电力工程第三章

第三章电力系统稳态分析第一节线路结构按用途分输电线路配电线路按结构分架空线路电缆线路架空线路由导线、避雷线、杆塔、绝缘子和金具等组成一、架空线路导线和避雷线避雷线一般用钢线导线：可用铝、钢、铜线，重要用铝线。结构单股线多股线铜芯铝绞线常用型号：LJ——铝绞线，TJ——铜绞线，LGJ——钢芯铝绞线，LGJQ——铜芯铝绞减轻型，LGJJ——铜芯铝绞加强型一、架空线路导线和避雷线例子：LGJ—120/20 120—铝部分的标称截面积是120 20—钢部分的标称截面积是20（实际截面积一般庇标称截面积小些，且不是整数）P352中，可算出LGJ—120/20为181.5/15.2为降低电晕损耗，常用扩径导线和分裂导线。2.杆塔按材料分小杆塔钢筋混凝土杆塔铁塔按用途分直线杆塔耐张杆塔转角杆塔终端杆塔特种杆塔跨越杆塔换位杆塔ABCL/3L/3L/3换位的目的是使三项导线的电气参数均衡导线的最小相间距离kV103560110154220330500m133.5456810.53.绝缘子和金具绝缘子针式10kV及以下线路采用悬式35kV及以上线路采用绝缘子片数（X-4.5型）金具包括挂环、挂板、连板、连线管、线夹、防震锤、均压环等kV35110220500片数371328二、电缆线路结构导体：有单芯、三芯、四芯电缆绝缘层保护仓皮第二节输电线路的参数计算及等值电路

电力系统正常运行时，网络元件三相对称，所以只需分析一相。一、电阻单位长度电阻S—导体的标称截面积（）—导体的修正电阻率铜铝以上给出的略大于材料的直流电阻率原因交流集肤效应扭绞效应导线实际截面积略小于标称截面积一、电阻

可用公式计算，也可查手册，P352附录I以上均为时的值。精度要求高时，应进行修正二、电抗普通导线（单导线）设导线对称布置（正三角形）或虽非对称布置，但经过一个整循环换位，可认为三相电抗相等。r:导线计算半径:几何平均距离特例：正三角形排列水平排列R与单位一致即可（一般用mm)

二、电抗电压等级高的，略大于，如：110kV，0.42电压等级低的，略大于，如：10kV，0.35

可用公式计算，也可查手册P354，附录II二、电抗2.分裂导线为了减小电抗或降低电晕损耗及抑制电晕干扰而采用。每相用几根（n=2~4）导线组成（220kV及以上采用），布置在正多边形的顶点上。—分裂导线等值半径（mm)n:分裂根数，r:一根导线计算半径A：间隔环半径，d:分裂间距，其中

分裂导线的单位长度电抗比普通导线减小（约20％）n234A三、电导电导g0反映了电晕损耗和电流泄漏损耗（均有有功损耗）电晕临界电压：－导线表面系数－气象状况系数晴天其它－空气相对密度（b大气压水银柱cm,t为温度）r－导线半径（cm)当则不会发生电晕如实测三相线路单位长度（1km）上的电晕损耗为则线路额定电压（线电压kV）三相导线水平排列时：两边相中间相，即中间相更易发生电晕所以，在工程设计中，要求在正常天气下线路不发生电晕，所以一般可以认为五、输电线路的等值电路是均匀分布参数的电路当，用长线模型。，可用集中参数的∏型或

T型等值电路

其中：一般用∏型（因为T型多一个节点，计算工作量大）3.（35km及以下电压等级线路一般属此类）用简化等值电路（又称为“一”字型等值电路）§3－3变压器参数计算及等值电路一、双绕组变压器1、等值电路⑴电机学中

