电力网及简单潮流计算课件.ppt

1、第第2 2章章 电力网及简单潮流计算电力网及简单潮流计算电力线路的结构电力线路的结构电力系统元件参数和等效电路电力系统元件参数和等效电路电力网电压计算电力网电压计算电力系统潮流分布计算电力系统潮流分布计算输电线路导线截面的选择输电线路导线截面的选择电力系统中性点接地方式电力系统中性点接地方式无功补偿及谐波治理无功补偿及谐波治理第第1 1节节 电力线路的结构电力线路的结构1.1 1.1 架空线路的结构架空线路的结构导线导线避雷线避雷线杆塔杆塔绝缘子绝缘子金具金具1.1.导线、避雷线导线、避雷线（1 1）材料：）材料：铜、铜、铝、铝合金、钢（避雷线）铝、铝合金、钢（避雷线）（2 2）分类：裸导线、

2、绝缘导线）分类：裸导线、绝缘导线（3 3）裸导线：单股导线、多股绞线、钢芯铝绞线）裸导线：单股导线、多股绞线、钢芯铝绞线架空线的型号：架空线的型号：TT铜线、铜线、LL铝线、铝线、GG钢线、钢线、TJTJ铜绞线、铜绞线、LJLJ铝绞线、铝绞线、LHJLHJ铝合金、铝合金、LGJLGJ钢芯铝绞线、钢芯铝绞线、GJGJ钢绞线钢绞线例：例：LGJ-70LGJ-70铜绞线（铜绞线（TJTJ）：导电性能好，机械强度好，对风雨）：导电性能好，机械强度好，对风雨和化学腐蚀作用的抵抗力都较强，但价格较高。和化学腐蚀作用的抵抗力都较强，但价格较高。铝绞线（铝绞线（LJLJ）：导电性能较好，重量轻，对风雨作）：导

3、电性能较好，重量轻，对风雨作用的抵抗力较强，但对化学腐蚀作用的抵抗力较差。用的抵抗力较强，但对化学腐蚀作用的抵抗力较差。多用于多用于6-10kV6-10kV的线路，其受力不大，杆距不超过的线路，其受力不大，杆距不超过100-125m100-125m。钢芯铝绞线（钢芯铝绞线（LGJLGJ）：在机械强度要求较高的场合）：在机械强度要求较高的场合和和35kV35kV及以上的架空线路上多被采用。及以上的架空线路上多被采用。钢绞线（钢绞线（GJGJ）：避雷线）：避雷线（4 4）钢芯铝绞线）钢芯铝绞线轻型结构（轻型结构（LGJQLGJQ）：铝钢截面比为）：铝钢截面比为8.08.08.18.1普通型结构（普

4、通型结构（LGJLGJ）：铝钢截面比为）：铝钢截面比为5.35.36.06.0加强型结构（加强型结构（LGJJLGJJ）：铝钢截面比为）：铝钢截面比为4.34.34.44.42.2.杆塔杆塔木杆木杆钢筋混凝土杆钢筋混凝土杆铁塔铁塔材料材料直线杆塔（中间杆塔）直线杆塔（中间杆塔）耐张杆塔（承力杆塔）耐张杆塔（承力杆塔）转角杆塔转角杆塔终端杆塔终端杆塔特种杆塔（跨越杆塔、换位杆塔）特种杆塔（跨越杆塔、换位杆塔）用途用途3.3.绝缘子绝缘子架空线路使用的绝缘子：针式、悬式架空线路使用的绝缘子：针式、悬式针式绝缘子针式绝缘子 用于用于35kV35kV及以下线路，制造简单廉价，但耐及以下线路，制造简单廉

5、价，但耐雷水平不高，雷击下容易闪络。雷水平不高，雷击下容易闪络。悬式绝缘子悬式绝缘子 用于用于35kV35kV及以上线路，通常将它们组成绝缘子及以上线路，通常将它们组成绝缘子链使用（链使用（35kV35kV为为3 3片串接；片串接；63kV63kV为为5 5片串接；片串接；110kV110kV为为7 7片串接）。片串接）。瓷横担绝缘子瓷横担绝缘子 可以同时起到横担和绝缘子作用的一种绝缘子可以同时起到横担和绝缘子作用的一种绝缘子结构。结构。用于用于110kV110kV及以下线路。及以下线路。复合绝缘子复合绝缘子 由环氧树脂玻璃纤维芯棒和高分子聚合物伞盘、由环氧树脂玻璃纤维芯棒和高分子聚合物伞盘、

