1、3.1 3.1 电力线路的结构电力线路的结构3.2 3.2 输电线路的等值电路和电气参数输电线路的等值电路和电气参数3.3 3.3 变压器等值电路和参数的计算变压器等值电路和参数的计算3.4 3.4 电力网的电压计算电力网的电压计算3.5 3.5 电力网的电力网的功率损耗和电能损耗功率损耗和电能损耗3.6 3.6 标幺制和电力网的等值电路标幺制和电力网的等值电路3.7 3.7 简单电力系统潮流分布计算简单电力系统潮流分布计算3.1 3.1 电力线路的结构电力线路的结构 一、一、架空线路架空线路的结构的结构 架空线路主要由导架空线路主要由导线、避雷线（即架空地线、避雷线（即架空地线）、杆塔、绝缘
2、子和线）、杆塔、绝缘子和金具等部件组成。金具等部件组成。图图3-1 架空线路的结构架空线路的结构导线和避雷线：导线和避雷线：导线的作用是传导电流、输送电能；避雷线导线的作用是传导电流、输送电能；避雷线的作用是将雷电流引入大地，以保护电力线路免遭雷击。的作用是将雷电流引入大地，以保护电力线路免遭雷击。结构型式主要有单股、多股绞线和钢芯铝绞线三种。结构型式主要有单股、多股绞线和钢芯铝绞线三种。图图3-2 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）钢芯铝绞线导线材料：铜、铝和钢。要求电阻率小、机械强度大、质量导线材料：铜、铝和钢。要求电阻率小、机械强度大、质
3、量轻、不易腐蚀、价格便宜、运行费用低等。轻、不易腐蚀、价格便宜、运行费用低等。导线的结构型式：分裸导线和绝缘导线两大类，高压线路一导线的结构型式：分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。般用裸导线，低压线路一般用绝缘导线。导线和避雷线导线和避雷线3.1 3.1 电力线路的结构电力线路的结构3.1 3.1 电力线路的结构电力线路的结构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35kV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 档距档距（跨距）（跨距）：同一线路上相邻两根电杆之
4、间的水平距离。：同一线路上相邻两根电杆之间的水平距离。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。点的垂直距离。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。导线和避雷线导线和避雷线“3.1 3.1 电力线路的结构电力线路的结构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
5、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。导线在杆塔上的导线在杆塔上的排列方式排列方式：导线和避雷线导线和避雷线3.1 3.1 电力线路的结构电力线路的结构杆塔：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
6、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：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。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
7、横担瓷横担三种。三种。l 直线杆塔直线杆塔l 转角杆塔转角杆塔l 耐张杆塔耐张杆塔l 终端杆塔终端杆塔l 换位杆塔换位杆塔l 跨越杆塔跨越杆塔用来悬挂导线，仅承受导线自用来悬挂导线，仅承受导线自重、覆冰重及风压，是线路上重、覆冰重及风压，是线路上使用最多的一种杆塔。使用最多的一种杆塔。装设于线路的转角处，必须承装设于线路的转角处，必须承受不平衡的拉力。受不平衡的拉力。又称分段杆塔或承力杆塔，用又称分段杆塔或承力杆塔，用来承担线路正常及故障（如断来承担线路正常及故障（如断线）情况下导线的拉力，对强线）情况下导线的拉力，对强度要求较高。度要求较高。设置在进入发电厂或变电所线设置在进入发电厂或变电所
8、线路末端的杆塔，由它来承受最路末端的杆塔，由它来承受最后一个耐张段内导线的拉力，后一个耐张段内导线的拉力，以减轻对发电厂或变电所建筑以减轻对发电厂或变电所建筑物的拉力。物的拉力。用在用在110kV110kV及以上的电力线路中，及以上的电力线路中，是为了在一定长度内实现三相是为了在一定长度内实现三相导线的轮流换位，以便三相导导线的轮流换位，以便三相导线的电气参数均衡而设计的一线的电气参数均衡而设计的一种特殊杆塔。种特殊杆塔。位于线路跨越河流、山谷等地位于线路跨越河流、山谷等地方，因中间无法设置杆塔，档方，因中间无法设置杆塔，档距很大，故其高度较一般杆塔距很大，故其高度较一般杆塔为高。为高。v瓷横
