《電氣工程第4章》PPT課件

1、第四章 電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析基礎(chǔ)電氣工程基礎(chǔ)7/19/2022第四章 電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析基礎(chǔ)本章要求1.熟悉電力線路的基本結(jié)構(gòu)；2.掌握輸電線路等值電路及參數(shù)計(jì)算；3.掌握變壓器等值電路及參數(shù)計(jì)算；4.掌握開式電力網(wǎng)的潮流計(jì)算方法；5.了解閉式電力網(wǎng)的潮流計(jì)算方法；6.掌握輸電線路導(dǎo)線截面的計(jì)算與選擇方法；7.熟悉電力網(wǎng)電能損耗計(jì)算；8.掌握電力網(wǎng)降損措施。7/19/20224.1 電力系統(tǒng)元件參數(shù)及等值電路4.2 簡單電力網(wǎng)的潮流計(jì)算 4.3 輸電線路導(dǎo)線截面的選擇 4.4 電力網(wǎng)的電能損耗 第四章 電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)計(jì)算基礎(chǔ)7/19/20224.1 電力系統(tǒng)元件參數(shù)和等值電路 一、電力線路的結(jié)構(gòu) 1架

2、空線路 架空線路主要由導(dǎo)線、避雷線（即架空地線）、桿塔、絕緣子和金具等部件組成，如圖4.1所示。 圖4.1 架空線路的結(jié)構(gòu)7/19/20224.1 電力系統(tǒng)元件參數(shù)和等值電路 一、電力線路的結(jié)構(gòu) 1架空線路7/19/20224.1 電力系統(tǒng)元件參數(shù)和等值電路 一、電力線路的結(jié)構(gòu) 1架空線路導(dǎo)線和避雷線：導(dǎo)線的作用是傳導(dǎo)電流、輸送電能； 避雷線的作用是將雷電流引入大地，以保護(hù)電力線路免遭雷擊。圖4.2 裸導(dǎo)線的構(gòu)造a）單股線 b）多股絞線 c）鋼芯鋁絞線 架空線路采用的導(dǎo)線結(jié)構(gòu)型式主要有單股、多股絞線和鋼芯鋁絞線三種，如圖4.2所示。7/19/20224.1 電力系統(tǒng)元件參數(shù)和等值電路導(dǎo)線材料：

3、要求電阻率小、機(jī)械強(qiáng)度大、質(zhì)量輕、不易腐蝕、價(jià)格便宜、運(yùn)行費(fèi)用低等，常用材料有銅、鋁和鋼。導(dǎo)線的結(jié)構(gòu)型式：導(dǎo)線分為裸導(dǎo)線和絕緣導(dǎo)線兩大類，高壓線路一般用裸導(dǎo)線，低壓線路一般用絕緣導(dǎo)線。架空導(dǎo)線的型號 TJ銅絞線 ，特殊應(yīng)用，例：TJ-16；TJ-25LJ鋁絞線，用于10kV及以下架空線路，例：TJ-16；TJ-25 LGJ鋼芯鋁絞線，用于35kV及以上架空線路 ，例：LGJ-400/50 GJ鋼絞線，用作避雷線 7/19/20224.1 電力系統(tǒng)元件參數(shù)和等值電路分裂導(dǎo)線來防止電暈并減小線路感抗 7/19/2022檔距：同一線路上相鄰兩根桿塔之間的水平距離稱為架空線路的檔距（或跨距）。 弧垂：

4、導(dǎo)線懸掛在桿塔的絕緣子上，自懸掛點(diǎn)至導(dǎo)線最低點(diǎn)的垂直距離稱為弧垂。線間距離：380V為0.40.6m；610kV為0.81m；35kV為23.5m；110kV 為34.5m。4.1 電力系統(tǒng)元件參數(shù)和等值電路架空線路的幾個(gè)概念 7/19/20224.1 電力系統(tǒng)元件參數(shù)和等值電路三相四線制低壓線路的導(dǎo)線，一般都采用水平排列；三相三線制的導(dǎo)線，可三角排列，也可水平排列；多回路導(dǎo)線同桿架設(shè)時(shí)，可三角、水平混合排列，也可全部垂直排列；電壓不同的線路同桿架設(shè)時(shí)，電壓較高的線路應(yīng)架設(shè)在上面，電壓較低的線路應(yīng)架設(shè)在下面；架空導(dǎo)線和其他線路交叉跨越時(shí)，電力線路應(yīng)在上面，通訊線路應(yīng)在下面。導(dǎo)線在桿塔上的排列方

5、式： 架空線路的幾個(gè)概念 7/19/20224.1 電力系統(tǒng)元件參數(shù)和等值電路桿塔：用來支撐導(dǎo)線和避雷線，并使導(dǎo)線與導(dǎo)線、導(dǎo)線與大地之間保持一定的安全距離。 按材料分：有木桿、鋼筋混凝土桿（水泥桿）和鐵塔。按用途分：有直線桿塔（中間桿塔）、轉(zhuǎn)角桿塔、耐張桿塔（承力桿塔）、終端桿塔、換位桿塔和跨越桿塔等。 橫擔(dān)的長度取決于線路電壓等級的高低、檔距的大小、安裝方式和使用地點(diǎn)等。桿塔的分類橫擔(dān)：電桿上用來安裝絕緣子。常用的有木橫擔(dān)、鐵橫擔(dān)和瓷橫擔(dān)三種。 7/19/20227/19/20224.1 電力系統(tǒng)元件參數(shù)和等值電路絕緣子和金具：絕緣子用來使導(dǎo)線與桿塔之間保持足夠的絕緣距離；金具是用來連接導(dǎo)線

