1、6/5/2022电气工程基础电气工程基础6/5/2022本章要求1.熟悉电力线路的基本结构；2.掌握输电线路等值电路及参数计算；3.掌握变压器等值电路及参数计算；4.掌握开式电力网的潮流计算方法；5.了解闭式电力网的潮流计算方法；6.掌握输电线路导线截面的计算与选择方法；7.熟悉电力网电能损耗计算；8.掌握电力网降损措施。6/5/20224.1 电力系统元件参数及等值电路4.2 简单电力网的潮流计算 4.3 输电线路导线截面的选择 4.4 电力网的电能损耗 6/5/20224.1 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 一、电力线路的结构一、电力线路的结构 1架空线路架空线路 架
2、空线路主要由架空线路主要由导线导线、避雷线避雷线（即架（即架空地线）、空地线）、杆塔杆塔、绝绝缘子缘子和和金具金具等部件组等部件组成，如图成，如图4.1所示。所示。 图图4.1 架空线路的结构架空线路的结构6/5/20224.1 4.1 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 一、电力线路的结构一、电力线路的结构 1架空线路架空线路6/5/20226/5/20226/5/20224.1 4.1 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 一、电力线路的结构一、电力线路的结构 1架空线路架空线路导线和避雷线：导线和避雷线：导线的作用是导线的作用是传导电流、输送电能传导电流
3、、输送电能； 避雷线避雷线的作用是将的作用是将雷电流引入大地，以保护电力线路免遭雷击雷电流引入大地，以保护电力线路免遭雷击。图图4.2 裸导线的构造裸导线的构造a）单股线）单股线 b）多股绞线）多股绞线 c）钢芯铝绞线）钢芯铝绞线 架空线路采用的导线结构型式主要有架空线路采用的导线结构型式主要有单股、多股绞线单股、多股绞线和和钢芯铝绞线钢芯铝绞线三种，如图三种，如图4.2所示。所示。6/5/20224.1 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导线材料导线材料：要求电阻率小、机械强度大、质量轻、不易腐蚀、：要求电阻率小、机械强度大、质量轻、不易腐蚀、价格便宜、运行费用低等，常用材
4、料有价格便宜、运行费用低等，常用材料有铜、铝和钢铜、铝和钢。导线的结构型式导线的结构型式：导线分为：导线分为裸导线裸导线和和绝缘导线绝缘导线两大类，高压两大类，高压线路一般用裸导线，低压线路一般用绝缘导线。线路一般用裸导线，低压线路一般用绝缘导线。架空导线的型号架空导线的型号 TJ铜绞线铜绞线 ，特殊应用，例：，特殊应用，例：TJ-16；TJ-25LJ铝绞线，用于铝绞线，用于10kV及以下架空线路，及以下架空线路，例：例：TJ-16；TJ-25 LGJ钢芯铝绞线，用于钢芯铝绞线，用于35kV及以上架空线路及以上架空线路 ，例：，例：LGJ-400/50 GJ钢绞线，用作避雷线钢绞线，用作避雷线
5、 6/5/20224.1 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分裂导线来防止电晕并减小线路感抗分裂导线来防止电晕并减小线路感抗 6/5/2022档距：同一线路上相邻两根杆塔之间的水平距离称为架空档距：同一线路上相邻两根杆塔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）。 弧垂：导线悬挂在杆塔的绝缘子上，自悬挂点至导线最低弧垂：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。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。4.1 电力系统元件参数和
6、等值电路电力系统元件参数和等值电路架空线路的几个概念架空线路的几个概念 6/5/20224.1 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
7、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。导线在杆塔上的排列方式：导线在杆塔上的排列方式： 架空线路的几个概念架空线路的几个概念 6/5/20224.1 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。 F按材料分按材料分：有木杆、钢筋混凝土杆（水泥杆）和铁塔。：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
