《電力工程》電力網(wǎng)及其穩(wěn)態(tài)分析

河北科技大學(xué)電氣工程系12023/9/2第三章電力網(wǎng)3.1概述3.2電力系統(tǒng)元件參數(shù)和等效電路3.3電力網(wǎng)的電壓計(jì)算3.4輸電線路導(dǎo)線截面的選擇河北科技大學(xué)電氣工程系22023/9/23.1概述

一、電力網(wǎng)的接線方式1．開式電力網(wǎng):由一條電源線路向電力用戶供電。分為單回路放射式、干線式、鏈?zhǔn)胶蜆渲κ降?，如圖3-1所示。圖3-1開式電力網(wǎng)a）放射式b）干線式c）鏈?zhǔn)絛）樹枝式優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單明了、運(yùn)行方便，投資費(fèi)用少。缺點(diǎn)：供電的可靠性差。河北科技大學(xué)電氣工程系32023/9/22．閉式電力網(wǎng):由兩條及兩條以上電源線路向電力用戶供電。

分為雙回路放射式、雙回路干線式、雙回路鏈?zhǔn)?、雙回路樹枝式、環(huán)式和兩端供電式，分別如圖3-2所示。3.1概述圖3-2閉式電力網(wǎng)a）放射式b）干線式c）鏈?zhǔn)絛）樹枝式e）環(huán)式f）兩端供電式

優(yōu)點(diǎn)：供電可靠性高，適用于對(duì)一級(jí)負(fù)荷供電。

河北科技大學(xué)電氣工程系42023/9/2

二、配電網(wǎng)的接線方式1.高壓配電網(wǎng)的接線方式3.1概述高壓配電網(wǎng)對(duì)供電的可靠性要求很高，一般采用雙回路架空線路或多回路電纜線路進(jìn)行供電，并盡可能在兩側(cè)都有電源，如圖3-3所示。圖3-3兩側(cè)電源供電的雙回路高壓配電網(wǎng)指35～110kV的電力網(wǎng)河北科技大學(xué)電氣工程系52023/9/23.1概述由于城網(wǎng)變電所相距較近，高壓線路的故障機(jī)會(huì)較少，因此也可采用圖3-4所示雙T接線或圖3-5所示的三T接線方式。圖3-4電纜線路的雙T接線河北科技大學(xué)電氣工程系62023/9/23.1概述不論是架空線路還是電纜線路，當(dāng)線路上接有3個(gè)及以上變電所時(shí)，應(yīng)在兩側(cè)有電源，但正常運(yùn)行時(shí)兩側(cè)電源不并列運(yùn)行。圖3-5三側(cè)電源的三T接線河北科技大學(xué)電氣工程系72023/9/23.1概述2.中壓配電網(wǎng)的接線方式放射式接線：由地區(qū)變電所或企業(yè)總降壓變電所6～10kV母線直接向用戶變電所供電，沿線不接其他負(fù)荷，各用戶變電所之間也無(wú)聯(lián)系，如圖3-6所示。圖3-6放射式接線指6～10kV的電力網(wǎng)優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作維護(hù)方便、保護(hù)裝置簡(jiǎn)單，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。缺點(diǎn)：供電可靠性較差，只能用于三級(jí)負(fù)荷和部分次要的二級(jí)負(fù)荷。河北科技大學(xué)電氣工程系82023/9/23.1概述

為了提高供電的可靠性，可采用來(lái)自兩個(gè)電源的雙回路放射式接線，如圖3-7所示。圖3-7雙回路放射式接線優(yōu)點(diǎn)：供電可靠性高，任一回路、任一電源發(fā)生故障都能保證不間斷供電，適用于一類負(fù)荷。缺點(diǎn)：從電源到負(fù)載都是雙套設(shè)備，互為備用，投資大，且維護(hù)困難。河北科技大學(xué)電氣工程系92023/9/23.1概述樹干式接線：由地區(qū)變電所或企業(yè)總降壓變電所6～10kV母線向外引出高壓供配電干線，沿途從干線上直接接出分支線引入用戶（或車間）變電所，如圖3-8所示。