6、和絕緣子的金屬部件的總稱。常用的絕緣子主要有針式、懸式和棒式三種。針式絕緣子：用于35kV及以下線路上，用在直線桿塔或小轉(zhuǎn)角桿塔上。懸式絕緣子：用于35kV以上的高壓線路上，通常組裝成絕緣子串使用（35kV為3片串接；60kV為5片串接；110kV為7片串接）。 棒式絕緣子：棒式絕緣子多兼作瓷橫擔(dān)使用，在110kV及以下線路應(yīng)用比較廣泛。7/19/20221.架空輸電線避雷線導(dǎo)線（四分裂）桿塔絕緣子串 典型架空輸電線路的照片7/19/20227/19/20227/19/2022雙分裂導(dǎo)線7/19/2022500kV換位塔7/19/2022大型跨越塔10kV跨越塔7/19/2022同桿雙回塔10

7、kV同桿雙回塔7/19/2022轉(zhuǎn)角塔7/19/2022不同材料的絕緣子鋼化玻璃絕緣子 瓷絕緣子 合成絕緣子 7/19/2022絕緣子形式針式絕緣子瓷橫擔(dān)絕緣子懸式絕緣子7/19/2022電壓等級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)35713171925287/19/2022金具 7/19/2022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）7/19/20224.1 電力系統(tǒng)元件參數(shù)和等值電路2電纜線路與架空線相比較缺點(diǎn)：造價(jià)高；故障后檢測故障點(diǎn)位置和修復(fù)困難；優(yōu)點(diǎn)：占用土地面積少；受外力及環(huán)境破壞

8、的概率低，因而供電可靠；對人身較安全；可使城市環(huán)境美觀。應(yīng)用：在發(fā)電廠和變電所的進(jìn)出線處，在線路需穿過江河處，在缺少空中走廊的大城市中，以及國防或特殊需要的地區(qū)，往往都要采用電力電纜線路。此外，采用直流輸電的電纜線路完成跨海輸電會更顯示其優(yōu)越性。 7/19/20224.1 電力系統(tǒng)元件參數(shù)和等值電路2電纜線路電纜的結(jié)構(gòu)：包括導(dǎo)體、絕緣層和保護(hù)包皮三部分。 分為單芯、三芯和四芯等種類。單芯電纜的導(dǎo)體截面是圓形的；三芯或四芯電纜的導(dǎo)體截面除圓形外，更多是采用扇形。扇形三芯電纜1導(dǎo)體 2紙絕緣 3鉛包皮 4麻襯 5鋼帶鎧甲 6麻被導(dǎo)體：由多股銅絞線或鋁絞線制成。7/19/20224.1 電力系統(tǒng)元件

9、參數(shù)和等值電路絕緣層：用來使導(dǎo)體與導(dǎo)體之間、導(dǎo)體與保護(hù)包皮之間保持絕緣。絕緣材料一般有油浸紙、橡膠、聚乙烯、交聯(lián)聚氯乙烯等。 保護(hù)包皮：用來保護(hù)絕緣層，使其在運(yùn)輸、敷設(shè)及運(yùn)行過程中免不受機(jī)械損傷，并防止水分浸入和絕緣油外滲。常用的包皮有鋁包皮和鉛包皮。此外，在電纜的最外層還包有鋼帶鎧甲，以防止電纜受外界的機(jī)械損傷和化學(xué)腐蝕。2電纜線路扇形三芯電纜1導(dǎo)體 2紙絕緣 3鉛包皮 4麻襯 5鋼帶鎧甲 6麻被7/19/20222.電纜線路7/19/2022電纜的敷設(shè)方式：4.1 電力系統(tǒng)元件參數(shù)和等效電路直接埋入土中：埋設(shè)深度一般為0.70.8m，應(yīng)在凍土層以下。當(dāng)多條電纜并列敷設(shè)時(shí)，應(yīng)留有一定距離，以

10、利于散熱。 電纜溝敷設(shè)：當(dāng)電纜條數(shù)較多時(shí)，宜采用電纜溝敷設(shè)，電纜置于電纜溝的支架上，溝面用水泥板覆蓋。穿管敷設(shè)：當(dāng)電力電纜在室內(nèi)明敷或暗敷時(shí)，為了防電纜受到機(jī)械損壞，一般多采用穿鋼管的敷設(shè)方式。2.電纜線路7/19/2022 二、輸電線路的參數(shù)計(jì)算及等值電路1輸電線路的參數(shù)計(jì)算電力系統(tǒng)三相對稱運(yùn)行時(shí)，電力線路的等值電路是以導(dǎo)線的電阻、電抗（電感）以及導(dǎo)線的對地電導(dǎo)、電納（電容）為參數(shù)組成的單相電路。7/19/2022 二、輸電線路的參數(shù)計(jì)算及等值電路1輸電線路的參數(shù)計(jì)算電阻反映線路導(dǎo)體通過電流時(shí)產(chǎn)生的有功功率損失；電抗（電感）反映載流線路周圍產(chǎn)生的磁場效應(yīng)；電導(dǎo)反映電暈現(xiàn)象及絕緣子泄露電流產(chǎn)生

11、的有功功率損失；電納（電容）反映載流線路周圍產(chǎn)生的電場效應(yīng)。注意：這些參數(shù)是沿線路均勻分布的。 7/19/2022 二、輸電線路的參數(shù)計(jì)算及等值電路1輸電線路的參數(shù)計(jì)算電阻：單根導(dǎo)線的單位長度直流電阻為： 導(dǎo)線的交流電阻比直流電阻增大0.2%1%，主要是因?yàn)椋簯?yīng)考慮集膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)的影響；導(dǎo)線為多股絞線，使每股導(dǎo)線的實(shí)際長度比線路長度長;導(dǎo)線的額定截面（即標(biāo)稱截面）一般略大于實(shí)際截面。 通常取 ; 7/19/2022工程計(jì)算中，可先查出導(dǎo)線單位長度電阻值 r1，則需要指出：手冊中給出的 r1值，則是指溫度為20時(shí)的導(dǎo)線電阻，當(dāng)實(shí)際運(yùn)行的溫度不等于20時(shí)，應(yīng)按下式進(jìn)行修正： 式中，為電阻的溫度

