供配電技術(shù)課件-供配電網(wǎng)絡(luò)的等值電路

第三章供配電網(wǎng)絡(luò)的等值電路Equivalentcircuitofpowersupplyanddistributionsystem

主要內(nèi)容

§3-1電力線路的結(jié)構(gòu)§3-2

供配電線路的電器參數(shù)計(jì)算和等值電路§3-3

變壓器的參數(shù)計(jì)算和等值電路§3-4

電抗器的參數(shù)計(jì)算和等值電路§3-1Structureofelectricpowerline

架空線路(overheadline)

導(dǎo)線和避雷線建設(shè)在露天的線路桿塔上。特點(diǎn)：建設(shè)費(fèi)用低，易于施工、維護(hù)及檢修

電纜(cable)

直接埋在地下，或敷設(shè)在溝道里。特點(diǎn)：建設(shè)費(fèi)用高，僅用于不便架設(shè)架空線路的地方。架空線路的組成導(dǎo)線(conductingwire)——傳輸電能；避雷線(lightningline)——將雷電流引入大地，保護(hù)電力線路免遭雷擊；桿塔(polesandtowers)——支持導(dǎo)線和避雷線，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；絕緣子(insulator)——使導(dǎo)線與桿塔之間保持絕緣；金具(hardwares)——連接和固定作用。電纜線路的組成導(dǎo)電芯線——傳輸電能；

絕緣層——使導(dǎo)電芯線與導(dǎo)電芯線、導(dǎo)電芯線和包護(hù)層相互隔絕；

包護(hù)層——保護(hù)絕緣層，防止絕緣油外溢和防止外界水分潮氣入侵。

導(dǎo)線和避雷線材料的要求：良好的導(dǎo)電性能、相當(dāng)高的機(jī)械強(qiáng)度和抗化學(xué)腐蝕能力。（因露天運(yùn)行，要承受各種機(jī)械力和有害氣體的化學(xué)腐蝕）導(dǎo)線的材料：鋁、銅、鋼、鋁合金等。目前主要采用鋁線。注：架空導(dǎo)線一般采用鋼芯鋁導(dǎo)線，且用裸導(dǎo)線（有些低壓配電線路使用外包絕緣導(dǎo)線）。避雷線一般采用鋼絞線。裸導(dǎo)線結(jié)構(gòu)分類裸導(dǎo)線按結(jié)構(gòu)分類

⒈單股線用在負(fù)荷小又不重要的線路上。⒉多股線由數(shù)根同樣材料金屬線絞合而成。性能優(yōu)于單股線，架空線多采用多股絞線。⒊鋼芯鋁導(dǎo)線：鋁線繞在鋼線的外層。由于肌膚效應(yīng)，電流主要從鋁線部分通過，導(dǎo)線的機(jī)械載荷主要由鋼線承擔(dān)。結(jié)合了鋁和鋼兩種金屬的優(yōu)點(diǎn)，廣泛用于35kV及以上架空線路。⒋擴(kuò)徑導(dǎo)線和分裂導(dǎo)線

220kV以上線路，為減少電暈損耗和線路電抗。人為擴(kuò)大導(dǎo)線直徑，而不增加載流體的截面積。

桿塔按使用材料分

木桿已極少使用

鋼筋混凝土桿我國多用于220kV及以下架空線路

鐵塔多用于大跨距、超高壓輸電線路按使用目的和受力情況分

直線桿塔

耐張桿塔轉(zhuǎn)角桿塔

終端桿塔

跨越桿塔

換位桿塔

換位桿塔為確保三相導(dǎo)線的電氣參數(shù)平衡，線路每隔一定距離，三相導(dǎo)線需要進(jìn)行輪流變換位置。我國規(guī)定：電壓在110kV以上，距離100km以上的輸電線路應(yīng)進(jìn)行換位導(dǎo)線換位要用專門的換位桿塔，有耐張換位桿塔和直線換位桿塔。絕緣子要求：足夠的電氣和機(jī)械強(qiáng)度、抗化學(xué)腐蝕能力，能適應(yīng)周圍大氣溫度、濕度的變化。

使用的材料：瓷、玻璃、硅橡膠。

主要類型

⒈針式絕緣子⒉懸式絕緣子⒊瓷橫擔(dān)絕緣子

金具懸垂線夾

耐張線夾

接續(xù)金具連接金具

保護(hù)金具

防震保護(hù)金具

a.保護(hù)條

b.防振錘和阻尼線

絕緣保護(hù)金具懸重錘

電纜各組成部分的材料1．導(dǎo)體通常用多股銅絞線或鋁絞線，以增加電纜的柔軟性，使之能在一定程度上彎曲而不變形。2．絕緣層用的絕緣材料有：橡膠、聚氯乙烯、氯乙烯、交聯(lián)聚乙烯、棉、麻、綢、紙、礦物油、植物油等。