9、担的特点：瓷横担的特点：有良好有良好的电气绝缘性能，兼有的电气绝缘性能，兼有绝缘子和横担的双重功绝缘子和横担的双重功能，能节约大量的木材能，能节约大量的木材和钢材，有效地降低杆和钢材，有效地降低杆塔的高度，可节省线路塔的高度，可节省线路投资投资30%40%。3.1 3.1 电力线路的结构电力线路的结构绝缘子和金具：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。针式绝缘子：用于针式绝缘子：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
10、线杆塔或小转角杆塔上。转角杆塔上。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）。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及以及以下线路应用比较广泛。下线路应用比较广泛。高压针式绝缘子高压针式绝缘子低压针式绝缘子低压针式绝缘子高压线路拉棒绝缘子高压线路拉棒绝缘子高压线路瓷横担绝缘子高压线路瓷横担绝缘子线路盘形悬式绝缘子线路盘形悬式绝缘子复合针式绝缘子复合针式绝缘子复合棒式
11、绝缘子复合棒式绝缘子线路金具、线路金具、U型抱箍、挂板型抱箍、挂板 杆顶帽、拉线抱箍杆顶帽、拉线抱箍3.1 3.1 电力线路的结构电力线路的结构二电缆线路的结构二电缆线路的结构电缆的结构：电缆的结构：包括导体、绝缘层和保护包皮三部分。包括导体、绝缘层和保护包皮三部分。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，如图扇形，如图3-13所示。所示。图图3-13 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
12、 5钢带铠甲钢带铠甲 6麻被麻被导体：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。3.1 电力线路的结构电力线路的结构绝缘层：用来使导体与导体之间、导体与保护包皮之间保绝缘层：用来使导体与导体之间、导体与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。乙烯等。保护包皮：用来保护绝缘层，使其在运输、敷设及运行过保护包皮：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，并防止水分浸入和绝缘油外渗。常用程中免不受机械损伤，并防止水分浸入和绝缘油外渗。常用的包皮有铝包皮和铅包皮。此外，在电缆的最外层
13、还包有钢的包皮有铝包皮和铅包皮。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械损伤和化学腐蚀。带铠甲，以防止电缆受外界的机械损伤和化学腐蚀。二电缆线路的结构二电缆线路的结构电缆的结构：电缆的结构：电缆的敷设方式：电缆的敷设方式：3.1 电力线路的结构电力线路的结构直接埋入土中：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，以利于散以下。当多条电缆并列敷设时，应留有一定距离，以利于散热。热。电缆沟敷设：当电缆条数较多时，宜采用电缆沟敷设，电电缆沟敷设：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
14、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。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。二电缆线路的结构二电缆线路的结构3.2 输电线路的等值电路及其电气参数输电线路的等值电路及其电气参数 一、输电线路的参数计算一、输电线路的参数计算1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%：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
15、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。通常取通常取 ;km/mm8.182Cukm/mm5.312Al3.2 3.2 输电线路的等值电路及其电气参数输电线路的等值电路及其电气参数 工程工程手册中给出的手册中给出的导线单位长度电阻导线单位长度电阻r1值，则是指温度为值，则是指温度为20时的导线电阻，当实际运行的温度不等于时的导线电阻，当实际运行的温度不等于20时，应按下时，应按下式进行修正：式进行修正：)20(120rr为电阻的温度系数为电阻的温
16、度系数(1/)，铜取，铜取0.00382（1/），铝取），铝取0.0036（1/）。）。2、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：rrrsrsfx0157.0lg1445.010)5.0lg6.4(2av4av1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）；）；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）。）。1r1电阻：电阻：3.2 3.2 输电线路的等值电路及其电气参数输电线路的等值电路及其电气参数3cabcabavssss图图3-14 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
