電氣工程第4章

第四章電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析基礎(chǔ)電氣工程基礎(chǔ)2/2/2023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)計算；3.掌握變壓器等值電路及參數(shù)計算；4.掌握開式電力網(wǎng)的潮流計算方法；5.了解閉式電力網(wǎng)的潮流計算方法；6.掌握輸電線路導線截面的計算與選擇方法；7.熟悉電力網(wǎng)電能損耗計算；8.掌握電力網(wǎng)降損措施。2/2/20234.1電力系統(tǒng)元件參數(shù)及等值電路4.2簡單電力網(wǎng)的潮流計算

4.3輸電線路導線截面的選擇

4.4電力網(wǎng)的電能損耗第四章電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)計算基礎(chǔ)2/2/20234.1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．架空線路架空線路主要由導線、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)2/2/20234.1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2/2/20232/2/20232/2/20234.1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．架空線路導線和避雷線：導線的作用是傳導電流、輸送電能；避雷線的作用是將雷電流引入大地，以保護電力線路免遭雷擊。圖4.2裸導線的構(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。2/2/20234.1電力系統(tǒng)元件參數(shù)和等值電路導線材料：要求電阻率小、機械強度大、質(zhì)量輕、不易腐蝕、價格便宜、運行費用低等，常用材料有銅、鋁和鋼。導線的結(jié)構(gòu)型式：導線分為裸導線和絕緣導線兩大類，高壓線路一般用裸導線，低壓線路一般用絕緣導線。架空導線的型號

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

2/2/20234.1電力系統(tǒng)元件參數(shù)和等值電路分裂導線來防止電暈并減小線路感抗2/2/2023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）?；〈梗簩Ь€懸掛在桿塔的絕緣子上，自懸掛點至導線最低點的垂直距離稱為弧垂。線間距離：380V為0.4～0.6m；6～10kV為0.8～1m；35kV為2～3.5m；110kV為3～4.5m。4.1電力系統(tǒng)元件參數(shù)和等值電路架空線路的幾個概念

2/2/20234.1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線，一般都采用水平排列；三相三線制的導線，可三角排列，也可水平排列；多回路導線同桿架設(shè)時，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，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；架空導線和其他線路交叉跨越時，電力線路應(yīng)在上面，通訊線路應(yīng)在下面。導線在桿塔上的排列方式：架空線路的幾個概念

2/2/20234.1電力系統(tǒng)元件參數(shù)和等值電路桿塔：用來支撐導線和避雷線，并使導線與導線、導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等。桿塔的分類橫擔：電桿上用來安裝絕緣子。常用的有木橫擔、鐵橫擔和瓷橫擔三種。2/2/20232/2/20234.1電力系統(tǒng)元件參數(shù)和等值電路絕緣子和金具：絕緣子用來使導線與桿塔之間保持足夠的絕緣距離；金具是用來連接導線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使用，在110kV及以下線路應(yīng)用比較廣泛。2/2/20231.架空輸電線避雷線導線（四分裂）桿塔絕緣子串典型架空輸電線路的照片2/2/20232/2/20232/2/2023雙分裂導線2/2/2023500kV換位塔2/2/2023大型跨越塔10kV跨越塔2/2/2023同桿雙回塔10kV同桿雙回塔2/2/2023轉(zhuǎn)角塔2/2/2023不同材料的絕緣子鋼化玻璃絕緣子瓷絕緣子合成絕緣子2/2/2023絕緣子形式針式絕緣子瓷橫擔絕緣子懸式絕緣子2/2/2023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)標稱電壓（kV）3563110220330500每串絕緣子片數(shù)3571317~1925~282/2/2023金具