8、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。（承力杆塔）、终端杆塔、换位杆塔和跨越杆塔等。 横担的长度取决于线路电压等级的高低、档距的大小、安横担的长度取决于线路电压等级的高低、档距的大小、安装方式和使用地点等。装方式和使用地点等。杆塔的分类杆塔的分类横担：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、铁横担和瓷横担三种。和瓷横担三种。 6/5/20226/5/20224.1 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绝缘子和金具：绝缘子和金具：绝缘子用来使
9、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；金具是用来连接导线和绝缘子的金属部件的总称。缘距离；金具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针式、悬式和棒式三种。常用的绝缘子主要有针式、悬式和棒式三种。针式绝缘子针式绝缘子：用于：用于35kV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。悬式绝缘子悬式绝缘子：用于：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）。 棒式绝
10、缘子：棒式绝缘子：棒式绝缘子多兼作瓷横担使用，在棒式绝缘子多兼作瓷横担使用，在110kV及以及以下线路应用比较广泛。下线路应用比较广泛。6/5/20221.1.架空输电线避雷线导线（四分裂）杆塔绝缘子串 典型架空输电线路的照片6/5/20226/5/20226/5/2022双分裂导线6/5/2022500kV换位塔6/5/2022大型跨越塔10kV跨越塔6/5/2022同杆双回塔10kV同杆双回塔6/5/2022转角塔6/5/2022不同材料的绝缘子不同材料的绝缘子钢化玻璃绝缘子 瓷绝缘子 合成绝缘子 6/5/2022绝缘子形式绝缘子形式针式绝缘子瓷横担绝缘子悬式绝缘子6/5/2022电压等级
11、与直线杆塔上悬垂绝缘子串中绝缘电压等级与直线杆塔上悬垂绝缘子串中绝缘 子数量的关系子数量的关系 系统标称电压（kV）3563110220330500每串绝缘子片数35713171925286/5/2022金具金具 6/5/2022金具种类金具种类并沟线夹（接续金具）悬垂线夹耐张线夹联结金具（Z型挂板）6/5/20224.1 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2电缆线路电缆线路与架空线相比较与架空线相比较缺点：缺点：造价高；故障后检测故障点位置和修复困难；造价高；故障后检测故障点位置和修复困难；优点：优点：占用土地面积少；受外力及环境破坏的概率低，因占用土地面积少；受外力及环境
12、破坏的概率低，因而供电可靠；对人身较安全；可使城市环境美观。而供电可靠；对人身较安全；可使城市环境美观。应用：应用：在发电厂和变电所的进出线处，在线路需穿过江河在发电厂和变电所的进出线处，在线路需穿过江河处，在缺少空中走廊的大城市中，以及国防或特殊需要的处，在缺少空中走廊的大城市中，以及国防或特殊需要的地区，往往都要采用电力电缆线路。此外，采用直流输电地区，往往都要采用电力电缆线路。此外，采用直流输电的电缆线路完成跨海输电会更显示其优越性。的电缆线路完成跨海输电会更显示其优越性。 6/5/20224.1 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2电缆线路电缆线路电缆的结构：电缆的结
13、构：包括包括导体、绝缘层和保护包皮导体、绝缘层和保护包皮三部分。三部分。 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。扇形。扇形三芯电缆扇形三芯电缆1导体导体 2纸绝缘纸绝缘 3铅包皮铅包皮 4麻衬麻衬 5钢带铠甲钢带铠甲 6麻被麻被导体：导体：由多股铜绞线或铝绞线制成。由多股铜绞线或铝绞线制成。6/5/20224.1 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绝缘层绝缘层：用来使导体与导体之间、导体与：用来使导体与导体之间
14、、导体与保护包皮之间保持绝缘。绝缘材料一般有保护包皮之间保持绝缘。绝缘材料一般有油浸纸、橡胶、聚乙烯、交联聚氯乙烯等。油浸纸、橡胶、聚乙烯、交联聚氯乙烯等。 保护包皮保护包皮：用来保护绝缘层，使其在运输、：用来保护绝缘层，使其在运输、敷设及运行过程中免不受机械损伤，并防敷设及运行过程中免不受机械损伤，并防止水分浸入和绝缘油外渗。常用的包皮有止水分浸入和绝缘油外渗。常用的包皮有铝包皮和铅包皮。此外，在电缆的最外层铝包皮和铅包皮。此外，在电缆的最外层还包有钢带铠甲，以防止电缆受外界的机还包有钢带铠甲，以防止电缆受外界的机械损伤和化学腐蚀。械损伤和化学腐蚀。2电缆线路电缆线路扇形三芯电缆扇形三芯电缆