6、护套组成的复合绝缘子护套组成的复合绝缘子。复合悬式绝缘子复合悬式绝缘子4.4.金具金具 通常把架空线路所使用的金属部件总称为金具。通常把架空线路所使用的金属部件总称为金具。悬垂线夹悬垂线夹耐张线夹耐张线夹接续金具接续金具连接金具连接金具保护金具保护金具1.2 1.2 电缆线路的结构电缆线路的结构1.1.电缆的构造：导体、绝缘层、包护层电缆的构造：导体、绝缘层、包护层2.2.导体：铝或铜的单股或多股线，通常用多股线。导体：铝或铜的单股或多股线，通常用多股线。3.3.绝缘层：橡胶、沥青、聚乙烯（绝缘层：橡胶、沥青、聚乙烯（PEPE）、交联聚乙烯）、交联聚乙烯（XLPEXLPE）、聚氯乙烯（）、聚氯

7、乙烯（PVCPVC）等）等4.4.包护层：包护层：内护层：由铅或者铜制成内护层：由铅或者铜制成外护层：由内衬层、铠装层、外被层组成外护层：由内衬层、铠装层、外被层组成5.5.适用范围：适用范围：XLPEXLPE大量使用在大量使用在6 6220kV220kV，220kV220kV及以及以上，采用充油电缆，上，采用充油电缆，XLPEXLPE电缆的最高电压已经达到电缆的最高电压已经达到500kV500kV。第第2 2节节 输电线路的电气参数输电线路的电气参数2.1 2.1 电气参数电气参数电阻电阻电抗电抗电导电导电纳电纳：反映线路通过电流时产生的有功功率损失：反映线路通过电流时产生的有功功率损失（电

8、感）：反映载流导体周围产生的磁场效应（电感）：反映载流导体周围产生的磁场效应：反映电晕产生的有功功率损失：反映电晕产生的有功功率损失（电容）：反映载流导体周围产生的电场效应（电容）：反映载流导体周围产生的电场效应电缆电缆架空线路架空线路输电线路输电线路2.2 2.2 电阻电阻 R单根导线单位长度直流电阻：单根导线单位长度直流电阻：/km)(1Fr近似电阻率：近似电阻率：km/mm31.5,km/mm8.1822铝铝铜铜为什么？为什么？集肤效应和邻近效应的影响（集肤效应和邻近效应的影响（0.2%0.2%1%1%）；）；导线为多股绞线，使导线实际长度比线路长度大；导线为多股绞线，使导线实际长度比线

9、路长度大；导线的额定截面（即标称截面）一般略大于实际截导线的额定截面（即标称截面）一般略大于实际截面。面。导线的交流电阻率略大于导体材料的直流电阻率。导线的交流电阻率略大于导体材料的直流电阻率。实用计算公式：实用计算公式：lrR11r：导体单位长度（：导体单位长度（kmkm）电阻值）电阻值/km)()20(1 20trrt：电阻的温度系数：电阻的温度系数)C/1(3600.0),C/1(00382.0铝铝铜铜需要指出：手册中给出的需要指出：手册中给出的 r1值，是指温度为值，是指温度为20时的时的导线电阻，当实际运行的温度不等于导线电阻，当实际运行的温度不等于20时，应进行时，应进行修正：修正

10、：2.3 2.3 电导电导 G G1.1.电导的含义电导的含义电晕现象：在强电场作用下，导线周围的空气发生游电晕现象：在强电场作用下，导线周围的空气发生游离放电的现象。离放电的现象。)S/km(10321UPgg有功功率损耗有功功率损耗电阻损耗电阻损耗绝缘子泄漏电流产生的损耗绝缘子泄漏电流产生的损耗电晕损耗电晕损耗电导电导2.2.电导的计算电导的计算单位长度导线的等效电导：单位长度导线的等效电导：实用计算公式：实用计算公式：lgG13.3.消除电晕的措施消除电晕的措施 对不同电压等级的架空线路限制其导线外径不小对不同电压等级的架空线路限制其导线外径不小于某个临界值。于某个临界值。（1 1）采用

11、分裂导线（）采用分裂导线（500kV500kV四分裂、四分裂、1000kV1000kV八分裂）八分裂）（2 2）采用扩径导线）采用扩径导线)kV(lg)301.01(8421rsrrmmUavcr四分裂导线四分裂导线4.4.计算计算 一般在进行电力网的电气特性计算时，除特高压一般在进行电力网的电气特性计算时，除特高压线路之外，一般认为电导线路之外，一般认为电导g g1 1=0=0。钢芯铝绞线和扩径钢芯铝绞线钢芯铝绞线和扩径钢芯铝绞线2.4 2.4 电抗电抗 X X1.1.三相单回线路三相单回线路 当三相对称排列或者排列不对称但经完全换位当三相对称排列或者排列不对称但经完全换位后，每相导线单位长