17、置）等边三角形布置 b）水平等距布置）水平等距布置图图3-15 一次整循环换位一次整循环换位ssav若三相导线等边三角形排列。若三相导线等边三角形排列。sss26.1233av若三相导线水平等距离排列。若三相导线水平等距离排列。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左右左右3.2 3.2 输电线路的等值电路及其电气参数输电线路的等值电路及其电气参数3、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单位长度的电纳（单位长度的电纳（S/km）为：）为：6av1110lg58.7rsCb一般架空线路一般架
18、空线路b1的值为的值为 S/km左右左右 61058.24 4、电导：、电导：是反映沿线路绝缘子表面的泄露电流和导线周围空是反映沿线路绝缘子表面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。3.2 3.2 输电线路的等值电路及其电气参数输电线路的等值电路及其电气参数电晕现象：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
19、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。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，故在电力网的电气计算中，近似时已经采取措施加以限制，故
20、在电力网的电气计算中，近似认为认为 。0G在设计架空线路时依据电晕临界电压规定了在设计架空线路时依据电晕临界电压规定了不需要验算电晕的不需要验算电晕的导线最小外径：导线最小外径：110kV导导线外径不应小于线外径不应小于9.6mm；220kV导线外径不导线外径不应小于应小于21.3mm；60kV及以下的导线不必验及以下的导线不必验算电晕临界电压；算电晕临界电压；220kV以上的超高压输电以上的超高压输电线，采用分裂导线或扩径导线以增大每相导线，采用分裂导线或扩径导线以增大每相导线的等值半径，提高电晕临界电压线的等值半径，提高电晕临界电压3.2 3.2 输电线路的等值电路及其电气参数输电线路的等
21、值电路及其电气参数二输电线路的等效电路二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3-16 一字型等效电路一字型等效电路图图3-17 型或型或T型等效电路型等效电路a）型型 b）T型型3.3 3.3 变压器的等值电路及参数计算变压器的等值
22、电路及参数计算一一、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。励磁支路可忽略不计。图图3-18 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+_?3.3 3.3 变压器的等值电路及参数计算变压器的等值电路及参数计算电阻电阻RT：32232Cu10103TNNTNkRUSRIPP32210NNkTSUPR电抗电抗XT：2310100103%NTNNTNkUXSUZIUNkNTS
23、UUX%102对小容量变压器，对小容量变压器，则则NkNTSUUZ%10222TTTRZX3.3 3.3 变压器的等值电路及参数计算变压器的等值电路及参数计算电导电导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。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）说明：说明：U、S、P、Q、的单位分别为、的单位分别为kV、kVA、kW和和kva
24、r。3.3 3.3 变压器的等值电路及参数计算变压器的等值电路及参数计算二三绕组变压器二三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3-19 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电阻电阻RT1、RT2、RT33.3 3.3 变压器的等值电路及参数计算变压器的等值电路及参数计算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三个绕组的容量均等于变压器的额定容量变压器的额定容量；F100/100/
25、50：第三个绕组的容量为：第三个绕组的容量为变压器额定容量的变压器额定容量的50%；F100/50/100：第二个绕组的容量为：第二个绕组的容量为变压器额定容量的变压器额定容量的50%。对对100/100/100的变压器：的变压器：131332322121kkkkkkkkkPPPPPPPPP211332313322123213211212121kkkkkkkkkkkkPPPPPPPPPPPP3.3 3.3 变压器的等值电路及参数计算变压器的等值电路及参数计算322333222232211101010NNkTNNkTNNkTSUPRSUPRSUPR131332322121kkkkkkkkkPPP
