第二章电力线路

1、电气工程基础输电线的参数及模型The parameters and model oftransmission line电爼3終畫2 m匕主要内容2004/6主要内容电力线路及结构电力线路参数及计算电力线路及结构 电力线路参数及计算 三相输电线模型2 m匕电力线路及结构2004/6电力线路：架空线路和电缆线路主要内容电力线路及结构架空线路由导线、避雷线(或称架空地 线)、杆塔、绝缘子和金具等主要元件 组成。导线：传输电流电力线路参数及计算避雷线(ground wire ):引雷入地，保护线 路三相输电线模型杆塔：支持线路和杆塔，并保证必要 安全距离绝缘子(insulator):使导线与杆塔之间保

2、2 m匕2004/6主要内容导线的材料：铜、铝、钢等 导线型号：电力线路及结构LJ-70表示铝绞线，额定截面积为70mm2TJ-35表示铜绞线，额定截面积为35mm2导线电力线路参数及计算LGJ - 240表示钢芯铝绞线, 积为240mm2铝部分额定截面分裂导线和扩径导线2 m匕杆塔2004/6主要内容水泥杆由钢筋和水泥构成，通过水泥杆 厂专用设备生产岀来的。铁塔由角钢构 成，多数铁件运到现场组装。电力线路及结构水泥杆或铁塔底部有基础和接地装置。电力线路参数及计算基础一般由石头或钢筋混凝土构成。接 地装置由放射形接地线组成。基础和接 地装置都是埋在地下的，称为“隐蔽工 壬口 ”fe O2004

3、/6主要内容水泥杆或铁塔主要有两种类型：耐张杆塔和直 线杆塔。电力线路及结构电力线路参数及计算几十公里、几百公里的输电线路，都要分成若 干个耐张段。每个耐张段的头尾两根杆塔，就 是耐张杆塔，它不但承受因导线自身重力引起 的向下压力，同时要承受导线的水平拉力。耐 张杆塔四个方向都必须装设钢较线制成的地锚 式拉线，拉线固定在钢筋制成的拉线头上。一个耐张段中除了头尾的两根耐张杆塔，中间 还可能有若干根支撑杆塔，称为“直线杆塔” C 通常情况下直线杆塔两侧水平拉力互相抵消， 只承受垂直压力，所以不用地锚式拉线固定。2004/6主要内容电力线路及结构非专业人士想判别眼前的杆塔属直线杆 或属耐张杆塔，一是

4、看每相绝缘子串数: 一串的属直线杆塔，二串的属耐张杆塔。 二是看绝缘子串的朝向：垂直朝向的属 直线杆塔，两串背靠背不与地面垂直的 属耐张杆塔。电力线路参数及计算2 m匕2004/6主要内容电力线路及结构电力线路参数及计算W2 m匕电力线路参数及计算2004/6电阻电抗X,电导g和电纳b主要内容电力线路 及结构电力线路 参数及计算怪1 2-2兀型等值电路图2004/6主要内容电力线路及结构电力线路参数及计算单位长度导线电阻:查手册1 S不同温度下电阻：斤=2o 1 + &（一20） Q/km（a电阻温度系数）若导线长度为则其电阻为：R = rJ交流电阻略大于直流电阻：集肤效应2004/6主要内容

5、电力线路及结构电力线路参数及计算单位长度电抗：查手册兀=2/(4.61gZ+ 0.5“, )x10r其中几何均距“心兀可见X与导线几何尺寸、三相导线排列方式和相间距离有关电缆线路的电抗远小于架空线路(C)2 m匕输电线路电抗2004/6分裂导线的电抗主要内容兀1 = 0.1445 lg 仏 +电力线路及结构=命血2山3心电力线路参数及计算为次导线等值半径 n为分裂次数（如4）o OOXo一相主要内容电力线路及结构电力线路参数及计算三相输电线模型湖南电力倒塔的原因分析2004/6主要内容电力线路及结构电力线路参数及计算贵州湖南电力塔架倒塌主要是直线塔压 倒，重冰区极少采用张力塔，压倒起因 是覆冰

