cos式中式中, 為導線的電導率；為導線的電導率；A為導線的

51、截面；為導線的截面； 為線路的所有功率矩（或叫負荷矩）之和；為線路的所有功率矩（或叫負荷矩）之和；C為計算系數，與為計算系數，與線路電壓、接線方式及導線材料有關，可查表線路電壓、接線方式及導線材料有關，可查表3-1。iiiilPLpM河北科技大學電氣工程系河北科技大學電氣工程系462022-3-73.3 電力網的電壓計算電力網的電壓計算3均勻分布負荷的三相線路電壓損失計算均勻分布負荷的三相線路電壓損失計算 圖圖3-23中，設單位長度的負荷電流為中，設單位長度的負荷電流為i（A/km），則微小線），則微小線段段 dl上的負荷電流為上的負荷電流為idl，這一負荷電流通過長度為，這一負荷電流通過長度

52、為 l、電阻為、電阻為 r1l的線路所產生的電壓損失為的線路所產生的電壓損失為llirUd3)(d1LLLLLLlirdllirU00002332112)2(301LLLUirUNN)2(22)(30101LLUPrLLUriLUNNN 上式說明：上式說明：計算均勻分布負荷線路的電壓損失時，可以用一個與均勻分布的總負計算均勻分布負荷線路的電壓損失時，可以用一個與均勻分布的總負荷相等，位于均勻分布負荷中點的集中負荷等值代替。荷相等，位于均勻分布負荷中點的集中負荷等值代替。圖圖3-23 具有均勻分布負荷的電力網具有均勻分布負荷的電力網河北科技大學電氣工程系河北科技大學電氣工程系472022-3-7

53、3.4 輸電線路導線截面的選擇輸電線路導線截面的選擇 一、導線截面選擇的基本原則一、導線截面選擇的基本原則1發(fā)熱條件：發(fā)熱條件： 導線在通過正常最大負荷電流（計算電流）時導線在通過正常最大負荷電流（計算電流）時產生的發(fā)熱溫度不超過其正常運行時的最高允許溫度。產生的發(fā)熱溫度不超過其正常運行時的最高允許溫度。2電壓損失條件：電壓損失條件： 導線或電纜在通過正常最大負荷電流時產導線或電纜在通過正常最大負荷電流時產生的電壓損失應小于電壓損失，以保證供電質量。生的電壓損失應小于電壓損失，以保證供電質量。3機械強度條件：機械強度條件： 在正常工作條件下，導線應有足夠的機械在正常工作條件下，導線應有足夠的機

54、械強度以防止斷線，故要求導線截面不應小于最小允許截面。強度以防止斷線，故要求導線截面不應小于最小允許截面。4 經濟條件：經濟條件： 選擇導線截面時，即要降低線路的電能損耗和選擇導線截面時，即要降低線路的電能損耗和維修費等年運行費用，又要盡可能減少線路投資和有色金屬消維修費等年運行費用，又要盡可能減少線路投資和有色金屬消耗量，通?？砂磭乙?guī)定的經濟電流密度選擇導線截面。耗量，通?？砂磭乙?guī)定的經濟電流密度選擇導線截面。河北科技大學電氣工程系河北科技大學電氣工程系482022-3-73.4 輸電線路導線截面的選擇輸電線路導線截面的選擇5電暈條件：電暈條件： 高壓輸電線路產生電暈時，不僅會引起電暈損

55、高壓輸電線路產生電暈時，不僅會引起電暈損耗，而且還產生噪聲和無線電干擾，為了避免電暈的發(fā)生，導耗，而且還產生噪聲和無線電干擾，為了避免電暈的發(fā)生，導線的外徑不能過小。線的外徑不能過小。根據設計經驗，導線截面選擇的原則如下：根據設計經驗，導線截面選擇的原則如下： 對區(qū)域電力網：對區(qū)域電力網：先按經濟電流密度按選擇導線截面，然后先按經濟電流密度按選擇導線截面，然后再校驗機械強度和電暈條件。再校驗機械強度和電暈條件。 對地方電力網：對地方電力網：先按允許電壓損失條件選擇導線截面，以先按允許電壓損失條件選擇導線截面，以保證用戶的電壓質量，然后再校驗機械強度和發(fā)熱條件。保證用戶的電壓質量，然后再校驗機械

