1、电力工程基础电力工程基础第三章 电力网 3.1 概述概述 3.2 电力系统元件参数和等值电路电力系统元件参数和等值电路 3.3 电力网的电压计算电力网的电压计算 3.4 输电线路导线截面的选择输电线路导线截面的选择 5/21/2022南京理工大学自动化学院南京理工大学自动化学院2第三章 电力网3.1 概述5/21/2022南京理工大学自动化学院南京理工大学自动化学院3 一、电力网的接线方式一、电力网的接线方式 1开式电力网开式电力网: 由一条电源线路向电力用户供电。由一条电源线路向电力用户供电。分为单回路放射式、干线式、链式和树枝式分为单回路放射式、干线式、链式和树枝式等，如图等，如图3-1所
2、示。所示。d)图3-1开式电力网a)b)c)优点：优点：简单明了、运行方便，投资费用少。简单明了、运行方便，投资费用少。缺点：缺点：供电的可靠性差。供电的可靠性差。 3.1 概述5/21/2022南京理工大学自动化学院南京理工大学自动化学院42闭式电力网闭式电力网: 由两条及两条以上电源线路向电力用户供电。由两条及两条以上电源线路向电力用户供电。 分为双回路放射式、双回路干线式、双回路链式、双回分为双回路放射式、双回路干线式、双回路链式、双回路树枝式、环式和两端供电式，分别如图路树枝式、环式和两端供电式，分别如图3-2所示。所示。闭式电力网3-2图d)e)f）c)b)a)3.1 概述5/21/
3、2022南京理工大学自动化学院南京理工大学自动化学院5 在电力系统中，输电网一般采用闭式网接线方式；配电网既在电力系统中，输电网一般采用闭式网接线方式；配电网既有开式网接线方式（用于三级负荷），又有闭式网接线方式有开式网接线方式（用于三级负荷），又有闭式网接线方式（用于一级和二级负荷占比重较大的用户）。（用于一级和二级负荷占比重较大的用户）。 二、配电网的接线方式二、配电网的接线方式 配电网分为：高压配电网（配电网分为：高压配电网（35110kV）、中压配电网）、中压配电网（610kV）和低压配电网（）和低压配电网（380/220V）。）。1. 高压配电网的接线方式高压配电网的接线方式优点：优
4、点：供电可靠性高，适用于对一级负荷供电。供电可靠性高，适用于对一级负荷供电。 3.1 概述图3-3两侧电源供电的双回路高压配电网同杆架设的双回架空线路变电所乙变电所甲电源B电源A5/21/2022南京理工大学自动化学院南京理工大学自动化学院6高压配电网对供电的可靠性要求很高，一般采用双回路架空高压配电网对供电的可靠性要求很高，一般采用双回路架空线路或多回路电缆线路进行供电，线路或多回路电缆线路进行供电，并尽可能在两侧都有电源，并尽可能在两侧都有电源，如图如图3-3所示。所示。 3.1 概述图3-4电 缆 线 路 的 双 接 线变 电 所 乙变 电 所 甲电 源T5/21/20227南京理工大学
5、自动化学院南京理工大学自动化学院由于城网变电所相距较近，高压线路的故障机会较少，因此由于城网变电所相距较近，高压线路的故障机会较少，因此也可采用图也可采用图3-4所示双所示双T接线或图接线或图3-5所示的所示的三三T接线接线方式。方式。3.1 概述5/21/20228南京理工大学自动化学院南京理工大学自动化学院不论是架空线路还是电缆线路，当线路上接有不论是架空线路还是电缆线路，当线路上接有3个及以上变电个及以上变电所时，应在两侧有电源，但正常运行时两侧电源不并列运行。所时，应在两侧有电源，但正常运行时两侧电源不并列运行。电源C电源B变电所丙电源A变电所甲变电所乙T三侧电源的三 接线3-5图3.