2/2/2023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）2/2/20234.1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：造價高；故障后檢測故障點位置和修復困難；優(yōu)點：占用土地面積少；受外力及環(huán)境破壞的概率低，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。2/2/20234.1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)：包括導體、絕緣層和保護包皮三部分。分為單芯、三芯和四芯等種類。單芯電纜的導體截面是圓形的；三芯或四芯電纜的導體截面除圓形外，更多是采用扇形。扇形三芯電纜1—導體2—紙絕緣3—鉛包皮4—麻襯5—鋼帶鎧甲6—麻被導體：由多股銅絞線或鋁絞線制成。2/2/20234.1電力系統(tǒng)元件參數(shù)和等值電路絕緣層：用來使導體與導體之間、導體與保護包皮之間保持絕緣。絕緣材料一般有油浸紙、橡膠、聚乙烯、交聯(lián)聚氯乙烯等。保護包皮：用來保護絕緣層，使其在運輸、敷設(shè)及運行過程中免不受機械損傷，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械損傷和化學腐蝕。2．電纜線路扇形三芯電纜1—導體2—紙絕緣3—鉛包皮4—麻襯5—鋼帶鎧甲6—麻被2/2/20232.電纜線路2/2/2023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0.7～0.8m，應(yīng)在凍土層以下。當多條電纜并列敷設(shè)時，應(yīng)留有一定距離，以利于散熱。電纜溝敷設(shè)：當電纜條數(shù)較多時，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)：當電力電纜在室內(nèi)明敷或暗敷時，為了防電纜受到機械損壞，一般多采用穿鋼管的敷設(shè)方式。2.電纜線路2/2/2023

二、輸電線路的參數(shù)計算及等值電路1．輸電線路的參數(shù)計算電力系統(tǒng)三相對稱運行時，電力線路的等值電路是以導線的電阻、電抗（電感）以及導線的對地電導、電納（電容）為參數(shù)組成的單相電路。2/2/2023

二、輸電線路的參數(shù)計算及等值電路1．輸電線路的參數(shù)計算電阻反映線路導體通過電流時產(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)；電導反映電暈現(xiàn)象及絕緣子泄露電流產(chǎn)生的有功功率損失；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。2/2/2023

二、輸電線路的參數(shù)計算及等值電路1．輸電線路的參數(shù)計算電阻：單根導線的單位長度直流電阻為：導線的交流電阻比直流電阻增大0.2%～1%，主要是因為：應(yīng)考慮集膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)的影響；導線為多股絞線，使每股導線的實際長度比線路長度長;導線的額定截面（即標稱截面）一般略大于實際截面。通常取;2/2/2023工程計算中，可先查出導線單位長度電阻值r1，則需要指出：手冊中給出的r1值，則是指溫度為20℃時的導線電阻，當實際運行的溫度不等于20℃時，應(yīng)按下式進行修正：

式中，α為電阻的溫度系數(shù)(1/℃)，銅取0.00382（1/℃），鋁取0.0036（1/℃）。

二、輸電線路的參數(shù)計算及等值電路2/2/2023電抗：每相導線單位長度的等值電抗為：

二、輸電線路的參數(shù)計算及等值電路式中，μr為相對磁導率，銅和鋁的;

r為導線半徑（m）；

為三相導線的線間幾何均距（m）。geD2/2/2023

二、輸電線路的參數(shù)計算及等值電路若為分裂導線，式中的r用req替代，考慮分裂根數(shù)m即可。m為每相導線的分裂根數(shù)；r為分裂導線的每一根子導線的半徑；d1k為分裂導線一相中第1根與第k根子導線之間的距離，k=2,3,……,m；Π為有示連乘運算的符號。2/2/2023注意：為了使三相導線的電氣參數(shù)對稱，應(yīng)將輸電線路的各相導線進行換位。一次整循環(huán)換位若三相導線等邊三角形排列，則若三相導線水平等距離排列，則通常架空線路的電抗值在0.4Ω/km左右，則

二、輸電線路的參數(shù)計算及等值電路三相導線的布置方式a）等邊三角形布置b）水平等距布置2/2/2023電納：每相導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：電導參數(shù)是反映沿線路絕緣子的泄露電流和導線周圍空氣電離產(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。

二、輸電線路的參數(shù)計算及等值電路2/2/2023電暈現(xiàn)象：在架空線路帶有高電壓的情況下，當導線表面的電場強度超過空氣的擊穿強度時，導線周圍的空氣被電離而產(chǎn)生局部放電的現(xiàn)象。當線路電壓高于電暈臨界電壓時，將出現(xiàn)電暈損耗，與電暈相對應(yīng)的導線單位長度的等值電導（S/km）為：因此，式中，為實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)計線路時已經(jīng)采取措施加以限制，故在電力網(wǎng)的電氣計算中，近似認為。

