电力工程基础第2版》孙丽华第3章.ppt

8/22/20241电力工程基础电力工程基础制作制作 孙丽华孙丽华第第3章章 电力网电力网第第3章章 电力网电力网n3.1 电力网的接线方式n3.2 电力系统元件参数和等效电路n3.3 电力网的电压计算n3.4 输电线路导线截面的选择 8/22/20242河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院3.1 电力网的接线方式电力网的接线方式 一、概述一、概述 1．无备用接线方式（开式电力网）．无备用接线方式（开式电力网）图图3-1 开式电力网开式电力网a）单回路放射式）单回路放射式 b）单回路干线式）单回路干线式 c）单回路链式）单回路链式v优点：优点：简单明了、运行方便，投资费用少简单明了、运行方便，投资费用少v缺点：缺点：供电的可靠性差供电的可靠性差 Ø按布置方式分：放射式、干线式、链式、环式及两端供电式按布置方式分：放射式、干线式、链式、环式及两端供电式Ø按对供电可靠性的要求分：无备用接线和有备用接线按对供电可靠性的要求分：无备用接线和有备用接线8/22/20243河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院2．有备用接线方式（闭式电力网）．有备用接线方式（闭式电力网）图图3-2 有备用接线有备用接线a）双回路放射式）双回路放射式 b）双回路干线式）双回路干线式 c）双回路链式）双回路链式 d）环式）环式 e）两端共电式）两端共电式v优点：优点：供电可靠性高，适用于对一级负荷供电。

供电可靠性高，适用于对一级负荷供电 8/22/20244河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院 由地区变电所或企业总降压变电所由地区变电所或企业总降压变电所6～～10kV母线直接向用母线直接向用户变电所供电，沿线不接其他负荷，各用户变电所之间也无户变电所供电，沿线不接其他负荷，各用户变电所之间也无联系，如图联系，如图3-3所示图图3-3 放射式接线放射式接线v优点：优点：结构简单、操作维护方便、保护装置简单，便于实现自动化结构简单、操作维护方便、保护装置简单，便于实现自动化v缺点：缺点：供电可靠性较差，只能用于三级负荷和部分次要的二级负荷供电可靠性较差，只能用于三级负荷和部分次要的二级负荷 二、放射式接线二、放射式接线 8/22/20245河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院 为了提高供电的可靠性，可采用来自两个电源的双回路放为了提高供电的可靠性，可采用来自两个电源的双回路放射式接线，如图射式接线，如图3-4所示图图3-4 双回路放射式接线双回路放射式接线v优点：优点：供电可靠性高，任一回路、任一电源发生故障都能保证不间断供供电可靠性高，任一回路、任一电源发生故障都能保证不间断供电，适用于一类负荷。

电，适用于一类负荷v缺点：缺点：从电源到负载都是双套设备，互为备用，投资大，且维护困难从电源到负载都是双套设备，互为备用，投资大，且维护困难8/22/20246河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院Ø直接连接干线式（如图直接连接干线式（如图3-5a所示）所示） v优点：优点：线路敷设简单，变电所出线回路数少，高压配电装置和线路敷设简单，变电所出线回路数少，高压配电装置和线路投资较小，比较经济线路投资较小，比较经济v缺点：缺点：供电可靠性差，当干线发生故障或检修时，所有用户都供电可靠性差，当干线发生故障或检修时，所有用户都将停电适用于分支数目不多、变压器容量也不过大的三级负荷适用于分支数目不多、变压器容量也不过大的三级负荷 三、干线式接线三、干线式接线图图3-5 干线式接线干线式接线a)直接连接干线式直接连接干线式 b)串联型干线式串联型干线式8/22/20247河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院 为了提高供电的可靠为了提高供电的可靠性，可采用性，可采用双干线式或双干线式或两端供电干线式两端供电干线式Ø串联型干线式串联型干线式（（如图如图3-5b所示）所示）图图3-6 双回路干线式接线方式双回路干线式接线方式 v特点：特点：干线的进出侧均安装了隔离开关，当发生故障时，可干线的进出侧均安装了隔离开关，当发生故障时，可在找到故障点后，拉开相应的隔离开关继续供电，从而缩小停在找到故障点后，拉开相应的隔离开关继续供电，从而缩小停电范围，使供电可靠性有所提高。

电范围，使供电可靠性有所提高 四、环式接线四、环式接线Ø普通环式：把两路串联型干普通环式：把两路串联型干线式线路联络起来，线式线路联络起来，如图如图3-8所示8/22/20248河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院 图图3-7 两端供电干线式接线方式两端供电干线式接线方式3-8 普通环式接线普通环式接线有两种运行方式：有两种运行方式：ü开环运行：正常运行时环形开环运行：正常运行时环形线路在某点断开线路在某点断开开环点位置的选择：应使正常开环点位置的选择：应使正常配电时开环点的电压差为最小配电时开环点的电压差为最小ü闭环运行：正常运行时环形闭环运行：正常运行时环形线路没有断开点线路没有断开点8/22/20249河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院v优点：优点：供电可靠性高，运行灵活；供电可靠性高，运行灵活；v缺点：缺点：导线截面按有可能通过的全部负荷来考虑，投资高导线截面按有可能通过的全部负荷来考虑，投资高Ø拉手环式（拉手环式（“手拉手手拉手”接线）接线） ：将放射式接线改造成双电：将放射式接线改造成双电源供电，中间以联络开关将两段线路连接起来，如图源供电，中间以联络开关将两段线路连接起来，如图3-9所示。