6、1 概述放 射 式 接 线3-6图380/220V6 10kV车 间 变 电 所总 降 压 变 电 所电 源5/21/2022南京理工大学自动化学院南京理工大学自动化学院92. 中压配电网的接线方式中压配电网的接线方式放射式接线：放射式接线： 由地区变电所或企业总降压变电所由地区变电所或企业总降压变电所610kV母母线直接向用户变电所供电，沿线不接其他负荷，各用户变电所线直接向用户变电所供电，沿线不接其他负荷，各用户变电所之间也无联系，如图之间也无联系，如图3-6所示。所示。优点：优点：结构简单、操作维结构简单、操作维护方便、保护装置简单，护方便、保护装置简单，便于实现自动化。便于实现自动化。
7、缺点：缺点：供电可靠性较差，供电可靠性较差，只能用于三级负荷和部分只能用于三级负荷和部分次要的二级负荷。次要的二级负荷。3.1 概述电 源 B电 源 A图3-7双 回 路 放 射 式 接 线车 间 变 电 所车 间 变 电 所总 降 压 变 电 所6 10kV380/220V5/21/202210南京理工大学自动化学院南京理工大学自动化学院 为了提高供电的可靠性，可以在用户变电所高压侧或低为了提高供电的可靠性，可以在用户变电所高压侧或低压侧之间敷设联络线或采用来自两个电源的双回路放射式接压侧之间敷设联络线或采用来自两个电源的双回路放射式接线，如图线，如图3-7所示。所示。优点：优点：供电可靠性
8、高，供电可靠性高，任一回路、任一电源发生任一回路、任一电源发生故障都能保证不间断供电，故障都能保证不间断供电，适用于一类负荷。适用于一类负荷。缺点：缺点：从电源到负载都从电源到负载都是双套设备，互为备用，是双套设备，互为备用，投资大，且维护困难。投资大，且维护困难。3.1 概述6 10kV树 干 式 接 线3-8图5/21/2022南京理工大学自动化学院南京理工大学自动化学院11树干式接线：树干式接线： 由地区变电所或企业总降压变电所由地区变电所或企业总降压变电所610kV母母线向外引出高压供配电干线，沿途从干线上直接接出分支线引线向外引出高压供配电干线，沿途从干线上直接接出分支线引入用户（或
9、车间）变电所，如图入用户（或车间）变电所，如图3-8所示。所示。 优点：优点：线路敷设简单，变电所出线路敷设简单，变电所出线回路数少，高压配电装置和线线回路数少，高压配电装置和线路投资较小，比较经济。路投资较小，比较经济。缺点：缺点：供电可靠性差，当干线发供电可靠性差，当干线发生故障或检修时，所有用户都将生故障或检修时，所有用户都将停电。适用于分支数目不多、变停电。适用于分支数目不多、变压器容量也不过大的三级负荷。压器容量也不过大的三级负荷。可采用可采用双干线或两端供电方式双干线或两端供电方式来提高供电的可靠性。来提高供电的可靠性。3.1 概述6 1 0 k V环 式 接 线3 -9图5/21
10、/2022南京理工大学自动化学院南京理工大学自动化学院12环式接线：环式接线： 在同一个地区变电所或企业总降压变电所的供电在同一个地区变电所或企业总降压变电所的供电范围内，将不同的两回中压配电线路的末端连接起来，如图范围内，将不同的两回中压配电线路的末端连接起来，如图3-9所示。所示。 u 开环运行开环运行当某一段线路上发生故障时，只有当某一段线路上发生故障时，只有单树干上的车间变电所短时停电，单树干上的车间变电所短时停电，切除故障点后，闭合开环点，可恢切除故障点后，闭合开环点，可恢复全部供电；正常运行时，任一车复全部供电；正常运行时，任一车间变电所都是单电源供电，所装保间变电所都是单电源供电
11、，所装保护较简单，维修方便。护较简单，维修方便。开环点位置的选择：应使开环点位置的选择：应使正常配电时开环点的电压正常配电时开环点的电压差为最小。差为最小。u 闭环运行闭环运行当某一段线路上发生故障时，两路进线端的断路当某一段线路上发生故障时，两路进线端的断路器均跳闸，造成所有负荷短时停电，经器均跳闸，造成所有负荷短时停电，经“倒闸操倒闸操作作”拉开故障线路两侧的隔离开关，可恢复全部拉开故障线路两侧的隔离开关，可恢复全部供电；正常运行时，任一车间变电所都是双电源供电；正常运行时，任一车间变电所都是双电源供电，所装继电保护较复杂。供电，所装继电保护较复杂。优点：优点：供电可靠性高，供电可靠性高，