12、系數(shù)(1/)，銅取0.00382（1/），鋁取0.0036（1/）。 二、輸電線路的參數(shù)計(jì)算及等值電路7/19/2022電抗：每相導(dǎo)線單位長度的等值電抗為： 二、輸電線路的參數(shù)計(jì)算及等值電路式中，r為相對磁導(dǎo)率，銅和鋁的 ; r為導(dǎo)線半徑（m）； 為三相導(dǎo)線的線間幾何均距（m）。geD7/19/2022 二、輸電線路的參數(shù)計(jì)算及等值電路若為分裂導(dǎo)線，式中的r用req替代，考慮分裂根數(shù)m即可。m為每相導(dǎo)線的分裂根數(shù)；r為分裂導(dǎo)線的每一根子導(dǎo)線的半徑；d1k為分裂導(dǎo)線一相中第1根與第k根子導(dǎo)線之間的距離，k=2,3,m；為有示連乘運(yùn)算的符號。 7/19/2022注意：為了使三相導(dǎo)線的電氣參數(shù)對稱，

13、應(yīng)將輸電線路的各相導(dǎo)線進(jìn)行換位。一次整循環(huán)換位若三相導(dǎo)線等邊三角形排列，則 若三相導(dǎo)線水平等距離排列，則通常架空線路的電抗值在0.4/km左右，則 二、輸電線路的參數(shù)計(jì)算及等值電路三相導(dǎo)線的布置方式a）等邊三角形布置 b）水平等距布置7/19/2022電納：每相導(dǎo)線單位長度的等值電容（F/km）為： 則單位長度的電納（S/km）為： 一般架空線路b1的值為 S/km左右，則 電導(dǎo)： 電導(dǎo)參數(shù)是反映沿線路絕緣子的泄露電流和導(dǎo)線周圍空氣電離產(chǎn)生的電暈現(xiàn)象而產(chǎn)生的有功功率損耗 。 說明：通常架空線路的絕緣良好，泄露電流很小，可以忽略不計(jì)。 二、輸電線路的參數(shù)計(jì)算及等值電路7/19/2022電暈現(xiàn)象：

14、在架空線路帶有高電壓的情況下，當(dāng)導(dǎo)線表面的電場強(qiáng)度超過空氣的擊穿強(qiáng)度時(shí)，導(dǎo)線周圍的空氣被電離而產(chǎn)生局部放電的現(xiàn)象。 當(dāng)線路電壓高于電暈臨界電壓時(shí)，將出現(xiàn)電暈損耗，與電暈相對應(yīng)的導(dǎo)線單位長度的等值電導(dǎo)（S/km）為： 因此， 式中， 為實(shí)測線路單位長度的電暈損耗功率（kW/km）。 注意：通常由于線路泄漏電流很小，而電暈損耗在設(shè)計(jì)線路時(shí)已經(jīng)采取措施加以限制，故在電力網(wǎng)的電氣計(jì)算中，近似認(rèn)為 。 二、輸電線路的參數(shù)計(jì)算及等值電路7/19/2022表4.2 不需計(jì)算電暈的導(dǎo)線最小直徑（海拔不超過1000m）額定電壓(kV)60以下110154220330500750導(dǎo)線外徑(mm)不限制9.613.

15、721.333.2221.3相應(yīng)導(dǎo)線型號LGJ-50LGJ-95LGJ-600LGJ-600LGJ-240LGJQ-4002LGJQ-5004 二、輸電線路的參數(shù)計(jì)算及等值電路7/19/20222輸電線路的等效電路 二、輸電線路的參數(shù)計(jì)算及等值電路分布參數(shù)等值電路7/19/20222輸電線路的等效電路一字型等效電路 ： 用于長度不超過100km的架空線路（35kV及以下）和線路不長的電纜線路（10kV及以下）。型或T型等效電路：（110220kV）和長度不超過100km的電纜線路（10kV以上）。 用于長度為100300km的架空線路圖4.21 一字型等效電路圖4.22 型或T型等效電路a）型

16、 b）T型 二、輸電線路的參數(shù)計(jì)算及等值電路例4.1 例4.27/19/20224.1 電力系統(tǒng)元件參數(shù)和等效電路 三、變壓器的參數(shù)計(jì)算及等效電路1雙繞組變壓器 雙繞組變壓器采用型等效電路。35kV及以下的變壓器，勵(lì)磁支路可忽略不計(jì)，可用簡化等效電路。注意：變壓器等值電路中的電納的符號與線路等值電路中電納的符號相反，前者為負(fù)，后者為正；因?yàn)榍罢邽楦行?，后者為容性?雙繞組變壓器的等效電路a）型等效電路 b）勵(lì)磁支路用功率表示的等效電路 c）簡化等效電路7/19/2022電阻RT：由于 所以 （） 電抗XT：由于 對小容量變壓器， 則所以 （） 三、變壓器的參數(shù)計(jì)算及等效電路7/19/2022電

17、導(dǎo)GT：變壓器的電導(dǎo)是用來表示鐵心損耗的。 電納BT：變壓器的電納是用來表征變壓器的勵(lì)磁特性的。所以 （S） 因此 （S） 說明：以上各式中， U 、S、P、Q、的單位分別為kV、MVA、kW和kvar。 三、變壓器的參數(shù)計(jì)算及等效電路7/19/2022三繞組變壓器三繞組變壓器的等效電路如圖3-19所示。 圖4.26 三繞組變壓器的等效電路a）勵(lì)磁回路用導(dǎo)納表示 b）勵(lì)磁回路用功率表示 三、變壓器的參數(shù)計(jì)算及等效電路7/19/2022電阻RT1、 RT2、 RT3三繞組變壓器容量比有三種不同類型：100/100/100：三個(gè)繞組的容量均等于變壓器的額定容量；100/100/50：第三個(gè)繞組的容

