第四章輸電線的參數(shù)及模型PPT課件

1、1第四章第四章 輸變電元件的參數(shù)及模型輸變電元件的參數(shù)及模型24.14.1 電力線路及結(jié)構(gòu)電力線路及結(jié)構(gòu)從結(jié)構(gòu)來分從結(jié)構(gòu)來分架空線路架空線路電纜線路電纜線路普通導(dǎo)線分裂導(dǎo)線擴(kuò)徑導(dǎo)線等電力線路包含輸電線路和配電線路。電力線路包含輸電線路和配電線路。31 1、架空輸電線 典型架空輸電線路的照片桿塔導(dǎo)線（四分裂）避雷線絕緣子串456雙分裂導(dǎo)線7 年月日電年月日電 我國首條千伏我國首條千伏輸電線路建設(shè)現(xiàn)場傳來消息，青海省海東地區(qū)輸電線路建設(shè)現(xiàn)場傳來消息，青海省海東地區(qū) 官亭官亭鎮(zhèn)至蘭州東輸電線路工程鎮(zhèn)至蘭州東輸電線路工程六分裂擴(kuò)徑導(dǎo)線六分裂擴(kuò)徑導(dǎo)線試驗(yàn)段架試驗(yàn)段架線月日首次在在蘭州市榆中縣小康營鄉(xiāng)線月

2、日首次在在蘭州市榆中縣小康營鄉(xiāng) 洪亮洪亮村的號(hào)終端塔處進(jìn)行，采取一牽二張一次村的號(hào)終端塔處進(jìn)行，采取一牽二張一次展展放根子導(dǎo)線（六分裂）的張力放線方式放根子導(dǎo)線（六分裂）的張力放線方式。 在此次進(jìn)行的放線過程中，導(dǎo)線采用擴(kuò)徑導(dǎo)線在此次進(jìn)行的放線過程中，導(dǎo)線采用擴(kuò)徑導(dǎo)線新技術(shù)，這是該技術(shù)在國內(nèi)的首次應(yīng)用。新技術(shù)，這是該技術(shù)在國內(nèi)的首次應(yīng)用。應(yīng)用該技應(yīng)用該技術(shù)，通過導(dǎo)線空心擴(kuò)徑，不僅增大導(dǎo)線截面積，而術(shù)，通過導(dǎo)線空心擴(kuò)徑，不僅增大導(dǎo)線截面積，而且節(jié)約了材料，適應(yīng)高海拔地區(qū)。且節(jié)約了材料，適應(yīng)高海拔地區(qū)。 8 電暈是電場強(qiáng)度超過臨界值時(shí)引起帶電導(dǎo)體暈是電場強(qiáng)度超過臨界值時(shí)引起帶電導(dǎo)體周圍空氣突然發(fā)生

3、電離所引起的一種發(fā)光的放電周圍空氣突然發(fā)生電離所引起的一種發(fā)光的放電現(xiàn)象現(xiàn)象,其實(shí)質(zhì)就是在高場強(qiáng)作用下帶電導(dǎo)體表面空其實(shí)質(zhì)就是在高場強(qiáng)作用下帶電導(dǎo)體表面空氣發(fā)生了局部放電。導(dǎo)致產(chǎn)生電暈的外施電壓稱氣發(fā)生了局部放電。導(dǎo)致產(chǎn)生電暈的外施電壓稱為起暈電壓。為起暈電壓。決定帶電導(dǎo)體表面起暈電壓高低的決定帶電導(dǎo)體表面起暈電壓高低的主要因素是導(dǎo)體表面的曲率半徑主要因素是導(dǎo)體表面的曲率半徑，而帶電導(dǎo)體與，而帶電導(dǎo)體與相鄰設(shè)備及建筑物的距離、自身表面的光潔度以相鄰設(shè)備及建筑物的距離、自身表面的光潔度以及外部氣象條件對(duì)其也有很大的影響。及外部氣象條件對(duì)其也有很大的影響。在高海拔在高海拔地區(qū)，因空氣密度較小，高壓