12、运行灵活；运行灵活；缺点：缺点：导线截面按有可能通过的全部负荷来考虑，投资高。导线截面按有可能通过的全部负荷来考虑，投资高。3.1 概述a )b )变 电 站 B联 络 开 关变 电 站 A图3 -1 0“ 手 拉 手 ” 供 电 接 线变 电 站联 络 开 关5/21/202213南京理工大学自动化学院南京理工大学自动化学院“手拉手手拉手”供电接线：供电接线： 将以往的放射式接线改造成双电源供将以往的放射式接线改造成双电源供电，中间以联络开关将两段线路连接起来，如图电，中间以联络开关将两段线路连接起来，如图3-10所示。所示。 正常运行时联络开关打开，当线路失去一端电源时，将联正常运行时联络
13、开关打开，当线路失去一端电源时，将联络开关合上，从另一端电源对失去电源线路上的用户供电。络开关合上，从另一端电源对失去电源线路上的用户供电。优点：优点：供电可靠性较高，易于实现配电网自动化。供电可靠性较高，易于实现配电网自动化。 3.1 概述5/21/2022南京理工大学自动化学院南京理工大学自动化学院143. 低压配电网的接线方式低压配电网的接线方式低压放射式接线低压放射式接线：结构简单、操作维护方便，但所用开关设：结构简单、操作维护方便，但所用开关设备较多，有色金属消耗量也较多，适用于负荷密度较小、供电备较多，有色金属消耗量也较多，适用于负荷密度较小、供电范围较小且变压器容量也较小的地区。
14、范围较小且变压器容量也较小的地区。低压树干式接线低压树干式接线：所开关设备较少，有色金属消耗量较少，：所开关设备较少，有色金属消耗量较少，但供电的可靠性较低，适用于供电给容量较小且分布较均匀的但供电的可靠性较低，适用于供电给容量较小且分布较均匀的用电设备。用电设备。 低压环式接线低压环式接线：供电可靠性较高，在低压配电电缆的任一段：供电可靠性较高，在低压配电电缆的任一段线路上发生故障或检修时，都不致造成用户长时间供电中断，线路上发生故障或检修时，都不致造成用户长时间供电中断，适用于住宅楼群区。适用于住宅楼群区。3.2 电力系统元件参数和等值电路5/21/2022南京理工大学自动化学院南京理工大
15、学自动化学院15 一、电力线路的结构一、电力线路的结构 (P59)(P59) 1架空线路架空线路 电力线路按结构可分为架空电力线路按结构可分为架空线路和电缆线路两大类。线路和电缆线路两大类。 架空线路主要由导线、避架空线路主要由导线、避雷线（即架空地线）、杆塔、雷线（即架空地线）、杆塔、绝缘子和金具等部件组成。绝缘子和金具等部件组成。 5/21/2022南京理工大学自动化学院南京理工大学自动化学院163.2 电力系统元件参数和等值电路导线和避雷线：导线和避雷线：u 导线材料：要求电阻率小、机械强度大、质量轻、不易腐导线材料：要求电阻率小、机械强度大、质量轻、不易腐蚀等，常用材料有铜、铝和钢。蚀
16、等，常用材料有铜、铝和钢。u 导线的结构型式：导线分为裸导线和绝缘导线两大类，高导线的结构型式：导线分为裸导线和绝缘导线两大类，高压线路一般用裸导线，低压线路一般用绝缘导线。压线路一般用裸导线，低压线路一般用绝缘导线。 架空线路采用的导架空线路采用的导线结构型式主要有单线结构型式主要有单股、多股绞线和钢芯股、多股绞线和钢芯铝绞线三种。铝绞线三种。5/21/2022南京理工大学自动化学院南京理工大学自动化学院173.2 电力系统元件参数和等值电路架空导线的型号有：架空导线的型号有： TJ铜绞线铜绞线LJ铝绞线，用于铝绞线，用于10kV及以下线路及以下线路 LGJ钢芯铝绞线，用于钢芯铝绞线，用于3
17、5kV及以上线路及以上线路 GJ钢绞线，用作避雷线钢绞线，用作避雷线 u 档距档距：同一线路上相邻两根电杆之间的水平距离称为架空：同一线路上相邻两根电杆之间的水平距离称为架空线路的档距（或跨距）。线路的档距（或跨距）。 u 弧垂弧垂：导线悬挂在杆塔的绝缘子上，自悬挂点至导线最低：导线悬挂在杆塔的绝缘子上，自悬挂点至导线最低点的垂直距离称为弧垂。点的垂直距离称为弧垂。u 线间距离：线间距离：380V为为0.40.6m；610kV为为0.81m；35kV为为23.5m；110kV 为为34.5m。5/21/2022南京理工大学自动化学院南京理工大学自动化学院183.2 电力系统元件参数和等值电路u
18、 导线在杆塔上的导线在杆塔上的排列方式排列方式： F三相四线制低压线路的导线，一般都采用水平排列；三相四线制低压线路的导线，一般都采用水平排列；F三相三线制的导线，可三角排列，也可水平排列；三相三线制的导线，可三角排列，也可水平排列；F多回路导线同杆架设时，可三角、水平混合排列，也可全多回路导线同杆架设时，可三角、水平混合排列，也可全部垂直排列；部垂直排列；F电压不同的线路同杆架设时，电压较高的线路应架设在上电压不同的线路同杆架设时，电压较高的线路应架设在上面，电压较低的线路应架设在下面；面，电压较低的线路应架设在下面；F架空导线和其他线路交叉跨越时，电力线路应在上面，通架空导线和其他线路交叉