15、1导体导体 2纸绝缘纸绝缘 3铅包皮铅包皮 4麻衬麻衬 5钢带铠甲钢带铠甲 6麻被麻被6/5/20222.电缆线路电缆线路6/5/2022电缆的敷设方式：电缆的敷设方式：4.1 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直接埋入土中直接埋入土中：埋设深度一般为：埋设深度一般为0.70.8m，应在冻土层，应在冻土层以下。当多条电缆并列敷设时，应留有一定距离，以利于以下。当多条电缆并列敷设时，应留有一定距离，以利于散热。散热。 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，
16、沟面用水泥板覆盖。穿管敷设穿管敷设：当电力电缆在室内明敷或暗敷时，为了防电缆：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。2.电缆线路电缆线路6/5/2022 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输电线路的参数计算输电线路的参数计算电力系统三相对称运行时，电力线路的等值电路是以导电力系统三相对称运行时，电力线路的等值电路是以导线的线的电阻电阻、电抗电抗（电感）以及导线的对地（电感）以及导线的对地电导电导、电纳电纳（电（电容）为参数组成的容）为参数组成的单相电路单相电路。6/5/2022
17、 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输电线路的参数计算输电线路的参数计算电阻电阻反映线路导体通过电流时产生的有功功率损失；反映线路导体通过电流时产生的有功功率损失；电抗（电感）电抗（电感）反映载流线路周围产生的磁场效应；反映载流线路周围产生的磁场效应；电导电导反映反映电晕现象电晕现象及及绝缘子泄露电流绝缘子泄露电流产生的有功功率损失；产生的有功功率损失；电纳（电容）电纳（电容）反映载流线路周围产生的电场效应。反映载流线路周围产生的电场效应。注意：这些参数是沿线路均匀分布的。注意：这些参数是沿线路均匀分布的。 6/5/2022 二、输电线路的参数计算及等值电路二、
18、输电线路的参数计算及等值电路1输电线路的参数计算输电线路的参数计算电阻：电阻： 单根导线的单位长度单根导线的单位长度直流电阻直流电阻为：为： 1rS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应考虑集肤效应和邻近效应的影响；应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长导线为多股绞线，使每股导线的实际长度比线路长度长;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。 通常取通常取 ; ; km/mm8 .182Cukm/mm5 .312Al6/5/2022
19、工程计算中，可先查出导线单位长度电阻值工程计算中，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/）。）。 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6/5/2022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
20、抗为：412 (4.6lg0.5) 100.1445lg0.0157gegerrDDxfrr3abbccageDD D D 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式中，式中，r为相对磁导率，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）；）； 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）。）。1rgeD6/5/2022 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若为分裂导线，式中的若为分裂导线，式中的r r用用r reqeq替代，考虑分裂根数替代，考虑分裂根数m m即可。即可。eq12mmkkrrd1eq0.015
21、70.14451gerDxgrmm m为每相导线的分裂根数；为每相导线的分裂根数；r r为分裂导线的每一根子导线为分裂导线的每一根子导线的半径；的半径；d d1 1k k为分裂导线一相中第为分裂导线一相中第1 1根与第根与第k k根子导线之根子导线之间的距离，间的距离，k k=2,3,=2,3,m m；为有示连乘运算的符号。为有示连乘运算的符号。 6/5/2022注意：注意：为了使三相导线的为了使三相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。一次整循环换位一次整循环换位若三相导线等边三角形若三相导线等边三角形排列，则排列，则 geDD若三