18、量為變壓器額定容量的50%；100/50/100：第二個(gè)繞組的容量為變壓器額定容量的50%。 三、變壓器的參數(shù)計(jì)算及等效電路7/19/2022由 得： 所以 通過短路試驗(yàn)可得到任兩個(gè)繞組的短路損耗 、 、 ，則每一個(gè)繞組的短路損耗為 對100/100/100的變壓器： 三、變壓器的參數(shù)計(jì)算及等效電路7/19/2022 短路試驗(yàn)有兩組數(shù)據(jù)是按50%容量的繞組達(dá)到額定容量時(shí)測量的值。因此，應(yīng)先將各繞組的短路損耗按變壓器的額定容量進(jìn)行折算，然后再計(jì)算電阻。如對容量比為100/100/50的變壓器，其折算公式為式中， 、 為未折算的繞組間短路損耗（銘牌數(shù)據(jù)）； 、 為折算到變壓器額定容量下的繞組間短路

19、損耗。對100/100/50和100/50/100的變壓器： 三、變壓器的參數(shù)計(jì)算及等效電路7/19/2022電抗XT1、 XT2、XT3所以 由 得： 電導(dǎo)GT與電納BT ：同雙繞組變壓器。說明：1）廠家給出的短路電壓百分?jǐn)?shù)已歸算到變壓器的額定容量，因此在計(jì)算電抗時(shí)，不論變壓器各繞組的容量比如何，其短路電壓百分?jǐn)?shù)不必再進(jìn)行折算。2）參數(shù)計(jì)算時(shí)，要求將參數(shù)歸算到哪一電壓等級，則計(jì)算公式中的 UN為相應(yīng)等級的額定電壓。 三、變壓器的參數(shù)計(jì)算及等效電路7/19/20223自耦變壓器的參數(shù)和等值電路 三、變壓器的參數(shù)計(jì)算及等效電路電力系統(tǒng)中使用的一般是三繞組自耦變壓器，其電氣接線如圖4.28（a）所

20、示。就端子等效而言，它和普通三繞組變壓器一樣的，見圖4.28（b）。因此，自耦變壓器的參數(shù)和等值電路的確定也和普通變壓器相同。 7/19/20223自耦變壓器的參數(shù)和等值電路因自耦變壓器第三繞組的容量小于變壓器的額定容量SN，而短路試驗(yàn)數(shù)據(jù)中的 一般是未經(jīng)歸算的。、所以，用此數(shù)據(jù)進(jìn)行參數(shù)計(jì)算時(shí)有一個(gè)容量歸算問題，即需將短路損耗乘以 ，將短路電壓百分值乘以例4.3 例4.47/19/20224變壓器的型等值電路 三、變壓器的參數(shù)計(jì)算及等效電路通常在變壓器等值電路中，變壓器的阻抗是折算到高壓側(cè)的，因此計(jì)算得到的低壓側(cè)電壓、電流也均為折算到高壓側(cè)的數(shù)值。為直接求出低壓側(cè)的實(shí)際電壓與實(shí)際電流，可在變壓

21、器等值電路中，增加一個(gè)只反映變比的理想變壓器。所謂理想變壓器是一種無損耗、無漏磁，也不需要?jiǎng)?lì)磁電流的變壓器。 7/19/2022如果不計(jì)勵(lì)磁支路或?qū)?lì)磁支路另外處理 4變壓器的型等值電路例4.57/19/2022 四、發(fā)電機(jī)和負(fù)荷的參數(shù)及等值電路 1.發(fā)電機(jī)的參數(shù)及等值電路 （1）發(fā)電機(jī)的電抗 制造廠一般給出以電機(jī)額定阻抗為基準(zhǔn)的發(fā)電機(jī)電抗百分比XG(%)，即 7/19/2022（2）發(fā)電機(jī)的等值電路 四、發(fā)電機(jī)和負(fù)荷的參數(shù)及等值電路 1.發(fā)電機(jī)的參數(shù)及等值電路 圖4.34 發(fā)電機(jī)的等值電路(a) 以電壓源表示； (b) 以發(fā)出的功率表示；(c) 以發(fā)出的有功功率及機(jī)端電壓表示7/19/202

22、2 四、發(fā)電機(jī)和負(fù)荷的參數(shù)及等值電路 2.負(fù)載的參數(shù)及等值電路 圖4.35 負(fù)荷的等值電路(a) 以功率表示； (b) 以阻抗表示； (c) 以導(dǎo)納表示 7/19/20224.2 簡單電力網(wǎng)的潮流計(jì)算 電力網(wǎng)潮流計(jì)算計(jì)算的任務(wù)：針對具體的電力系統(tǒng)（已知電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及聯(lián)接關(guān)系），根據(jù)給定的有功、無功負(fù)荷，發(fā)電機(jī)發(fā)出的有功功率以及發(fā)電機(jī)母線電壓有效值，求解電力網(wǎng)中其它各母線的電壓、各條線路中的功率以及功率損耗等。潮流計(jì)算不僅經(jīng)常進(jìn)行，而且還是其它計(jì)算的基礎(chǔ)。 7/19/20223.3 簡單電力網(wǎng)的潮流計(jì)算 一、電壓降落、電壓損失和電壓偏移 1. 電壓降落:指線路首末端電壓的相量差，即 7/19/