二、輸電線路的參數(shù)計算及等值電路2/2/2023表4.2不需計算電暈的導線最小直徑（海拔不超過1000m）額定電壓(kV)60以下110154220330500750導線外徑(mm)不限制9.613.721.333.22×21.3相應(yīng)導線型號LGJ-50LGJ-95LGJ-600LGJ-600LGJ-240LGJQ-400×2LGJQ-500×4

二、輸電線路的參數(shù)計算及等值電路2/2/20232．輸電線路的等效電路

二、輸電線路的參數(shù)計算及等值電路分布參數(shù)等值電路2/2/20232．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）。π型或T型等效電路：（110～220kV）和長度不超過100km的電纜線路（10kV以上）。用于長度為100～300km的架空線路圖4.21一字型等效電路圖4.22π型或T型等效電路a）π型b）T型

二、輸電線路的參數(shù)計算及等值電路例4.1例4.22/2/20234.1電力系統(tǒng)元件參數(shù)和等效電路

三、變壓器的參數(shù)計算及等效電路1．雙繞組變壓器雙繞組變壓器采用Γ型等效電路。35kV及以下的變壓器，勵磁支路可忽略不計，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，后者為正；因為前者為感性，后者為容性。雙繞組變壓器的等效電路a）Γ型等效電路b）勵磁支路用功率表示的等效電路c）簡化等效電路2/2/2023電阻RT：由于所以（Ω）

電抗XT：由于對小容量變壓器，則所以（Ω）

三、變壓器的參數(shù)計算及等效電路2/2/2023電導GT：變壓器的電導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)計算及等效電路2/2/2023２．三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）勵磁回路用導納表示b）勵磁回路用功率表示

三、變壓器的參數(shù)計算及等效電路2/2/2023電阻RT1、RT2、RT3三繞組變壓器容量比有三種不同類型：100/100/100：三個繞組的容量均等于變壓器的額定容量；100/100/50：第三個繞組的容量為變壓器額定容量的50%；100/50/100：第二個繞組的容量為變壓器額定容量的50%。

三、變壓器的參數(shù)計算及等效電路2/2/2023由得：

所以通過短路試驗可得到任兩個繞組的短路損耗、、，則每一個繞組的短路損耗為

對100/100/100的變壓器：

三、變壓器的參數(shù)計算及等效電路2/2/2023短路試驗有兩組數(shù)據(jù)是按50%容量的繞組達到額定容量時測量的值。因此，應(yīng)先將各繞組的短路損耗按變壓器的額定容量進行折算，然后再計算電阻。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損耗。對100/100/50和100/50/100的變壓器：

三、變壓器的參數(shù)計算及等效電路2/2/2023電抗XT1、XT2、XT3所以由得：電導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數(shù)已歸算到變壓器的額定容量，因此在計算電抗時，不論變壓器各繞組的容量比如何，其短路電壓百分數(shù)不必再進行折算。2）參數(shù)計算時，要求將參數(shù)歸算到哪一電壓等級，則計算公式中的UN為相應(yīng)等級的額定電壓。

三、變壓器的參數(shù)計算及等效電路2/2/20233．自耦變壓器的參數(shù)和等值電路

三、變壓器的參數(shù)計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。2/2/20233．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，而短路試驗數(shù)據(jù)中的一般是未經(jīng)歸算的。、所以，用此數(shù)據(jù)進行參數(shù)計算時有一個容量歸算問題，即需將短路損耗乘以，將短路電壓百分值乘以例4.3例4.42/2/20234．變壓器的π型等值電路

三、變壓器的參數(shù)計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)的實際電壓與實際電流，可在變壓器等值電路中，增加一個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，也不需要勵磁電流的變壓器。2/2/2023如果不計勵磁支路或?qū)畲胖妨硗馓幚?．變壓器的π型等值電路例4.52/2/2023