12、度的等效电感和电抗分别为为：后，每相导线单位长度的等效电感和电抗分别为为：/km)(0157.0lg1445.0 10)5.0lg6.4(241rjprjprDrDfxr：导体的相对磁导率，铜和铝的：导体的相对磁导率，铜和铝的1rjpD：三相导体的相间几何均距：三相导体的相间几何均距(H/m)10)ln25.0(71rDLjpr（1 1）几何均距）几何均距 当三相导体间的距离分别为当三相导体间的距离分别为D12、D23、D31时，其时，其几何均距几何均距Djp为：为：3312312jpDDDDDDDDD3jpDDDDD26.123jp（2 2）完全换位）完全换位 当三相线路不是布置在等边三角形

13、的顶点上时，当三相线路不是布置在等边三角形的顶点上时，各相电抗值是不相同的，将导致电网运行的不对称，各相电抗值是不相同的，将导致电网运行的不对称，消除的方法是将输电线路的各相导线进行换位。消除的方法是将输电线路的各相导线进行换位。电压在电压在110kV110kV以上、线路长度在以上、线路长度在100km100km以上的输电以上的输电线路，一般均需进行完全换位。线路，一般均需进行完全换位。一次正循环换位一次正循环换位 从电抗的计算公式可以看出，电抗与导线的几何从电抗的计算公式可以看出，电抗与导线的几何均距、导线半径之间成对数关系，因此导线的布置方均距、导线半径之间成对数关系，因此导线的布置方式以

14、及截面对电抗影响不大，通常架空线的电抗值为：式以及截面对电抗影响不大，通常架空线的电抗值为：km/4.01x实用计算公式：实用计算公式：lxX1例：某三相单回输电线路，采用例：某三相单回输电线路，采用LGJJ-300LGJJ-300型导线，已型导线，已知导线的相间距离为知导线的相间距离为D=6mD=6m，试求：，试求：（1 1）三相导线水平布置且完全换位时，每千米线路的）三相导线水平布置且完全换位时，每千米线路的电抗值；电抗值；（2 2）三相导线按照等边三角形布置时，每千米的电抗）三相导线按照等边三角形布置时，每千米的电抗值。值。解：查得解：查得LGJJ-300LGJJ-300型导线的计算外径

15、为型导线的计算外径为25.68mm25.68mm，因而，因而相应的计算半径为：相应的计算半径为：r=25.68/2=1.28410-2(m)（1 1）当三相导线水平布置时：）当三相导线水平布置时：)m(56.7626.126.1DDjp)/km(416.00157.01445.01rDxjp（2 2）当三相导线按等边三角形布置时：）当三相导线按等边三角形布置时：)m(6 DDjp)/km(402.00157.01445.01rDxjp2.2.三相分裂线路三相分裂线路/km)(0157.0lg1445.01nrDxDjpn：每相导线的分裂根数（即子导体数）：每相导线的分裂根数（即子导体数）rD：

16、分裂导线的等值半径，：分裂导线的等值半径，mDjp：三相导线的几何均距，：三相导线的几何均距，m等值半径等值半径rD的计算：的计算：nnDrdr)1(mr：每根子导体的半径：每根子导体的半径dm：各根子导体间的几何均距：各根子导体间的几何均距ddm：分裂导线的各子导体之间的间距系数：分裂导线的各子导体之间的间距系数d：分裂导体的子导体间距：分裂导体的子导体间距分裂根数与电抗的关系分裂根数与电抗的关系 分裂根数越多，电抗值越小，但每相分裂根分裂根数越多，电抗值越小，但每相分裂根数超过数超过3 3时，电抗值变化已不再明显，所以导线时，电抗值变化已不再明显，所以导线的分裂根数一般不超过的分裂根数一般

17、不超过4.4.例：某例：某500kV三相架空输电线路采用三分裂导线，已知三相架空输电线路采用三分裂导线，已知每根子导体的半径为每根子导体的半径为r=13.6mm，子导体间距为，子导体间距为d=400mm，子导体间按正三角形布置，三相导体为水，子导体间按正三角形布置，三相导体为水平布置并经完全换位，相间距离平布置并经完全换位，相间距离D=12m。试求该线路。试求该线路每千米的电抗值。每千米的电抗值。mddd4.0m0.1295(m)4.01036.13)13(2)1(mnnDrdr/km)0.3041(0157.0lg1445.01nrDxDjpm12.1526.1DDjp解：正三角形布置的三分