23、2022當(dāng)負(fù)荷為感性時(shí)， 因此 其中： 電壓降落的縱分量 電壓降落的橫分量 則 上式兩側(cè)乘以 可把相電壓相量改為線電壓相量，單相功率也可以改用三相功率表示，即 7/19/2022線路首端電壓有效值為： 首末端電壓的相位差為： 說明：上述公式是按感性負(fù)荷下推出的，若為容性負(fù)荷，公式不變，無功功率Q前面的符號應(yīng)改變。7/19/20222電壓損失:線路首末端電壓的代數(shù)差，即 因此 將 按二項(xiàng)式定理展開并取前兩項(xiàng)得： 7/19/2022P2、Q2、U2的單位分別為kW、kvar 和kV ，且所有參數(shù)必須是線路上同一點(diǎn)的參數(shù)。幾點(diǎn)說明: 對于110kV及以下電壓等級的電力網(wǎng)，可忽略電壓降落的橫分量 ，此

24、時(shí)，電壓損失就等于電壓降落的縱分量 ，即 7/19/2022電壓損失通常以線路額定電壓的百分?jǐn)?shù)表示，即如果已知線路首端的參數(shù) P1、Q1、U1，則規(guī)程規(guī)定：電力網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)的最大電壓損 耗一般不應(yīng)超過10% ；故障運(yùn)行 一般不超過15%20%。教材有詳細(xì)推導(dǎo)7/19/20223.電壓偏移：電力網(wǎng)中任意點(diǎn)的實(shí)際電壓U同該處網(wǎng)絡(luò)額定電壓UN的數(shù)值差，它反映的是電壓質(zhì)量。7/19/2022 4.配電網(wǎng)的電壓損失計(jì)算 （1）放射形線路電壓損失計(jì)算 放射形線路如圖4.39a所示。設(shè)線路首末端相電壓分別為 和 ，負(fù)荷電流為I ，負(fù)荷的功率因數(shù)為 ，則 7/19/2022一相的電壓損失為：為便于計(jì)算，用 代

25、替 ，則 （1）放射形線路電壓損失計(jì)算7/19/2022換算成線電壓損失為：式中，P、Q、UN 、 的單位分別為kW、kvar 、kV和V。（1）放射形線路電壓損失計(jì)算7/19/2022（2）樹干式線路電壓損失計(jì)算各支線的負(fù)荷功率用p、q表示；各段干線的功率 用P、Q表示；各段線路的長度、電阻和電抗分別用l、r和x表示； 各負(fù)荷到電源之間的干線長度、電阻和電抗分別用L、R和X表示。 7/19/2022 若忽略各段線路的功率損耗，則每段干線的功率可用各支線的負(fù)荷功率表示，即l1段： l2段： l3段： 各線干段的電壓損失為:l1段： l2段： l3段： 圖3-22 樹干式線路電壓損失計(jì)算圖（2）

26、樹干式線路電壓損失計(jì)算7/19/2022n段干線的總電壓損失為各段干線的電壓損失之和，即 若將各線干段的負(fù)荷用各支線負(fù)荷表示，則上式可寫成： （2）樹干式線路電壓損失計(jì)算7/19/2022電壓損失的百分?jǐn)?shù)為或n段干線的總電壓損失為各段干線的電壓損失之和，即 若將各線干段的負(fù)荷用各支線負(fù)荷表示，則上式可寫成： （2）樹干式線路電壓損失計(jì)算7/19/2022當(dāng)各段線路的導(dǎo)線截面、功率因數(shù)相同時(shí)，有（2）樹干式線路電壓損失計(jì)算7/19/2022（3）均勻無感線路電壓損失計(jì)算 對于全線導(dǎo)線型號一致且可不計(jì)線路感抗或負(fù)荷 的線路,其電壓損失百分?jǐn)?shù)可表示為 式中, 為導(dǎo)線的電導(dǎo)率；A為導(dǎo)線的截面； 為線路

27、的所有功率矩（或叫負(fù)荷矩）之和；7/19/2022 二、功率損耗計(jì)算 在電力系統(tǒng)中，由于電力線路、變壓器等設(shè)備具有阻抗和導(dǎo)納，造成了有功功率及無功功率的損耗。功率損耗的存在對電力系統(tǒng)運(yùn)行是不利的：(1)迫使投入運(yùn)行的發(fā)電設(shè)備容量要大于用戶的實(shí)際負(fù)荷，從而需要多裝設(shè)發(fā)電機(jī)組，多消耗大量的一次能源；(2)產(chǎn)生的熱量會加速電氣絕緣的老化，縮短電氣設(shè)備的壽命。這一損耗過大時(shí)，還可能因過熱燒毀絕緣和熔化導(dǎo)體，致使設(shè)備損壞，影響系統(tǒng)的安全運(yùn)行。所以運(yùn)行中要設(shè)法降低電力系統(tǒng)中的功率損耗。 7/19/20221.電力線路功率損耗的計(jì)算 線路阻抗支路損耗 變動損耗7/19/2022線路阻抗支路損耗 變動損耗1.

28、電力線路功率損耗的計(jì)算特別注意：電壓與功率的對應(yīng)關(guān)系。7/19/2022線路導(dǎo)納支路損耗 固定損耗 1.電力線路功率損耗的計(jì)算7/19/2022阻抗支路中的功率損耗：導(dǎo)納支路中的功率損耗:RT+jXT2.變壓器功率損耗的計(jì)算7/19/2022雙繞組變壓器的功率損耗 用變壓器銘牌數(shù)據(jù)計(jì)算功率損耗 7/19/2022三繞組變壓器功率損耗計(jì)算用銘牌數(shù)據(jù)計(jì)算 7/19/2022三、開式電力網(wǎng)潮流計(jì)算 電力網(wǎng)首、末端功率和電壓的平衡關(guān)系7/19/2022 已知負(fù)荷功率 和線路末端電壓1)功率平衡關(guān)系 2)電壓平衡關(guān)系 選 為參考相量根據(jù)已知條件，可分為三種情況：7/19/2022 已知線路首端功率和線路