4、帶電導(dǎo)體表面更容地區(qū)，因空氣密度較小，高壓帶電導(dǎo)體表面更容易產(chǎn)生電暈。易產(chǎn)生電暈。同樣條件下在低海拔地區(qū)能抑制電同樣條件下在低海拔地區(qū)能抑制電暈發(fā)生的屏蔽（均壓）環(huán)和導(dǎo)線，暈發(fā)生的屏蔽（均壓）環(huán)和導(dǎo)線，在高海拔地區(qū)在高海拔地區(qū)就不一定適用，往往需要增大其表面曲率半徑才就不一定適用，往往需要增大其表面曲率半徑才能滿足限制電暈的要求。海拔越高，導(dǎo)體表面的能滿足限制電暈的要求。海拔越高，導(dǎo)體表面的曲率半徑也要求越大。曲率半徑也要求越大。 9直線塔也稱中間桿塔，用在線路的直線走向段內(nèi)，主要作用懸掛導(dǎo)線。10大型跨越塔10kv跨越塔11轉(zhuǎn)角塔位于線路轉(zhuǎn)角處的桿塔要承受線路方向的側(cè)向拉力。12500kv5

5、00kv換位塔換位塔按有關(guān)規(guī)程規(guī)定按有關(guān)規(guī)程規(guī)定：“在中性在中性點(diǎn)直接接地的電力網(wǎng)中，長點(diǎn)直接接地的電力網(wǎng)中，長度超過度超過1ookm的線路均應(yīng)換的線路均應(yīng)換位，換位循環(huán)長度不宜大于位，換位循環(huán)長度不宜大于200km。”所謂所謂換位循環(huán)換位循環(huán)，指在一定，指在一定長度內(nèi)有兩次換位，而三相長度內(nèi)有兩次換位，而三相導(dǎo)線都分別處于三個(gè)不同位導(dǎo)線都分別處于三個(gè)不同位置。置。線路換位的線路換位的目的目的是要使每是要使每相導(dǎo)線感應(yīng)阻抗和每相的電相導(dǎo)線感應(yīng)阻抗和每相的電容相等，以減少三相線路參容相等，以減少三相線路參數(shù)的不平衡。為保持線路三數(shù)的不平衡。為保持線路三相對(duì)稱運(yùn)行。相對(duì)稱運(yùn)行。13110kv單回路

6、終端桿 10kv同桿雙回塔14絕緣子種類絕緣子種類鋼化玻璃絕緣子 瓷絕緣子 合成絕緣子 15絕緣子形式絕緣子形式針式絕緣子棒式（瓷橫擔(dān)) 絕緣子懸式絕緣子16電壓等級(jí)與直線桿塔上懸垂絕緣子串中絕緣 子數(shù)量的關(guān)系 系統(tǒng)標(biāo)稱電壓（kv）3563110220330500每串絕緣子片數(shù)357131719252817金具金具 18金具種類金具種類并溝線夾（接續(xù)金具）懸垂線夾耐張線夾聯(lián)結(jié)金具（z型掛板）19金具種類（保護(hù)）金具種類（保護(hù)）防振錘間隔棒202 2、電纜線路 21敷設(shè)在電纜隧道里面的電力電纜線路敷設(shè)在電纜隧道里面的電力電纜線路 22v有幾個(gè)參數(shù)可以反映輸電線的電磁現(xiàn)象?v各個(gè)參數(shù)受哪些因素影響

7、?v如何用等值電路表示輸電線路? 4.24.2 三相電力線路的參數(shù)計(jì)算三相電力線路的參數(shù)計(jì)算23線路的電磁現(xiàn)象和參數(shù)線路的電磁現(xiàn)象和參數(shù) v 線路通電流發(fā)熱，消耗有功功率r交流電流交變磁場感應(yīng)電勢(自感、互感)抵抗電流x電流效應(yīng)串聯(lián)還是并聯(lián)？ 24v 線路加電壓 絕緣漏電(較小)，一定電壓下發(fā)光、放電(電暈) g電場 線/線、線/大地電容 交變電壓產(chǎn)生電容電流 b電壓效應(yīng) 串聯(lián)還是并聯(lián)？ 25電纜尺寸標(biāo)準(zhǔn)化，外界影響小，一般不變（不研究）架空線受氣候、地理、架設(shè)的影響，r r、x x、g g、b b要變分布式參數(shù)：用單位長（/km）參數(shù)r、x、g、b表示26長度為l的架空線路的參數(shù) r = r

