第二章电力系统的等值网络

第二章电力系统的等值网络第1页，共40页，2023年，2月20日，星期三第一节电力线路的结构导线避雷线绝缘子金具杆塔架空线路电缆线路电力线路导体绝缘层保护包皮第2页，共40页，2023年，2月20日，星期三导线---传导电流，担任传送电能的任务。

铝绞线，钢芯铝绞线，合金绞线、钢绞线避雷线---将雷电流引入大地，保护电力线路免遭直击雷的破坏杆塔---支撑导线和避雷线，使导线与导线、导线与大地保持一定的安全距离绝缘子---使导线和杆塔之间保持足够的绝缘距离金具---连接导线，使导线固定在绝缘子上，并将绝缘子固定在杆塔上。

第3页，共40页，2023年，2月20日，星期三架空线路的材料------铜、铝和铝合金避雷线的材料------钢线钢芯铝绞线：LGJ-----普通钢芯铝绞线，铝/钢的截面比为5.3~6.1;LGJQ---轻型钢芯铝绞线,铝/钢的截面比为7.6~8.3;LGJJ---加强型钢芯铝绞线,铝/钢的截面比为4~4.5;例如：LGJ—240表示普通钢芯铝绞线，其铝部分的截面积为240mm2分裂导线的作用：减少导线的电晕损耗减少导线的电抗第4页，共40页，2023年，2月20日，星期三杆塔木杆钢筋混凝土杆铁塔耐张杆塔（承力杆塔）直线杆塔（中间杆塔、用得最多）转角杆塔终端杆塔特殊杆塔（跨越杆塔、换位杆塔）第5页，共40页，2023年，2月20日，星期三档距---架空线路相邻杆塔间的水平距离钢筋混凝土杆---150~400米（110KV~220KV）铁塔---150~500米弧垂---导线的最低点与悬挂点之间的垂直距离架空线对地的最小距离（居民区）：35~110KV---7米154~220KV---7.5米330KV---8.5米线间距离：380/220V：0.6~1米6~10KV：0.8~1.5米110KV：3~4.5米220KV：5~7.5330KV：6~10米第6页，共40页，2023年，2月20日，星期三绝缘子：用来支持和悬挂导线并使其与杆塔绝缘的元件瓷质、玻璃质、硅橡胶架空线绝缘子针式绝缘子：35KV及以下悬式绝缘子：35KV以上

35KV---------3片220KV------13片60KV--------5片330KV------19片

110KV------7片500KV------24片

第7页，共40页，2023年，2月20日，星期三金具

---组装架空线的各种金属部件的总称悬垂线夹耐张线夹接续金具联结金具保护金具第8页，共40页，2023年，2月20日，星期三------由于三相导线在杆塔上的排列常常是不对称的，将使三相导线的感性和容性电抗不对称，为此在线路上每隔一定距离将三相导线进行轮流变换位置，称为换位。换位的目的第9页，共40页，2023年，2月20日，星期三第二节电力线路的参数及等值电路架空线路参数分别用电阻r1、电抗x1、电纳b1、电导g1表示线路单位长度的参数。输电线路电阻发热效应电抗磁场效应电纳电场效应电导电晕和泄漏损耗第10页，共40页，2023年，2月20日，星期三1、线路电阻

使导线消耗有功并发热，造成电压降落。

（Ω/km）

r1-------每相导线单位长度的电阻，

ρ------导体材料的电阻率

S------导体的额定截面积

第11页，共40页，2023年，2月20日，星期三2、线路电抗

当交流电流通过时，产生电抗压降并消耗无功功率。

x1-----每相导线单位长度的电抗r------导线的半径μr-----导体材料的相对导磁系数（取值1）Djp-----三相导线的几何平均距离，简称几何均距

（Ω/km）

第12页，共40页，2023年，2月20日，星期三任意布置：

按等边三角形布置：按水平布置：

几何均距主要与导线的具体布置有关

注意：当三相导线为非正三角形布置时，由于各相导线相互间在几何位置上不对称，即使通过平衡的三相电流，三相中各相导线的感抗值也不相等，为使三相导线的感抗值相等，输电线路的各相导线必须进行换位。目前对电压在110KV以上，线路长度在100公里以上的输电线路一般均需要进行完全换位。第13页，共40页，2023年，2月20日，星期三3、线路电纳