29、首端電壓 已知線路末端的負(fù)荷功率和線路首端電壓 功率平衡計(jì)算 電壓平衡計(jì)算7/19/2022降壓變的處理（1）用UN求得各點(diǎn)的運(yùn)算負(fù)荷（2）從末段線路開始，用UN依次計(jì)算各段線路的功率損耗及各段首端功率（3）用UA和已求得的功率分布，從A點(diǎn)開始逐段計(jì)算電壓降落，求得Ub Uc和Ud（4）求得Ub和 Uc Ud 重復(fù)（1）（3）1.同級電壓的開式電力網(wǎng)Abcd123 S L D b S L D cS L D d7/19/2022bcdS L D dA R1+ jX1R2 +jX2R3+ jX3j B1/2j B1/2j B2/2j B2/2j B3/2j B3/2 S L D b S L D c

30、QB1（1）用UN求得各點(diǎn)的運(yùn)算負(fù)荷7/19/2022S L D dA R1+ jX1R2 +jX2R3+ jX3j B1/2j B1/2j B2/2j B2/2j B3/2j B3/2 S L D b S L D cQB1S d R1+ jX1R2 +jX2R3+ jX3j B1/2bcd S b S cS3S3S1S2S1S2A7/19/2022（2）從末段線路開始，用UN依次計(jì)算各段線路的功率損耗S d R1+ jX1R2 +jX2R3+ jX3j B1/2bcd S b S cS3S3S1S2S1S2A7/19/2022S d R1+ jX1R2 +jX2R3+ jX3j B1/2bc

31、d S b S cS3S3S1S2S1S2A（3）用UA和已求得的功率分布，從A點(diǎn)開始逐段計(jì)算電壓降落，求得Ub、 Uc和Ud7/19/2022含負(fù)荷變壓器的計(jì)算首先計(jì)算出對應(yīng)高壓側(cè)的負(fù)荷功率，再求相應(yīng)的運(yùn)算功率T1T2T3AbcdSLDbSLDcSLDdSTS0SLDd7/19/2022T1T2T3AbcdSLDbSLDcSLDd7/19/2022如果節(jié)點(diǎn)b接發(fā)電機(jī)T1T2T3AbcdSGSLDcSLDd7/19/2022A L-1 bT c d SLD L-22.兩級電壓的開式電力網(wǎng) A R1+jX1 ZTR2+jX2j B1/2j B1/2j B2/2bc dj B2/2cS0SLD方法

32、一：包含理想變壓器，計(jì)算時(shí)，經(jīng)過理想變壓器功率保持不變，兩側(cè)電壓之比等于實(shí)際變比k。7/19/2022 A R1+ jX1 ZTR2+ j X2j B1/2j B1/2j B2/2b d j B2/2cS0方法二：將線路L2的參數(shù)歸算到L1電壓級A L-1 bT c d SLD L-27/19/2022方法三：用型等值電路處理 A R1+ jX1 ZT/kR2+ j X2jB1/2jB1/2jB2/2b djB2/2c ZT kk ZT 1kSLDA L-1 bT c d SLD L-27/19/20227/19/20227/19/20227/19/20227/19/20227/19/2022

33、7/19/20227/19/20227/19/20227/19/2022作業(yè)1、4-122、7/19/2022(1) 不計(jì)功率損耗的功率初分布四、兩端供電網(wǎng)絡(luò)的功率分布7/19/2022忽略功率損耗，兩端取共軛并同乘VN，可得：由前面的方程組可解出循環(huán)功率由負(fù)荷決定的功率忽略功率損耗的功率分布計(jì)算式7/19/2022(2) 計(jì)及功率損耗的功率分布功率分點(diǎn)：功率由兩個(gè)方向流入的節(jié)點(diǎn)。 有功分點(diǎn)和無功分點(diǎn)可能出現(xiàn)在不同節(jié)點(diǎn)。將網(wǎng)絡(luò)在功率分點(diǎn)處解開，形成兩個(gè)開式網(wǎng)絡(luò)，用前述的開式網(wǎng)絡(luò)計(jì)算方法進(jìn)行計(jì)算。7/19/2022閉式網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算過程7/19/20222.沿線有k個(gè)負(fù)荷點(diǎn)的情況7/19/20225

34、. 閉式網(wǎng)的電壓損耗 與開式網(wǎng)計(jì)算方法相同 有功和無功分點(diǎn)在同一處時(shí),功率分點(diǎn)處的電壓最低； 若不在同一點(diǎn)，則需分別計(jì)算實(shí)際電壓值，確定電壓最低點(diǎn)。7/19/20227/19/20227/19/20227/19/20227/19/20227/19/20227/19/2022五、多級電壓環(huán)網(wǎng)的潮流計(jì)算1.兩臺并聯(lián)變壓器構(gòu)成的多電壓級環(huán)網(wǎng)k:11:k7/19/20221.兩臺并聯(lián)變壓器構(gòu)成的多電壓級環(huán)網(wǎng)k:11:k7/19/20227/19/20227/19/20227/19/20224.3 輸電線路導(dǎo)線截面的選擇 一、導(dǎo)線截面選擇的基本原則1發(fā)熱條件： 導(dǎo)線在通過正常最大負(fù)荷電流（計(jì)算電流）時(shí)產(chǎn)

35、生的發(fā)熱溫度不超過其正常運(yùn)行時(shí)的最高允許溫度。2電壓損失條件： 導(dǎo)線或電纜在通過正常最大負(fù)荷電流時(shí)產(chǎn)生的電壓損失應(yīng)小于允許電壓損失，以保證供電質(zhì)量。7/19/2022 在正常工作條件下，導(dǎo)線應(yīng)有足夠的機(jī)械強(qiáng)度以防止斷線，故要求導(dǎo)線截面不應(yīng)小于最小允許截面。 選擇導(dǎo)線截面時(shí)，既要降低線路的電能損耗和維修費(fèi)等年運(yùn)行費(fèi)用，又要盡可能減少線路投資和有色金屬消耗量，通?？砂磭乙?guī)定的經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線截面。3機(jī)械強(qiáng)度條件： 4 經(jīng)濟(jì)條件： 3.4 輸電線路導(dǎo)線截面的選擇表4.3 架空線路按機(jī)械強(qiáng)度要求的導(dǎo)線最小允許截面面積 （單位：mm2）導(dǎo)線種類35kV及以上線路610kV線路1kV以下低壓線路居民