8、1l () x = x1l () g = g1l (s) b = b1l (s)27 電阻的計(jì)算電阻的計(jì)算 單位長度的直流電阻sr1(/km)-導(dǎo)線材料的電阻率, mm2/km s -為導(dǎo)線的截面積，mm2 28說說 明明v計(jì)算時(shí)要略微增大材料電阻率的取值 絞線，實(shí)際長度長(%) 集膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng) ，ra rd 導(dǎo)線的實(shí)際面積常比標(biāo)稱面積小鋁的電阻率增大為31.5mm2/km銅的電阻率增大為18.8mm2/km29v溫度系數(shù)修正)20(120trrt鋁的取0.0036，1/銅的取0.00382，1/ 30 電抗的計(jì)算電抗的計(jì)算 電抗（電感）反映載流線路周圍產(chǎn)生的磁場效應(yīng) 導(dǎo)線的電感計(jì)算公式根

9、據(jù)磁場效應(yīng)推導(dǎo)31v 推導(dǎo)思路 分析導(dǎo)線的磁場導(dǎo)線自身電流+鄰近導(dǎo)線電流(安培環(huán)路定律:ih磁場強(qiáng)度) 分析導(dǎo)線所交鏈的磁鏈磁感應(yīng)強(qiáng)度：b = h磁通：= s b磁鏈：= n 自磁鏈互磁鏈磁鏈與電感系數(shù)的關(guān)系 l=/i 電抗與電感系數(shù)的關(guān)系 x=l32v 推導(dǎo)結(jié)果1 1、無限長單根導(dǎo)線的單位長度的電感：、無限長單根導(dǎo)線的單位長度的電感：)/(1ln20mhdljiij)/(ln200mhrdlv 推導(dǎo)過程2 2、n n根導(dǎo)體的系統(tǒng)中，第根導(dǎo)體的系統(tǒng)中，第j j根導(dǎo)體的電感根導(dǎo)體的電感：)/(1ln20mhrljjj33三相對(duì)稱運(yùn)行時(shí)，每相導(dǎo)線單位長度的電感:)/(lg106 . 4ln102l

10、n27700mhrdrdrdilaaaaa三相不對(duì)稱不對(duì)稱運(yùn)行時(shí)，單位長度三相平均電感:30)/(ln2cabcabeqaeqcbaddddmhrdlll3 3、三相輸電系統(tǒng)的每相電感、三相輸電系統(tǒng)的每相電感: :循環(huán)換位循環(huán)換位34 電抗計(jì)算公式電抗計(jì)算公式單相電感： eq41eq4eqeqxl=22 10ln22 102.3 lg0.1445lg0.1445lg0.01570.779dfrdfrdrdrrr 將0代入，lnlg，x=l 350ln2eqiiiaaaiid dir d 0ln(/)2eqiiiaaaaiid dlh mir d4 4、雙回路三相輸電系統(tǒng)的每相電感、雙回路三相輸

11、電系統(tǒng)的每相電感: :1xl=20.1445lgeqiiiaiifld dr d36分裂導(dǎo)線： eq1s0.1445lgdxr/kmrs 分裂導(dǎo)線的等值半徑，mm deq導(dǎo)線的幾何均距，mm 5 5、分裂導(dǎo)線的三相輸電系統(tǒng)電感、分裂導(dǎo)線的三相輸電系統(tǒng)電感: :比較：單導(dǎo)線： eq10.1445lgdxr/km單導(dǎo)線的等值半徑，mm r31213sarr d d37 影響電抗的因素影響電抗的因素 線間距離（deq） 導(dǎo)線等值半徑（r） 分裂導(dǎo)線數(shù)一般單根導(dǎo)線：約0.4/km2根分裂導(dǎo)線： 約0.33/km3根分裂導(dǎo)線： 約0.3/km4根分裂導(dǎo)線： 約0.28/km38計(jì)算注意點(diǎn)計(jì)算注意點(diǎn) de

12、q、 r、 ds單位一致; r =0.779r0適用于單股線；多股絞線r 0.779r0 (實(shí)際算題) 經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)：不分裂110/220kv，x = 0.4/km l客觀存在，取決于deq， r、 ds 是等值電感，與i大小無關(guān)，但與三相電流ia、ib、ic間的關(guān)系有關(guān),須滿足ia+ib+ic=0，如不滿足，則l要變化。39 電納的計(jì)算電納的計(jì)算 研究b，需研究電容c，采用電場理論分析導(dǎo)線周圍電場情況 公式推導(dǎo)思路電荷線密度q高斯定理電場強(qiáng)度e積分電位差uab電容c=q/uab40v三相輸電線路每相電納（線/地）推導(dǎo)結(jié)果 單 導(dǎo) 線(s/km)10lg58. 76eq1rdcb 分裂導(dǎo)線617.