18、裂导线的解：正三角形布置的三分裂导线的=1=1。2.5 2.5 电容和电纳电容和电纳1.1.三相单回线路三相单回线路 架空输电线路的相与相之间以及相与地之间存在架空输电线路的相与相之间以及相与地之间存在分布电容，与此相对应的参数便是电纳。经过循环换分布电容，与此相对应的参数便是电纳。经过循环换位的三相架空线路，每千米电容及电纳值分别为：位的三相架空线路，每千米电容及电纳值分别为：)F/km(10)/lg(024.061rDCjp)S/km(10)/lg(56.761rDbjp一般架空线路一般架空线路b1的值为的值为310-6S/km，则，则B=b1l 2.2.分裂导线分裂导线 分裂导线的采用将

19、改变导线周围的电场分布，可分裂导线的采用将改变导线周围的电场分布，可以认为它等效增大了导线半径，从而增大了每相导线的以认为它等效增大了导线半径，从而增大了每相导线的电纳。此时导线的半径应当用等值半径电纳。此时导线的半径应当用等值半径rD来代替。来代替。)F/km(10)/lg(024.061DjprDC)S/km(10)/lg(56.761DjprDb 一般来说，采用分裂导线的线路的每相电纳，在一般来说，采用分裂导线的线路的每相电纳，在截面相同时，要比一般线路的每相电纳大，其增大程度截面相同时，要比一般线路的每相电纳大，其增大程度与分裂根数有关。双分裂导线增大与分裂根数有关。双分裂导线增大20

20、%20%左右。左右。双绕组变压器一般采用双绕组变压器一般采用形等效电路。形等效电路。这四个参数，可以通过短路损耗这四个参数，可以通过短路损耗 Pk k、空载损耗、空载损耗 P0 0、短路电压百分数、短路电压百分数Uk k%、空载电流百分数、空载电流百分数I0 0%进进行计算。行计算。第第3 3节节 变压器参数及等效电路变压器参数及等效电路3.1 3.1 双绕组变压器参数计算双绕组变压器参数计算1.1.短路电阻短路电阻 Rk 变压器的短路损耗实际上就是变压器通过额定变压器的短路损耗实际上就是变压器通过额定电流时，高、低压绕组中的总有功损耗（铜耗）。电流时，高、低压绕组中的总有功损耗（铜耗）。32

21、23210103kNNkNCukRUSRIPP所以变压器的每相电阻为：所以变压器的每相电阻为：)(10322NNkkSUPR注意各物理量的单位。注意各物理量的单位。2.2.励磁电抗励磁电抗 Xk 短路电抗为折算后一、二次绕组的总漏抗。短短路电抗为折算后一、二次绕组的总漏抗。短路实验时，变压器通过的是额定电流，此时变压器路实验时，变压器通过的是额定电流，此时变压器阻抗上的额定电压降（及阻抗电压）的百分数为阻抗上的额定电压降（及阻抗电压）的百分数为22%)(%)(%RXkUUU)(10)(1033 1033310010003%2kVASWPUIRIUIRIIURIUNkNNkNNNkNNNkNR2

22、2%)(%)(%RkXUUU)(10%2NNXkSUUX10010100103%233NkNNkNXUXSUXIU 对于大中型变压器，因对于大中型变压器，因XkRk，故可以忽略，故可以忽略Rk，近似认为近似认为Uk%UX%，即，即)(10%2NNkkSUUX3.3.励磁电导励磁电导 Gm 变压器的电导是用来表示铁心损耗的，在空载变压器的电导是用来表示铁心损耗的，在空载实验时，可以认为变压器的空载损耗就是变压器的实验时，可以认为变压器的空载损耗就是变压器的铁损（励磁损耗）。铁损（励磁损耗）。32010mNFeGUPP所以变压器的电导为：所以变压器的电导为：)(10320SUPGNm4.4.励磁电

23、纳励磁电纳 Bm 变压器的电纳是用来表示变压器的励磁特性，变压器的电纳是用来表示变压器的励磁特性，在空载实验时，空载电流便可以认为是变压器的励在空载实验时，空载电流便可以认为是变压器的励磁电流。磁电流。1001003310033100%0000NNNBNNNNNSQIUIUIUIUIII20010%NSIQ所以变压器的电纳为：所以变压器的电纳为：)(10%10520320SUSIUQBNNNm变压器励磁功率为：变压器励磁功率为：计算时，应该注意以下两点：计算时，应该注意以下两点：（1）公式中的）公式中的UN既可以取高压侧额定电压，也可以既可以取高压侧额定电压，也可以取低压侧额定电压，根据需要而