36、區(qū)非居民區(qū)一般與鐵路交叉時(shí)鋁及鋁合金線3535251635鋼芯鋁絞線2525161616鋼線16161616167/19/20223.4 輸電線路導(dǎo)線截面的選擇5電暈條件： 高壓輸電線路產(chǎn)生電暈時(shí)，不僅會引起電暈損耗，而且還產(chǎn)生噪聲和無線電干擾，為了避免電暈的發(fā)生，導(dǎo)線的外徑不能過小。根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，導(dǎo)線截面選擇的原則如下： 對區(qū)域電力網(wǎng)：先按經(jīng)濟(jì)電流密度按選擇導(dǎo)線截面，然后再校驗(yàn)發(fā)熱條件、機(jī)械強(qiáng)度和電暈條件。 對地方電力網(wǎng)：先按允許電壓損失條件選擇導(dǎo)線截面，以保證用戶的電壓質(zhì)量，然后再校驗(yàn)機(jī)械強(qiáng)度和發(fā)熱條件。對低壓配電網(wǎng)：通常先按發(fā)熱條件選擇導(dǎo)線截面，然后再校驗(yàn)機(jī)械強(qiáng)度和電壓損失。7/19/2

37、0223.4 輸電線路導(dǎo)線截面的選擇 二、按發(fā)熱條件選擇導(dǎo)線截面 按發(fā)熱條件選擇三相系統(tǒng)中的相線截面的方法:應(yīng)使導(dǎo)線的允許載流量Ial不小于通過相線的計(jì)算電流I30，即 此時(shí)，按發(fā)熱條件選擇截面的條件為： 導(dǎo)線的允許載流量與環(huán)境溫度和敷設(shè)條件有關(guān)。當(dāng)導(dǎo)線敷設(shè)地點(diǎn)的環(huán)境溫度與導(dǎo)線允許載流量所采用的環(huán)境溫度不同時(shí)，則允許載流量應(yīng)乘以溫度校正系數(shù)，即 7/19/20223.4 輸電線路導(dǎo)線截面的選擇或 即：銅導(dǎo)線允許載流量為同截面鋁導(dǎo)線允許載流量的1.3倍。環(huán)境溫度的規(guī)定：在室外，取當(dāng)?shù)刈顭嵩缕骄鶜鉁兀辉谑覂?nèi)，取當(dāng)?shù)刈顭嵩缕骄鶜鉁丶?。對埋入土中的電纜，取當(dāng)?shù)刈顭嵩碌叵?.81m深處的土壤月平均氣溫

38、。銅、鋁導(dǎo)線的等效換算: 若近似認(rèn)為銅、鋁導(dǎo)線的散熱情況相同，則其發(fā)熱溫度相同時(shí)，可認(rèn)為其功率損耗相同，即：7/19/20223.4 輸電線路導(dǎo)線截面的選擇 對動力線路， 一般要求中性線截面應(yīng)不小于相線截面的一半，即 0.5 ；對照明線路，因中性線電流與相線電流相等，因此，可取 。保護(hù)線（PE線）截面的選擇：保護(hù)線截面一般應(yīng)不小于相線截面的一半，即 0.5 ； 當(dāng)相線截面 16mm2時(shí)，可取 。中性線（N線）截面的選擇：對動力線路， 一般要求中性線截面應(yīng)不小于相線截面的一半，即 0.5 ；對照明線路，因中性線電流與相線電流相等，因此，可取 。保護(hù)中性線（PE線）截面的選擇：PE線兼有中性線和保

39、護(hù)線的雙重功能，截面選擇應(yīng)同時(shí)滿足上述二者的要求，并取其中較大者作為PE線截面，因此(0.51) 。低壓系統(tǒng)中性線和保護(hù)線的選擇7/19/20223.4 輸電線路導(dǎo)線截面的選擇式中，為過流保護(hù)裝置的動作電流，對于熔斷器為熔體的額定電流 ， 為絕緣導(dǎo)線或電纜的允許短時(shí)過負(fù)荷倍數(shù)。 需要指出：若上式不滿足要求，應(yīng)加大導(dǎo)線截面，從而使Ial增大。按發(fā)熱條件選擇導(dǎo)線或電纜截面時(shí)，還必須與其相應(yīng)的過流保護(hù)裝置（熔斷器或低壓斷路器的過流脫扣器）的動作電流相配合，以便在線路過負(fù)荷或短路時(shí)及時(shí)切斷線路電流，保護(hù)導(dǎo)線或電纜不被毀壞。因此，應(yīng)滿足的條件是： 7/19/20223.4 輸電線路導(dǎo)線截面的選擇 三、按

40、允許電壓損失選擇導(dǎo)線截面由于導(dǎo)線截面對電抗的影響很小，所以，當(dāng)、一定時(shí)，可認(rèn)為近似不變。因此，可初選一種導(dǎo)線的單位長度電抗值x1（6110kV架空線路取0.30.4/km，電纜線路取0.070.08/km），則 7/19/20223.4 輸電線路導(dǎo)線截面的選擇而 由 得：若 ，可不計(jì) ，則 式中，為允許電壓損失（V）。說明：求出導(dǎo)線截面后，應(yīng)選擇一個(gè)與其接近而偏大的標(biāo)準(zhǔn)截面作為導(dǎo)線截面。式中，UN 、 、pi 、 Li 、的單位分別為kV、V 、kW、km 和 。 7/19/2022例4.9某絲綢煉染廠, 供電電源由距該廠2km的35kV地區(qū)變電所，以一回路10kV架空線供電。當(dāng)?shù)刈顭嵩缕骄?/p>