3．保護(hù)包皮：過去常用鉛，現(xiàn)在常用鋁和塑料。

電纜的分類

1.按導(dǎo)體數(shù)目分:單芯電纜、三芯電纜、四芯電纜等。2.按導(dǎo)體截面分：圓形、扇形。3.按包護(hù)層的不同分：

①統(tǒng)包型:三相芯線的絕緣層以外有一個(gè)共同的保護(hù)層。②屏蔽型:每個(gè)芯線絕緣外面都包有金屬帶。③分相型:每相芯線分別有包護(hù)層?！?-2

Electricalquantitiesandequivalentcircuitoftransmissionline

輸電線路的電氣參數(shù)

electricalquantitiesoftransmissionline

輸電線路的等值電路equivalentcircuitoftransmissionline

輸電線路的電氣參數(shù)

電氣參數(shù)有:電阻、電抗、電導(dǎo)、電納。

主要取決于：導(dǎo)線的材料、結(jié)構(gòu)（單股線或多股線，是否是分裂導(dǎo)線）、截面尺寸以及各相導(dǎo)線的布置方式等。

通常認(rèn)為：導(dǎo)線參數(shù)沿導(dǎo)線全長是均勻分布的，即參數(shù)對(duì)稱。

電阻resistance

1.每相導(dǎo)線單位長度電阻：（2－1）式中:—導(dǎo)線材料的電阻率，；

S—導(dǎo)線的額定截面積，。導(dǎo)體材料的交流電阻率：=31.5，

=18.82.實(shí)際應(yīng)用中，電阻值可從產(chǎn)品目錄或手冊(cè)中查出；但給出的是的電阻值，應(yīng)根據(jù)線路實(shí)際運(yùn)行溫度用下式加以修正。（2－2）

—電阻的溫度修正系數(shù)，鋁為0.0036;銅為0.00382

電抗reactance

線路電抗是由于交流電流通過導(dǎo)線時(shí)，在導(dǎo)線內(nèi)和導(dǎo)線周圍產(chǎn)生交變磁場而引起的。

與自身磁通相對(duì)應(yīng)的是自感L，與外部磁通相對(duì)應(yīng)的是互感M，每一相導(dǎo)線的總電感為L+M，則不同導(dǎo)線布置方式下的電抗:⒈三相電流對(duì)稱，且三相導(dǎo)線間距離相等;⒉三相電流對(duì)稱，三相導(dǎo)線間距離不等，但三項(xiàng)導(dǎo)線經(jīng)過整循環(huán)換位;實(shí)用計(jì)算公式

三相電流對(duì)稱且三相導(dǎo)線間距離相等

每相導(dǎo)線單位長度電抗相等，為

(2-3)式中：D—各相導(dǎo)線間的距離，mm;r—導(dǎo)線半徑，mm;—導(dǎo)線材料的相對(duì)導(dǎo)磁系數(shù)，鋁和銅的

=1,鋼的

》1

三相電流對(duì)稱，三相導(dǎo)線間距離不等，但三項(xiàng)導(dǎo)線經(jīng)過整循環(huán)換位

不同布置方式但經(jīng)過整循環(huán)換位的線路，每相導(dǎo)線單位長度電抗：

(2-4)式中:—三相導(dǎo)線幾何平均距離，簡稱幾何間距，mm。當(dāng)三相導(dǎo)線間距離分別為、、時(shí)，（2-5）則：三相導(dǎo)線在等邊三角形頂點(diǎn)上時(shí)，三相導(dǎo)線水平布置時(shí)，實(shí)用計(jì)算公式

將f=50HZ，代入公式得：（2-6）注：因與、r之間為對(duì)數(shù)關(guān)系，故導(dǎo)線布置方式、導(dǎo)線截面大小對(duì)影響不大，通常在近似計(jì)算時(shí)取另：同桿雙回線，三相電流對(duì)稱時(shí)，可忽略兩回線路之間的互感影響。工程中，可查表查得。

