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),2020/9/2,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。,2020/9/2,4.1 電力系統(tǒng)元件參數(shù)及等值電路 4.2 簡(jiǎn)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),2020/9/2,4.1 電力系統(tǒng)元件參數(shù)和等值電

2、路,一、電力線路的結(jié)構(gòu),1架空線路,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),2020/9/2,4.1 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,2020/9/2,2020/9/2,2020/9/2,4.1 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

3、4.2所示。,2020/9/2,4.1 電力系統(tǒng)元件參數(shù)和等值電路,導(dǎo)線材料：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(hào),TJ銅絞線 ，特殊應(yīng)用，例：TJ-16；TJ-25,LJ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,2020/9/2,4.1 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,2020/9

4、/2,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：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,2020/9/2,4.1 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

5、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式：,架空線路的幾個(gè)概念,2020/9/2,4.1 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(zhǎng)度取決于線路電壓等級(jí)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。,2020/9/2,2020/9/2,

6、4.1 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。,1.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,雙分裂導(dǎo)線,500kV換位塔,大型跨越塔,10kV跨越塔,

7、同桿雙回塔,10kV同桿雙回塔,轉(zhuǎn)角塔,不同材料的絕緣子,鋼化玻璃絕緣子,瓷絕緣子,合成絕緣子,絕緣子形式,針式絕緣子,瓷橫擔(dān)絕緣子,懸式絕緣子,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,金具,金具種類,2020/9/2,4.1 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(cè)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)境破壞的概率低，因而供電可靠；對(duì)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(guó)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

8、路完成跨海輸電會(huì)更顯示其優(yōu)越性。,2020/9/2,4.1 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。,2020/9/2,4.1 電力系統(tǒng)元件參數(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

9、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,2020/9/2,2.電纜線路,2020/9/2,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

10、敷設(shè)方式。,2.電纜線路,2020/9/2,二、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(duì)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(duì)地電導(dǎo)、電納（電容）為參數(shù)組成的單相電路。,2020/9/2,二、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(chǎng)效應(yīng)； 電導(dǎo)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(chǎng)效應(yīng)。 注意：這些參數(shù)是沿線路均勻分布的。,2020/9/2,二、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)

11、算,電阻：,單根導(dǎo)線的單位長(zhǎng)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?應(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(zhǎng)度比線路長(zhǎng)度長(zhǎng); 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 ;,2020/9/2,工程計(jì)算中，可先查出導(dǎo)線單位長(zhǎng)度電阻值 r1，則,需要指出：手冊(cè)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,2020/9/2,電抗：,每相導(dǎo)線單位長(zhǎng)度的等值電

12、抗為：,二、輸電線路的參數(shù)計(jì)算及等值電路,2020/9/2,二、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(hào)。,2020/9/2,注意：為了使三相導(dǎo)線的電氣參數(shù)對(duì)稱，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

13、置,2020/9/2,電納：,每相導(dǎo)線單位長(zhǎng)度的等值電容（F/km）為：,則單位長(zhǎng)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,2020/9/2,電暈現(xiàn)象：在架空線路帶有高電壓的情況下，當(dāng)導(dǎo)線表面的電場(chǎng)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(duì)應(yīng)的導(dǎo)線單位長(zhǎng)度的等值電導(dǎo)（S/km）為：,因此，,式

14、中， 為實(shí)測(cè)線路單位長(zhǎng)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,2020/9/2,表4.2 不需計(jì)算電暈的導(dǎo)線最小直徑（海拔不超過1000m）,二、輸電線路的參數(shù)計(jì)算及等值電路,2020/9/2,2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,2020/9/2,2輸電線路的等效電路,一字型等效電路 ：,用于長(zhǎng)度不超過100km的架空線路（35kV及以下）和線路不長(zhǎng)的電纜線路（10kV及以下）。,型或T型等效電路：,（110220k

