电力工程基础课件-孙丽华-第二版-第3章

1、1，2020/7/8，电力工程基础第3章电力网，2，2020/7/8，第3章电力网，3.1电力网连接方式3.2电力系统元件参数和等效电路3.3电力网电压计算3.4输电线路导线截面的选择，3，2020/7/8，电力网的连接似乎是用来代表电力网的主要部分。电力网的接线与电力系统运行的安全经济性和向用户供电的可靠性有很大关系，3.1电网连接模式，1。概述，4。2020/7/8，3.1电网接线方式，1无备用接线方式(开放电网)，图3-1开放电网A)单回路辐射式B)单回路干线式C)单回路链式，具有简单、操作方便、投资成本低的优点。缺点：供电可靠性差。根据功能：根据供电可靠性要求，传输网和配电网分为辐射型

2、、干线型、链式、环型和两端供电型：无备用连接和备用连接，5，2020/7/8，2备用连接方式(封闭电网)，图3-2备用连接A)双环辐射型B)双环干线型C)双环链式，6，2020/7/8。 区域变电站或企业总降压变电站的610千伏母线直接向用户变电站供电，沿线无其他负荷连接，用户变电站之间无连接，如图3-3所示。 图3-3径向接线具有结构简单、操作维护方便、保护装置简单、易于自动化的优点。缺点：供电可靠性差，只能用于三次负荷和部分二次负荷。2.径向布线，7，2020/7/8。为了提高供电的可靠性，可以采用两个电源的双回路径向接线，如图3-4所示。图3-4双回路径向接线具有供电可靠性高的优点，可保

3、证任何电路或电源出现故障时不间断供电，适用于一类负载。缺点：从电源到负载有两套设备，互为备用，投资大，维护困难。8，2020/7/8，直接连接到干线类型(如图3-5a所示)。优点：线路敷设简单，变电站出线回路少，高压配电设备和线路投资少，相对经济。缺点：供电可靠性差。当干线故障或检修时，所有用户都将断电。适用于支路少、变压器容量过大的三级负荷。三。干线型接线，图3-5干线型接线A)直接连接干线型B)串联型干线型，9，2020/7/8，为了提高供电可靠性，可采用双干线型或双端供电干线型。串联中继线式(如图3-5b)和图3-6双回路中继线式连接方式的特点是在中继线的入口和出口侧都安装有隔离开关。当

4、故障发生时，发现故障点后，可以打开相应的隔离开关继续供电，减少停电范围，提高供电可靠性。环形连接，普通环形连接：连接两条串联干线，如图3-8所示。10，2020/7/8，图3-7两端电源主接线方式，3-8普通环接线，有两种运行方式：开环运行：正常运行时环线在某一点断开。开环点位置的选择：正常分配时开环点的电压差应最小化，闭环运行时：正常运行时回路中没有断开点。11，2020/7/8，优点：高电源可靠性和灵活的操作；缺点：导线的横截面是根据所有可能的负载来考虑的，投资高。手拉手回路(“手拉手”连接):径向连接转换为双电源，两条线路通过中间的联络开关连接，如图3-9所示。图3-9拉环接线具有供电可

5、靠性高、易于实现配电网自动化的优点。在正常操作中，触点开关接通。当线路一端的电源断开时，接触开关闭合，另一端的电源向失去电源线的用户供电。低压配电系统也有径向、干线和环形连接，12，2020/7/8，3.2电力系统部件参数和等效电路，1。电力线结构，1架空线路，主要由导线、避雷线(即架空地线)、杆塔、绝缘子和五金配件组成，如图3-10所示。图3-10架空线路、导线和避雷针的结构：导线的功能是传导电流和传输电能；避雷针的作用是将雷电流引入地球，保护输电线免受雷击。13，2020/7/8，架空线路中使用的导体结构主要有三种类型：单股导体、多股导体和钢芯铝绞线，如图3-11所示。图3-11裸导线的结