22、相导线水平等距离若三相导线水平等距离排列，则排列，则3321.26geDDD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 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3abbccageDD D D三相导线的布置方式三相导线的布置方式a）等边三角形布置）等边三角形布置 b）水平等距布置）水平等距布置6/5/2022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： 610.024110lggeCDr则单位长度的电纳（则单位长度的电纳（S/km）为：）为： 6117.5810lggebCDr一般架空线路
23、一般架空线路b1的值为的值为 S/km左右，则左右，则 62.8 10lbB1电导：电导： 电导参数是反映沿线路绝缘子的泄露电流和导线周电导参数是反映沿线路绝缘子的泄露电流和导线周围空气电离产生的电晕现象而产生的有功功率损耗围空气电离产生的电晕现象而产生的有功功率损耗 。 说明：说明：通常架空线路的绝缘良好，泄露电流很小，可以忽略不计。通常架空线路的绝缘良好，泄露电流很小，可以忽略不计。 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6/5/2022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
24、时，导线周围的空气被电离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产生局部放电的现象。而产生局部放电的现象。 当线路电压高于当线路电压高于电晕临界电压电晕临界电压时，将出现电晕损耗，与时，将出现电晕损耗，与电晕相对应的导线单位长度的等值电导（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
25、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 。 0G 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6/5/2022表表4.2 4.2 不需计算电晕的导线最小直径（海拔不超过不需计算电晕的导线最小直径（海拔不超过1000m1000m）额定电压(kV)60以下110154220330500750导线外径(mm)不限制9.613.721.333.2221.3相应导线型号LGJ-50LGJ-95LGJ-600LGJ-600LGJ-240LGJQ-4002LGJQ-5004 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6/5/202
26、22输电线路的等效电路输电线路的等效电路 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分布参数等值电路分布参数等值电路6/5/20222输电线路的等效电路输电线路的等效电路一字型等效电路一字型等效电路 ： 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）。及以下）。型或型或T型等效电路：型等效电路：（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图图4.21 一字型
27、等效电路一字型等效电路图图4.22 型或型或T型等效电路型等效电路a）型型 b）T型型 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例例4.1 例例4.26/5/20224.1 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 三、变压器的参数计算及等效电路三、变压器的参数计算及等效电路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效电路。型等效电路。35kV及以下的变压器，及以下的变压器，励磁支路可忽略不计，可用简化等效电路。励磁支路可忽略不计，可用简化等效电路。注意：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变压器等值电路中的电
28、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。反，前者为负，后者为正；因为前者为感性，后者为容性。 双绕组变压器的等效电路双绕组变压器的等效电路a）型等效电路型等效电路 b）励磁支路用功率表示的等效电路）励磁支路用功率表示的等效电路 c）简化等效电路）简化等效电路6/5/2022电阻电阻RT：2233Cu231010NkNTTNSPPI RRU 221000kNTNPURS由于由于 所以所以 （） 电抗电抗XT：由于由于 323%10010010NTNTkNNI ZS XUUU2%100NkTNU UXS对小容量变压器，对小容量变压器， 则则2%100