可采用雙干線或兩端供電方式來(lái)提高供電的可靠性。圖3-8樹干式接線優(yōu)點(diǎn)：線路敷設(shè)簡(jiǎn)單，變電所出線回路數(shù)少，高壓配電裝置和線路投資較小，比較經(jīng)濟(jì)。缺點(diǎn)：供電可靠性差，當(dāng)干線發(fā)生故障或檢修時(shí)，所有用戶都將停電。適用于分支數(shù)目不多、變壓器容量也不過大的三級(jí)負(fù)荷。河北科技大學(xué)電氣工程系102023/9/23.1概述環(huán)式接線：在同一個(gè)地區(qū)變電所或企業(yè)總降壓變電所的供電范圍內(nèi)，將不同的兩回中壓配電線路的末端連接起來(lái)，如圖3-9所示。3-9環(huán)式接線優(yōu)點(diǎn)：供電可靠性高，運(yùn)行靈活；缺點(diǎn)：導(dǎo)線截面按有可能通過的全部負(fù)荷來(lái)考慮，投資高。有兩種運(yùn)行方式：開環(huán)點(diǎn)位置的選擇：應(yīng)使正常配電時(shí)開環(huán)點(diǎn)的電壓差為最小開環(huán)運(yùn)行：正常運(yùn)行時(shí)環(huán)形線路在某點(diǎn)斷開。閉環(huán)運(yùn)行：正常運(yùn)行時(shí)環(huán)形線路沒有斷開點(diǎn)。河北科技大學(xué)電氣工程系112023/9/23.1概述“手拉手”供電接線：將以往的放射式接線改造成雙電源供電，中間以聯(lián)絡(luò)開關(guān)將兩段線路連接起來(lái)，如圖3-10所示。

正常運(yùn)行時(shí)聯(lián)絡(luò)開關(guān)打開，當(dāng)線路失去一端電源時(shí)，將聯(lián)絡(luò)開關(guān)合上，從另一端電源對(duì)失去電源線路上的用戶供電。圖3-10“手拉手”供電接線a）同一變電站二饋線“手拉手”b）不同變電站二饋線“手拉手”優(yōu)點(diǎn)：供電可靠性較高，易于實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)自動(dòng)化。河北科技大學(xué)電氣工程系122023/9/23.1概述2.低壓配電網(wǎng)的接線方式低壓放射式接線：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作維護(hù)方便，但所用開關(guān)設(shè)備較多，有色金屬消耗量也較多，適用于負(fù)荷密度較小、供電范圍較小且變壓器容量也較小的地區(qū)。低壓樹干式接線：所開關(guān)設(shè)備較少，有色金屬消耗量較少，但供電的可靠性較低，適用于供電給容量較小且分布較均勻的用電設(shè)備。低壓環(huán)式接線：供電可靠性較高，在低壓配電電纜的任一段線路上發(fā)生故障或檢修時(shí)，都不致造成用戶長(zhǎng)時(shí)間供電中斷，適用于住宅樓群區(qū)。指380/220V的電力網(wǎng)河北科技大學(xué)電氣工程系132023/9/23.2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(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3-11所示。

圖3-11架空線路的結(jié)構(gòu)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。河北科技大學(xué)電氣工程系142023/9/23.2電力系統(tǒng)元件參數(shù)和等值電路

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3-12所示。圖3-12裸導(dǎo)線的構(gòu)造a）單股線b）多股絞線c）鋼芯鋁絞線導(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。河北科技大學(xué)電氣工程系152023/9/23.2電力系統(tǒng)元件參數(shù)和等值電路架空導(dǎo)線的型號(hào)有：TJ——銅絞線LJ——鋁絞線，用于10kV及以下線路LGJ——鋼芯鋁絞線，用于35kV及以上線路GJ——鋼絞線，用作避雷線

檔距：同一線路上相鄰兩根電桿之間的水平距離稱為架空線路的檔距（或跨距）?；〈梗簩?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0.4～0.6m；6～10kV為0.8～1m；35kV為2～3.5m；110kV為3～4.5m。河北科技大學(xué)電氣工程系162023/9/23.2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式：河北科技大學(xué)電氣工程系172023/9/23.2電力系統(tǒng)元件參數(shù)和等值電路桿塔：用來(lái)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(lái)安裝絕緣子。常用的有木橫擔(dān)、鐵橫擔(dān)和瓷橫擔(dān)三種。河北科技大學(xué)電氣工程系182023/9/23.2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(lái)使導(dǎo)線與桿塔之間保持足夠的絕緣距離；金具是用來(lái)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。河北科技大學(xué)電氣工程系192023/9/23.2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，如圖3-13所示。圖3-13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。河北科技大學(xué)電氣工程系202023/9/23.2電力系統(tǒng)元件參數(shù)和等值電路絕緣層：用來(lái)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(lái)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。河北科技大學(xué)電氣工程系212023/9/2電纜的敷設(shè)方式：3.2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(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敷設(shè)方式。河北科技大學(xué)電氣工程系222023/9/23.2電力系統(tǒng)元件參數(shù)和等值電路