24、定，当取低压侧额定电压，根据需要而定，当UN取高压侧取高压侧值时，参数归算到高压侧，当值时，参数归算到高压侧，当UN取低压侧值时，参取低压侧值时，参数归算到低压侧。数归算到低压侧。（2）公式中各物理量的单位：短路损耗、空载损耗）公式中各物理量的单位：短路损耗、空载损耗为为kW，变压器的额定电压为，变压器的额定电压为kV，变压器的额定容量，变压器的额定容量为为kVA。例：某例：某10kV变电所装有一台变电所装有一台SJL1-750/10型变压器，型变压器，铭牌上数据为：铭牌上数据为：SN=750kVA、变压比、变压比10/0.4kV、Pk=11.5kW、P0=3.26kW、Uk%=4.5、I0%

25、=2，计，计算变压器归算到算变压器归算到10kV侧的电气参数。侧的电气参数。解：解：)(04.210750105.1110322322NNkkSUPR)(67505.41010%1022NkNkSUUX)(1026.3101026.310532320SUPGNm)(105.11010750210%452520SUSIBNNm 三绕组变压器的参数三绕组变压器的参数G Gm m、B Bm m的计算方法与双绕组变的计算方法与双绕组变压器完全相同，但是压器完全相同，但是R Rk k、X Xk k的计算与双绕组变压器无本的计算与双绕组变压器无本质上差别，但由于三绕组变压器的容量有不同的组合，质上差别，但

26、由于三绕组变压器的容量有不同的组合，其计算方法也略有不同。其计算方法也略有不同。3.2 3.2 三绕组变压器参数计算三绕组变压器参数计算类型类型各绕组容量占变压器额定容量的百分比（各绕组容量占变压器额定容量的百分比（%）高压高压中压中压低压低压1 11001001001001001002 210010010010050503 31001005050100100 三绕组变压器的额定容量是指三个绕组中容三绕组变压器的额定容量是指三个绕组中容量最大的一个绕组的容量量最大的一个绕组的容量，即，即100%100%绕组绕组的额定容的额定容量。量。三绕组变压器的容量分配三绕组变压器的容量分配（1 1）容量比

27、为）容量比为100/100/100100/100/100的三绕组变压器的三绕组变压器133132232112kkkkkkkkkPPPPPPPPP 通过短路实验，得到任两个绕组之间的短路损通过短路实验，得到任两个绕组之间的短路损耗为耗为312312kkkPPP、2/)(2/)(2/)(123123331231222331121kkkkkkkkkkkkPPPPPPPPPPPP每一个绕组的短路损耗为：每一个绕组的短路损耗为：1.1.电阻电阻Rk1、Rk2、Rk3322333222232211101010NNkkNNkkNNkkSUPRSUPRSUPR每一个绕组的电阻为：每一个绕组的电阻为：（2 2）

28、容量比为）容量比为100/100/50100/100/50或或100/50/100100/50/100的三绕组的三绕组变压器变压器 进行短路实验时，由于受到进行短路实验时，由于受到50%50%容量绕组的限制，容量绕组的限制，因此有因此有2 2组短路损耗是按照组短路损耗是按照50%50%容量的绕组达到额定容容量的绕组达到额定容量时测量的值，因此应先将各绕组的短路损耗按变压量时测量的值，因此应先将各绕组的短路损耗按变压器的额定容量进行折算。（如器的额定容量进行折算。（如100/100/50100/100/50）31231233131232232323234)50100()(4)50100()(kk

29、NNkkkkNNkkPPSSPPPPSSPP3123kkPP、：未折算的绕组间短路损耗（铭牌值）：未折算的绕组间短路损耗（铭牌值）3123kkPP、：折算后的绕组间短路损耗：折算后的绕组间短路损耗 制造厂家给出的短路电压百分数已经归算到变制造厂家给出的短路电压百分数已经归算到变压器的额定容量，因此在计算电抗时，可以直接利压器的额定容量，因此在计算电抗时，可以直接利用数据手册所提供的两绕组之间的短路电压百分数。用数据手册所提供的两绕组之间的短路电压百分数。2/%)%(%2/%)%(%2/%)%(%123123331231222331121kkkkkkkkkkkkUUUUUUUUUUUU每一个绕组

30、的短路电压百分数为：每一个绕组的短路电压百分数为：2.2.电抗电抗Xk1、Xk2、Xk3%133132232112kkkkkkkkkUUUUUUUUUNNkkNNkkNNkkSUUXSUUXSUUX233222211%10%10%10每一个绕组的电抗为：每一个绕组的电抗为：3.3.电导电导Gm与电纳与电纳Bm 计算方法与双绕组变压器相同。计算方法与双绕组变压器相同。例：某变电所装有一台型号为例：某变电所装有一台型号为SFSL1-20000/110SFSL1-20000/110，容，容量比为量比为100/50/100100/50/100的三绕组变压器，试求出变压器的的三绕组变压器，试求出变压器的