29、NkTNU UZS22TTTRZX所以所以 （） 三、变压器的参数计算及等效电路三、变压器的参数计算及等效电路6/5/2022电导电导GT： 变压器的电导是用来表示铁心损耗的。变压器的电导是用来表示铁心损耗的。 02210001000FeTNNPPGUU电纳电纳BT：02%100NTNISBU变压器的电纳是用来表征变压器的励磁特性的。变压器的电纳是用来表征变压器的励磁特性的。所以所以 （S） 因此因此 （S） 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、MVA、kW和和kvar。 三、变压器的参数计算及等效电路三、变压器的参数计算及等效电路6/5/2
30、022三绕组变压器三绕组变压器三绕组变压器的等效电路如图三绕组变压器的等效电路如图3-19所示。所示。 图图4.26 三绕组变压器的等效电路三绕组变压器的等效电路a）励磁回路用导纳表示）励磁回路用导纳表示 b）励磁回路用功率表示）励磁回路用功率表示 三、变压器的参数计算及等效电路三、变压器的参数计算及等效电路6/5/2022电阻电阻RT1、 RT2、 RT3三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：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
31、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%。 三、变压器的参数计算及等效电路三、变压器的参数计算及等效电路6/5/2022112312321223313233112121212kkkkkkkkkkkkPPPPPPPPPPPP211222222332100010001000kNTNkNTNkNTNP URSP URSP URS121223233131kkkkkkkkkPPPPPPPPP 由由 得：得： 所以所以 通过短路试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
32、绕组的短路损耗为则每一个绕组的短路损耗为 12kP23kP31kP对对100/100/100的变压器：的变压器： 三、变压器的参数计算及等效电路三、变压器的参数计算及等效电路6/5/20222223232323322313131313100450100450NkkkkNNkkkkNSPPPPSSPPPPS 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
33、/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。23kP31kP23kP31kP对对100/100/50和和100/50/100的变压器：的变压器： 三、变压器的参数计算及等效电路三、变压器的参数计算及等效电路6/5/2022电抗电抗XT1、 XT2、XT31121323212233132331121%(%)21%(%)21%(%)2kkkkkkkkkkkkUUUUUUUUUUUU所以所以 121223
34、233131%kkkkkkkkkUUUUUUUUU由由 得：得： 211222233%100%100%100kNTNkNTNkNTNUUXSUUXSUUXS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，不论变压器各绕组的容量比如何，抗时，不论变压器各绕组的容量比如何，其短路电压百分数不必再进行折算。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
35、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。 三、变压器的参数计算及等效电路三、变压器的参数计算及等效电路6/5/20223自耦变压器的自耦变压器的参数和等值电路参数和等值电路 三、变压器的参数计算及等效电路三、变压器的参数计算及等效电路电力系统中使用的一般是三绕组自耦变压器，其电气接线如电力系统中使用的一般是三绕组自耦变压器，其电气接线如图图4.284.28（a a）所示。就端子等效而言，它和普通三绕组变压器）所示。就端子等效而言，它和普通三绕组变压器一样的，见图一样的，见图4.284.28（b b）。因此，自耦变压器的参数和等值电）。因此，自耦变压器的参数和等值电路