6、构A)单股B)多股绞合线C)钢芯铝绞线。线材：低电阻率、高机械强度、重量轻、耐腐蚀、价格低、运行成本低等。常用的材料有铜、铝和钢。电线的结构类型：电线分为裸线和绝缘线，裸线一般用于高压线路，绝缘线一般用于低压线路。14，2020/7/8，架空导线型号有：TJ铜绞线，LJ铝绞线，用于10kV及以下线路，LGJ钢芯铝绞线，用于35kV及以上线路，GJ钢绞线，用作避雷针，杆塔：用于支撑导线和避雷针，导线与地面保持一定的安全距离。根据材料，有木杆，钢筋混凝土杆(水泥杆)和铁塔。根据用途：有直塔(中塔)、转角塔、张力塔(承重塔)、终端塔、换位塔和交叉塔等。塔的分类，15，2020/7/8，跨度：同一条线

7、路上相邻两根杆之间的水平距离称为架空线的跨度(或跨度)。垂度：导体悬挂在塔的绝缘体上，从悬挂点到导体最低点的垂直距离称为垂度。线间距离：380伏为0.40.6米；0.81米；610千伏；23.5米；35kV110千伏为34.5米.横臂：电杆用于安装绝缘体。有三种常用的横臂：木制横臂、铁制横臂和瓷制横臂。横臂的长度取决于线路的电压水平、跨距的大小、安装方式和使用地点。16，2020/7/8，三相四线低压线路的导线一般水平布置；三相三线导体可以呈三角形或水平排列；当多回路导线架设在同一个杆上时，它们可以以三角形和水平混合的方式排列，也可以全部垂直排列；当不同电压的线路架设在同一杆上时，电压较高的线

8、路应架设在上方，电压较低的线路应架设在下方；当架空导线和其他线路交叉时，电源线应在上方，通信线应在下方。17，2020/7/8，绝缘体和配件：绝缘体用于保持导体和塔架之间足够的绝缘距离；硬件是用于连接电线和绝缘体的金属部件的总称。常用的绝缘子主要有针式、悬挂式和杆式。针式绝缘子：用于35kV及以下线路，用于直塔或小角度塔。悬式绝缘子：用于35kV以上的高压线路，通常组装成绝缘子串(35kV串联3根；60kV为5片串联；110千伏为7片串联)。棒形绝缘子：大多数棒形绝缘子用作瓷横担，广泛用于110千伏及以下线路。18，2020/7/8，2电缆线路、电缆结构：包括导体、绝缘层和护套。分为单核、三核

9、和四核。单芯电缆的导体截面为圆形；三芯或四芯电缆的导体截面呈扇形，而不是圆形，如图3-12所示。图3-12扇形三芯电缆1导体2纸绝缘3铅护套4麻内衬5钢带铠装6麻被，导体：多股铜绞线或铝绞线制成。19，2020/7/8，绝缘层：用于保持导体之间以及导体和保护套之间的绝缘。绝缘材料通常包括油浸纸、橡胶、聚乙烯、交联聚氯乙烯等。保护包装：用于保护绝缘层在运输过程中免受机械损坏，20，2020/7/8，电缆敷设方式：直埋于土中：埋深一般为0.70.8米，应在冻土层以下。多根电缆并排敷设时，应留有一定的散热距离。电缆沟敷设：当电缆数量较多时，宜采用电缆沟敷设。电缆放在电缆沟支架上，沟面用水泥板覆盖。穿

10、管敷设：电力电缆在室内露天或黑暗中敷设时，为了防止电缆受到机械损伤，一般采用钢管敷设。21，2020/7/8，输电线路的参数是指电阻、电抗、电导和电纳电阻，它们反映了线路通过电流时有功功率损耗的影响。电抗：反映载流导线周围产生的磁场效应。电导：反映电晕现象引起的有功功率损耗效应。电纳：反映载流导线周围产生的电场效应。2.传输线参数计算和等效电路，22，2020/7/8，2。传输线参数计算和等效电路，1。传输线参数计算，电阻：单个导体的DC电阻为：并且导体的交流电阻比DC电阻高0.2%1%，主要是因为：应该考虑集肤效应和邻近效应；导体是多股绞合线，因此每个导体的实际长度大于线路长度；导体的额定横