由于输电线路运行时各相间和相对地间都存在电位差，因而相间和相对地间有电容存在。

（S/km）

b1-----每相单位长度的容纳一般架空线路的b1典型值为3*10-6（s/km）

第14页，共40页，2023年，2月20日，星期三4、线路电导

输电线路在输送功率时，在周围的绝缘介质中还会产生电晕损耗和绝缘子串的泄露损耗。（S/km）g1----每相线路单位长度的电导ΔPg----三相线路每千米的三相总电晕损耗U----线路线电压

第15页，共40页，2023年，2月20日，星期三电晕产生的原因：导线表面的电场强度高于产生电晕的临界电场强避免电晕的措施：对不同电压等级的架空线限制其导线直径不小于某个最小值。（66KV及以下的架空线路不必校验其最小直径）采用分裂导线或扩径导线。电晕的危害：电晕不仅损耗有功功率，还产生噪音，空气放电时产生的脉冲电磁波对无线电通信、电视接收等产生干扰，使导线表面发生腐蚀，降低导线的使用寿命。第16页，共40页，2023年，2月20日，星期三5、输电线路的等值电路

说明：线路的四个参数实际上是沿线路均匀分布的，为简化计算，工程上按照线路的长度，将其分为短线路、中等长度线路、长线路，对短线路、中等长度线路，用集中参数等值电路表示，对长线路计及分布参数的特性。

第17页，共40页，2023年，2月20日，星期三1）短线路

长度不超过100km的架空线路，线路电压不高时可略去电纳B，Z=R+jX第18页，共40页，2023年，2月20日，星期三2）中等长度线路

长度在100~300km之间的架空线和不超过100km的电缆线路。采用“Π”或“T”形等值电路表示。其中“Π”形等值电路在工程中的应用较广。第19页，共40页，2023年，2月20日，星期三3）长线路

长度超过300km的架空线路和长度超过100km的电缆线路。工程上如果只要求计算线路的始末端电压、电流和功率，仍可采用集中参数来表示，其中线路的总电阻、总电抗、总容纳用修正系数来修正。第20页，共40页，2023年，2月20日，星期三第三节变压器的参数和等值电路作用：电能经济传输、合理地分配和安全使用按相数分：单相变压器、三相变压器。按每相绕组数分：双绕组变压器、三绕组变压器、自耦变压器等。变压器结构绕组：原边绕组（一次）、副边绕组（二次）铁心第21页，共40页，2023年，2月20日，星期三1、双绕组变压器的等值电路