36、的确定也和普通变压器相同。路的确定也和普通变压器相同。 6/5/20223自耦变压器的自耦变压器的参数和等值电路参数和等值电路23NSS3NSS23kP31kP23%kU31%kU因自耦变压器第三绕组的容量小于变压器的额定容量因自耦变压器第三绕组的容量小于变压器的额定容量S SN N，而短路试验数据中的而短路试验数据中的 一般是未经一般是未经归算的。归算的。、所以，用此数据进行参数计算时有一个容量归算问题，所以，用此数据进行参数计算时有一个容量归算问题，即需将短路损耗乘以即需将短路损耗乘以 ，将短路电压百分值乘以，将短路电压百分值乘以例例4.3 例例4.41212%kkUU23233%NkkS
37、UUS31313%NkKSUUS6/5/20224变压器的变压器的型等值电路型等值电路 三、变压器的参数计算及等效电路三、变压器的参数计算及等效电路通常在变压器等值电路中，通常在变压器等值电路中，变压器的阻抗是折算到高压侧变压器的阻抗是折算到高压侧的，因此计算得到的低压侧电的，因此计算得到的低压侧电压、电流也均为折算到高压侧压、电流也均为折算到高压侧的数值。的数值。为直接求出低压侧的实际电为直接求出低压侧的实际电压与实际电流，可在变压器等压与实际电流，可在变压器等值电路中，增加一个只反映变值电路中，增加一个只反映变比的比的理想变压器。理想变压器。所谓所谓理想变压器理想变压器是一种无损是一种无损
38、耗、无漏磁，也不需要励磁电耗、无漏磁，也不需要励磁电流的变压器。流的变压器。 6/5/2022如果不计励磁支路或将如果不计励磁支路或将励磁支路另外处理励磁支路另外处理 1122212TUI ZUkUIIIk1211122122112211TTTTTTUkUkkIUUUZZZk kkUk UkIkIUUUZZZ1112212211TTTTIk Y UkYUUIkYUUk kY U1TTYZ4变压器的变压器的型等值电路型等值电路例例4.56/5/2022 四、发电机和负荷的参数及等值电路四、发电机和负荷的参数及等值电路 1.1.发电机的参数及等值电路发电机的参数及等值电路 （1 1）发电机的电抗）
39、发电机的电抗 制造厂一般给出以电机额定阻抗为基准的发电机电制造厂一般给出以电机额定阻抗为基准的发电机电抗百分比抗百分比X XG G(%)(%)，即，即 %/100GGNXXZ22cos/3NNNNNNNNUUZUISP2%cos1001003GGNNNGNNXXUUXPI6/5/2022（2 2）发电机的等值电路）发电机的等值电路 四、发电机和负荷的参数及等值电路四、发电机和负荷的参数及等值电路 1.1.发电机的参数及等值电路发电机的参数及等值电路 图图4.34 4.34 发电机的等值电路发电机的等值电路(a) (a) 以电压源表示；以电压源表示； (b) (b) 以发出的功率表示；以发出的功
40、率表示；(c) (c) 以发出的有功功率及机端电压表示以发出的有功功率及机端电压表示6/5/2022 四、发电机和负荷的参数及等值电路四、发电机和负荷的参数及等值电路 2.2.负载的参数及等值电路负载的参数及等值电路 图图4.35 4.35 负荷的等值电路负荷的等值电路(a) (a) 以功率表示；以功率表示； (b) (b) 以阻抗表示；以阻抗表示； (c) (c) 以导纳表示以导纳表示 2222llllllllURPSUXQS1llYZ6/5/20224.2 简单电力网的潮流计算简单电力网的潮流计算 电力网潮流计算计算的任务：电力网潮流计算计算的任务：针对具体的电力系统（已知针对具体的电力系
41、统（已知电力系统的结构及联接关系），根据给定的电力系统的结构及联接关系），根据给定的有功、无功负有功、无功负荷荷，发电机发出的有功功率以及发电机母线电压有效值发电机发出的有功功率以及发电机母线电压有效值，求解电力网中其它各母线的电压、各条线路中的功率以及求解电力网中其它各母线的电压、各条线路中的功率以及功率损耗等。功率损耗等。潮流计算不仅经常进行，而且还是其它计算的基础。潮流计算不仅经常进行，而且还是其它计算的基础。 6/5/20223.3 简单电力网的潮流计算简单电力网的潮流计算 一、电压降落、电压损失和电压偏移一、电压降落、电压损失和电压偏移 1. 电压降落电压降落:指线路首末端电压的相量
42、差，即指线路首末端电压的相量差，即 12(j )UUUI RX6/5/2022当负荷为感性时，当负荷为感性时， 2222SUIPjQ*22222SPjQIUU222222222()()PjQUI RjXRjXUP RQ XP XQRjUj UUU因此因此 222P RQ XUU其中：其中： 电压降落的纵分量电压降落的纵分量 222P XQ RUU 电压降落的横分量电压降落的横分量 则则 上式两侧乘以上式两侧乘以 可把相电压相量改为线电压相量，单相功可把相电压相量改为线电压相量，单相功率也可以改用三相功率表示，即率也可以改用三相功率表示，即 303je222222PRQ XP XQ RUjUj