四、發(fā)電機和負荷的參數(shù)及等值電路1.發(fā)電機的參數(shù)及等值電路

（1）發(fā)電機的電抗制造廠一般給出以電機額定阻抗為基準的發(fā)電機電抗百分比XG(%)，即2/2/2023（2）發(fā)電機的等值電路

四、發(fā)電機和負荷的參數(shù)及等值電路1.發(fā)電機的參數(shù)及等值電路

圖4.34發(fā)電機的等值電路(a)以電壓源表示；(b)以發(fā)出的功率表示；(c)以發(fā)出的有功功率及機端電壓表示2/2/2023

四、發(fā)電機和負荷的參數(shù)及等值電路2.負載的參數(shù)及等值電路圖4.35負荷的等值電路(a)以功率表示；(b)以阻抗表示；(c)以導納表示

2/2/20234.2簡單電力網(wǎng)的潮流計算

電力網(wǎng)潮流計算計算的任務(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、無功負荷，發(fā)電機發(fā)出的有功功率以及發(fā)電機母線電壓有效值，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。潮流計算不僅經(jīng)常進行，而且還是其它計算的基礎(chǔ)。2/2/20233.3簡單電力網(wǎng)的潮流計算

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2/2/2023當負荷為感性時，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2/2/2023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荷下推出的，若為容性負荷，公式不變，無功功率Q前面的符號應(yīng)改變。2/2/20232．電壓損失:線路首末端電壓的代數(shù)差，即因此將按二項式定理展開并取前兩項得：2/2/2023P2、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的參數(shù)。幾點說明:

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，此時，電壓損失就等于電壓降落的縱分量，即

2/2/2023電壓損失通常以線路額定電壓的百分數(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)正常運行時的最大電壓損耗一般不應(yīng)超過10%；故障運行一般不超過15%~20%。教材有詳細推導2/2/20233.電壓偏移：電力網(wǎng)中任意點的實際電壓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。2/2/2023

4.配電網(wǎng)的電壓損失計算

（1）放射形線路電壓損失計算放射形線路如圖4.39a所示。設(shè)線路首末端相電壓分別為和，負荷電流為I，負荷的功率因數(shù)為，則2/2/2023一相的電壓損失為：為便于計算，用代替，則（1）放射形線路電壓損失計算2/2/2023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算2/2/2023（2）樹干式線路電壓損失計算各支線的負荷功率——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。

2/2/2023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算圖（2）樹干式線路電壓損失計算2/2/2023n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荷用各支線負荷表示，則上式可寫成：（2）樹干式線路電壓損失計算2/2/2023電壓損失的百分數(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荷用各支線負荷表示，則上式可寫成：（2）樹干式線路電壓損失計算2/2/2023當各段線路的導線截面、功率因數(shù)相同時，有（2）樹干式線路電壓損失計算2/2/2023（3）均勻無感線路電壓損失計算對于全線導線型號一致且可不計線路感抗或負荷的線路,其電壓損失百分數(shù)可表示為

式中,γ為導線的電導率；A為導線的截面；為線路的所有功率矩（或叫負荷矩）之和；2/2/2023

二、功率損耗計算

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)運行是不利的：(1)迫使投入運行的發(fā)電設(shè)備容量要大于用戶的實際負荷，從而需要多裝設(shè)發(fā)電機組，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，還可能因過熱燒毀絕緣和熔化導體，致使設(shè)備損壞，影響系統(tǒng)的安全運行。所以運行中要設(shè)法降低電力系統(tǒng)中的功率損耗。2/2/20231.電力線路功率損耗的計算

線路阻抗支路損耗變動損耗2/2/2023線路阻抗支路損耗變動損耗1.電力線路功率損耗的計算特別注意：電壓與功率的對應(yīng)關(guān)系。2/2/2023線路導納支路損耗

固定損耗

1.電力線路功率損耗的計算2/2/2023阻抗支路中的功率損耗：導納支路中的功率損耗:RT+jXT2.變壓器功率損耗的計算2/2/2023

雙繞組變壓器的功率損耗

用變壓器銘牌數(shù)據(jù)計算功率損耗

2/2/2023三繞組變壓器功率損耗計算用銘牌數(shù)據(jù)計算2/2/2023三、開式電力網(wǎng)潮流計算電力網(wǎng)首、末端功率和電壓的平衡關(guān)系2/2/2023⑴已知負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：2/2/2023⑵已知線路首端功率和線路首端電壓