所示图图3-9 拉手环式接线拉手环式接线v优点：优点：供电可靠性较高，易于实现配电网自动化供电可靠性较高，易于实现配电网自动化 正常运行时联络开关打开，当线路失去一端电源时，将联正常运行时联络开关打开，当线路失去一端电源时，将联络开关合上，从另一端电源对失去电源线路上的用户供电络开关合上，从另一端电源对失去电源线路上的用户供电低压配电系统也有低压配电系统也有放射式放射式、、干线式干线式、、环式环式等接线方式等接线方式 8/22/202410河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院3.2 电力系统元件参数和等值电路电力系统元件参数和等值电路 一、电力线路的结构一、电力线路的结构 1．架空线路．架空线路 架空线路主要由导架空线路主要由导线、避雷线（即架空地线、避雷线（即架空地线）、杆塔、绝缘子和线）、杆塔、绝缘子和金具等部件组成，如图金具等部件组成，如图3-10所示 图图3-10 架空线路的结构架空线路的结构Ø导线和避雷线：导线和避雷线：导线的作用是传导电流、输送电能；避雷线导线的作用是传导电流、输送电能；避雷线的作用是将雷电流引入大地，以保护电力线路免遭雷击。

的作用是将雷电流引入大地，以保护电力线路免遭雷击8/22/202411河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院 架空线路采用的导线结构型式主要有单股、多股绞线和架空线路采用的导线结构型式主要有单股、多股绞线和钢芯铝绞线三种，如图钢芯铝绞线三种，如图3-11所示图图3-11 裸导线的构造裸导线的构造a）单股线）单股线 b）多股绞线）多股绞线 c）钢芯铝绞线）钢芯铝绞线ü导线材料：要求电阻率小、机械强度大、质量轻、不易腐导线材料：要求电阻率小、机械强度大、质量轻、不易腐蚀、价格便宜、运行费用低等，常用材料有铜、铝和钢蚀、价格便宜、运行费用低等，常用材料有铜、铝和钢ü导线的结构型式：导线分为裸导线和绝缘导线两大类，高导线的结构型式：导线分为裸导线和绝缘导线两大类，高压线路一般用裸导线，低压线路一般用绝缘导线压线路一般用裸导线，低压线路一般用绝缘导线8/22/202412河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院架空导线的型号有：架空导线的型号有： TJ——铜绞线铜绞线LJ——铝绞线，用于铝绞线，用于10kV及以下线路及以下线路 LGJ——钢芯铝绞线，用于钢芯铝绞线，用于35kV及以上线路及以上线路 GJ——钢绞线，用作避雷线钢绞线，用作避雷线 Ø杆塔：杆塔：用来支撑导线和避雷线，并使导线与导线、导线与大用来支撑导线和避雷线，并使导线与导线、导线与大地之间保持一定的安全距离。

地之间保持一定的安全距离 F按材料分：有木杆、钢筋混凝土杆（水泥杆）和铁塔按材料分：有木杆、钢筋混凝土杆（水泥杆）和铁塔F按用途分按用途分：有直线杆塔（中间杆塔）、转角杆塔、耐张杆塔：有直线杆塔（中间杆塔）、转角杆塔、耐张杆塔（承力杆塔）、终端杆塔、换位杆塔和跨越杆塔等承力杆塔）、终端杆塔、换位杆塔和跨越杆塔等ü杆塔的分类杆塔的分类8/22/202413河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院ü档距档距：同一线路上相邻两根电杆之间的水平距离称为架空线：同一线路上相邻两根电杆之间的水平距离称为架空线路的档距（或跨距）路的档距（或跨距） ü弧垂弧垂：导线悬挂在杆塔的绝缘子上，自悬挂点至导线最低点：导线悬挂在杆塔的绝缘子上，自悬挂点至导线最低点的垂直距离称为弧垂的垂直距离称为弧垂ü线间距离：线间距离：380V为为0.4～～0.6m；；6～～10kV为为0.8～～1m；；35kV为为2～～3.5m；；110kV 为为3～～4.5mü横担横担：电杆上用来安装绝缘子常用的有木横担、铁横担和：电杆上用来安装绝缘子常用的有木横担、铁横担和瓷横担瓷横担三种 横担的长度取决于线路电压等级的高低、档距的大小、安横担的长度取决于线路电压等级的高低、档距的大小、安装方式和使用地点等。

装方式和使用地点等8/22/202414河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院F三相四线制低压线路的导线，一般都采用水平排列；三相四线制低压线路的导线，一般都采用水平排列；F三相三线制的导线，可三角排列，也可水平排列；三相三线制的导线，可三角排列，也可水平排列；F多回路导线同杆架设时，可三角、水平混合排列，也可全多回路导线同杆架设时，可三角、水平混合排列，也可全部垂直排列；部垂直排列；F电压不同的线路同杆架设时，电压较高的线路应架设在上电压不同的线路同杆架设时，电压较高的线路应架设在上面，电压较低的线路应架设在下面；面，电压较低的线路应架设在下面；F架空导线和其他线路交叉跨越时，电力线路应在上面，通架空导线和其他线路交叉跨越时，电力线路应在上面，通讯线路应在下面讯线路应在下面ü导线在杆塔上的导线在杆塔上的排列方式排列方式：： 8/22/202415河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院Ø绝缘子和金具：绝缘子和金具：绝缘子用来使导线与杆塔之间保持足够的绝绝缘子用来使导线与杆塔之间保持足够的绝缘距离；缘距离；金具金具是用来连接导线和绝缘子的金属部件的总称是用来连接导线和绝缘子的金属部件的总称。