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：?jiǎn)胃鶎?dǎo)線的直流電阻為：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(zhǎng)度比線路長(zhǎng)度大;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;河北科技大學(xué)電氣工程系232023/9/23.2電力系統(tǒng)元件參數(shù)和等值電路工程計(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，α為電阻的溫度系數(shù)(1/℃)，銅取0.00382（1/℃），鋁取0.0036（1/℃）。電抗：每相導(dǎo)線單位長(zhǎng)度的等值電抗為：式中，μr為相對(duì)磁導(dǎo)率，銅和鋁的;r為導(dǎo)線半徑（m）；Sav為三相導(dǎo)線的線間幾何均距（m）。河北科技大學(xué)電氣工程系242023/9/23.2電力系統(tǒng)元件參數(shù)和等值電路注意：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，如圖3-15所示。圖3-14三相導(dǎo)線的布置方式a）等邊三角形布置b）水平等距布置圖3-15一次整循環(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，則河北科技大學(xué)電氣工程系252023/9/23.2電力系統(tǒng)元件參數(shù)和等值電路通常架空線路的電抗值在0.4Ω/km左右，則電納：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表面的泄露電流和導(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(shuō)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)。河北科技大學(xué)電氣工程系262023/9/23.2電力系統(tǒng)元件參數(shù)和等值電路電暈現(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。

在設(shè)計(jì)架空線路時(shí)依據(jù)電暈臨界電壓規(guī)定了不需要驗(yàn)算電暈的導(dǎo)線最小外徑：110kV導(dǎo)線外徑不應(yīng)小于9.6mm；220kV導(dǎo)線外徑不應(yīng)小于21.3mm；60kV及以下的導(dǎo)線不必驗(yàn)算電暈臨界電壓；220kV以上的超高壓輸電線，采用分裂導(dǎo)線或擴(kuò)徑導(dǎo)線以增大每相導(dǎo)線的等值半徑，提高電暈臨界電壓河北科技大學(xué)電氣工程系272023/9/23.2電力系統(tǒng)元件參數(shù)和等效電路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）。π型或T型等效電路：（110～220kV）和長(zhǎng)度不超過100km的電纜線路（10kV以上）。

用于長(zhǎng)度為100～300km的架空線路圖3-16一字型等效電路圖3-17π型或T型等效電路a）π型b）T型河北科技大學(xué)電氣工程系282023/9/23.2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Γ型等效電路，如圖3-18所示。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。圖3-18雙繞組變壓器的等效電路a）Γ型等效電路b）勵(lì)磁支路用功率表示的等效電路c）簡(jiǎn)化等效電路河北科技大學(xué)電氣工程系292023/9/23.2電力系統(tǒng)元件參數(shù)和等效電路電阻RT：由于所以（Ω）

電抗XT：由于對(duì)小容量變壓器，則所以（Ω）

河北科技大學(xué)電氣工程系302023/9/23.2電力系統(tǒng)元件參數(shù)和等效電路電導(dǎo)GT：變壓器的電導(dǎo)是用來(lái)表示鐵心損耗的。電納BT：變壓器的電納是用來(lái)表征變壓器的勵(lì)磁特性的。所以（S）

所以（S）

由得：

因此（S）

說(shuō)明：以上各式中，U

、S、P、Q、的單位分別為kV、kVA、kW和kvar。河北科技大學(xué)電氣工程系312023/9/23.2電力系統(tǒng)元件參數(shù)和等效電路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3-19三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)磁回路用功率表示河北科技大學(xué)電氣工程系322023/9/2電阻RT1、RT2、RT33.2電力系統(tǒng)元件參數(shù)和等效電路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%。

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：河北科技大學(xué)電氣工程系332023/9/23.2電力系統(tǒng)元件參數(shù)和等值電路由得：

所以河北科技大學(xué)電氣工程系342023/9/23.2電力系統(tǒng)元件參數(shù)和等效電路

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：河北科技大學(xué)電氣工程系352023/9/23.2電力系統(tǒng)元件參數(shù)和等效電路電抗XT1、XT2、XT3所以由得：電導(dǎo)GT與電納BT：同雙繞組變壓器。說(shuō)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)算公式中的UN為相應(yīng)等級(jí)的額定電壓。河北科技大學(xué)電氣工程系362023/9/23.3電力網(wǎng)的電壓計(jì)算

一、電壓降落與電壓損失

1．電壓降落:是指線路首末端電壓的相量差，即

圖3-20a中，阻抗中流過的電流為

，相量圖如圖3-20b所示。圖3-20輸電線路的π型等效電路及相量圖a）等效電路b）相量圖河北科技大學(xué)電氣工程系372023/9/23.3電力網(wǎng)的電壓計(jì)算當(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