6、太严重，平均覆冰达到110毫米, 每个塔承受的压力达到36吨，而设计标 准为承重4到6吨，这种天气十分罕见， 一是温度低，负5度到0度天气持续了 近一个月，湿度长期在85%以上，又没 有刮风，所以形成了极强的垂直压力。 过高的垂直载荷由塔身和导线上的覆冰 同时引起de2004/6杆塔主要内容线路要架空就必须有两种杆塔-即一 是直线塔、另一种是耐张塔，电力线路及结构电力线路参数及计算电力线路最易岀危险的是耐张塔，因为 导线受张力架空后，沿导线纵向拉起的 力全部挂在耐张塔上，即耐张塔要承受 电力线路架空后的张力载荷，也就是要 当成墙壁一样承受导线的拉力。主要内容电力线路及结构电力线路参数及计算导线

7、的标称截面，400/35,即400表示导线的 铝股部分横截面积为400平方mm, 35表示钢 芯部分横截面积为35平方nun。（说明：湖南贵 州省级联络调度系统为500KV线路，下级区市 级线路为220kV系统，目前主要引起大范围停 电原因为500kV省级联络线塔架倒塌。）当前 500kV高压送电线路多为该型导线，然后每相 导线有4根，一条线路为3相导线，共12根导线, 还有两根避雷线。湖南的倒塌线路就是这样 的导线结构，架空在天上的共有14根线。2004/6主要内容按湖南的多年的气象条件，设计时冰厚 为10mm。导线上履lOmm厚的冰后的增 加重量计算是：1.04kg.电力线路及结构每一米导

8、线的上加冰后的重量是：1.511+1.04=2.551kgo电力线路参数及计算12根导线总重量为30.61250mm的冰产生的张力是10mm冰的148.33/30.612=4.85倍。2004/6主要内容电力线路及结构电力线路参数及计算为何导线不断而塔倒的问题，这是因为 耐张塔要承受不利的力矩效应（塔高20 米），而导线只单纯的承受纵向张力。 在所有的导线中心均用钢绞线进行承力, 在履冰时，首先崩溃的一定是耐张塔， 再才是倒塔的冲击力挣断导线。这就好 比用绳子拴到一棵树上，用力扯绳子， 断掉的一定是树根，因绳子只受纵向拉 力，故先断的是树，树断后，对绳子产 生冲击，再断绳子。2004/6主要内

9、容电力线路及结构电力线路参数及计算北方未倒塔的原因是：天气干冷，塔身 不会凝冰，导线上只是有附着积雪，没 有大量挂冰，而且在设计时冰厚就取得 大,般在30mni左右。而湖南的事故中, 导线上全部凝冰达50100mm,塔身及 绝缘子上全结成了水桶。这样多的额外 荷载均由铁塔来承受，远远超岀了国家 规定的铁塔使用条件。主要内容电力线路及结构1. 所用的设计气象条件有无修订的必要, 这些规范出自什么年代，最近30-50年全 球气象都有所变化，我国是否有统计资 料？在我国电力系统或相关部门有没有 砺究？电力线路参数及计算2. 由于电荒，我们的电力部门集中精力 铺摊子建电网上，对新技术开发和应用 很彳呆

10、守3. 全国一张网（如特高压）还是分而治 之的网好？为什么我们的电网如此脆弱 不能互相支援？2004/6主要内容电力线路及结构电力线路参数及计算三相输电线每相电纳为，本身半径输电线路的电纳是与导线周围电场有关, 当导线中通有交流电流时，其周围就存 在电场，电场中任一点电位与导线上电 荷密度成正比，而电位与电荷密度的比 例系数的倒数就是电容b = coC =7.58x10“S /kmlgB = coC = 2 兀 fC2004/6主要内容电导是用来反映泄漏电流和空气游离所 引起的有功功率损耗的一种参数电力线路及结构电力线路参数及计算电晕现象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

11、过空气 的击穿强度时，导线附件的空气游离而 产生局部放电现象(localized discharge)。线路开始岀现电晕的电压 为临界电压Vergi =4xio-3 S/km1 U22004/6电晕现象(corona)主要内容电力线路及结构特点为：岀现与日晕相似的光层，发岀嗤嗤的 声音，产生臭氧、氧化氮等。易发生场所：常发生在不均匀电场中电场强度 很高的区域内(例如高压导线的周围，带电体的尖端附近)。电力线路参数及计算减少导体电极曲率半径 小的部位。是减少和防 止电晕的最佳途径。2004/6主要内容电力线路及结构电力线路参数及计算2004/6主要内容电力线路及结构电力线路参数及计算电晕的放电电