15、V）和長(zhǎng)度不超過100km的電纜線路（10kV以上）。,用于長(zhǎng)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 b）T型,二、輸電線路的參數(shù)計(jì)算及等值電路,例4.1 例4.2,2020/9/2,4.1 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(jiǎn)化等效電路。,注意：變壓器等值電路中的電納的符號(hào)與線路等值電路中電納的符號(hào)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

16、效電路 c）簡(jiǎn)化等效電路,2020/9/2,電阻RT：,由于,所以 （）,電抗XT：,由于,對(duì)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,2020/9/2,電導(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,2020/9/2,三繞組變壓器,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

17、及等效電路,2020/9/2,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,2020/9/2,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(duì)100/100/100的變壓器：,三、變壓器的參數(shù)計(jì)算及等效電路,2020/9/2,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(cè)量的值。因此，應(yīng)先將各繞

18、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(duì)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(duì)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,2020/9/2,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(jí)，則計(jì)算

19、公式中的 UN為相應(yīng)等級(jí)的額定電壓。,三、變壓器的參數(shù)計(jì)算及等效電路,2020/9/2,3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。,2020/9/2,3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

20、例4.4,2020/9/2,4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。,2020/9/2,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4.5,2020/9/2,四、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(%

21、)，即,2020/9/2,（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,2020/9/2,四、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,2020/9/2,4.2 簡(jiǎn)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(duì)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

22、，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)。,2020/9/2,3.3 簡(jiǎn)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,2020/9/2,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,2020/9/2,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(hào)應(yīng)改變。,2020/9/2,2電壓損失:

23、,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：,2020/9/2,P2、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(duì)于110kV及以下電壓等級(jí)的電力網(wǎng)，可忽略電壓降落的橫分量 ，此時(shí)，電壓損失就等于電壓降落的縱分量 ，即,2020/9/2,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),2020/9/2,3.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

24、壓UN的數(shù)值差，它反映的是電壓質(zhì)量。,2020/9/2,4.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,2020/9/2,一相的電壓損失為：,為便于計(jì)算，用 代替 ，則,（1）放射形線路電壓損失計(jì)算,2020/9/2,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,2020/9/2,（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(zhǎng)度、電阻和電抗分別用l、r和x

25、表示； 各負(fù)荷到電源之間的干線長(zhǎng)度、電阻和電抗分別用L、R和X表示。,2020/9/2,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）樹干式線路電壓損失計(jì)算,2020/9/2,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,2020/9/2,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

26、成：,（2）樹干式線路電壓損失計(jì)算,2020/9/2,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,2020/9/2,（3）均勻無感線路電壓損失計(jì)算,對(duì)于全線導(dǎo)線型號(hào)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； 為線路的所有功率矩（或叫負(fù)荷矩）之和；,2020/9/2,二、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(duì)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

27、； (2)產(chǎn)生的熱量會(huì)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。,2020/9/2,1.電力線路功率損耗的計(jì)算,2020/9/2,1.電力線路功率損耗的計(jì)算,特別注意：電壓與功率的對(duì)應(yīng)關(guān)系。,2020/9/2,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,2020/9/2,阻抗支路中的功率損耗：,導(dǎo)納支路中的功率損耗:,2.變壓器功率損耗的計(jì)算,2020/9/2,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,2020/9/2,三繞組變壓器功率損耗計(jì)算,用

28、銘牌數(shù)據(jù)計(jì)算,2020/9/2,三、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,2020/9/2, 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：,2020/9/2,已知線路首端功率和線路首端電壓,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,2020/9/2,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）（

29、3）,1.同級(jí)電壓的開式電力網(wǎng),2020/9/2,b,c,d,（1）用UN求得各點(diǎn)的運(yùn)算負(fù)荷,2020/9/2,2020/9/2,（2）從末段線路開始，用UN依次計(jì)算各段線路的功率損耗,2020/9/2,（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,2020/9/2,含負(fù)荷變壓器的計(jì)算首先計(jì)算出對(duì)應(yīng)高壓側(cè)的負(fù)荷功率，再求相應(yīng)的運(yùn)算功率,2020/9/2,2020/9/2,如果節(jié)點(diǎn)b接發(fā)電機(jī),2020/9/2,2.兩級(jí)電壓的開式電力網(wǎng),方法一：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。,2020/9/2,方法二：將線路L