41、高氣溫為35，該廠的計(jì)算負(fù)荷為P30=1111.2kW，Q30=524.6kvar，S30=1229kVA，其允許電壓損耗為5%，由于供電線路不長，按允許電壓損耗選擇導(dǎo)線截面，然后按發(fā)熱條件和機(jī)械強(qiáng)度進(jìn)行校驗(yàn)。 （1）按允許電壓損失選擇導(dǎo)線截面已知，P30=1111.2kW，Q30=524.6kvar，S30= 1229kVA其允許電壓損失為5%，設(shè)x1 =0.4/km，則 V7/19/20223.4 輸電線路導(dǎo)線截面的選擇所以初步選LJ-16型鋁絞線。（2）按發(fā)熱條件進(jìn)行校驗(yàn)線路的計(jì)算電流為： 當(dāng)?shù)刈顭嵩缕骄罡邭鉁貫?5，LJ-16型鋁絞線的允許載流量為 A71A，故滿足發(fā)熱條件。7/19

42、/2022（3）按機(jī)械強(qiáng)度進(jìn)行校驗(yàn) 查表4.3知，10kV架空鋁絞線的最小截面為25 mm2，不滿足機(jī)械強(qiáng)度條件。 因此，該廠10kV進(jìn)線應(yīng)采用LJ-25型鋁絞線。7/19/20223.4 輸電線路導(dǎo)線截面的選擇 四、按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線截面1經(jīng)濟(jì)電流密度的概念導(dǎo)線截面越大，線路的功率損耗和電能損耗越?。茨赀\(yùn)行費(fèi)用越?。?，但是線路投資和有色金屬消耗量都要增加；反之，導(dǎo)線截面越小，線路投資和有色金屬消耗量越少，但是線路的功率損耗和電能損耗卻要增大（即年運(yùn)行費(fèi)用越大）。 綜合以上兩種情況，使年運(yùn)行費(fèi)用達(dá)到最小、初投資費(fèi)用又不過大而確定的符合總經(jīng)濟(jì)利益的導(dǎo)線截面，稱為經(jīng)濟(jì)截面，用Aec表示。對應(yīng)

43、于經(jīng)濟(jì)截面的導(dǎo)線電流密度，稱為經(jīng)濟(jì)電流密度，用jec表示。 7/19/2022圖4.58 是年運(yùn)行費(fèi)用F與導(dǎo)線截面A的關(guān)系曲線。 1年折舊費(fèi)和年維修管理費(fèi)之和與導(dǎo)線截面的關(guān)系曲線；3為曲線1與曲線2的疊加，表示線路的年運(yùn)行費(fèi)與導(dǎo)線截面的關(guān)系曲線。 2年電能損耗費(fèi)與導(dǎo)線截面的關(guān)系曲線；由圖可知，曲線3的最低點(diǎn)（a點(diǎn)）的年運(yùn)行費(fèi)用最小，但從綜合經(jīng)濟(jì)效益考慮，導(dǎo)線截面選Ab比選Aa更為經(jīng)濟(jì)合理，即 Ab為經(jīng)濟(jì)截面。 圖4.58 線路年運(yùn)行費(fèi)用與導(dǎo)線 截面的關(guān)系曲線 四、按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線截面7/19/20223.4 輸電線路導(dǎo)線截面的選擇2按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線截面的方法我國現(xiàn)行的經(jīng)濟(jì)電流密度見

44、書中表4.4。則說明：計(jì)算出經(jīng)濟(jì)截面Aec后，應(yīng)選最接近而又偏小一點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)截面。 7/19/2022例4.10 有一條長15km的35kV架空線路，計(jì)算負(fù)荷為4850kW，功率因數(shù)為0.8，年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)為4600h。試按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇其導(dǎo)線截面，并校驗(yàn)其發(fā)熱條件和機(jī)械強(qiáng)度。3.4 輸電線路導(dǎo)線截面的選擇7/19/2022 線路的計(jì)算電流為： 由表4.4，查得jec=1.15A/mm2 ,因此，導(dǎo)線的經(jīng)濟(jì)截面為選LGJ-70型鋁絞線。（2）校驗(yàn)發(fā)熱條件： 查附錄表得LGJ-70的允許載流量（室外25） A，因此發(fā)熱條件滿足要求。 （3）校驗(yàn)機(jī)械強(qiáng)度： 查表4.3得，35kV鋼芯鋁絞線的

45、最小允許截面為25mm2，因此所選LGJ-70滿足機(jī)械強(qiáng)度要求。 解：（1）按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線截面7/19/20223.5 電力網(wǎng)的電能損耗一、電能損耗和損耗率年電能損耗供電量：發(fā)電量與廠用電之差損耗率（網(wǎng)損率、線損率）：是衡量供電企業(yè)技術(shù)和管理水平的重要標(biāo)志。7/19/20221.年負(fù)荷損耗率法年負(fù)荷率線路年負(fù)荷損耗率線路年負(fù)荷損耗率與年負(fù)荷率的近似關(guān)系K為經(jīng)驗(yàn)數(shù)值。一般取K=0.10.4，kmy較低時(shí)取較小數(shù)值。 計(jì)算過程：衡量負(fù)荷的平坦程度7/19/20221.年負(fù)荷損耗率法變壓器的年電能損耗：電阻損耗空載損耗tT為變壓器一年中接入運(yùn)行的小時(shí)數(shù)，缺乏具體數(shù)據(jù)時(shí)可取tT=8000h 。7/19/