電導(dǎo)conductance

輸電線路的電導(dǎo)參數(shù)是反映由于絕緣子表面的泄漏電流和導(dǎo)線周圍空氣被電離而產(chǎn)生的電暈現(xiàn)象而造成的有功功率損耗。

由于架空線路一般絕緣良好，泄漏電流很小，可略去不計(jì)；故線路電導(dǎo)主要與電暈損耗有關(guān)。

目前還難以以理論公式精確計(jì)算電暈損耗，故只能靠試驗(yàn)或經(jīng)驗(yàn)公式來近似計(jì)算。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)的電器計(jì)算中，近似認(rèn)為g=0;

電納susceptance

架空輸電線路的導(dǎo)線和導(dǎo)線之間、導(dǎo)線與大地之間有電位差，且被絕緣介質(zhì)隔開，故其間必存在電容。

架空線路的電納就是反映導(dǎo)線間及導(dǎo)線與大地之間的分布電容的。

三相導(dǎo)線無論排列對(duì)稱與否，只要經(jīng)過整循環(huán)換位，則每相導(dǎo)線的單位長度電納相等，為：工程中可從手冊(cè)中查出，一般架空線路的電納為

輸電線路的等值電路輸電線路的電氣參數(shù)沿線路是均勻分布的，嚴(yán)格的說輸電線路的等值線路也應(yīng)該是均勻的分布參數(shù)等值電路；但這樣計(jì)算很復(fù)雜，故僅在計(jì)算距離大于300km的超高壓輸電線路才用分布參數(shù)表示輸電線路，其它的用集中參數(shù)。

三項(xiàng)對(duì)稱運(yùn)行時(shí)，用一相等值電路代表三相。300km以內(nèi)線路的等值電路

300km以內(nèi)線路的等值電路⒈長度小于50km，電壓在35kV以下的架空線路

認(rèn)為：，

等值電路對(duì)于較短的電纜線路，電納影響不大時(shí)，也可用上述等值電路。

⒉長度在50km和300km之間、電壓在110—220kV以下的架空線路，或長度不超過100km的電纜線路：近似認(rèn)為

型等值電路

T型等值電路

注：大多數(shù)情況用型等值電路。

長度小于50km，電壓在35kV以下的架空線路的等值電路

型等值電路和T型等值電路§3-3

Electricalquantitiesandequivalentcircuitoftransformers

雙繞組變壓器

two-windingtransformer

等值電路

電氣參數(shù)：電阻、電抗、電導(dǎo)、電納。三繞組變壓器three-windingtransformer

分類、等值電路電氣參數(shù)：電阻、電抗、電導(dǎo)、電納。此外：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)算公式中的即為相應(yīng)等級(jí)的額定電壓。

雙繞組變壓器型等值電路

反映勵(lì)磁支路的導(dǎo)納接在變壓器的電源側(cè)。

電阻resistance

短路實(shí)驗(yàn)時(shí)，變壓器的近似等于額定電流流過變壓器時(shí)高低壓繞組中的總銅耗，即則：故：

式中、、的單位依次為V、VA、W

若、、的單位依次為kV、kVA、kW，則（2-9）電抗reactance

由于，故；認(rèn)為短路電壓百分值與有以下關(guān)系：

式中、、的單位依次為VA、V、。取、的單位依次為KVA、kV，則：

（2-10）

電導(dǎo)conductance

變壓器勵(lì)磁支路的電導(dǎo)對(duì)應(yīng)于變壓器的鐵損，而變壓器的鐵損近似等于變壓器的空載損耗，故：（、的單位依次為W、V）取、的單位為kW、kV，則：

S(2-11)

電納susceptance

變壓器空載電流中流過電納的部分占很大比重，故,則：（、的單位依次為VA、V）取、的單位依次為KVA、kV，則：

S(2-12)

雙繞組變壓器的電氣參數(shù)

、、、的單位依次為KVA、kV、kW、kWSS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，前者為正，后者為負(fù)；因?yàn)榍罢邽楦行?，后者為容性。工程?jì)算中，對(duì)于35kV以下電網(wǎng)可忽略導(dǎo)納支路。

三繞組變壓器的分類按三個(gè)繞組容量比不同可分為

第Ⅰ種：100/100/100

（三個(gè)繞組容量都等于變壓器的額定容量）第Ⅱ種：100/100/50

（第三個(gè)繞組的容量僅為變壓器額定容量的50%）第Ⅲ種：100/50/100

（第二個(gè)繞組的容量僅為變壓器額定容量的50%）

三繞組變壓器等值電路

三繞組變壓器的電阻

變壓器出廠時(shí)，提供了兩兩繞組作短路試驗(yàn)時(shí)測得的短路損耗，故計(jì)算各繞組電阻時(shí)要經(jīng)過相應(yīng)的折算。

1）第Ⅰ種類型

2)