56、強度和發(fā)熱條件。對低壓配電網：對低壓配電網：通常先按發(fā)熱條件選擇導線截面，然后再通常先按發(fā)熱條件選擇導線截面，然后再校驗機械強度和電壓損失。校驗機械強度和電壓損失。河北科技大學電氣工程系河北科技大學電氣工程系492022-3-73.4 輸電線路導線截面的選擇輸電線路導線截面的選擇 二、按發(fā)熱條件選擇導線截面二、按發(fā)熱條件選擇導線截面 按發(fā)熱條件選擇三相系統(tǒng)中的相線截面的方法按發(fā)熱條件選擇三相系統(tǒng)中的相線截面的方法: :應使導線應使導線的允許載流量的允許載流量Ial不小于通過相線的計算電流不小于通過相線的計算電流I30，即，即 00alalK此時，按發(fā)熱條件選擇截面的條件為：此時，按發(fā)熱條件選擇

57、截面的條件為： 30IalIK30IalIu導線的允許載流量與環(huán)境溫度和敷設條件有關。當導線敷導線的允許載流量與環(huán)境溫度和敷設條件有關。當導線敷設地點的環(huán)境溫度與導線允許載流量所采用的環(huán)境溫度不同設地點的環(huán)境溫度與導線允許載流量所采用的環(huán)境溫度不同時，則允許載流量應乘以溫度校正系數，即時，則允許載流量應乘以溫度校正系數，即 河北科技大學電氣工程系河北科技大學電氣工程系502022-3-73.4 輸電線路導線截面的選擇輸電線路導線截面的選擇3 .1032.0053.0AlCuAlCuIIAlAlCuCuRIRI22AlIAlIAlAlCuCu22或或 AlCuII3 . 1 即銅導線允許載流量為

58、同截面鋁導線允許載流量的即銅導線允許載流量為同截面鋁導線允許載流量的1.3倍。倍。u環(huán)境溫度的規(guī)定：在室外，取當地最熱月平均氣溫；在室環(huán)境溫度的規(guī)定：在室外，取當地最熱月平均氣溫；在室內，取當地最熱月平均氣溫加內，取當地最熱月平均氣溫加5。對埋入土中的電纜，取。對埋入土中的電纜，取當地最熱月地下當地最熱月地下0.81m深處的土壤月平均氣溫。深處的土壤月平均氣溫。u銅、鋁導線的等效換算銅、鋁導線的等效換算: 若近似認為銅、鋁導線的散熱情若近似認為銅、鋁導線的散熱情況相同，則其發(fā)熱溫度相同時，可認為其功率損耗相同，況相同，則其發(fā)熱溫度相同時，可認為其功率損耗相同，即：即：河北科技大學電氣工程系河北

59、科技大學電氣工程系512022-3-73.4 輸電線路導線截面的選擇輸電線路導線截面的選擇 對對動動力力線線路，路， 一一般般要要求求中中性性線線截截面面應應不不小小于于相相線線截截面面的的一一半半，即即 0.5 ；對對照照明明線線路，路，因因中中性性線線電電流流與與相相線線電電流流相相等，等，因因此，此，可可取取 。F保護線（保護線（PE線）截面的選擇：保護線截面一般應不小于相線）截面的選擇：保護線截面一般應不小于相線截面的一半，即線截面的一半，即 0.5 ；當相線截面當相線截面 16mm2時，可時，可取取 。PEAAAAPEAF中性線（中性線（N線）截面的選擇：對動力線路，線）截面的選擇：

60、對動力線路， 一般要求中性一般要求中性線截面應不小于相線截面的一半，即線截面應不小于相線截面的一半，即 0.5 ；對照明線路，；對照明線路，因中性線電流與相線電流相等，因此，可取因中性線電流與相線電流相等，因此，可取 。0AAAA 0F保護中性線（保護中性線（PE線）截面的選擇：線）截面的選擇：PE線兼有中性線和線兼有中性線和保護線的雙重功能，截面選擇應同時滿足上述二者的要求，保護線的雙重功能，截面選擇應同時滿足上述二者的要求，并取其中并取其中較大者較大者作為作為PE線截面，因此線截面，因此(0.51) 。PENAAu低壓系統(tǒng)中性線和保護線的選擇低壓系統(tǒng)中性線和保護線的選擇河北科技大學電氣工程