26、PPPPPP电阻电阻RT1、RT2、RT31321323131332232233232450100450100kkNNkkkkNNkkPPSSPPPPSSPP3.3 3.3 变压器的等值电路及参数计算变压器的等值电路及参数计算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。对容量比为后再计算电阻。对容量比为100/100/50的变压器，其折算公式的变压器，其折算公式为为式中，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）；、为折算到为折算到变压器额定容量下变压器额定容量下的绕组间短路损耗。
27、的绕组间短路损耗。32kP13kP32kP13kP对对100/100/50和和100/50/100的变压器：的变压器：3.3 3.3 变压器的等值电路及参数计算变压器的等值电路及参数计算电抗电抗XT1、XT2、XT3%)%(21%)%(21%)%(21%211332313322123231211kkkkkkkkkkkkUUUUUUUUUUUU%131332322121kkkkkkkkkUUUUUUUUUNNkTNNkTNNkTSUUXSUUXSUUX233222211%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
28、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。3.4 3.4 电力网的电压计算电力网的电压计算 一、电压降落的计算一、电压降落的计算 1电压降落电压降落:是指线路首末端电压的相量差。是指线路首末端电压的相量差。)j(21XRIUUU图图3-20 输
29、电线路的输电线路的型等效电路及相量图型等效电路及相量图a）等效电路）等效电路 b）相量图）相量图2221tanUUU3.4 3.4 电力网的电压计算电力网的电压计算一、电压降落的计算一、电压降落的计算 1.1.电压降落电压降落 是指线路首末端电压的相量差。是指线路首末端电压的相量差。IjXRIjXRIjXR)()()(UU2121线路的一字型等值电路线路的一字型等值电路1U2U电压降落纵分量电压降落纵分量：电压降落横分量电压降落横分量求首端电压求首端电压2222222212U/)(sincosUXQRPXIRI2222222212U/)(URQXPRSinIXCosI2222222212221
30、1URQXPjUXQRPUUUjUUU脚标一致脚标一致2UI2RI2 X22U2UIII211U当已知线路末端负荷和电压时当已知线路末端负荷和电压时3.4 3.4 电力网的电压计算电力网的电压计算当已知线路末端负荷和电压时当已知线路末端负荷和电压时2222jQPIUS222*22UjQPUSI22222222222)(UjUURQXPjUXQRPjXRUjQPU2222UXQRPU电压降落的纵分量电压降落的纵分量 2222URQXPU电压降落的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求末端电压求末端电压)UU(UU1112jI1 XI1R1U1
31、U21 II2U1U21UU1,0UU011已知22211111U)(UU)(URQXPXQRP1*1*121US)()(UUjXRIjXR计算电压降落分量注意：计算电压降落分量注意：公式中各物理量为同一点的公式中各物理量为同一点的线路功率与电压的关系线路功率与电压的关系 高压输电线路高压输电线路 XRXR无功流动方向与电压高低有关；无功流动方向与电压高低有关；有功流动方向与电压相位差有关。有功流动方向与电压相位差有关。2121UUUUU/UU/UPXQX2U1III211U2.2.电压损耗电压损耗(kV)(kV)3.3.电压偏移电压偏移%100UUU%NN）电压偏移（2U1UG电压降落、电压
32、损失和电压偏移适用于线路、变压电压降落、电压损失和电压偏移适用于线路、变压器。器。U/)(UUU21QXPR 一、线路的功率损耗和电能损耗的计算一、线路的功率损耗和电能损耗的计算3232103103XIQRIPLLjB/2jB/21U11,SI2I22,US线路的等值电路图线路的等值电路图jXR 1S2SQjPXUQPjRUQPjXRUQPjXRUQPjXRUSjXRISZ22222222222221212122222222222)()()()()(3jB/2jB/21U11,SI2I22,US线路的等值电路线路的等值电路jXR 1S2S 21211BUQB ，22212BUQB YUUY(U
33、IUS2B）一、线路的功率损耗和电能损耗的计算一、线路的功率损耗和电能损耗的计算线路总功率损耗：线路总功率损耗：)(21BBLLLQQQjPSTRUQPWL222线路的线路的电能损耗电能损耗 maxmaxPWL最大负荷损耗时间最大负荷损耗时间 jB/2jB/21U11,SI2I22,US图图3-3 3-3 线路的等值电路线路的等值电路jXR SS输电效率100:12PP二、变压器功率损耗和电能损耗的计算二、变压器功率损耗和电能损耗的计算 由等值电路参数计算 变压器的等值电路变压器的等值电路111,UIS222,UIS20)(UjBGSTT （3-20）TTXRkXQPjRQPjQPS22222