11、截面(即标称横截面)通常略大于实际横截面。通常取；23，2020/7/8，在工程计算中，每单位长度导线的电阻值r1可以先求出，因此应该指出，手册中给出的r1值是指温度为20时导线的电阻值。如果实际工作温度不等于20，则应根据以下公式进行校正：其中电阻温度系数(1/)和铜为0.0033。电抗：每相导体每单位长度的等效电抗为：其中r是铜和铝的相对磁导率；r是焊线半径(m)；Sav是三相导线之间的几何平均距离(m)。24，2020/7/8，注：为了使三相导线的电气参数对称，传输线各相的导线应互换位置，如图3-13所示。图3-13，当架空线电抗值约为0.4/km时，每相导线单位长度的等效电容(F/km

12、)为：25，2020/7/8，单位长度的电纳为：普通架空线b1的值为S/km。说明：通常架空线绝缘良好，漏电流小，可以忽略不计。电晕现象：在架空线路高电压条件下，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，产生局部放电。26，2020/7/8，当线路电压高于电晕临界电压时，会发生电晕损耗，对应于电晕的每单位长度导线的等效电导(S/km)为：因此，在公式中，它是测得的每单位长度线路的电晕损耗功率(kW/km)。注：通常情况下，由于线路的泄漏电流很小，电晕损耗在设计线路时受到措施的限制，所以在电网的电气计算中，电晕损耗被近似考虑。架空线路设计中，根据电晕的临界电压，规定了不检查

13、电晕的导线最小外径：110千伏导线的外径不应小于9.6毫米；220千伏导线的外径不应小于21.3毫米；不需要检查60kV以下电线的电晕临界电压；对于220千伏以上的超高压输电线路，采用分裂导线或扩展导线来增加各相导线的等效半径，提高电晕临界电压。27，2020/7/8，2传输线的等效电路，工字形等效电路：用于长度小于100公里的架空线路(35kV及以下)和短线路的电缆线路(10kV及以下)。类型或t等效电路：(110220千伏)和长度小于100公里(10千伏以上)的电缆线路。用于长度为100300公里的架空线，图3-14“工”字形等效电路，图3-15或“工”字形等效电路(A) b)T，28，2

14、020/7/8，III。变压器、1台双绕组变压器、双绕组变压器的参数计算及等效电路采用类型等效电路，如图3-16所示。用于变压器注：变压器等效电路中的电纳符号与线路等效电路中的电纳符号相反，前者为负，后者为正；因为前者是感性的，后者是容性的。图3-16双绕组变压器的等效电路A)类型等效电路B)励磁支路的等效电路，用功率表示C)简化等效电路，29，2020/7/8，电阻RT:因为，so()，电抗XT:因为，对于小容量变压器，so()，30，变压器的电纳用来表征变压器的励磁特性。So (s)，so (s)，get:so (s)，解释：在上述公式中，u、s、p和q的单位分别是千伏、千伏安、千瓦和千伏

15、安。31，2020/7/8、三绕组变压器以及三绕组变压器的等效电路如图3-17所示。图3-17三绕组变压器的等效电路A)励磁电路用导纳表示B)励磁电路用功率表示，32，2020/7/8，电阻RT1，RT2，RT3，三绕组变压器的三种不同类型的容量比：100/100/100:所有三绕组的容量等于变压器的额定容量；100/100/50:第三绕组的容量为变压器额定容量的50%;100/50/100:第二绕组的容量是变压器额定容量的50%。任何两个绕组的短路损耗都可以通过短路试验得到，那么每一个绕组的短路损耗，对于100/100/100变压器来说，是：33，2020/7/8，结果是：34，2020/7

16、/8，短路试验中的两组数据是按50%容量的绕组额定的。因此，在计算电阻之前，每个绕组的短路损耗应根据变压器的额定容量进行转换。对于容量比为100/100/50的变压器，转换公式为，其中，是绕组之间未转换的短路损耗(铭牌数据)；绕组之间的短路损耗是否转换为变压器的额定容量。因此，对于100/100/50和100/50/100:35，2020/7/8，电抗XT1，XT2，XT3的变压器，得出：电导GT和电纳BT:与双绕组变压器相同。说明：1)制造商给出的短路电压百分比已经降低到变压器的额定容量，因此在计算电抗时，无论变压器各绕组的容量比如何，都不需要转换短路电压百分比。2)计算参数时，要求将参数降低到哪个电压等级，则计算公式中的UN为相应等级的额定电压。36，2020/7/8，3.3电网电压计算，1。概述，电压降：指线路首端电压的相量