31、等效参数，并作出等值电路。已知参数如下：等效参数，并作出等值电路。已知参数如下：kW52k12PkW47k23PkW2.148k31P18%k12U5.6%k23U5.10%k31U1.4%0IkW2.500P解：解：（1 1）计算各绕组的电阻）计算各绕组的电阻对容量较小绕组有关的短路损耗进行折算对容量较小绕组有关的短路损耗进行折算)kW(1884)kW(208423231212kkkkPPPP计算各绕组的短路损耗计算各绕组的短路损耗)kW(1.642/)()kW(9.1232/)()kW(1.842/)(123123331231222331121kkkkkkkkkkkkPPPPPPPPPPP

32、P计算各绕组的电阻计算各绕组的电阻)(94.110)(2.410)(54.210322333222232211NNkTNNkTNNkTSUPRSUPRSUPR（2 2）计算各绕组的电抗）计算各绕组的电抗计算各绕组的短路电压百分数计算各绕组的短路电压百分数5.02/%)%(%72/%)%(%112/%)%(%123123331231222331121kkkkkkkkkkkkUUUUUUUUUUUU计算各绕组的电抗计算各绕组的电抗)(03.3%10)(35.42%10)(55.66%10233222211NNkTNNkTNNkTSUUXSUUXSUUX（3 3）计算电导、电纳）计算电导、电纳)(1

33、015.4106320SUPGNT)(108.6710%6520SUSIBNNT相应的功率损耗为：相应的功率损耗为：)kVA(820j2.50 200001001.4j2.50100%jj0000NSIPQP3.3 3.3 自耦变压器参数计算自耦变压器参数计算 三三绕组自耦变压器的参数计算与一般三绕组变压绕组自耦变压器的参数计算与一般三绕组变压器的参数计算相同，只是需要对于第三绕组相关的器的参数计算相同，只是需要对于第三绕组相关的Pk、Uk%进行折算。进行折算。23*131323*2323)()(NNkkNNkkSSPPSSPP*13*23kkPP、：以低压绕组额定容量：以低压绕组额定容量S3

34、N为基准的为基准的 负载损耗值负载损耗值23*131323*2323)%(%)%(%NNkkNNkkSSUUSSUU%*13*23kkUU、：以低压绕组额定容量：以低压绕组额定容量S3N为基准的为基准的 负载损耗值负载损耗值第第4 4节节 输电线路的等值电路输电线路的等值电路4.1 4.1 短距离输电线路短距离输电线路条件条件：长度不超过：长度不超过50km50km，电压在，电压在35kV35kV及以下的架空线及以下的架空线路。路。特点特点：不考虑电导、电纳的影响，等值电路成为一个：不考虑电导、电纳的影响，等值电路成为一个由电阻由电阻R R和电抗和电抗X X的串联电路。的串联电路。)(21jX

35、RIUU送端电压和受端电压之间关系为：送端电压和受端电压之间关系为：由几何关系知，由几何关系知，U1的模值为：的模值为：22221)sin()cos(IXUIRUU)sincos(21XRIUU由等值电路，受端和送端的电流相等：由等值电路，受端和送端的电流相等：III21送端功率为：送端功率为：1111111)sin()cos(3 3jQPjIUIUS受端功率为：受端功率为：2222222)sin(cos3 3jQPjIUIUS4.2 4.2 中距离输电线路中距离输电线路条件条件：长度在：长度在50km50km以上但不超过以上但不超过300km300km时，电压在时，电压在110110220k

36、V220kV的架空线路。的架空线路。特点特点：输电线路可以按照集中参数处理，并可以忽略：输电线路可以按照集中参数处理，并可以忽略电导的影响，但是不可忽略电容。电导的影响，但是不可忽略电容。通常通常形等值电路用的较多。形等值电路用的较多。1.1.形等值电路的计算形等值电路的计算受端视在功率为：受端视在功率为：222223jQPIUS受端电容上的充电电流为：受端电容上的充电电流为：YUBUjICC2222121输电线路流过电流为：输电线路流过电流为：22CIII送端电压为：送端电压为：送端电容上的充电电流为：送端电容上的充电电流为：YUBUjICC1112121送端电流为：送端电流为：2111CC

37、CIIIIIIZIUjXRIUU221)(送端输入功率为：送端输入功率为：111113jQPIUS由上述分析得由上述分析得形等值电路的计算格式为：形等值电路的计算格式为：CjBXjXRZIZYUZYYIZIUZYU221221)21()41()21(Z线路总阻抗线路总阻抗Y线路总导纳，略去电导，仅有容性电纳线路总导纳，略去电导，仅有容性电纳2.T2.T形等值电路的计算形等值电路的计算线路中央处电压：线路中央处电压：ZIUjXRIUU222221)(21CCBUjYUI线路的充电电流：线路的充电电流：ZIUUIIIC112121由上述分析可知：由上述分析可知：T T形等值电路的计算格式为：形等值