34、2222222UU铁心中的有功功率损耗，即铁损铁心中的有功功率损耗，即铁损 不变损耗不变损耗0PPFeCuP消耗在一、二次线圈电阻上的有功功率损耗，即铜耗消耗在一、二次线圈电阻上的有功功率损耗，即铜耗 :与负荷电流（或功率）的平方成正比。与负荷电流（或功率）的平方成正比。可变损耗可变损耗二、变压器功率损耗和电能损耗的计算二、变压器功率损耗和电能损耗的计算由实验技术参数由实验技术参数 变压器的电能损耗变压器的电能损耗max20P)SS(tPWWWkNTZTYTNSIjPQjPS100%000002002)(100)(NNkNkkkkSSSUjSSPjQPS 变压器的等值电路变压器的等值电路111
35、,UIS222,UIS42结论：结论：1 1、电压损耗和功率损耗计算公式既适用于单相，也适、电压损耗和功率损耗计算公式既适用于单相，也适用于三相；用于三相；2 2、线路输电效率、线路输电效率:%10012PPXQPQ222URUP222QP 211U2BQBU/)(UUU21QXPR例例3-13-1某某220kV220kV单回架空线路，长度为单回架空线路，长度为200km200km，导线参数为导线参数为r r0 0=0.108=0.108/km,x/km,x0 0=0.42=0.42 /km,/km,b b0 0=2.66=2.66*1010-6-6S/kmS/km。已知其始端输入功率为已知其
36、始端输入功率为120+j50MVA,120+j50MVA,始端电压为始端电压为240kV240kV。求末端电压及功率、线路的传输效率。求末端电压及功率、线路的传输效率。解：解：SjlbjBjYjljxrjXR40001066.2222846.21)(jB/2jB/21U11,SI2I22,US220kV 220kV 线路的等值电路线路的等值电路jXR SS)(32.65120212111111MVAjBUQjPQjSSSSB已知端已知端jB/2jB/21U11,SI2I22,US220kV 220kV 线路的等值电路线路的等值电路jXR SS待求端待求端21121BUQBkVjjRQXPjXQ
37、RPjo33.948.20912.3634.206)12.366.33(240)UU(U)UU(UU11111111112末端电压：末端电压：jB/2jB/21U11,SI2I22,US220kV 220kV 线路的等值电路线路的等值电路jXR SS流经线路流经线路kV0240U01已知)(1.38113)(22.270.7)21MVAjSSSMVAjjX(R)US(SSS由jB/2jB/21U11,SI2I22,US220kV 220kV 线路的等值电路线路的等值电路jXR SS)(77.49113212222MVAjBUQjPQjSSSSB末端功率：末端功率：%94.17%10012011
38、3%100PP12线路的传输效率线路的传输效率:例例3-23-2有一台双绕组变压器，额定容量为有一台双绕组变压器，额定容量为S SN N=31.5MVA,=31.5MVA,电压比为电压比为110kV/10.5kV,110kV/10.5kV,短路损耗短路损耗P Pk k=190kW,=190kW,短路短路电压百分数电压百分数U Uk%k%=10.5,=10.5,空载损耗空载损耗P P0 0=25kW=25kW，空载电流，空载电流百分数百分数I I0%0%=0.8,=0.8,通过变压器的简化持续负荷曲线如通过变压器的简化持续负荷曲线如图所示，全年负荷功率及功率因数见表。图所示，全年负荷功率及功率因
39、数见表。求：求：（1 1）通过变压器负荷的最大负荷利用小时数；）通过变压器负荷的最大负荷利用小时数；（2 2）求变压器全年的电能损耗（设低压母线电压保）求变压器全年的电能损耗（设低压母线电压保持持10.5kV10.5kV不变）不变）P1P2P30 2000 6500 8760 t/hP/MWcosP10.9SN0.9P20.7SN0.85P30.5SN0.8解：最大负荷利用小时数解：最大负荷利用小时数hSSSSPWTNNNN67659.022605.045007.020009.0maxmaxNNSCOSPSCOSSP1119.0,9.0NNSCOSPSCOSSP82.085.0,7.0222N
40、NSCOSPSCOSSP63.08.0,5.0333变压器全年电能损耗变压器全年电能损耗kWhPPPPPPPWkkkk60220iK2Ni01034.18760794.592263.0226082.0450020008760tP)SS(tP1P2P30 2000 6500 8760 t/h 三、线损率的计算三、线损率的计算1.线损：线损：发电厂发出来的电能，在电力网输送、变压、配电各发电厂发出来的电能，在电力网输送、变压、配电各环节所造成的损耗，称为电力网的电能损耗，简称为线损。包环节所造成的损耗，称为电力网的电能损耗，简称为线损。包括理论线损和管理线损两部分。括理论线损和管理线损两部分。2.