⑵电力系统中为节省一个节点激励支路习惯上放在电源侧

⑶在实用计算中

2、参数计算变压器铭牌上有：SFL-20000/110110±2×2.5/11短路实验：空载实验：

⑴电阻如无特别说明，一般归算倒高压侧

⑵

电抗

⑶电导

⑷电纳

⑸变比

抽头在主抽头位置时额定变比抽头在其他位置时实际变比变压器型号：

S－三相油浸式F－风冷

S－三绕组L－吕线8000－35－最高电压级为35kV二、三绕组变压器

1、等值电路习惯上，以1、2、3、标志高压、中压、低压侧容量上有三种安排：以高压绕组为基准，以它作100。则容量比有三种：

2、参数计算

⑴电阻铭牌上：当容量比为时

当容量比为或时原始参数需先折算：（以为例）设厂家提供数据为经以下折算：

同理：容量比为也应作类似处理⑵电抗厂家提供的短路电压百分值均已折算到额定容量下电抗的计算不存在容量比不同而进行折算的问题铭牌参数：则

⑶电导与电纳与双绕组变压器、的计算完全相同

作业：

3、关于变压器绕组的结构

⑴升压结构

很小很小，甚至为负值⑵降压结构很小很小，甚至为负值三、自耦变压器

高、中压侧接成低压（第三）绕组接成△

（为了消除三次谐波影响）其等值电路与普通三绕组变压器完全相同参数计算与的普通三绕组变压器相同，但短路电压％也需先换算四、分裂绕组变压器（略）限制短路电流而采用§3－4开式电网的电压和功率分布计算潮流——功率流潮流计算——正常运行情况下，网络功率分布及节点电压的计算潮流计算目的：进行设备选择，经济运行，优化调度，确定调压措施等计算方法一、输电线路的电压和功率分布的计算1、给定同一节点功率和电压的潮流计算

设线路末端已知

阻抗支路的功率损耗：以为参考轴

关于——电压降落——电压降落纵分量——电压降落纵分量

精确计算公式：纵份量主要影响首末端电压的大小横分量主要影响首末端电压的相位当电网电压等级为110kV及以下时，很小，可忽略则当已知时

近似计算时已知同一点的电压和功率时，可用逐级推算法

④静止无功补偿器

原理图：

由一个可光滑调节电抗器于电容器并联而成。其特点为：

a.可从系统发出Q，也可从系统吸收Q.平滑调节.

b.反应快速，维护方便.

c.价格在调相机和电容器之间.

d.有功损耗居中，小于10%.２．无功负荷和无功损耗①异步电动机异步电动机是主要的无功负荷－激磁功率－漏抗的无功损耗当V下降时，下降．开始时也下降但是当V下降较快时，转速越来越低，I明显增大，增大并越过的下降．②变压器一般QT约为１０％SN.升压降压经过多级.系统中变压器总容量可达到发电机总容量的4-5倍.变压器中的无功损耗是很可观的.③线路X上消耗的感性无功为B上产生的感性无功当线路输送功率较大时，线路消耗的无功是无功负荷．反之，当线路空载或轻载时，线路等值为无功电源．３．无功平衡与运行电压水平不但要求全网平衡，更要求就地（局部）平衡，以减小Q在线路上的流动（传输）．否则会增加电压损耗和功率损耗．

QGC---所有无功电源发出无功的总和

QLD---所有负荷消耗的无功

QL---变压器或线路的无功损耗当系统无功不足时,无功功率在较低的电压水平下平衡.为保证系统电压质量,系统在规划和运行时,都应保证有一定的无功备用容量.(一般为总无功负荷的7-10%)当无功不足时,应增设无功补偿装置,且应尽可能装在无功负荷中心以达到就地平衡.例3-9(例题解说)二.系统中枢点的电压管理电力系统调压的目的是使用户的电压偏移保持在规定的范围内.中枢点---是少数能反映系统电压水平的有代替性的节点,一般选主要发电厂或枢纽变电所母线作为中枢点.中枢点的电压确定了,其他节点电压也就确定了.

则A对O的电压要求为

B对O的电压要求为

综上，同时满足A、B点的要求．O点电压应为

中枢点的调压方式最大负荷最小负荷逆调压调为１.０５VN调为VN顺调压不低于１.０２５VN不高于１.０７５VN常调压（１.０２～１.０５）VN逆调压适用于供电线路较长，负荷变动较大的场合．

顺调压适用于供电线路较短，负荷变动较小的场合．

三．电力系统的调压措施

均为变比.

调整Vb，可采用如下措施：

①改变发电机机端电压VG.

②改变变压器变比.

③增设无功补偿装置，以减少网络中无功的传输.

④改变线路参数．

〈１〉利用发电机调压

改变发电机的励磁电流

此法简单经济，应优先采用．但只适用于供电线路不长、负荷波动不大的场合．

因为①If不可能无限增加；

②VG受近区负荷电压的要求的限制；

③发电机自身绝缘条件不允许VG过高．

所以发电机端电压的允许调节范围是（１±５％）VGN.