常用的绝缘子主要有常用的绝缘子主要有针式、悬式和棒式针式、悬式和棒式三种ü针式绝缘子：用于针式绝缘子：用于35kV及以下线路上，用在直线杆塔或小及以下线路上，用在直线杆塔或小转角杆塔上转角杆塔上ü悬式绝缘子：用于悬式绝缘子：用于35kV以上的高压线路上，通常组装成绝以上的高压线路上，通常组装成绝缘子串使用（缘子串使用（35kV为为3片串接；片串接；60kV为为5片串接；片串接；110kV为为7片串接）片串接） ü棒式绝缘子：棒式绝缘子多兼作瓷横担使用，在棒式绝缘子：棒式绝缘子多兼作瓷横担使用，在110kV及以及以下线路应用比较广泛下线路应用比较广泛8/22/202416河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院2．电缆线路．电缆线路Ø电缆的结构：电缆的结构：包括导体、绝缘层和保护包皮三部分包括导体、绝缘层和保护包皮三部分 分为单芯、三芯和四芯等分为单芯、三芯和四芯等种类单芯电缆的导体截面是种类单芯电缆的导体截面是圆形的；三芯或四芯电缆的导圆形的；三芯或四芯电缆的导体截面除圆形外，更多是采用体截面除圆形外，更多是采用扇形，如图扇形，如图3-12所示图图3-12 扇形三芯电缆扇形三芯电缆1—导体导体 2—纸绝缘纸绝缘 3—铅包皮铅包皮 4—麻衬麻衬 5—钢带铠甲钢带铠甲 6—麻被麻被ü导体：由多股铜绞线或铝绞线制成。

导体：由多股铜绞线或铝绞线制成8/22/202417河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院ü绝缘层：用来使导体与导体之间、导体与保护包皮之间保绝缘层：用来使导体与导体之间、导体与保护包皮之间保持绝缘绝缘材料一般有油浸纸、橡胶、聚乙烯、交联聚氯持绝缘绝缘材料一般有油浸纸、橡胶、聚乙烯、交联聚氯乙烯等 ü保护包皮：用来保护绝缘层，使其在运输、敷设及运行过保护包皮：用来保护绝缘层，使其在运输、敷设及运行过程中免不受机械损伤，并防止水分浸入和绝缘油外渗常用程中免不受机械损伤，并防止水分浸入和绝缘油外渗常用的包皮有铝包皮和铅包皮此外，在电缆的最外层还包有钢的包皮有铝包皮和铅包皮此外，在电缆的最外层还包有钢带铠甲，以防止电缆受外界的机械损伤和化学腐蚀带铠甲，以防止电缆受外界的机械损伤和化学腐蚀8/22/202418河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院Ø电缆的敷设方式：电缆的敷设方式：ü直接埋入土中：埋设深度一般为直接埋入土中：埋设深度一般为0.7～～0.8m，应在冻土层以，应在冻土层以下当多条电缆并列敷设时，应留有一定距离，以利于散热当多条电缆并列敷设时，应留有一定距离，以利于散热。

ü电缆沟敷设：当电缆条数较多时，宜采用电缆沟敷设，电电缆沟敷设：当电缆条数较多时，宜采用电缆沟敷设，电缆置于电缆沟的支架上，沟面用水泥板覆盖缆置于电缆沟的支架上，沟面用水泥板覆盖ü穿管敷设：当电力电缆在室内明敷或暗敷时，为了防电缆穿管敷设：当电力电缆在室内明敷或暗敷时，为了防电缆受到机械损坏，一般多采用穿钢管的敷设方式受到机械损坏，一般多采用穿钢管的敷设方式8/22/202419河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院 二、输电线路的参数计算及等值电路二、输电线路的参数计算及等值电路1．输电线路的参数计算．输电线路的参数计算Ø电阻：电阻：单根导线的直流电阻为：单根导线的直流电阻为： 导线的交流电阻比直流电阻增大导线的交流电阻比直流电阻增大0.2%～～1%，主要是因为：，主要是因为：F应考虑集肤效应和邻近效应的影响；应考虑集肤效应和邻近效应的影响；F导线为多股绞线，使每股导线的实际长度比线路长度大导线为多股绞线，使每股导线的实际长度比线路长度大;F导线的额定截面（即标称截面）一般略大于实际截面导线的额定截面（即标称截面）一般略大于实际截面 通常取通常取 ; ; 8/22/202420河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院工程计算中，可先查出导线单位长度电阻值工程计算中，可先查出导线单位长度电阻值 r1，则，则需要指出：需要指出：手册中给出的手册中给出的 r1值，则是指温度为值，则是指温度为20℃时的导线电时的导线电阻，当实际运行的温度不等于阻，当实际运行的温度不等于20℃时，应按下式进行修正：时，应按下式进行修正： 式中，式中，α为电阻的温度系数为电阻的温度系数(1/℃)，铜取，铜取0.00382（（1/℃），铝），铝取取0.0036（（1/℃）。

Ø电抗：电抗：每相导线单位长度的等值电抗为：每相导线单位长度的等值电抗为：式中，式中，μr为相对磁导率，铜和铝的为相对磁导率，铜和铝的 ; r为导线半径（为导线半径（m）；）；Sav为三相导线的线间几何均距（为三相导线的线间几何均距（m）8/22/202421河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院注意：注意：为了使三相导线的为了使三相导线的电气参数对称，应将输电电气参数对称，应将输电线路的各相导线进行换位，线路的各相导线进行换位，如图如图3-13所示图图3-13 一次整循环换位一次整循环换位通常架空线路的电抗值在通常架空线路的电抗值在0.4Ω/km左右，则左右，则 Ø电纳：电纳：每相导线单位长度的等值电容（每相导线单位长度的等值电容（F/km）为：）为： 8/22/202422河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院则单位长度的电纳（则单位长度的电纳（S/km）为：）为： 一般架空线路一般架空线路b1的值为的值为 S/km左右，则左右，则 Ø电导：电导： 电导参数是反映沿线路绝缘子表面的泄露电流和导电导参数是反映沿线路绝缘子表面的泄露电流和导线周围空气电离产生的电晕现象而产生的有功功率损耗线周围空气电离产生的电晕现象而产生的有功功率损耗 。