19、跨越时，电力线路应在上面，通讯线路应在下面。讯线路应在下面。5/21/2022南京理工大学自动化学院南京理工大学自动化学院193.2 电力系统元件参数和等值电路杆塔：杆塔：用来支撑导线和避雷线，并使导线与导线、导线与大用来支撑导线和避雷线，并使导线与导线、导线与大地之间保持一定的安全距离。地之间保持一定的安全距离。 u 杆塔的分类杆塔的分类F按材料分：有木杆、钢筋混凝土杆（水泥杆）和铁塔。按材料分：有木杆、钢筋混凝土杆（水泥杆）和铁塔。F按用途分按用途分：有直线杆塔（中间杆塔）、转角杆塔、耐张杆塔：有直线杆塔（中间杆塔）、转角杆塔、耐张杆塔（承力杆塔）、终端杆塔、换位杆塔和跨越杆塔等。（承力杆
20、塔）、终端杆塔、换位杆塔和跨越杆塔等。u 横担：电杆上用来安装绝缘子。常用的有木横担、铁横担横担：电杆上用来安装绝缘子。常用的有木横担、铁横担和和瓷横担瓷横担三种。三种。 5/21/2022南京理工大学自动化学院南京理工大学自动化学院203.2 电力系统元件参数和等值电路绝缘子和金具：绝缘子和金具：绝缘子用来使导线与杆塔之间保持足够的绝绝缘子用来使导线与杆塔之间保持足够的绝缘距离；缘距离；金具金具是用来连接导线和绝缘子的金属部件的总称。是用来连接导线和绝缘子的金属部件的总称。常用的绝缘子主要有常用的绝缘子主要有针式、悬式和棒式针式、悬式和棒式三种。三种。u 针式绝缘子：用于针式绝缘子：用于35
21、kV及以下线路上，用在直线杆塔或小及以下线路上，用在直线杆塔或小转角杆塔上。转角杆塔上。u 悬式绝缘子：用于悬式绝缘子：用于35kV以上的高压线路上，通常组装成绝以上的高压线路上，通常组装成绝缘子串使用（缘子串使用（35kV为为3片串接；片串接；60kV为为5片串接；片串接；110kV为为7片串接片串接；220kV为为13片串接片串接）。）。 u 棒式绝缘子：棒式绝缘子多兼作瓷横担使用，在棒式绝缘子：棒式绝缘子多兼作瓷横担使用，在110kV及及以下线路应用比较广泛。以下线路应用比较广泛。5/21/2022南京理工大学自动化学院南京理工大学自动化学院213.2 电力系统元件参数和等值电路2电缆线
22、路电缆线路电缆的结构：电缆的结构：包括导体、绝缘层和保护皮三部分。包括导体、绝缘层和保护皮三部分。u 导体：由多股铜绞线或铝绞线制成。导体：由多股铜绞线或铝绞线制成。 分为单芯、三芯和四芯等分为单芯、三芯和四芯等种类。单芯电缆的导体截面是种类。单芯电缆的导体截面是圆形的；三芯或四芯电缆的导圆形的；三芯或四芯电缆的导体截面除圆形外，更多是采用体截面除圆形外，更多是采用扇形，如图扇形，如图3-13所示。所示。 5/21/2022南京理工大学自动化学院南京理工大学自动化学院22电缆的敷设方式：电缆的敷设方式：3.2 电力系统元件参数和等值电路u 直接埋入土中：埋设深度一般为直接埋入土中：埋设深度一般
23、为0.70.8m，应在冻土层以，应在冻土层以下。下。u 电缆沟敷设电缆沟敷设：当电缆条数较多时，宜采用电缆沟敷设，电：当电缆条数较多时，宜采用电缆沟敷设，电缆置于电缆沟的支架上，沟面用水泥板覆盖。缆置于电缆沟的支架上，沟面用水泥板覆盖。u 穿管敷设：当电力电缆在室内明敷或暗敷时，为了防电缆穿管敷设：当电力电缆在室内明敷或暗敷时，为了防电缆受到机械损坏，一般多采用穿钢管的敷设方式。受到机械损坏，一般多采用穿钢管的敷设方式。5/21/2022南京理工大学自动化学院南京理工大学自动化学院233.2 电力系统元件参数和等值电路 二、输电线路的参数计算及等值电路二、输电线路的参数计算及等值电路1输电线路
24、的参数计算输电线路的参数计算电阻：电阻： 单根导线的直流电阻为：单根导线的直流电阻为： AlR导线的交流电阻比直流电阻增大导线的交流电阻比直流电阻增大0.2%1%，主要是因为：，主要是因为：F 考虑集肤效应和邻近效应的影响；考虑集肤效应和邻近效应的影响；F 导线为多股绞线，使每股导线的实际长度比线路长度大导线为多股绞线，使每股导线的实际长度比线路长度大;F 导线的额定截面（即标称截面）一般略大于实际截面。导线的额定截面（即标称截面）一般略大于实际截面。5/21/2022南京理工大学自动化学院南京理工大学自动化学院243.2 电力系统元件参数和等值电路工程计算中，可先查出导线单位长度电阻值工程计