例如VGN=10.5kv

则调节范围为（９.９７５～１.025)kv

〈２〉改变变压器变比调压

在双卷变的高压侧以及三卷变的高、中压侧装有分接头．

容量为６３００KVA及以下变压器有三个分接头：VN±5%,即０.９５VN、VN、１.０５VN．

容量为８０００KVA及以上变压器有五个分接头：VN±２×２.５%,即０.９５VN、

０.９７５VN、VN、１.０２５VN、１.０５VN．

普通变压器的分接头只能在停电的情况下改变，所以在任何负荷情况下只能用同一个分接头．

有载调压变压器可以带负荷改变分接头．

①降压变分接头的选择

例３－１０某降压变电所有一变比k＝１１０±２×２.５％／１１的变器．归算到高压侧的阻抗为２.４４＋j４0，最大负荷为Smax=28+j14MVA,最小负荷Smin=10+j6MVA.最大负荷时高压母线电压为１１３kv,最小负荷时为１１５kv.低压侧母线允许电压变化范围为１０～１１kv.试选择分接头．(约定：选变压器分接头时，不计变压器的功率损耗）

１２V1max=113kvV2max=10kvV1min=115kvV2min=11kv

解：〈１〉高压侧提供的电压

V2max′=V1max-△Vtmax

=V1max-(PmaxRT+QmaxXT)/V1max

=113-(28×2.44+14×40)/113

=107.44kv

V2min′=V1min-△Vtmin

=V1min-(PminRT+QminXT)/V1min

=115-(10×2.44+6×40)/115

=112.7kv

〈2〉选择分接头

Vtmax=V2max′/V2max×V2N

=107.44/10×11

=118.2kv

Vtmin=V2min′/V2min×V2N

=112.7/11×11

=112.7kv取平均值:

Vt=(Vtmax+Vtmin)/2

=(118.2+112.7)/2

=115.45kv

选最接近(计算值115.45kv)的分接头电压115.5kv,即110±5%的分接头.

〈3〉校验:

最大最小负荷时,低压母线的实际电压为V2max=V2max′k=107.44×11/115.5

=10.23kv>10kv

V2min=V2min′k=112.7×11/115.5

=10.73kv<11kv

即低压侧母线的电压变化在10~11kv范围内.

所选择的分接头能满足调压要求.

②升压变分接头的选择

选择方法与降压变基本相同.

高12低

降压变压器

V2max′=V1max-△Vtmax

低21高

升压变压器

V2max′=V1max+△Vtmax

3.利用无功功率补偿调压(或并联补偿调压或改变无功分布调压)

当系统的无功不足时,改变变比并不能增加无功的供给.

当系统无功不足而引起电压下降时,须增设无功补偿装置.(否则,会一些点满足电压要求,而另一些情况会更恶劣)

V1

P+jQ

未装补偿设备前:

V1=V2′+(PR+QX)/V2′

装补偿设备后:

V1=V2c′+(PR+(Q-Qc)X)/V2c′

设V1在装补偿设备前后不变

则V2′+(PR+QX)/V2′

=V2c′+(PR+(Q-Qc)X)/V2c′

=V2c′+(PR+QX)/V2′-QcX/V2c′

V2′V2c′-QcX/V2c′

Qc=V2c′(V2c′-V2′)/X

低压侧电压要求为V2c，

Qc的计算与变压器的变比有关.

Qc=kV2c(kV2c-V2′)/X

=k2V2c

(V2c-V2′/k)/X

〈1〉采用电容器补偿

为了尽量减少Qc,节约投资

当最大负荷时，电容器投入运行；

当最小负荷时，电容器退出，完全由变比的调节来满足调压要求。①变压器分接头由最小负荷时调压要求确定。即

则

并选接近得实际变比k.

②按最大负荷得调压要求确定Qc.

〈2〉采用调相机补偿

最大负荷时，调相机满发QcN;

最小负荷时，调相机吸收无功-（0.5~0.6）QcN。

由以上两个条件确定k,即

①

②

两式相除，消去QcN,求出k,并选出实际变比k,再代入①或②，可求出QcN.

例3-11已ZT=6+j120,Smax=20+j15MVA,

Smin=10+j8MVA.低压侧要求电压为10.5kv，若V1保持为110kv.试配合变压器分接头得选择，确定采用电容器补偿时得补偿容量。

V1V2

解：〈1〉求高压侧提供的电压

〈2〉确定k

按最小负荷调压要求确定k，即

选最接近得104.5kv的分接头

〈3〉确定QcN

按最大负荷的调压要求确定QcN

取补偿容量为6Mvar.（也可保留小数）

〈4〉校验

求低压母线实际电压

基本满足要求.