说明：说明：通常架空线路的绝缘良好，泄露电流很小，可以忽略不计通常架空线路的绝缘良好，泄露电流很小，可以忽略不计 电晕现象：电晕现象：在架空线路带有高电压的情况下，当导线表面的在架空线路带有高电压的情况下，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而电场强度超过空气的击穿强度时，导线周围的空气被电离而产生局部放电的现象产生局部放电的现象 8/22/202423河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院 当线路电压高于当线路电压高于电晕临界电压电晕临界电压时，将出现电晕损耗，与时，将出现电晕损耗，与电晕相对应的导线单位长度的等值电导（电晕相对应的导线单位长度的等值电导（S/km）为：）为： 因此，因此， 式中，式中， 为实测线路单位长度的电晕损耗功率（为实测线路单位长度的电晕损耗功率（kW/km） 注意：注意：通常由于线路泄漏电流很小，而电晕损耗在设计线路通常由于线路泄漏电流很小，而电晕损耗在设计线路时已经采取措施加以限制，故在电力网的电气计算中，近似时已经采取措施加以限制，故在电力网的电气计算中，近似认为认为 。

在设计架空线路时依据电晕临界电压规定了不需要验算电晕的在设计架空线路时依据电晕临界电压规定了不需要验算电晕的导导线最小外径：线最小外径：110kV导线外径不应小于导线外径不应小于9.6mm；；220kV导线外径导线外径不应小于不应小于21.3mm；；60kV及以下的导线不必验算电晕临界电压；及以下的导线不必验算电晕临界电压；220kV以上的超高压输电线，采用分裂导线或扩径导线以增大每以上的超高压输电线，采用分裂导线或扩径导线以增大每相导线的等值半径，提高电晕临界电压相导线的等值半径，提高电晕临界电压8/22/202424河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院2．输电线路的等效电路．输电线路的等效电路Ø一字型等效电路一字型等效电路 ：： 用于长度不超过用于长度不超过100km的架空线路（的架空线路（35kV及以下）和线及以下）和线路不长的电缆线路（路不长的电缆线路（10kV及以下）及以下）Øπ型或型或T型等效电路：型等效电路：（（110～～220kV））和长度不超过和长度不超过100km的电缆线的电缆线路（路（10kV以上）。

以上） 用于长度为用于长度为100～～300km的架空线路的架空线路图图3-14 一字型等效电路一字型等效电路图图3-15 π型或型或T型等效电路型等效电路a））π型型 b））T型型8/22/202425河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院 三、变压器的参数计算及等效电路三、变压器的参数计算及等效电路1．双绕组变压器．双绕组变压器 双绕组变压器采用双绕组变压器采用Γ型等效电路，如图型等效电路，如图3-16所示35kV及及以下的变压器，励磁支路可忽略不计，可用简化等效电路以下的变压器，励磁支路可忽略不计，可用简化等效电路注意：注意：变压器等值电路中的电纳的符号与线路等值电路中电纳的符号相变压器等值电路中的电纳的符号与线路等值电路中电纳的符号相反，前者为负，后者为正；因为前者为感性，后者为容性反，前者为负，后者为正；因为前者为感性，后者为容性 图图3-16 双绕组变压器的等效电路双绕组变压器的等效电路a））Γ型等效电路型等效电路 b）励磁支路用功率表示的等效电路）励磁支路用功率表示的等效电路 c）简化等效电路）简化等效电路8/22/202426河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院Ø电阻电阻RT：：由于由于 所以所以 （（Ω）） Ø电抗电抗XT：：由于由于 对小容量变压器，对小容量变压器， 则则所以所以 （（Ω）） 8/22/202427河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院Ø电导电导GT：：变压器的电导是用来表示铁心损耗的。

变压器的电导是用来表示铁心损耗的 Ø电纳电纳BT：：变压器的电纳是用来表征变压器的励磁特性的变压器的电纳是用来表征变压器的励磁特性的所以所以 （（S）） 所以所以 （（S）） 由由 得：得： 因此因此 （（S）） 说明：说明：以上各式中，以上各式中， U 、、S、、P、、Q、的单位分别为、的单位分别为kV、、kVA、、kW和和kvar8/22/202428河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院２．三绕组变压器２．三绕组变压器三绕组变压器的等效电路如图三绕组变压器的等效电路如图3-17所示 图图3-17 三绕组变压器的等效电路三绕组变压器的等效电路a）励磁回路用导纳表示）励磁回路用导纳表示 b）励磁回路用功率表示）励磁回路用功率表示8/22/202429河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院Ø电阻电阻RT1、、 RT2、、 RT3三绕组变压器容量比有三种不同类型：三绕组变压器容量比有三种不同类型：F100/100/100：：三个绕组的容量均等于变压器的额定容量；三个绕组的容量均等于变压器的额定容量；F100/100/50：第三个绕组的容量为变压器额定容量的：第三个绕组的容量为变压器额定容量的50%；；F100/50/100：第二个绕组的容量为变压器额定容量的：第二个绕组的容量为变压器额定容量的50%。

通过短路试验可得到任两个绕组的短路损耗通过短路试验可得到任两个绕组的短路损耗 、、 、、 ，，则每一个绕组的短路损耗为则每一个绕组的短路损耗为 ü对对100/100/100的变压器：的变压器：8/22/202430河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院由由 得：得： 所以所以 8/22/202431河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院 短路试验有两组数据是按短路试验有两组数据是按50%容量的绕组达到额定容量容量的绕组达到额定容量时测量的值因此，应先将各绕组的短路损耗按变压器的额时测量的值因此，应先将各绕组的短路损耗按变压器的额定容量进行折算，然后再计算电阻如对容量比为定容量进行折算，然后再计算电阻如对容量比为100/100/50的变压器，其折算公式为的变压器，其折算公式为式中，式中， 、、 为未折算的绕组间短路损耗（铭牌数据）；为未折算的绕组间短路损耗（铭牌数据）； 、、 为折算到变压器额定容量下的绕组间短路损耗。