25、算中，可先查出导线单位长度电阻值 r1，则，则lrR1需要指出：需要指出：手册中给出的手册中给出的 r1值，则是指温度为值，则是指温度为20时的导线电时的导线电阻，当实际运行的温度不等于阻，当实际运行的温度不等于20时，应按下式进行修正：时，应按下式进行修正： )20(120rr式中，式中，为电阻的温度系数为电阻的温度系数(1/)，铜取，铜取0.00382（1/），铝取），铝取0.0036（1/）。）。 电抗：电抗： 每相导线单位长度的等值电抗为：每相导线单位长度的等值电抗为：ravravrsrsfx0157. 0lg1445. 010)5 . 0lg6 . 4(241式中，式中，r为相对磁导
26、率，铜和铝的为相对磁导率，铜和铝的 ; r为导线半径（为导线半径（m）；）；Sav为三相导线的线间几何均距（为三相导线的线间几何均距（m）。）。1r三相导线的布置方式3-14图b)a)ascbssssbca图3-15一次整循环换位ll /3/3ll /3bca位置3位置2位置15/21/202225南京理工大学自动化学院南京理工大学自动化学院3.2 电力系统元件参数和等值电路3cabcabavssssu 若三相导线等边三角形排若三相导线等边三角形排列，则列，则 ；ssavu 若三相导线水平等距离排若三相导线水平等距离排列，列， 。sssav26. 1233注意：注意：为了使三相导线的为了使三相
27、导线的电气参数对称，应将输电电气参数对称，应将输电线路的各相导线进行换位，线路的各相导线进行换位，如图如图3-15所示。所示。5/21/2022南京理工大学自动化学院南京理工大学自动化学院263.2 电力系统元件参数和等值电路通常架空线路的电抗值在通常架空线路的电抗值在0.4/km左右，则左右，则 lxX1电纳：电纳： 每相导线单位长度的等值电容（每相导线单位长度的等值电容（F/km）为：）为： 6110lg0241. 0rsCav则单位长度的电纳（则单位长度的电纳（S/km）为：）为： 61110lg58. 7rsCbav一般架空线路一般架空线路b1的值为的值为 S/km左右，则左右，则 6
28、1058. 2lbB1电导：电导： 电导参数是反映沿线路绝缘子表面的电导参数是反映沿线路绝缘子表面的泄露电流泄露电流和导和导线周围空气电离产生的线周围空气电离产生的电晕现象电晕现象而产生的有功功率损耗而产生的有功功率损耗 。 5/21/2022南京理工大学自动化学院南京理工大学自动化学院273.2 电力系统元件参数和等值电路电晕现象：电晕现象：在架空线路带有高电压的情况下，当导线表面的在架空线路带有高电压的情况下，当导线表面的电场强度超过空气的击穿强度时，导线周围的空气被电离而电场强度超过空气的击穿强度时，导线周围的空气被电离而产生局部放电的现象。产生局部放电的现象。 与电晕相对应的导线单位长
29、度的等值电导（与电晕相对应的导线单位长度的等值电导（S/km）为：）为： 32110UPgglgG1因此，因此， 式中，式中， 为实测线路单位长度的电晕损耗功率（为实测线路单位长度的电晕损耗功率（kW/km）。）。 gP注意：注意：通常由于线路泄漏电流很小，而电晕损耗在设计线路通常由于线路泄漏电流很小，而电晕损耗在设计线路时已经采取措施加以限制，故在电力网的电气计算中，近似时已经采取措施加以限制，故在电力网的电气计算中，近似认为认为 。 0G5/21/2022南京理工大学自动化学院南京理工大学自动化学院283.2 电力系统元件参数和等值电路因此，因此， 5/21/2022南京理工大学自动化学院
30、南京理工大学自动化学院293.2 电力系统元件参数和等值电路因此，因此， R+ Xj一 字 形 等 值 电 路3-16图5/21/2022南京理工大学自动化学院南京理工大学自动化学院303.2 电力系统元件参数和等值电路2输电线路的等值电路输电线路的等值电路一字型等值电路一字型等值电路 ： 用于长度不超过用于长度不超过100km的架空线路（的架空线路（35kV及以下）和线及以下）和线路不长的电缆线路（路不长的电缆线路（10kV及以下）。此及以下）。此时线路的时线路的电导和电纳均忽略不计。电导和电纳均忽略不计。 型或型或T型等值电路：型等值电路：( j )R+ X1221a)b)T R+ X(
31、j )j BjB22BjjR+ X图3-17形或 形等值电路图图3-17 型或型或T型等值电路型等值电路（110220kV）和）和长度不超过长度不超过100km的电缆线路（的电缆线路（10kV以上）。以上）。 用于长度为用于长度为100300km的架空线路的架空线路5/21/2022南京理工大学自动化学院南京理工大学自动化学院313.2 电力系统元件参数和等值电路 三、变压器的参数计算及等值电路三、变压器的参数计算及等值电路1双绕组变压器双绕组变压器 双绕组变压器采用双绕组变压器采用型等值电路，如图型等值电路，如图3-18所示。所示。35kV及及以下的变压器，励磁支路可忽略不计，可用简化等值电