双绕组变压器的等值电路：用一相表示，反映励磁支路的导纳接在电源侧，有时为了简化计算，略去变压器的导纳。

一字形等值电路Г形等值电路

第22页，共40页，2023年，2月20日，星期三电阻（一、二次绕组总的电阻）

（Ω）

ΔPKN----------变压器的额定短路容量，KW；SN-----------变压器的额定容量，MVA；UN-----------变压器的额定电压，KV。

第23页，共40页，2023年，2月20日，星期三电抗（一、二次绕组总的电抗）

（Ω）

UK%为短路电压百分值

产生铜损第24页，共40页，2023年，2月20日，星期三电导（铁芯损耗）

（S）

ΔP0----------变压器的空载损耗，KW；UN----------变压器的额定电压，KV。产生铁损

第25页，共40页，2023年，2月20日，星期三电纳（励磁特性）

（S）

I0%为变压器空载电流百分值

注意：上述计算结果是指归算到某一电压侧的值，公式中代入哪一侧的电压，就是归算到哪一侧的参数。

第26页，共40页，2023年，2月20日，星期三2、自耦变压器等值电路自耦变压器的等值电路和参数与普通变压器基本相同。三绕组自耦变压器

低压绕组独立，一般接成三角形，其容量小于变压器容量。高压和中压绕组一般接为Y型，中性点直接接地。自耦变压器短路试验中，高－低、中－低间的数据（短路损耗和短路电压百分数）需先进行折算，再进行计算。第27页，共40页，2023年，2月20日，星期三3、电力变压器的结构及铭牌参数变压器的型式：普通、自耦变、分裂变油浸式、干式三相、单相双绕组、三绕组有载调压、普通(不能有载调压)

接线组别冷却方式第28页，共40页，2023年，2月20日，星期三结构：铁芯、绕组、油箱、引出线、绝缘套管、分接开关、冷却系统、保护装置铭牌参数：额定容量、额定电压、短路电压百分值、空载电流百分值、短路损耗、空载损耗等第29页，共40页，2023年，2月20日，星期三变压器型号产品型号高压绕组电压等级（KV）额定容量（kVA）设计序号相数，单相D，三相S绕组外绝缘介质，变压器油，空气G（K），成型固体C冷却方式，油浸自冷（J），空气自冷，风冷F，水冷W（S）油循环方式，自然循环，强迫油导向循环D，强迫油循环P绕组数，双绕组，三绕组S调压方式，无激磁调压，有载调压Z绕组导线型号，铜，铝（L）绕组耦合方式，自耦O注：自耦变作升压用时，O列在型号后，作降压用时O列在型号前第30页，共40页，2023年，2月20日，星期三变压器的短路试验：将一侧绕组短路，另一侧绕组施加电压，使短路一侧的电流达到额定电流，此时，测得变压器的有功功率损耗为短路损耗。短路损耗------由于短路试验时施加的电压比额定电压小得多，故铁损很小可略去不计，则短路损耗近似等于变压器的绕组通过额定电流时在一、二次绕组电阻上产生的铜损，由此可计算变压器的一、二次绕组的等值电阻。短路电压百分数------变压器绕组中通过额定电流时在阻抗上产生的电压降相对于额定电压的百分数，由于大型变压器的电抗远大于电阻，由此可计算变压器的一、二次绕组的总的等值电抗。第31页，共40页，2023年，2月20日，星期三变压器的空载试验：变压器的一侧开路，另一侧加额定电压，测得变压器的有功损耗即空载损耗，空载电流对额定电流的百分数即空载电流百分数。空载损耗----空载电流相对于额定电流小得多，空载时绕组上的功率损耗很小，因此近似认为变压器的空载损耗为铁芯损耗，用电导表示，故由空载损耗可计算变压器的等值电导。空载电流百分数----变压器的空载电流中包含有功分量和无功分量，与空载损耗对应的是有功分量，与励磁功率对应的是无功分量，由于有功分量很小，因而无功分量和空载电流近似相等，由此可计算表示变压器励磁特性的参数电纳。

第32页，共40页，2023年，2月20日，星期三第四节电力系统的等值网络建立多电压等级电力网的等值电路，必须将各元件的参数以及这些元件所处电压等级的电流、电压由所在电压等级归算到同一电压等级。基本级通常取电力网中最高电压级为基本级。第33页，共40页，2023年，2月20日，星期三电力系统的标称电压3、6、10、35、60、110、220、330、500、750KV电力系统的最高电压

3.6、7.2、12、40.5、72.5、126、252、363、550、800KV第34页，共40页，2023年，2月20日，星期三不同标称电压下的合理传输距离和传输功率范围

标称电压(KV)输送输送功率(KW)输送距离(Km)0.22架空线小于500.150.22电缆小于1000.20.38架空线1000.250.38电缆1750.353架空线100~10003~16架空线200~200010~36电缆3000小于810架空线200~300020~510电缆5000小于1035架空线2000~1000050~20110架空线10000~50000150~50220架空线100000~500000300~200330架空线200