为折算到变压器额定容量下的绕组间短路损耗ü对对100/100/50和和100/50/100的变压器：的变压器：8/22/202432河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院Ø电抗电抗XT1、、 XT2、、XT3所以所以 由由 得：得： Ø电导电导GT与电纳与电纳BT ：： 同双绕组变压器同双绕组变压器说明：说明：1）厂家给出的短路电压百分数已）厂家给出的短路电压百分数已归算到变压器的额定容量，因此在计算电归算到变压器的额定容量，因此在计算电抗时，不论变压器各绕组的容量比如何，抗时，不论变压器各绕组的容量比如何，其短路电压百分数不必再进行折算其短路电压百分数不必再进行折算2）参数计算时，要求将参数归算到哪一）参数计算时，要求将参数归算到哪一电压等级，则计算公式中的电压等级，则计算公式中的 UN为相应等为相应等级的额定电压级的额定电压8/22/202433河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院3.3 电力网的电压计算电力网的电压计算 一、概述一、概述 Ø电压降落：是指线路首末端电压的相量差，即电压降落：是指线路首末端电压的相量差，即 图图3-18 线路的电压降落和电压损失相量图线路的电压降落和电压损失相量图Ø电压损失：是指线路首末端电压的代数差，即电压损失：是指线路首末端电压的代数差，即 通常以线路额定电压的百通常以线路额定电压的百分数表示，即分数表示，即8/22/202434河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院 二、地方电力网的电压损失计算二、地方电力网的电压损失计算 1．．放射形线路电压损失计算放射形线路电压损失计算 设线路首末端相电压分别为设线路首末端相电压分别为 和和 ，负荷电流为，负荷电流为I ，负，负荷的功率因数为荷的功率因数为 ，则，则 图图3-19 放射式线路电压损失相量图放射式线路电压损失相量图a）放射式线路简化电路图）放射式线路简化电路图b）电压损失相量图）电压损失相量图8/22/202435河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院则一相的则一相的电压损失电压损失为：为：为便于计算，用为便于计算，用 代替代替 ，则，则 换算成线电压损失为：换算成线电压损失为：式中，式中，P、、Q、、UN 、、 的单位分别为的单位分别为kW、、kvar 、、kV和和V。

8/22/202436河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院2．树干式．树干式线路电压损失计算线路电压损失计算ü各支线的负荷功率各支线的负荷功率——用用p、、q表示；表示；ü各段干线的功率各段干线的功率 ——用用P、、Q表示；表示；ü各段线路的长度、电阻各段线路的长度、电阻和电抗和电抗——分别用分别用l、、r和和x表示；表示；图图3-20 树干式线路电压损失计算图树干式线路电压损失计算图ü各负荷到电源之间的干线长度、电阻和电抗各负荷到电源之间的干线长度、电阻和电抗——分别用分别用L、、R和和X表示 若忽略各段线路的功率损耗，则每段干线的功率可用各支若忽略各段线路的功率损耗，则每段干线的功率可用各支线的负荷功率表示，即线的负荷功率表示，即8/22/202437河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院l1段：段： l2段：段： l3段：段： 各线干段的电压损失为各线干段的电压损失为:l1段：段： l2段：段： l3段：段： n段干线的总电压损失为各段干线的电压损失之和，即段干线的总电压损失为各段干线的电压损失之和，即 8/22/202438河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院若将各线干段的负荷用各支线负荷表示，则上式可写成：若将各线干段的负荷用各支线负荷表示，则上式可写成： 电压损失的百分数为电压损失的百分数为或或当各段线路的导线截面、功率因数相同时，有当各段线路的导线截面、功率因数相同时，有8/22/202439河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院3．均匀无感线路电压损失计算．均匀无感线路电压损失计算 对于全线导线型号一致且可不计线路感抗或负荷对于全线导线型号一致且可不计线路感抗或负荷 的线路的线路, ,其电压损失百分数可表示为其电压损失百分数可表示为 式中式中, γ为导线的电导率；为导线的电导率；A为导线的截面；为导线的截面； 为线路的所有功率矩（或叫负荷矩）之和；为线路的所有功率矩（或叫负荷矩）之和；C为计算系数，与为计算系数，与线路电压、接线方式及导线材料有关，可查表线路电压、接线方式及导线材料有关，可查表3-1。

4．均匀分布负荷的三相线路电压损失计算．均匀分布负荷的三相线路电压损失计算8/22/202440河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院 设单位长度的负荷电流为设单位长度的负荷电流为i（（A/km），则微小线段），则微小线段 dl上的上的负荷电流为负荷电流为idl，这一负荷电流通过长度为，这一负荷电流通过长度为 l、电阻为、电阻为 r1l的线路的线路所产生的电压损失为所产生的电压损失为∴∴ 上式说明：上式说明：计算均匀分布负荷线路的电压损失时，可以用一个与均匀分布的总负荷计算均匀分布负荷线路的电压损失时，可以用一个与均匀分布的总负荷相等，位于均匀分布负荷中点的集中负荷等值代替相等，位于均匀分布负荷中点的集中负荷等值代替图图3-21 具有均匀分布负荷的电力网具有均匀分布负荷的电力网8/22/202441河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院 图图3-22a中，阻抗中流过的电流为中，阻抗中流过的电流为 ，，则电压降则电压降落为落为 图图3-22 输电线路的输电线路的π型等效电路及相量图型等效电路及相量图 a）等效电路）等效电路 三、高压电网中电压损失的计算三、高压电网中电压损失的计算 图中：图中： 称为电压降落的纵分量；称为电压降落的纵分量； 称为电压降落的横分量。