線路首端電壓有效值為：末端電壓的相位差為：則說(shuō)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(wú)功功率Q前面的符號(hào)應(yīng)改變。河北科技大學(xué)電氣工程系382023/9/23.3電力網(wǎng)的電壓計(jì)算2．電壓損失:是指線路首末端電壓的代數(shù)差，即將按二項(xiàng)式定理展開并取前兩項(xiàng)得：因此幾點(diǎn)說(shuō)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

河北科技大學(xué)電氣工程系392023/9/23.3電力網(wǎng)的電壓計(jì)算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)。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

二、地方電力網(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3-21a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，則河北科技大學(xué)電氣工程系402023/9/23.3電力網(wǎng)的電壓計(jì)算對(duì)應(yīng)的相量圖如圖3-21b所示。則一相的電壓損失為：為便于計(jì)算，用代替，則圖3-21放射式線路電壓損失相量圖a）放射式線路簡(jiǎn)化電路圖b）電壓損失相量圖河北科技大學(xué)電氣工程系412023/9/23.3電力網(wǎng)的電壓計(jì)算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。2．放射形線路電壓損失計(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。

圖3-22中：河北科技大學(xué)電氣工程系422023/9/2

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：3.3電力網(wǎng)的電壓計(jì)算圖3-22樹干式線路電壓損失計(jì)算圖河北科技大學(xué)電氣工程系432023/9/23.3電力網(wǎng)的電壓計(jì)算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：電壓損失的百分?jǐn)?shù)為或河北科技大學(xué)電氣工程系442023/9/2當(dāng)各段線路的導(dǎo)線截面、功率因數(shù)相同時(shí)，有3.3電力網(wǎng)的電壓計(jì)算3．均勻無(wú)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,γ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；C為計(jì)算系數(shù)，與線路電壓、接線方式及導(dǎo)線材料有關(guān)，可查表3-1。河北科技大學(xué)電氣工程系452023/9/23.3電力網(wǎng)的電壓計(jì)算3．均勻分布負(fù)荷的三相線路電壓損失計(jì)算

圖3-23中，設(shè)單位長(zhǎng)度的負(fù)荷電流為i（A/km），則微小線段dl上的負(fù)荷電流為idl，這一負(fù)荷電流通過長(zhǎng)度為l、電阻為r1l的線路所產(chǎn)生的電壓損失為∴上式說(shuō)明：計(jì)算均勻分布負(fù)荷線路的電壓損失時(shí)，可以用一個(gè)與均勻分布的總負(fù)荷相等，位于均勻分布負(fù)荷中點(diǎn)的集中負(fù)荷等值代替。圖3-23具有均勻分布負(fù)荷的電力網(wǎng)河北科技大學(xué)電氣工程系462023/9/23.4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)小于電壓損失，以保證供電質(zhì)量。3．機(jī)械強(qiáng)度條件：

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。4．經(jīng)濟(jì)條件：

選擇導(dǎo)線截面時(shí)，即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。河北科技大學(xué)電氣工程系472023/9/2

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(wú)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)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。河北科技大學(xué)電氣工程系482023/9/23.4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)，即河北科技大學(xué)電氣工程系492023/9/23.4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?.8～1m深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：河北科技大學(xué)電氣工程系502023/9/23.4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（PEＮ線）截面的選擇：PEＮ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PEＮ線截面，因此≥(0.5～1)。低壓系統(tǒng)中性線和保護(hù)線的選擇河北科技大學(xué)電氣工程系512023/9/23.4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：河北科技大學(xué)電氣工程系522023/9/23.4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（6～110kV架空線路取0.3～0.4Ω/km，電纜線路取0.07～0.08Ω/km），則河北科技大學(xué)電氣工程系532023/9/23.4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(shuō)明：求出導(dǎo)線截面Ａ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、γ的單位分別為kV、V、kW、km

和。河北科技大學(xué)電氣工程系542023/9/23.4輸電線路導(dǎo)線截面的選擇例3-1某絲綢煉染廠10kV廠區(qū)配電網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)線截面選擇計(jì)算實(shí)例。該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。由于供電線路不長(zhǎng)，應(yīng)按允許電壓損失選擇導(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)線截面由例2-3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V河北科技大學(xué)電氣工程系552023/9/23.4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℃，查附表II-9和II-10知，LJ-16型鋁絞線的允許載流量為A＞71A，故滿足發(fā)熱條件。（3）按機(jī)械強(qiáng)度進(jìn)行校驗(yàn)

查表3-2知，10kV架空鋁絞線的最小截面為25mm2，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。河北科技大學(xué)電氣工程系562023/9/23.4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)用越小），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(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。河北科技大學(xué)電氣工程系572023/9/23.4輸電線路導(dǎo)線截面的選擇圖3-24是年運(yùn)行費(fèi)用F與導(dǎo)線截