32、路。以下的变压器，励磁支路可忽略不计，可用简化等值电路。图图3-18 双绕组变压器的等值电路双绕组变压器的等值电路注意：变压器等值电路中的电纳的符号与线路等值电路中电纳的符号相反，前注意：变压器等值电路中的电纳的符号与线路等值电路中电纳的符号相反，前者为负，后者为正；因为前者为感性，后者为容性。者为负，后者为正；因为前者为感性，后者为容性。 5/21/2022南京理工大学自动化学院南京理工大学自动化学院323.2 电力系统元件参数和等值电路电阻电阻RT：32232Cu10103TNNTNkRUSRIPP32210NNkTSUPR由于由于 所以所以 （） 32232Cu10103TNNTNkRU
33、SRIPP电抗电抗XT：由于由于 2310100103%NTNNTNkUXSUZIUNkNTSUUX%102对小容量变压器，对小容量变压器， 则则NkNTSUUZ%10222TTTRZX所以所以 （） 5/21/2022南京理工大学自动化学院南京理工大学自动化学院333.2 电力系统元件参数和等值电路电导电导GT： 变压器的电导是用来表示铁芯损耗的。变压器的电导是用来表示铁芯损耗的。 320321010NNFeTUPUPG电纳电纳BT：32010NTUQB10010033100%0000NNNNNSQIUIUIIINSIQ100%0052010%NNTUSIB变压器的电纳是用来表征变压器的励磁
34、特性的。变压器的电纳是用来表征变压器的励磁特性的。说明：说明：以上各式中，以上各式中， U 、S、P、Q、的单位分别为的单位分别为kV、kVA、kW和和kvar。所以所以 （S） 所以所以 （S） 由由 得：得： 因此因此 （S） 5/21/2022南京理工大学自动化学院南京理工大学自动化学院343.2 电力系统元件参数和等值电路三绕组变压器三绕组变压器a)jR +T3T3XXT2T2R +jjR +T1T1XBTTG -jb)XT1T1R +jjR +T2T2XXT3T3R +j00QjP图图3-19 三绕组变压器的等值电路三绕组变压器的等值电路 三绕组变压器的等值电路如图三绕组变压器的等值
35、电路如图3-19所示。所示。 5/21/2022南京理工大学自动化学院南京理工大学自动化学院35电阻电阻RT1、 RT2、 RT33.2 电力系统元件参数和等值电路三绕组变压器容量比有三种不同类型：三绕组变压器容量比有三种不同类型：u 对对100/100/100的变压器：的变压器：F100/100/100：三个绕组的容量均等于变压器的额定容量；三个绕组的容量均等于变压器的额定容量；F100/100/50：第三个绕组的容量为变压器额定容量的：第三个绕组的容量为变压器额定容量的50%；F100/50/100：第二个绕组的容量为变压器额定容量的：第二个绕组的容量为变压器额定容量的50%； 通过短路试
36、验可得到任两个绕组的短路损耗通过短路试验可得到任两个绕组的短路损耗 、 、 ，则每一个绕组的则每一个绕组的短路损耗短路损耗为为 21kP32kP13kP 5/21/2022南京理工大学自动化学院南京理工大学自动化学院36211332313322123213211212121kkkkkkkkkkkkPPPPPPPPPPPP3.2 电力系统元件参数和等值电路322333222232211101010NNkTNNkTNNkTSUPRSUPRSUPR131332322121kkkkkkkkkPPPPPPPPP由由 得：得： 所以所以 5/21/2022南京理工大学自动化学院南京理工大学自动化学院371
37、321323131332232233232450100450100kkNNkkkkNNkkPPSSPPPPSSPP3.2 电力系统元件参数和等值电路u 对对100/100/50和和100/50/100的变压器：的变压器： 短路试验有两组数据是按短路试验有两组数据是按50%容量的绕组达到额定容量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器的额时测量的值。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，然后再计算电阻。如对容量比为定容量进行折算，然后再计算电阻。如对容量比为100/100/50的变压器，其折算公式为的变压器，其折算公式为式中，式中， 、 为未折算的