称为电压降落的横分量 b）相量图）相量图8/22/202442河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院线路首端电压线路首端电压有效值有效值为：为： 说明：说明：上述公式是按感性负荷下推出的，若为容性负荷，公式不变，无功上述公式是按感性负荷下推出的，若为容性负荷，公式不变，无功功率功率Q前面的符号应改变前面的符号应改变将上式按二项式定理展开并取前两项可得将上式按二项式定理展开并取前两项可得 因此因此 当负荷为感性时，当负荷为感性时， ，经推导得：，经推导得： 电压降落电压降落纵分量纵分量电压降落电压降落横分量横分量8/22/202443河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院几点说明几点说明: : F对于对于110kV及以下电压等级的电力网，可忽略电压降落的横及以下电压等级的电力网，可忽略电压降落的横分量分量 ，，此时，电压损失就等于电压降落的纵分量此时，电压损失就等于电压降落的纵分量 ，即，即 FP2、、Q2、、U2的单位分别为的单位分别为kW、、kvar 和和kV ，，且所有参数必须且所有参数必须是线路上同一点的参数。

是线路上同一点的参数F电压损失通常以线路额定电压的百分数表示，即电压损失通常以线路额定电压的百分数表示，即F如果已知线路首端的参数如果已知线路首端的参数 P1、、Q1、、U1，，则则8/22/202444河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院3.4 输电线路导线截面的选择输电线路导线截面的选择 一、导线截面选择的基本原则一、导线截面选择的基本原则1．发热条件：．发热条件：　　 导线在通过正常最大负荷电流（计算电流）导线在通过正常最大负荷电流（计算电流）时产生的发热温度不超过其正常运行时的最高允许温度时产生的发热温度不超过其正常运行时的最高允许温度2．电压损失条件：．电压损失条件： 导线或电缆在通过正常最大负荷电流时产导线或电缆在通过正常最大负荷电流时产生的电压损失应小于电压损失，以保证供电质量生的电压损失应小于电压损失，以保证供电质量3．机械强度条件：．机械强度条件： 在正常工作条件下，导线应有足够的机械在正常工作条件下，导线应有足够的机械强度以防止断线，故要求导线截面不应小于最小允许截面。

强度以防止断线，故要求导线截面不应小于最小允许截面4 ．经济条件：．经济条件： 选择导线截面时，即要降低线路的电能损耗和选择导线截面时，即要降低线路的电能损耗和维修费等年运行费用，又要尽可能减少线路投资和有色金属消维修费等年运行费用，又要尽可能减少线路投资和有色金属消耗量，通常可按国家规定的经济电流密度选择导线截面耗量，通常可按国家规定的经济电流密度选择导线截面8/22/202445河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院5．电晕条件：．电晕条件： 高压输电线路产生电晕时，不仅会引起电晕损高压输电线路产生电晕时，不仅会引起电晕损耗，而且还产生噪声和无线电干扰，为了避免电晕的发生，导耗，而且还产生噪声和无线电干扰，为了避免电晕的发生，导线的外径不能过小线的外径不能过小根据设计经验，导线截面选择的原则如下：根据设计经验，导线截面选择的原则如下： Ø对区域电力网：对区域电力网：先按经济电流密度按选择导线截面，然后先按经济电流密度按选择导线截面，然后再校验机械强度和电晕条件。

再校验机械强度和电晕条件 Ø对地方电力网：对地方电力网：先按允许电压损失条件选择导线截面，以先按允许电压损失条件选择导线截面，以保证用户的电压质量，然后再校验机械强度和发热条件保证用户的电压质量，然后再校验机械强度和发热条件Ø对低压配电网：对低压配电网：通常先按发热条件选择导线截面，然后再通常先按发热条件选择导线截面，然后再校验机械强度和电压损失校验机械强度和电压损失8/22/202446河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院 二、按发热条件选择导线截面二、按发热条件选择导线截面 按发热条件选择三相系统中的相线截面的方法按发热条件选择三相系统中的相线截面的方法: :应使导线应使导线的允许载流量的允许载流量Ial不小于通过相线的计算电流不小于通过相线的计算电流I30，即，即 此时，按发热条件选择截面的条件为：此时，按发热条件选择截面的条件为： ≥≥u导线的允许载流量与环境温度和敷设条件有关当导线敷导线的允许载流量与环境温度和敷设条件有关当导线敷设地点的环境温度与导线允许载流量所采用的环境温度不同设地点的环境温度与导线允许载流量所采用的环境温度不同时，则允许载流量应乘以温度校正系数，即时，则允许载流量应乘以温度校正系数，即 8/22/202447河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院或或 ∴∴ 即铜导线允许载流量为同截面铝导线允许载流量的即铜导线允许载流量为同截面铝导线允许载流量的1.3倍。

倍u环境温度的规定：在室外，取当地最热月平均气温；在室环境温度的规定：在室外，取当地最热月平均气温；在室内，取当地最热月平均气温加内，取当地最热月平均气温加5℃对埋入土中的电缆，取对埋入土中的电缆，取当地最热月地下当地最热月地下0.8～～1m深处的土壤月平均气温深处的土壤月平均气温u铜、铝导线的等效换算铜、铝导线的等效换算: 若近似认为铜、铝导线的散热情若近似认为铜、铝导线的散热情况相同，则其发热温度相同时，可认为其功率损耗相同，即：况相同，则其发热温度相同时，可认为其功率损耗相同，即：8/22/202448河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院 对对动动力力线线路路，， 一一般般要要求求中中性性线线截截面面应应不不小小于于相相线线截截面面的的一一半半，，即即 ≥0.5 ；；对对照照明明线线路路，，因因中中性性线线电电流流与与相相线线电电流流相相等等，，因因此此，，可可取取 F保护线（保护线（PE线）截面的选择：保护线截面一般应不小于相线线）截面的选择：保护线截面一般应不小于相线截面的一半，即截面的一半，即 ≥0.5 ；；当相线截面　当相线截面　 ≤ 16mm2时，可时，可取　取　 　　 　。