⑶已知線路末端的負荷功率

和線路首端電壓①功率平衡計算

②電壓平衡計算2/2/2023降壓變的處理（1）用UN求得各點的運算負荷（2）從末段線路開始，用UN依次計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點開始逐段計算電壓降落，求得UbUc和Ud（4）求得Ub和UcUd重復（1）～（3）1.同級電壓的開式電力網(wǎng)Abcd123SLDbSLDcSLDd2/2/2023bcdSLDdAR1+jX1R2+jX2R3+jX3jB1/2jB1/2jB2/2jB2/2jB3/2jB3/2SLDbSLDcQB1（1）用UN求得各點的運算負荷2/2/2023SLDdAR1+jX1R2+jX2R3+jX3jB1/2jB1/2jB2/2jB2/2jB3/2jB3/2SLDbSLDcQB1SdR1+jX1R2+jX2R3+jX3jB1/2bcdSbScS3S3S1S2S1S2A2/2/2023（2）從末段線路開始，用UN依次計算各段線路的功率損耗SdR1+jX1R2+jX2R3+jX3jB1/2bcdSbScS3S3S1S2S1S2A2/2/2023SdR1+jX1R2+jX2R3+jX3jB1/2bcdSbScS3S3S1S2S1S2A（3）用UA和已求得的功率分布，從A點開始逐段計算電壓降落，求得Ub、Uc和Ud2/2/2023含負荷變壓器的計算

首先計算出對應(yīng)高壓側(cè)的負荷功率，再求相應(yīng)的運算功率T1T2T3AbcdSLDbSLDcSLDd’STS0SLDd2/2/2023T1T2T3AbcdSLDbSLDcSLDd2/2/2023如果節(jié)點b接發(fā)電機T1T2T3AbcdSGSLDcSLDd2/2/2023AL-1bT

c

d

SLDL-22.兩級電壓的開式電力網(wǎng)AR1+jX1Z'TR2+jX2jB1/2jB1/2jB2/2bcdjB2/2c'ΔS0SLD方法一：包含理想變壓器，計算時，經(jīng)過理想變壓器功率保持不變，兩側(cè)電壓之比等于實際變比k。2/2/2023AR1+jX1Z'TR'2+jX'2jB1/2jB1/2jB'2/2bd'jB'2/2c'ΔS0方法二：將線路L2的參數(shù)歸算到L1電壓級AL-1bT

c

d

SLDL-22/2/2023方法三：用π型等值電路處理AR1+jX1Z'T/kR2+jX2jB1/2jB1/2jB2/2bdjB2/2cZ'Tk2－kZ'T1－kSLDAL-1bT

c

d

SLDL-22/2/20232/2/20232/2/20232/2/20232/2/20232/2/20232/2/20232/2/20232/2/20232/2/2023作業(yè)1、4-122、2/2/2023(1)不計功率損耗的功率初分布四、兩端供電網(wǎng)絡(luò)的功率分布2/2/2023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)功率由負荷決定的功率忽略功率損耗的功率分布計算式2/2/2023(2)計及功率損耗的功率分布功率分點：功率由兩個方向流入的節(jié)點。

有功分點和無功分點可能出現(xiàn)在不同節(jié)點。將網(wǎng)絡(luò)在功率分點處解開，形成兩個開式網(wǎng)絡(luò)，用前述的開式網(wǎng)絡(luò)計算方法進行計算。2/2/2023閉式網(wǎng)絡(luò)的計算過程2/2/20232.沿線有k個負荷點的情況2/2/20235.閉式網(wǎng)的電壓損耗

與開式網(wǎng)計算方法相同

有功和無功分點在同一處時,功率分點處的電壓最低；若不在同一點，則需分別計算實際電壓值，確定電壓最低點。2/2/20232/2/20232/2/20232/2/20232/2/20232/2/20232/2/2023五、多級電壓環(huán)網(wǎng)的潮流計算1.兩臺并聯(lián)變壓器構(gòu)成的多電壓級環(huán)網(wǎng)k:11:k2/2/20231.兩臺并聯(lián)變壓器構(gòu)成的多電壓級環(huán)網(wǎng)

k:11:k2/2/20232/2/20232/2/20232/2/20234.3輸電線路導線截面的選擇

一、導線截面選擇的基本原則1．發(fā)熱條件：導線在通過正常最大負荷電流（計算電流）時產(chǎn)生的發(fā)熱溫度不超過其正常運行時的最高允許溫度。2．電壓損失條件：導線或電纜在通過正常最大負荷電流時產(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。2/2/2023在正常工作條件下，導線應(yīng)有足夠的機械強度以防止斷線，故要求導線截面不應(yīng)小于最小允許截面。選擇導線截面時，既要降低線路的電能損耗和維修費等年運行費用，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)濟電流密度選擇導線截面。3．機械強度條件：4．經(jīng)濟條件：