30、2的參數(shù)歸算到L1電壓級(jí),2020/9/2,方法三：用型等值電路處理,2020/9/2,2020/9/2,2020/9/2,2020/9/2,2020/9/2,2020/9/2,2020/9/2,2020/9/2,作業(yè),1、4-12 2、,2020/9/2,(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,2020/9/2,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,2020/9/2,(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

31、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。,2020/9/2,閉式網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算過程,2020/9/2,2.沿線有k個(gè)負(fù)荷點(diǎn)的情況,2020/9/2,5. 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)。,2020/9/2,2020/9/2,2020/9/2,2020/9/2,2020/9/2,2020/9/2,五、多級(jí)電壓環(huán)網(wǎng)的潮流計(jì)算,1.兩臺(tái)并聯(lián)變壓器構(gòu)成的多電壓級(jí)環(huán)網(wǎng),k:1,1:k,2020/9/2,1.兩臺(tái)并聯(lián)變壓器構(gòu)成的多電壓級(jí)環(huán)網(wǎng),k:1,1:k,2020/9/2

32、,2020/9/2,2020/9/2,2020/9/2,4.3 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)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。,2020/9/2,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，通常可按國(guó)家規(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

33、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）,2020/9/2,3.4 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(huì)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(duì)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(duì)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(duì)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。

34、,2020/9/2,3.4 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,2020/9/2,3.4 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?；在室?nèi)，取當(dāng)?shù)刈顭嵩缕骄鶜鉁丶?。對(duì)埋入土中的電纜，取當(dāng)?shù)刈顭嵩碌叵?.81m深

35、處的土壤月平均氣溫。 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：,2020/9/2,3.4 輸電線路導(dǎo)線截面的選擇,對(duì)動(dòng)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(duì)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(duì)動(dòng)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(duì)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

36、的選擇：PE線兼有中性線和保護(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,2020/9/2,3.4 輸電線路導(dǎo)線截面的選擇,式中，為過流保護(hù)裝置的動(dòng)作電流，對(duì)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(dòng)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：,2020/9/2,3

37、.4 輸電線路導(dǎo)線截面的選擇,三、按允許電壓損失選擇導(dǎo)線截面,由于導(dǎo)線截面對(duì)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(zhǎng)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,2020/9/2,3.4 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 。,2020/9/2,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

38、，以一回路10kV架空線供電。當(dāng)?shù)刈顭嵩缕骄罡邭鉁貫?5，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(zhǎng)，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,V,2020/9/2,3.4 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-1

39、6型鋁絞線的允許載流量為 A71A，故滿足發(fā)熱條件。,2020/9/2,（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。,2020/9/2,3.4 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

40、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(duì)應(yīng)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。,2020/9/2,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,2020/9/2,3.4 輸電

41、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(guó)現(xiàn)行的經(jīng)濟(jì)電流密度見書中表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。,2020/9/2,例4.10 有一條長(zhǎng)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,2020/9/2,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。,（3）校驗(yàn)機(jī)械強(qiáng)度：,查表4.3得，35kV鋼芯鋁絞線的最小允許截

42、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,2020/9/2,3.5 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。,2020/9/2,1.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,2020/9/2,1.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 。,2020/9/2,2.最大負(fù)荷損耗時(shí)間法,最大負(fù)荷損耗時(shí)間：如果線路中輸送的功率一直保持為最大負(fù)荷Smax，在小時(shí)內(nèi)的電能損耗等于線路全年的實(shí)際電能損耗，則稱為最大負(fù)荷損耗時(shí)間。,其大小由視在功率表示的負(fù)荷曲線決定，因此，與線路負(fù)