38、绕组间短路损耗（铭牌数据）；为未折算的绕组间短路损耗（铭牌数据）； 、 为折算到变压器额定容量下的绕组间短路损耗。为折算到变压器额定容量下的绕组间短路损耗。32kP13kP32kP13kP 5/21/2022南京理工大学自动化学院南京理工大学自动化学院383.2 电力系统元件参数和等值电路电抗电抗XT1、 XT2、XT3%)%(21%)%(21%)%(21%211332313322123231211kkkkkkkkkkkkUUUUUUUUUUUU所以所以 %131332322121kkkkkkkkkUUUUUUUUU由由 得：得： NNkTNNkTNNkTSUUXSUUXSUUX2332222
39、11%10%10%10电导电导GT与电纳与电纳BT ： 同双绕组变压器。同双绕组变压器。说明：说明：1）厂家给出的短路电压百分数已）厂家给出的短路电压百分数已归算到变压器的额定容量，因此在计算电归算到变压器的额定容量，因此在计算电抗时，其短路电压百分数不必再进行折算。抗时，其短路电压百分数不必再进行折算。2）参数计算时，要求将参数归算到哪一）参数计算时，要求将参数归算到哪一电压等级，则计算公式中的电压等级，则计算公式中的 UN为相应等为相应等级的额定电压。级的额定电压。 5/21/2022南京理工大学自动化学院南京理工大学自动化学院393.3 电力网的电压计算 一、电压降落与电压损失一、电压降
40、落与电压损失 1电压降落电压降落:2C2Ia)IC11IIR+ XjjB22BjI2UU1图图3-20 输电线路的输电线路的型等值电路和相量图型等值电路和相量图b)2IC2I1UdcbajIXIR2oUI2U2U2U是指线路首末端电压的相量差，即是指线路首末端电压的相量差，即 )(21jXRIUUU下图下图a中，阻抗中流过的电流为中，阻抗中流过的电流为 ，相量图如图，相量图如图b所示。所示。 22IIIC 5/21/2022南京理工大学自动化学院南京理工大学自动化学院403.3 电力网的电压计算2222UXQRPU其中：其中： 电压降落的纵分量电压降落的纵分量 2222URjQXPU电压降落的
41、横分量电压降落的横分量 线路首端电压线路首端电压有效值有效值为：为： 222221)(UUUU末端电压的末端电压的相位差相位差为：为： 2221tanUUU说明：说明：上述公式是按感性负荷下推出的，若为容性负荷，上述公式是按感性负荷下推出的，若为容性负荷，公式不变，无功功率公式不变，无功功率Q前面的符号应改变。前面的符号应改变。5/21/202241南京理工大学自动化学院南京理工大学自动化学院2电压损失电压损失:是指线路首末端电压的代数差，即是指线路首末端电压的代数差，即 21UUU222221)(UUUU将将 按二项式定理展开并取前两项得：按二项式定理展开并取前两项得： 2222222222
42、212)(2UUUUUUUUUU2222212UUUUUU因此因此 几点说明几点说明: : F对于对于110kV及以下电压等级的电力网，可忽略电压降落的横及以下电压等级的电力网，可忽略电压降落的横分量分量 ，此时，电压损失就等于电压降落的纵分量此时，电压损失就等于电压降落的纵分量 ，即，即 2U2U222221UXQRPUUUU 5/21/2022南京理工大学自动化学院南京理工大学自动化学院423.3 电力网的电压计算FP2、Q2、U2的单位分别为的单位分别为kW、kvar 和和kV ，且所有参数必须且所有参数必须是线路上同一点的参数。是线路上同一点的参数。F电压损失通常以线路额定电压的百分数
43、表示，即电压损失通常以线路额定电压的百分数表示，即100%21NUUUUF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111UXQRPU 二、地方电力网的电压损失计算二、地方电力网的电压损失计算 1放射形线路电压损失计算放射形线路电压损失计算 放射形线路如放射形线路如图图3-21所示。设线路首末端相电压分别为所示。设线路首末端相电压分别为 和和 ，负荷电流为，负荷电流为I ，负荷的功率因数为，负荷的功率因数为 ，则，则 1U2U2cos 5/21/2022南京理工大学自动化学院南京理工大学自动化学院43XI jRIUUUU2213.3 电力网的电压计算对应的相量图如图对
44、应的相量图如图3-21b所示。所示。22sincosIXIRbgaffdafadU由相量图可知，一相的由相量图可知，一相的电压损失电压损失为：为：aeUUU21为便于计算，用为便于计算，用 代替代替 ，则，则 adae 5/21/2022南京理工大学自动化学院南京理工大学自动化学院443.3 电力网的电压计算换算成换算成线电压损失线电压损失为：为：)sincos(3322XRIUU)sincos(cos33222XRUPNNUQXPR式中，式中，P、Q、UN 、 的单位分别为的单位分别为kW、kvar 、kV和和V。U2树干形线路电压损失计算树干形线路电压损失计算图图3-22中，各支线的负荷功