41、线损率：线损率：指线损电量占电网供电量的百分数，即指线损电量占电网供电量的百分数，即100%电网供电量电网线损电量线损率100%电网供电量售电量供电量100%电网供电量实际线损电量实际线损率100%电网供电量可变损耗固定损耗100%电网供电量理论线损电量理论线损率实际线损率：实际线损率：理论线损率：理论线损率：3.6 标幺制和电力网的等值电路标幺制和电力网的等值电路一、标幺制一、标幺制1 1、定义：、定义：标么制是一种相对单位制，在标么制中各物理标么制是一种相对单位制，在标么制中各物理量用标么值表示。量用标么值表示。标么值标么值=实际有名值实际有名值/基准值基准值，没有量纲。，没有量纲。jXR
42、ZjXRZZZjQPSjQPSSSBBBBBBIIIUUU2 2、基准值的选择、基准值的选择 基准值与有名值同单位；基准值与有名值同单位；各物理量的基准值之间应该服从功率方程式和电路的各物理量的基准值之间应该服从功率方程式和电路的欧姆定律：欧姆定律：PPPPPISZIUUPPSISZI3U3U33UBBBBBSIZ2U3UBBBSIU3习惯上，选功率的基准值习惯上，选功率的基准值S SB B、电压的基准值、电压的基准值U UB B相相值值线线值值一、标幺制一、标幺制NBavBUUUU3 3、不同基准的标么值的换算不同基准的标么值的换算 额定标么值：额定标么值：以额定容量和额定电压为基准的标么值
43、以额定容量和额定电压为基准的标么值 统一基准的标么值：统一基准的标么值：)()()(BNNXXX统一基准标么值有名值额定标么值一、标幺制一、标幺制额定电压额定电压UN/kV0.220.3836103560110220330平均额定电压平均额定电压Uav/kV0.230.43.156.310.53763115230345u线路平均额定电压：线路平均额定电压：指线路始端最大额定电压与末端最小指线路始端最大额定电压与末端最小额定电压的平均值。取线路额定电压的额定电压的平均值。取线路额定电压的1.05倍。倍。3 3、不同基准的标么值的换算不同基准的标么值的换算-SB、UB发电机：发电机：通常给出通常给
44、出SN、UN和额定电抗标幺值，则和额定电抗标幺值，则 *NGX22*BBNNNGGUSSUXX变压器：变压器：通常给出通常给出SN、UN和短路电压百分数和短路电压百分数 ，%kU1001003100%*NTNTNNkkXUXIUUU2222*100%BBNNkBBNNNTTUSSUUUSSUXX100%*kNTUX4.24.2标幺制标幺制电抗器：电抗器：通常给出通常给出INL、UNL和电抗百分数。和电抗百分数。%LX1001003%*NLNLLNLLXUXIX22*222*100%3100%BNLNLBNLBNLNLBLBBNLNLLdLLUUSSXUUSSXUSIUXXXX 式中，式中，为电
45、抗器的额定容量。为电抗器的额定容量。NLNLNLIUS3输电线路：输电线路：通常给出线路长度和每公里的电抗值。通常给出线路长度和每公里的电抗值。2*BBWLdWLWLUSXXXX一、标幺制一、标幺制 4 4、不同电压等级电抗标幺值的关系、不同电压等级电抗标幺值的关系取取 ，则线路，则线路WL1的电抗的电抗X1折算到短路点的电抗为：折算到短路点的电抗为：3avBUU 21312232121222111avavavavavavTTUUXUUUUXKKXX则则X1折算到第三段的标幺值为：折算到第三段的标幺值为：2112321311*1avdavdavavdUSXUSUUXXXX各段元件参数的标幺值只