43、UUU 6/5/2022线路首端电压有效值为：线路首端电压有效值为： 2212()UUUU 首末端电压的相位差为：首末端电压的相位差为： 12tanUUU说明：说明：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，无功功率功率Q前面的符号应改变。前面的符号应改变。222222PRQ XP XQ RUjUj UUU 6/5/20222电压损失电压损失:线路首末端电压的代数差，即线路首末端电压的代数差，即 21UUU2222222222212)(2UUUUUUUUUU2222212UUUUUU因此因此 将将 按二项式定理展开并取前两项
44、得：按二项式定理展开并取前两项得： 2212()UUUU6/5/2022FP2、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。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 2U2U221222PR Q XUUUUU6/5/2022F电压损失通常以线路额定电压的百分数表示，即电压损失通常以线路额定电压的百分数表示，即100%21NUU
45、UUF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，则则规程规定：电力网正常运行时的最大电压损规程规定：电力网正常运行时的最大电压损 耗一般不应超过耗一般不应超过10% ；故障运行；故障运行 一般不超过一般不超过15%20%。111UXQRPU教材有详细推导教材有详细推导6/5/20223.3.电压偏移：电压偏移：电力网中任意点的实际电压电力网中任意点的实际电压U U同该处同该处网络额定电压网络额定电压U UN N的数值差，它反映的是电压质的数值差，它反映的是电压质量。量。NN%100UUmU6/5/2022 4.4.配电网的电压损失计算配电网的电压损失计算 （1）放射形线路
46、电压损失计算）放射形线路电压损失计算1U 放射形线路如图放射形线路如图4.39a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 2U2cosXIRIUUUUj2216/5/202222sincosIXIRbgaffdafadU一相的电压损失为：一相的电压损失为：aeUUU21为便于计算，用为便于计算，用 代替代替 ，则，则 adae（1）放射形线路电压损失计算）放射形线路电压损失计算6/5/2022换算成线电压损失为：换算成线电压损失为：)sincos(3322XRIUU)sincos(cos332
47、22XRUPNNUQXPR 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。U（1）放射形线路电压损失计算）放射形线路电压损失计算6/5/2022（2）树干式线路电压损失计算）树干式线路电压损失计算各支线的负荷功率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。 6/5/2022 若忽略各段线路的功率损耗，则每段干线的
48、功率可用各若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 各线干段的电压损失为各线干段的电压损失为:NUxQrPU11111l1段：段： NUxQrPU22222l2段：段： l3段：段： NUxQrPU33333图图3-22 树干式线路电压损失计算图树干式线路电压损失计算图（2）树干式线路电压损失计算）树干式线路电压损失计算6/5/2022n段干线的总电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
49、 niNiiiiniiUxQrPUU11若将各线干段的负荷用各支线负荷表示，则上式可写成：若将各线干段的负荷用各支线负荷表示，则上式可写成： niNiiiiUXqRpU1（2）树干式线路电压损失计算）树干式线路电压损失计算6/5/2022电压损失的百分数为电压损失的百分数为niiiiiNNxQrPUUUU123)(10110010%niiiiiNXqRpUU12)(101%或或n段干线的总电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若将各线干段的负荷用各支线负荷表示，则上式可写成：若将各线干段的负荷用各支线负荷表示，
50、则上式可写成： niNiiiiUXqRpU1（2）树干式线路电压损失计算）树干式线路电压损失计算6/5/2022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101%11112niiiniiiNlQxlPrUU10111112niiiniiiNLqxLprUiiiiiiiiLxXLrRlxxl rr1111,（2）树干式线路电压损失计算）树干式线路电压损失计算6/5/2022（3）均匀无感线路电压损失计算）均匀无感线路电压损失计算 对于全线导线型号一致且可不计线路感抗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