13、5810(s/km)lgeqsbcdr注意：r區(qū)別于電抗中r，原因？41計(jì)算注意點(diǎn)計(jì)算注意點(diǎn) deq、 r、 ds單位一致;區(qū)別電抗中ds 、 r 經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)：不分裂b=2.62.85106西門/公里 c客觀存在，取決于deq 、 r、 ds ，是等值電容，與u大小無關(guān)，但與三相電壓ua、ub、uc間關(guān)系有關(guān)，須滿足ua + ub + uc = 0(qa + qb + qc = 0),如不滿足，則c要變化。42 電導(dǎo)的計(jì)算電導(dǎo)的計(jì)算 電暈現(xiàn)象 聲響 藍(lán)色暈光 o3氣味電暈損耗 計(jì)算公式（實(shí)測）32g110upg（s/km） 43 ucr：臨界電壓 能發(fā)生電暈的最低電壓 影響因素： 材料表面光滑程

14、度 天氣 空氣密度 材料半徑 分裂情況 設(shè)計(jì)時(shí)已考慮晴天不發(fā)生電暈，g 可忽略。 44架空線分布參數(shù)匯總sr1(/km)eq1s0.1445lgdxr(/km)617.5810(s/km)lgeqsbcdr32g110upg（s/km） 實(shí)用中不方便，怎么辦？45集中參數(shù)等值電路關(guān)心線路1、2兩端電量關(guān)系（非沿線分布）：分布式參數(shù)全長集中參數(shù) 推導(dǎo)思路：1、建立分布參數(shù)電路：1、2端構(gòu)成二端口網(wǎng)絡(luò)2、建立分布參數(shù)表示的網(wǎng)絡(luò)方程：微分方程3、解出兩端口電壓和電流關(guān)系用集中參數(shù)表示的二端口等值網(wǎng)絡(luò)（電路原理）46第三節(jié)第三節(jié) 三相輸電線模型三相輸電線模型 本節(jié)主要從分布參數(shù)電壓、電流特性本節(jié)主要從

15、分布參數(shù)電壓、電流特性導(dǎo)出輸電線在穩(wěn)態(tài)交流電壓作用下，線路導(dǎo)出輸電線在穩(wěn)態(tài)交流電壓作用下，線路兩端電壓和電流關(guān)系，并由此得到輸電線兩端電壓和電流關(guān)系，并由此得到輸電線模型。模型。47輸電線路方程 輸電線路的電壓、電流圖1u1i1uu1iii1y1z i2i( )x2uxxxl48均勻長線方程均勻長線方程xshzuxchiixshzixchuucc2222當(dāng)當(dāng)xl l，則線路始電壓、電流方程為則線路始電壓、電流方程為2222ccuu ch li z sh luii ch lsh lz推導(dǎo)思路（）：導(dǎo)出二端口網(wǎng)絡(luò)方程49 同二端口網(wǎng)絡(luò)的通用方程相比較1212uabuicdi1212uuiiccch

16、 lz sh lsh lch lzadbc adbc=1ccch lsh lz sh lz 輸電線路等值電路輸電線路等值電路 501u2u1i2iz/ 2y/ 2y()a 由電工原理知道，對(duì)于一個(gè)無源的二端口網(wǎng)絡(luò)可以用型等值電路型等值電路來代替。推導(dǎo)思路（）：導(dǎo)出型等值電路51 在電力系統(tǒng)分析中常用在電力系統(tǒng)分析中常用“”型等值電路。對(duì)型等值電路。對(duì)“”型型電路可列出它的始末端電壓、電流關(guān)系式：電路可列出它的始末端電壓、電流關(guān)系式：21222212212221211221122u yuuizy zuz iiiy uy uy zy zy ui1u2u1i2iz/2y/2y( )a521112cy zch lz lsh lzz sh lsh lzk zll12221112ycch lych lzzsh lch lylksh l 1212uui