46、需用各段元件参数的标幺值只需用元件所在级的平均电压作为基元件所在级的平均电压作为基准电压来计算，而无需再进行准电压来计算，而无需再进行电压折算。即电压折算。即任何一个用标幺任何一个用标幺值表示的量，经变压器变换后值表示的量，经变压器变换后数值不变。数值不变。4.24.2标幺制标幺制图图4-2具有三个电压等级的电力网具有三个电压等级的电力网IU3SZI3UPPSSUUPPSISZI3U3U33UBPBBBBPBBBSISIZ.3U3U33U*IUSZIU一、标幺制一、标幺制5 5、用标么值表示的基本公式、用标么值表示的基本公式二、多级电压网络的等值电路二、多级电压网络的等值电路归算的有名值等值电
47、路归算的有名值等值电路不归算的有名值等值电路不归算的有名值等值电路归算的标么值等值电路归算的标么值等值电路不归算的标么值等值电路不归算的标么值等值电路电力系统稳态计算和故障计算的电路不同：电力系统稳态计算和故障计算的电路不同：电力系统的故障计算时电力系统的故障计算时,不计各元件阻抗参数的电阻以不计各元件阻抗参数的电阻以及对地的导纳支路。及对地的导纳支路。1 1、多级电压网络的等值电路、多级电压网络的等值电路非标准变比非标准变比稳态计算稳态计算故故障障计计算算基本级基本级理想变压器：理想变压器：-只反映变压器两侧的匝数比，只反映变压器两侧的匝数比，没有损耗。没有损耗。变压器的非标准变比变压器的非
48、标准变比即变压器的变比标么值即变压器的变比标么值1U/UU/U2121)()(*BBNNBTNTTkkk 变压器的无功损耗变压器的无功损耗2N00T)(100%S100%IQQNNkkSSSUQ612 2、各元件参数标么值的计算、各元件参数标么值的计算 选取统一功率基准：选取统一功率基准：S SB B=100MVA or S=100MVA or SB B=1000MVA=1000MVA；选择各级基准电压：选择各级基准电压：基本级的基准电压等于该电压等级的额定电压或平均额基本级的基准电压等于该电压等级的额定电压或平均额定电压；定电压；能消除标么值等值电路中的理想变压器能消除标么值等值电路中的理想
49、变压器(k(k*=1)=1)。根据基本级的基准电压和根据基本级的基准电压和基准电压比基准电压比选取基准电压。选取基准电压。基准电压比的选择方法基准电压比的选择方法二、多级电压网络的等值电路二、多级电压网络的等值电路基准电压比的选择方法基准电压比的选择方法 取相邻取相邻(电压等级电压等级)的的基准电压之比基准电压之比等于变压器的实际变等于变压器的实际变比比(k(kB B=k=kT T),),选基本级：选基本级：UB=UN 优点：优点：则所有则所有变压器变比标幺值变压器变比标幺值k k*=1=1。省去理想变压器，。省去理想变压器，简化等值电路。简化等值电路。缺点：缺点：对于电磁环网，可能出现基准电
50、压无法确定；对对于电磁环网，可能出现基准电压无法确定；对于多级网络使基准电压与额定电压相差甚远。因此实际于多级网络使基准电压与额定电压相差甚远。因此实际电力系统不采用。电力系统不采用。取相邻取相邻(电压等级电压等级)的的基准电压之比基准电压之比等于各电压级的额定等于各电压级的额定电压或额定平均电压之比。基本级：电压或额定平均电压之比。基本级：UB=UN（UNav）优点：优点：基准电压明确，以直观判断所得电压的高低，不基准电压明确，以直观判断所得电压的高低，不会出现基准电压那确定的问题。会出现基准电压那确定的问题。缺点：缺点：变压器变比标幺值变压器变比标幺值k k*1(1(非标准变比）非标准变比