3.4輸電線路導線截面的選擇表4.3架空線路按機械強度要求的導線最小允許截面面積（單位：mm2）導線種類35kV及以上線路6～10kV線路1kV以下低壓線路居民區(qū)非居民區(qū)一般與鐵路交叉時鋁及鋁合金線3535251635鋼芯鋁絞線2525161616鋼線16161616162/2/2023

3.4輸電線路導線截面的選擇5．電暈條件：高壓輸電線路產(chǎn)生電暈時，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，導線的外徑不能過小。根據(jù)設(shè)計經(jīng)驗，導線截面選擇的原則如下：

對區(qū)域電力網(wǎng)：先按經(jīng)濟電流密度按選擇導線截面，然后再校驗發(fā)熱條件、機械強度和電暈條件。對地方電力網(wǎng)：先按允許電壓損失條件選擇導線截面，以保證用戶的電壓質(zhì)量，然后再校驗機械強度和發(fā)熱條件。對低壓配電網(wǎng)：通常先按發(fā)熱條件選擇導線截面，然后再校驗機械強度和電壓損失。2/2/20233.4輸電線路導線截面的選擇

二、按發(fā)熱條件選擇導線截面按發(fā)熱條件選擇三相系統(tǒng)中的相線截面的方法:應(yīng)使導線的允許載流量Ial不小于通過相線的計算電流I30，即

此時，按發(fā)熱條件選擇截面的條件為：≥≥導線的允許載流量與環(huán)境溫度和敷設(shè)條件有關(guān)。當導線敷設(shè)地點的環(huán)境溫度與導線允許載流量所采用的環(huán)境溫度不同時，則允許載流量應(yīng)乘以溫度校正系數(shù)，即2/2/20233.4輸電線路導線截面的選擇或∴即：銅導線允許載流量為同截面鋁導線允許載流量的1.3倍。環(huán)境溫度的規(guī)定：在室外，取當?shù)刈顭嵩缕骄鶜鉁?；在室?nèi)，取當?shù)刈顭嵩缕骄鶜鉁丶?℃。對埋入土中的電纜，取當?shù)刈顭嵩碌叵?.8～1m深處的土壤月平均氣溫。銅、鋁導線的等效換算:

若近似認為銅、鋁導線的散熱情況相同，則其發(fā)熱溫度相同時，可認為其功率損耗相同，即：2/2/20233.4輸電線路導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。保護線（PE線）截面的選擇：保護線截面一般應(yīng)不小于相線截面的一半，即≥0.5；當相線截面≤

16mm2時，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。保護中性線（PEＮ線）截面的選擇：PEＮ線兼有中性線和保護線的雙重功能，截面選擇應(yīng)同時滿足上述二者的要求，并取其中較大者作為PEＮ線截面，因此≥(0.5～1)。低壓系統(tǒng)中性線和保護線的選擇2/2/20233.4輸電線路導線截面的選擇式中，為過流保護裝置的動作電流，對于熔斷器為熔體的額定電流，為絕緣導線或電纜的允許短時過負荷倍數(shù)。

≤需要指出：若上式不滿足要求，應(yīng)加大導線截面，從而使Ial增大。按發(fā)熱條件選擇導線或電纜截面時，還必須與其相應(yīng)的過流保護裝置（熔斷器或低壓斷路器的過流脫扣器）的動作電流相配合，以便在線路過負荷或短路時及時切斷線路電流，保護導線或電纜不被毀壞。因此，應(yīng)滿足的條件是：2/2/20233.4輸電線路導線截面的選擇