4.改变输电线路参数调压

〈1〉改变R:增大导线截面积，可降低电压损耗，同时降低网损.用于10kv及以下线路.

〈2〉改变X:串联电容，多用于35kv及以上线路.未装串联电容时，

装串联电容后，

具体做法可参考例3-12（P97).

此措施再功率因数较低的场合使用更为有效.

调压方案时技术经济方案.

小结

通过改变电网电压水平实现调压：

①改变发电机端电压调压：用于地方性电网.

②改变变压器变比调压：用于系统无功充足时。其实质时改变电压无功分布调压.

3增设无功补偿设备调压：当系统无功不足时采用：可提高系统运行电压水平可降低电网有功损耗4改变输电线路参数调压：用于功率因数较低、负荷波动较大的10~35kv配电线路作业：p1203-11提示（1）将线路参数归结到变压器（2）只做电容器补偿3-7电力系统运行的经济性一电力网的电能损耗1损耗的分类(1)可变损耗(铜耗)与通过导线和变绕组RT的负荷(电流)有关的有功功率损耗线路：变压器：由上可见：都随Ｓ而变．当Ｓ＝０也为０（２）不变（固定）损耗（铁耗）与施加于导线与变压器的电压有关的有功功损耗线路：因为在正常天气下，线路不发生电晕，所以一般可不计变压器：２工程计算－－最大负荷损耗时间法对比最大负荷利用小时数：所以与有对应关系表３－１表中：对线路：对于变压器：当有n台变压器并联运行时，一年总损耗为：

网损率＝

改为“用”错！二降低电能损耗的技术措施１提高电力网负荷的功率因数Ｐ一定时，越大，Ｓ越小Ｑ也越小（１）合理选择异步电动机容量（减小Ｑ的吸收）过励磁运行是可向系统发Ｑ

（２）实行无功就地补偿（增Ｑ的发出）

在用电处或负荷中心的变电所内装设无功

补偿设备

可从两方面理解

集中：即将电容器集中装于企业总降压变二次母线上

分散：将电容器分设于各车间变电所内

２合理组织电网的运行方式

（１）提高电网的运行电压水平

＜１＞提高电网运行电压（电压等级不变）

一般要求：２２０ＫＶ输电线路

１１０～３５ＫＶ输电线路

１０ＫＶ线路

补偿式可取集中与分散相结合

集中：即将电容器集中装于企业总降压变二次母线上

分散：将电容器分设于各车间变电所内

２合理组织电网的运行方式

（１）提高电网的运行电压水平

＜１＞提高电网运行电压（电压等级不变）

方法：加补偿设备或不合理调节变压器分接头

对线路：

对变压器书中指出：Ｕ提高５％下降９％；

Ｕ的升高以不影响设备绝缘安全为准，通常＜２＞电网升压改造例如：１０ＫＶ３５kv

，35kv

110kv可提高供电能力，降低（２）在闭式网中实行功率的经济分布ＡＳ１Ｂ上式说明：闭式网中功率是按各段阻抗共轭成反比分布的，这种分布称为自然功率分布．

（书上已证）可以证明：当闭式网中功率按各段线路电阻成反比分布时，网络的总有功损耗最小，此时的分布称为经济功率分布．

均一网中，自然功率分布即经济功率分布；

非均一网中，利用附加电势可使其自然功率分布变为经济功率分布

（３）合理组织并联变压器运行N台变压器并联运行时，总有功损耗为：

令两式相等可求得

即：当实际负荷投入n台并联运行

当实际负荷切除一台，即（n-1）台运行

在短时间内频繁投切，在经济上意义不大反而增加不安全因素；

此措施对季节性的负荷变化才有意义．三输电线导线截面S的选择矛盾：Ｓ大，小，都小Ｓ大，导线的投资大所以应该有一结合点１按经济电流密度选择导线截面符合国家总的利益原则（投资，运行费用，投资回收率，折旧率）的导线截面－－经济截面，即通过一定电流对应有一个最经济的截面用经济电流密度表示

线路最大负荷电流Ｐ１０５表３－２给出电流密度

题目：不同材料的导线其经济电流密度与＜３＞有关

＜１＞＜２＞

＜３＞＜４＞

３５ＫＶ及其以上电压等级的线路导线可按上式确定截面积，然后，按技术条件进