　F中性线（中性线（N线）截面的选择：对动力线路，线）截面的选择：对动力线路， 一般要求中性一般要求中性线截面应不小于相线截面的一半，即线截面应不小于相线截面的一半，即 ≥0.5 ；对照明线路，；对照明线路，因中性线电流与相线电流相等，因此，可取因中性线电流与相线电流相等，因此，可取 F保护中性线（保护中性线（PEＮ线）截面的选择：Ｎ线）截面的选择：PEＮ线兼有中性线和Ｎ线兼有中性线和保护线的双重功能，截面选择应同时满足上述二者的要求，保护线的双重功能，截面选择应同时满足上述二者的要求，并取其中并取其中较大者较大者作为作为PEＮ线截面，因此　　Ｎ线截面，因此　　≥(0.5～～1) u低压系统中性线和保护线的选择低压系统中性线和保护线的选择8/22/202449河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院式中，　为过流保护装置的动作电流，对于熔断器为熔体的额式中，　为过流保护装置的动作电流，对于熔断器为熔体的额定电流定电流 　　，　　　，　 为绝缘导线或电缆的允许短时过负荷倍数为绝缘导线或电缆的允许短时过负荷倍数 ≤需要指出：需要指出：若上式不满足要求，应加大导线截面，使若上式不满足要求，应加大导线截面，使Ial增大。

增大u按发热条件选择导线或电缆截面时，还必须与其相应的过按发热条件选择导线或电缆截面时，还必须与其相应的过流保护装置（熔断器或低压断路器的过流脱扣器）的动作电流保护装置（熔断器或低压断路器的过流脱扣器）的动作电流相配合，以便路过负荷或短路时及时切断线路电流，流相配合，以便路过负荷或短路时及时切断线路电流，保护导线或电缆不被毁坏因此，应满足的条件是：保护导线或电缆不被毁坏因此，应满足的条件是： 8/22/202450河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院 三、按允许电压损失选择导线截面三、按允许电压损失选择导线截面　　由于导线截面对电抗的影响很小，所以，当　　、　一定　　由于导线截面对电抗的影响很小，所以，当　　、　一定时，可认为　　近似不变因此，可初选一种导线的单位长度时，可认为　　近似不变因此，可初选一种导线的单位长度电抗值（电抗值（6～～110kV架空线路取架空线路取0.3～～0.4Ω/km，电缆线路取，电缆线路取0.07～～0.08Ω/km），则），则 8/22/202451河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院而而∴∴ 由　　　　　　　　　　　　　　由　　　　　　　　　　　　　　 得：　　　　　　得：　　　　　　若　　　若　　　 ，可不计　，可不计　 ，则，则 式中，　　为允许电压损失（式中，　　为允许电压损失（V）。

说明：说明：求出导线截面求出导线截面ＡＡ后，应选择一个与其后，应选择一个与其接近而偏大接近而偏大的标准截面作为导线截面的标准截面作为导线截面式中，式中，UN 、、 、、pi 、、 Li 、、γ的单位分别为的单位分别为kV、、V 、、kW、、km 和和 8/22/202452河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院例例3-1 一条一条10kV线路参数如图，试按允许电压损失选择其导线线路参数如图，试按允许电压损失选择其导线截面，并按发热条件和机械强度进行校验截面，并按发热条件和机械强度进行校验解：（解：（1）按允许电压损失）按允许电压损失选择导线截面选择导线截面设设x1 =0.4Ω/km，则，则 8/22/202453河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院所以所以初步选初步选LJ-35型铝绞线型铝绞线2）按发热条件进行校验）按发热条件进行校验线路的最大负荷电流为线路的最大负荷电流为ABAB段承载电流，其值为段承载电流，其值为 　　查附表　　查附表A-8和和A -10知，知， 35℃时时LJ-35型铝绞线的允许载流量型铝绞线的允许载流量为　　　　　　　　　为　　　　　　　　　 ，故满足发热条件。

故满足发热条件3）按机械强度进行校验）按机械强度进行校验 查表查表3-2知，知，10kV架空铝绞线的最小截面为架空铝绞线的最小截面为25 mm2＜＜35 mm2，，满足机械强度条件满足机械强度条件8/22/202454河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院 四、按经济电流密度选择导线截面四、按经济电流密度选择导线截面1．经济电流密度的概念．经济电流密度的概念　　导线截面越大，线路的功率损耗和电能损耗越小（即年运　　导线截面越大，线路的功率损耗和电能损耗越小（即年运行费用越小），但是线路投资和有色金属消耗量都要增加；反行费用越小），但是线路投资和有色金属消耗量都要增加；反之，导线截面越小，线路投资和有色金属消耗量越少，但是线之，导线截面越小，线路投资和有色金属消耗量越少，但是线路的功率损耗和电能损耗却要增大（即年运行费用越大）路的功率损耗和电能损耗却要增大（即年运行费用越大） 　　综合以上两种情况，　　综合以上两种情况，使年运行费用达到最小、初投资费用使年运行费用达到最小、初投资费用又不过大又不过大而确定的符合总经济利益的导线截面，称为经济截面，而确定的符合总经济利益的导线截面，称为经济截面，用用Aec表示。