12、流与天气湿度以及空气的 流动速度有关。一条HOkV电力线路和 一个llOkV变电所组成的电力系统有50 个地方会产生电晕现象，那么这个电力 系统所损耗的功率就有55llkW,其电 能损耗不亚于一台2万kVA的电力变压器 的空载损耗。据不完全统计，全国每年 因电晕损耗的电能达到了20.5亿kWho2004/6主要内容电力线路及结构电力系统容易产生电晕的地方大体有三处：电力线路参数及计算1）第一是在变电所母线两端的耐张线夹处，其 电晕主要是因为母线尾端剪切不平滑并带有毛 朿IJ,以及耐张线夹与绝缘子连接的穿钉上的开 口销比较尖锐，易产生电晕。2004/6主要内容电力线路及结构电力线路参数及计算3）

13、弟二是在直线杆 塔上，主要是因为 悬垂线夹与挂板连 接的穿钉上的开口 销尾端比较尖锐， 也易产生电晕。 - 三相输电 线模型2）第二是在线路的耐张杆塔处，因为耐 张杆塔跳线的两端剪切不平滑，易产生 电晕，耐张线夹与绝缘子碗头穿钉上的 开口销也易产生电晕。主要内容电力线路及结构(1) 电晕引起电能的损耗，并对通讯和广播发 生干扰。例如，雷雨时尖端电晕发电，避雷针 即用此法中和带电的云层而防止雷击。电力线路参数及计算(2) 静电复印机的充电过程是光导体鼓在暗处 并处在某一极性的电场中，使其表面均匀地充 上某种极性的电荷而具肴一定的癢面电位的过 程。这一过程实际上是鼓的敏化过程，使原来 不具备感光性

14、的鼓具有较好的感光性。它通常 采用电晕放电法，即在离鼓一定距离的电极丝 上加高压电，使其产生电晕放电，使光导体表 面带上静电荷的过程，这个过程叫“充电”。2004/6例题：有一额定电压为110KV的双回路线路， 长度为100km,导线LGJ-185,三相水平排列， 相间距离4m,求线路参数主要内容解:查表得导线外径4= 19mm,电力线路及结构几何均距1）单位参数D/z/ =4x4x8-5.04P_S31.5185= 0.17电力线路参数及计算n5 04 x IO3 = 0.1445 lg 亠 + 0.0157 = 0.1445 lg - 厂/7 58b =- = 2.78xl06r+ 0.0

15、157 = 0.4092 m匕2004/62）双回路每相参数主要内容= i1Zxioo = 8.5电力线路及结构2 2X = -xl = 20 A52电力线路参数及计算B = 2bl = 5.56xl04三相输电线等值电路2004/6主要内容电力线路及结构等值电路和各种运行特性。本节主要从 分布参数电压、电流特性导岀输电线在 稳态交流电压作用下，线路两端电压和 电流关系，并由此得到输电线电力线路参数及计算2004/6长输电线路的电压、电流图主要内容电力线路及结构+ T。 11 A21/Wki11电力线路参数及计算 xAxx ll + Au丰KAX输电线路方程和等值电路2004/6电流I在dX微

16、段阻抗中的电压降主要内容电力线路及结构电力线路参数及计算dU = Izxdx =dUdx流入dX微段并联导纳中的电流di -（U + dU） yxdx + Uydx + ydUdx忽略二阶微分，推导出2004/6再对进行一次求导主要内容电力线路及结构d2Ud?d2I、dx1= Uziyi =y2U= kxyx =/2/电力线路参数及计算A iy = Jzji T输电线路传播常数 特征方程s?-尸二。特征方程式的根Sy = y2004/6微分方程的解主要内容U =+ C2厂=Cchpc + C；shpc电力线路及结构同理可得 I = Bchpc + B；shpc 当 X=0 时 U = U2=Cr电力线路参数及计算三相输电线模型dUdx LoC；=-Cyshpc + Cychpc - C2y = Z2z12004/6主要内容B： = /2; B；=电力线路及结构电力线路参数及计算均匀长线方程少=聲 chpc + Zcshpc胆鸟chpc H-shpcZ C当X = l