45、率中，各支线的负荷功率用用p、q表示；表示； 各段干线的功率各段干线的功率 用用P、Q表示；表示； 各段线路的长度、电阻和电抗各段线路的长度、电阻和电抗分别用分别用l、r和和x表示；表示； 各负荷到电源之间的干线长度、电阻和电抗各负荷到电源之间的干线长度、电阻和电抗分别用分别用L、R和和X表示。表示。 L32LL1l31l图3 -2 2树 干 式 线 路 电 压 损 失 计 算 图+ j X33RR22X+ j+ j X11R+ j q11px33r + j+ jr22xP33Q+ j+ j Q22PP11Q+ j+ j q33pp22q+ j+ j x11r5/21/202245南京理工大学
46、自动化学院南京理工大学自动化学院 为便于计算，可忽略各段线路的功率损耗，则每段干线的功为便于计算，可忽略各段线路的功率损耗，则每段干线的功率可用各支线的负荷功率表示，即率可用各支线的负荷功率表示，即3211pppPl1段：段： 3211qqqQl2段：段： 322ppP322qqQl3段：段： 33pP 33qQ 各线干段的各线干段的电压损失电压损失为为:NUxQrPU11111l1段：段： NUxQrPU22222l2段：段： l3段：段： NUxQrPU333333.3 电力网的电压计算5/21/2022南京理工大学自动化学院南京理工大学自动化学院463.3 电力网的电压计算n段干线的总电
47、压损失为各段干线的电压损失之和，即段干线的总电压损失为各段干线的电压损失之和，即 niNiiiiniiUxQrPUU11若将各干线段的负荷用各支线负荷表示，则上式可写成：若将各干线段的负荷用各支线负荷表示，则上式可写成： niNiiiiUXqRpU1电压损失的百分数电压损失的百分数为为niiiiiNNxQrPUUUU123)(10110010%niiiiiNXqRpUU12)(101%或或当各段线路的导线截面、功率因数相同时，有当各段线路的导线截面、功率因数相同时，有 5/21/2022南京理工大学自动化学院南京理工大学自动化学院473.3 电力网的电压计算101%11112niiiniiiN
48、lQxlPrUU10111112niiiniiiNLqxLprU3均匀无感线路电压损失计算均匀无感线路电压损失计算CAMAULpLpUrUNniiiniiiN211211010%式中式中, 为导线的电导率；为导线的电导率；A为导线的截面；为导线的截面； M为线路的所有功率矩（或叫负荷矩）之和；为线路的所有功率矩（或叫负荷矩）之和；C为计算系数，为计算系数，与线路电压、接线方式及导线材料有关，可查表与线路电压、接线方式及导线材料有关，可查表3-1。iiiilPLpM4均匀分布负荷的三相线路电压损失计算（不作要求）均匀分布负荷的三相线路电压损失计算（不作要求） 对于全线导线型号一致且可不计线路感抗
49、或负荷对于全线导线型号一致且可不计线路感抗或负荷 的线路的线路, ,其电压损失百分数可表示为其电压损失百分数可表示为 1cos 5/21/2022南京理工大学自动化学院南京理工大学自动化学院483.4 输电线路导线截面的选择 一、导线截面选择的基本原则一、导线截面选择的基本原则1发热条件：发热条件： 导线在通过正常最大负荷电流（计算电流）时导线在通过正常最大负荷电流（计算电流）时产生的发热温度不超过其正常运行时的最高允许温度。产生的发热温度不超过其正常运行时的最高允许温度。2电压损失条件：电压损失条件： 导线或电缆在通过正常最大负荷电流时产导线或电缆在通过正常最大负荷电流时产生的电压损失应小于
50、允许电压损失。生的电压损失应小于允许电压损失。3机械强度条件：机械强度条件： 在正常工作条件下，导线应有足够的机械在正常工作条件下，导线应有足够的机械强度，故要求导线截面不应小于最小允许截面。强度，故要求导线截面不应小于最小允许截面。4 经济条件：经济条件： 选择导线截面时，既要降低线路的电能损耗和选择导线截面时，既要降低线路的电能损耗和维修费等年运行费用，又要尽可能减少线路投资和有色金属消维修费等年运行费用，又要尽可能减少线路投资和有色金属消耗量，通常可按国家规定的经济电流密度选择导线截面。耗量，通常可按国家规定的经济电流密度选择导线截面。 5/21/2022南京理工大学自动化学院南京理工大