三、按允許電壓損失選擇導線截面由于導線截面對電抗的影響很小，所以，當、一定時，可認為近似不變。因此，可初選一種導線的單位長度電抗值x1（6～110kV架空線路取0.3～0.4Ω/km，電纜線路取0.07～0.08Ω/km），則2/2/20233.4輸電線路導線截面的選擇而∴由得：若，可不計，則式中，為允許電壓損失（V）。說明：求出導線截面Ａ后，應(yīng)選擇一個與其接近而偏大的標準截面作為導線截面。式中，UN、、pi、

Li、γ的單位分別為kV、V、kW、km和。2/2/2023

[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?shù)刈顭嵩缕骄罡邭鉁貫?5℃，該廠的計算負荷為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線截面，然后按發(fā)熱條件和機械強度進行校驗。

（1）按允許電壓損失選擇導線截面已知，P30=1111.2kW，Q30=524.6kvar，S30=1229kVA其允許電壓損失為5%，設(shè)x1=0.4Ω/km，則V2/2/20233.4輸電線路導線截面的選擇所以初步選LJ-16型鋁絞線。（2）按發(fā)熱條件進行校驗線路的計算電流為：當?shù)刈顭嵩缕骄罡邭鉁貫?5℃，LJ-16型鋁絞線的允許載流量為A＞71A，故滿足發(fā)熱條件。2/2/2023（3）按機械強度進行校驗查表4.3知，10kV架空鋁絞線的最小截面為25mm2，不滿足機械強度條件。因此，該廠10kV進線應(yīng)采用LJ-25型鋁絞線。2/2/20233.4輸電線路導線截面的選擇

四、按經(jīng)濟電流密度選擇導線截面1．經(jīng)濟電流密度的概念

導線截面越大，線路的功率損耗和電能損耗越小（即年運行費用越?。?，但是線路投資和有色金屬消耗量都要增加；反之，導線截面越小，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（即年運行費用越大）。綜合以上兩種情況，使年運行費用達到最小、初投資費用又不過大而確定的符合總經(jīng)濟利益的導線截面，稱為經(jīng)濟截面，用Aec表示。對應(yīng)于經(jīng)濟截面的導線電流密度，稱為經(jīng)濟電流密度，用jec表示。2/2/2023圖4.58是年運行費用F與導線截面A的關(guān)系曲線。1——年折舊費和年維修管理費之和與導線截面的關(guān)系曲線；3——為曲線1與曲線2的疊加，表示線路的年運行費與導線截面的關(guān)系曲線。2——年電能損耗費與導線截面的關(guān)系曲線；由圖可知，曲線3的最低點（a點）的年運行費用最小，但從綜合經(jīng)濟效益考慮，導線截面選Ab比選Aa更為經(jīng)濟合理，即

Ab為經(jīng)濟截面。

圖4.58線路年運行費用與導線截面的關(guān)系曲線

四、按經(jīng)濟電流密度選擇導線截面2/2/20233.4輸電線路導線截面的選擇2．按經(jīng)濟電流密度選擇導線截面的方法我國現(xiàn)行的經(jīng)濟電流密度見書中表4.4。則說明：計算出經(jīng)濟截面Aec后，應(yīng)選最接近而又偏小一點的標準截面。

2/2/2023例4.10有一條長15km的35kV架空線路，計算負荷為4850kW，功率因數(shù)為0.8，年最大負荷利用小時數(shù)為4600h。試按經(jīng)濟電流密度選擇其導線截面，并校驗其發(fā)熱條件和機械強度。3.4輸電線路導線截面的選擇2/2/2023線路的計算電流為：由表4.4，查得jec=1.15A/mm2,因此，導線的經(jīng)濟截面為選LGJ-70型鋁絞線。（2）校驗發(fā)熱條件：查附錄表得LGJ-70的允許載流量（室外25℃）A＞Ａ，因此發(fā)熱條件滿足要求。

（3）校驗機械強度：

查表4.3得，35kV鋼芯鋁絞線的最小允許截面為25mm2，因此所選LGJ-70滿足機械強度要求。

解：（1）按經(jīng)濟電流密度選擇導線截面2/2/20233.5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志。2/2/20231.年負荷損耗率法年負荷率線路年負荷損耗率線路年負荷損耗率與年負荷