38、电路的计算格式为：221221)21()41()21(IZYUYIIZYZUZYU注意：无论用注意：无论用形或形或T T形等值电路都只能计算出送端、形等值电路都只能计算出送端、受端的情况，无法计算沿线的电流、电压分布情况。受端的情况，无法计算沿线的电流、电压分布情况。例：一条例：一条70km长线路，已知受端负荷为长线路，已知受端负荷为20000kW，额，额定线电压为定线电压为60kV，功率因数为，功率因数为0.8，线路参数，线路参数r1=0.1/km，l1=1.3mH/km，C1=0.0095F/km，试求，试求送端电压和电流值。送端电压和电流值。解解:1.用用形等值电路计算形等值电路计算（1

39、）计算线路全长，并作出等值电路图）计算线路全长，并作出等值电路图)S(100.209 70100095.0502)(6.28 70103.1502)(7701.0363CBXR(2)(2)将受端电压、电流换算为相电压、相电流将受端电压、电流换算为相电压、相电流以末端电压为参考相量以末端电压为参考相量kV8.343/602Uj144A192 cos3)6.08.0(33 22222222UjPUjQPUSIA144192 2jI（3 3）计算线路电流）计算线路电流A3.14019266.3144192A66.310105.0108.3421223322jjjIIIjjBUjICCC（4 4）计算

40、送端电压）计算送端电压kV0.64.4047.415.40 10)6.287)(3.140192(8.34 )(321jjjjXRIUU（5 5）计算送端电流）计算送端电流A4.3523510.13653.19111jIIIC2.2.用用T T形等值电路计算形等值电路计算T T形等值电路为：形等值电路为：（1）计算线路中点电压）计算线路中点电压kV24.253.37 10)3.145.3)(144192(8.34 )22(322jjjXjRIUU（2 2）计算送端电流）计算送端电流A3523515.13653.191 10)24.253.37(10209.0144192 33221jjjjBU

41、jIIIICC（3 3）计算送端电压）计算送端电压kV0.61.4051.415.40 10)3.145.3)(15.136192(24.253.37 )22(311jjjjXjRIUU4.2 4.2 远距离输电线路远距离输电线路条件条件：长度在：长度在300km300km以上的超高压线路。以上的超高压线路。特点特点：必须按照符合线路的实际参数分布情况的分布：必须按照符合线路的实际参数分布情况的分布参数等值电路来进行计算。参数等值电路来进行计算。r1、x1、g1、b1分别表示线路单位长度的电阻、分别表示线路单位长度的电阻、电抗、电导、电纳。电抗、电导、电纳。第第5 5节节 电力网电压计算电力网

42、电压计算5.1 5.1 电压降落的计算电压降落的计算等值电路等值电路 向量图向量图电压降落：电压降落：)(21jXRIUUUdphphphabcabc：阻抗压降三角形：阻抗压降三角形 abab：总电压降落：总电压降落abab：电阻压降（压降的有功分量）：电阻压降（压降的有功分量）bcbc：电抗压降（压降的无功分量）：电抗压降（压降的无功分量）电压降落的纵分量（电压降落的纵分量（adad）：）：电压降落的横分量（电压降落的横分量（dcdc）：）：phUphU)sincos(XRIUph)sincos(RXIUph当相位角很小时，可以认为：当相位角很小时，可以认为：1cosphphUSI223当负

43、荷为感性时：当负荷为感性时：phphphphjQPIUS22*22phphphphphUjQPUSI222*22)(phphphphphphphphphphURQXPjUXQRPjXRUjQPjXRIUd222222222 )()(phphphphphphphphURQXPUUXQRPU22222222 相电压降落纵分量相电压降落纵分量相电压降落横分量相电压降落横分量22221)(UjUUUdUU22222222222333 33UXQRPUXQRPUXQRPUU22222222222333 33URQXPURQXPURQXPUU线路首端电压：线路首端电压：（纵分量）（纵分量）（横分量）（横分

44、量）线路首端电压有效值为：线路首端电压有效值为：222221)(UUUU首末端电压相位差为：首末端电压相位差为：222arctanUUU说明：若为容性负载，公式不变，无功功率前面说明：若为容性负载，公式不变，无功功率前面的符号改变即可。的符号改变即可。222221)(UjUUUUU 如果已知电路首端的功率和线路电压，也可求出如果已知电路首端的功率和线路电压，也可求出线路末端的电压：线路末端的电压：11112)(UjUUUdUU1111UXQRPU1111URQXPU注意注意：在实际计算时，所取功率和电压必须是同一：在实际计算时，所取功率和电压必须是同一地点的。（要么都是首端参数，要么都是末端参