表示　　对应于经济截面的导线电流密度，称为　　对应于经济截面的导线电流密度，称为经济电流密度经济电流密度，用，用jec表示 8/22/202455河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院图图3-24 是年运行费用是年运行费用F与导线截面与导线截面A的关系曲线的关系曲线 1——年折旧费和年维修管理费之和与导线截面的关系曲线；年折旧费和年维修管理费之和与导线截面的关系曲线；3——为曲线为曲线1与曲线与曲线2的叠加，表的叠加，表示线路的年运行费与导线截面的示线路的年运行费与导线截面的关系曲线关系曲线 2——年电能损耗费与导线截面的关系曲线；年电能损耗费与导线截面的关系曲线；　　由图可知，曲线　　由图可知，曲线3的最低点的最低点（（a点）的年运行费用最小，但点）的年运行费用最小，但从综合经济效益考虑，导线截从综合经济效益考虑，导线截面选面选Ab比选比选Aa更为经济合理，更为经济合理，即即 Ab为经济截面为经济截面 图图3-24 线路年运行费用与导线线路年运行费用与导线 截面的关系曲线截面的关系曲线8/22/202456河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院2．按经济电流密度选择导线截面的方法．按经济电流密度选择导线截面的方法　　我国现行的经济电流密度见书中表　　我国现行的经济电流密度见书中表3-3。

则则例例3-2 有一条长有一条长15km的的35kV架空线路，计算负荷为架空线路，计算负荷为4850kW，，功率因数为功率因数为0.8，年最大负荷利用小时数为，年最大负荷利用小时数为4600h试按经济电试按经济电流密度选择其导线截面，并校验其发热条件和机械强度流密度选择其导线截面，并校验其发热条件和机械强度解：（解：（1）按经济电流密度选择导线截面）按经济电流密度选择导线截面说明：说明：计算出经济截面计算出经济截面Aec后，应选后，应选最接近而又偏小最接近而又偏小一点的标准截面一点的标准截面 8/22/202457河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院 线路的计算电流为：线路的计算电流为： 由表由表3-3，查得，查得jec=1.15A/mm2 ,因此，导线的经济截面为因此，导线的经济截面为选选LGJ-70型铝绞线型铝绞线2）校验发热条件：）校验发热条件： 　　　　　　　　　查附录表　　　　　　　　　查附录表A-8得得LGJ-70的允许载流量（室外的允许载流量（室外25℃）　　）　　 A＞　　　　Ａ，＞　　　　Ａ，因此发热条件满足要求因此发热条件满足要求 （（3）校验机械强度：）校验机械强度： 　　　　　　　　　查表　　　　　　　　　查表3-2得，得，35kV钢芯铝绞线的最小允许截钢芯铝绞线的最小允许截面为面为25mm2，因此所选，因此所选LGJ-70满足机械强度要求。

满足机械强度要求 8/22/202458河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院8/22/202459河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院8/22/202460河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院8/22/202461河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院“8/22/202462河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院8/22/202463河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院l直线杆塔直线杆塔l转角杆塔转角杆塔l耐张杆塔耐张杆塔l终端杆塔终端杆塔l换位杆塔换位杆塔l跨越杆塔跨越杆塔用来悬挂导线，仅承受导线自用来悬挂导线，仅承受导线自重、覆冰重及风压，是线路上重、覆冰重及风压，是线路上使用最多的一种杆塔使用最多的一种杆塔装设于线路的转角处，必须承装设于线路的转角处，必须承受不平衡的拉力受不平衡的拉力 又称分段杆塔或承力杆塔，用又称分段杆塔或承力杆塔，用来承担线路正常及故障（如断来承担线路正常及故障（如断线）情况下导线的拉力，对强线）情况下导线的拉力，对强度要求较高度要求较高设置在进入发电厂或变电所线设置在进入发电厂或变电所线路末端的杆塔，由它来承受最路末端的杆塔，由它来承受最后一个耐张段内导线的拉力，后一个耐张段内导线的拉力，以减轻对发电厂或变电所建筑以减轻对发电厂或变电所建筑物的拉力。

物的拉力用在用在110kV110kV及以上的电力线路中，及以上的电力线路中，是为了在一定长度内实现三相是为了在一定长度内实现三相导线的轮流换位，以便三相导导线的轮流换位，以便三相导线的电气参数均衡而设计的一线的电气参数均衡而设计的一种特殊杆塔种特殊杆塔位于线路跨越河流、山谷等地位于线路跨越河流、山谷等地方，因中间无法设置杆塔，档方，因中间无法设置杆塔，档距很大，故其高度较一般杆塔距很大，故其高度较一般杆塔为高8/22/202464河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院 v瓷横担的特点：瓷横担的特点：有良好有良好的电气绝缘性能，兼有的电气绝缘性能，兼有绝缘子和横担的双重功绝缘子和横担的双重功能，能节约大量的木材能，能节约大量的木材和钢材，有效地降低杆和钢材，有效地降低杆塔的高度，可节省线路塔的高度，可节省线路投资投资30%～～40% 8/22/202465河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院高压针式绝缘子高压针式绝缘子低压针式绝缘子低压针式绝缘子高压线路拉棒绝缘子高压线路拉棒绝缘子高压线路瓷横担绝缘子高压线路瓷横担绝缘子线路盘形悬式绝缘子线路盘形悬式绝缘子复合针式绝缘子复合针式绝缘子复合棒式绝缘子复合棒式绝缘子8/22/202466河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院线路金具、线路金具、U型抱箍、挂板型抱箍、挂板 杆顶帽、拉线抱箍杆顶帽、拉线抱箍8/22/202467河北科技大学电气信息学院河北科技大学电气信息学院。