45、地点的。（要么都是首端参数，要么都是末端参数。）数。）212112)(UUUU5.2 5.2 电压损耗电压损耗电压损耗：线路首末端电压的代数差电压损耗：线路首末端电压的代数差21UUU222222222222222222222222222212)(2 )(2)(2()(UUUUUUUUUUUUUUUUUUUUU2222212UUUUU2222212UUUUUU因此电压损失为：因此电压损失为：如要计算电压损失，只需计算出电压降落的纵分量如要计算电压损失，只需计算出电压降落的纵分量和横分量即可。和横分量即可。本公式适用于本公式适用于220kV220kV及以上电力网，对于及以上电力网，对于110kV

46、110kV及以下电力网，可进一步忽略掉电压降落的横分量及以下电力网，可进一步忽略掉电压降落的横分量。222221UXQRPUUUU P2、Q2、U2的单位分别为的单位分别为kW、kvar 和和kV，且所，且所有参数必须是线路上同一点的参数。有参数必须是线路上同一点的参数。2222212UUUUUU 2222111112UXQRPUUUXQRPUU 111UXQRPU 如果已知线路首端的参数如果已知线路首端的参数 P1、Q1、U1，则则可用可用相同的方法计算出线路首端的电压损失。相同的方法计算出线路首端的电压损失。在超高压电力网中，在超高压电力网中，XRXR，所以，所以QXQX项对电压损耗项对电

47、压损耗值影响较大，即无功值影响较大，即无功Q Q对电压影响较大；在电压不太高对电压影响较大；在电压不太高的地区，的地区，R R相对较大，相对较大，PRPR影响不可忽略。影响不可忽略。5.3 5.3 电压偏移电压偏移电压偏移：网络的实际电压与额定电压的数值之差，电压偏移：网络的实际电压与额定电压的数值之差，常用百分数表示。常用百分数表示。100(%)111NNUUU首端电压偏移100(%)222NNUUU末端电压偏移第第6 6节节 电力网的功率损耗和电能损耗电力网的功率损耗和电能损耗6.1 6.1 功率损耗的计算功率损耗的计算1.1.线路的功率损耗线路的功率损耗（1 1）有功功率损耗：）有功功率

48、损耗：)(10 1033103 1033222322323230kWRUQPRUSRIRIPWL11rl rR：线路单位长度电阻：线路单位长度电阻（2 2）无功功率损耗：）无功功率损耗：var)(10 1033103 1033222322323230kXUQPXUSXIXIQWL11xlxX：线路单位长度电抗：线路单位长度电抗 计算时，必须采用线路同一点的电压和功率，如果计算时，必须采用线路同一点的电压和功率，如果功率为线路末端功率，电压也必须是线路末端电压，反功率为线路末端功率，电压也必须是线路末端电压，反之亦然。之亦然。当线路具有几个负荷段时，线路总功率损耗等于各当线路具有几个负荷段时，线

49、路总功率损耗等于各段线路功率损耗之和。段线路功率损耗之和。2.2.变压器的功率损耗变压器的功率损耗（1 1）有功功率损耗）有功功率损耗TP铁耗铁耗 与外加电压有关，而与负荷大小无关，在数值上与外加电压有关，而与负荷大小无关，在数值上近似等于空载损耗近似等于空载损耗FeP0P双绕组变压器双绕组变压器铜耗铜耗 与负荷电流（功率）的平方成正比，可根据短路与负荷电流（功率）的平方成正比，可根据短路损耗计算损耗计算CuPkCuPP2kNkCuFeTPSSPPPPPP2020)(NSS/30：变压器的负荷率：变压器的负荷率0PPFe 三绕组变压器三绕组变压器的有功功率损耗的有功功率损耗)(10 33232

50、323222222212121210kWRUQPRUQPRUQPPPkNkNkNT3232221210)()()(kNkNkNTPSSPSSPSSPP 当有当有n台变压器并列运行时，总负荷为台变压器并列运行时，总负荷为S S，每台，每台额定容量为额定容量为S SN N，则总有功损耗为：，则总有功损耗为：kNTPnSSnPnP20)(（2 2）变压器无功功率损耗）变压器无功功率损耗产生励磁电流的无功功率损耗产生励磁电流的无功功率损耗 与外加电压有关，而与负荷大小无关，可根据空与外加电压有关，而与负荷大小无关，可根据空载电流和额定容量进行计算载电流和额定容量进行计算0Q双绕组变压器双绕组变压器绕组