《电力工程基础（第3版）》孙丽华-第3章.ppt

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n3.3 电力网的电压计算电力网的电压计算n3.1 电力网的接线方式电力网的接线方式n3.2 电力系统元件参数与等效电路电力系统元件参数与等效电路n3.4 输电线路导线截面的选择输电线路导线截面的选择 9/18/20242河北科技大学电气工程学院河北科技大学电气工程学院 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Ø按布置方式分：放射式、树干式、链式、环式及两端供按布置方式分：放射式、树干式、链式、环式及两端供电式电式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 9/18/20243河北科技大学电气工程学院河北科技大学电气工程学院 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 9/18/20244河北科技大学电气工程学院河北科技大学电气工程学院 p放射式接线放射式接线图图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、高压配电系统的接线方式二、高压配电系统的接线方式 为了提高供电的可靠性，可采用来自两个电源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的双回路放射式接线9/18/20245河北科技大学电气工程学院河北科技大学电气工程学院 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，适用于一类负荷断供电，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，维护困难从电源到负载都是双套设备，互为备用，投资大，维护困难。

9/18/20246河北科技大学电气工程学院河北科技大学电气工程学院 Ø直接连接干线式（图直接连接干线式（图3-5a）） 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p树干式接线树干式接线9/18/20247河北科技大学电气工程学院河北科技大学电气工程学院 为了提高供电的可为了提高供电的可靠性，可采用靠性，可采用双回路树双回路树干式或干式或两端供电树干式两端供电树干式Ø串联型干线式串联型干线式（（图图3-5b））图图3-6 双回路树干式接线方式双回路树干式接线方式 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Ø普通环式普通环式：把两路串联：把两路串联型干线式线路联络起来型干线式线路联络起来p环式接线环式接线9/18/20248河北科技大学电气工程学院河北科技大学电气工程学院 图图3-7 两端供电树干式接线方式两端供电树干式接线方式图图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：正常运行时环开环运行：正常运行时环形线路在某点断开形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：正常运行时环闭环运行：正常运行时环形线路没有断开点形线路没有断开点9/18/20249河北科技大学电气工程学院河北科技大学电气工程学院 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：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双电源供电，中间以联络开关将两段线路连接起来。

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、、树干式树干式、、环式环式等接线方式等接线方式 9/18/202410河北科技大学电气工程学院河北科技大学电气工程学院 3.2 电力系统元件参数与等值电路电力系统元件参数与等值电路 一、电力线路的结构和敷设一、电力线路的结构和敷设 p架空线路的结构和敷设架空线路的结构和敷设图图3-10 架空线路的结构架空线路的结构l导线导线1.架空线路的结构架空线路的结构Ø导线材料：要求电阻导线材料：要求电阻率小、机械强度大、质率小、机械强度大、质量轻、不易腐蚀、价格量轻、不易腐蚀、价格便宜、运行费用低等，便宜、运行费用低等，常用材料有铜、铝和钢常用材料有铜、铝和钢9/18/202411河北科技大学电气工程学院河北科技大学电气工程学院 图图3-11 钢芯铝绞线钢芯铝绞线截面示意图截面示意图Ø导线的结构型式：分为裸导线和导线的结构型式：分为裸导线和绝缘导线绝缘导线两大两大类，高压线路一般用裸导线，低压线路一般用绝类，高压线路一般用裸导线，低压线路一般用绝缘导线。

缘导线架空导线的型号有：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 l杆塔杆塔Ø按材料分：木杆、钢筋混凝土杆（水泥杆）、铁塔按材料分：木杆、钢筋混凝土杆（水泥杆）、铁塔裸导线结构有：单股线、多股绞线裸导线结构有：单股线、多股绞线9/18/202412河北科技大学电气工程学院河北科技大学电气工程学院 Ø按用途分按用途分：直线杆塔（中间杆塔）、转角杆塔、耐：直线杆塔（中间杆塔）、转角杆塔、耐张杆塔（承力杆塔）、终端杆塔、换位杆塔和跨越杆张杆塔（承力杆塔）、终端杆塔、换位杆塔和跨越杆塔等l横担：横担：木横担、铁横担和木横担、铁横担和瓷横担瓷横担三种l绝缘子：绝缘子：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，用在直线及以下线路上，用在直线杆塔或小转角杆塔上杆塔或小转角杆塔上ü悬式绝缘子：用于悬式绝缘子：用于35kV以上的高压线路上，通常以上的高压线路上，通常组装成绝缘子串使用。

组装成绝缘子串使用 ü棒式绝缘子：多兼作瓷横担使用，在棒式绝缘子：多兼作瓷横担使用，在110kV及以下及以下线路应用比较广泛线路应用比较广泛9/18/202413河北科技大学电气工程学院河北科技大学电气工程学院 l金具金具：：各种各种挂环、挂板、各种线夹、防震锤等挂环、挂板、各种线夹、防震锤等 2.架空线路的敷设架空线路的敷设F正确选择线路路径正确选择线路路径 ：：路径短、转角少、地质条件路径短、转角少、地质条件好、施工维护方便等；好、施工维护方便等；F确定档距、弧垂和杆高确定档距、弧垂和杆高 ：：ü档距档距（跨距）（跨距） ：：相邻两根电杆之间的水平距离相邻两根电杆之间的水平距离ü弧垂弧垂：导线悬挂在杆塔的绝缘子上，自悬挂点至：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导线最低点的垂直距离说明：说明：线路的档距、弧垂与杆高互相影响档距越大，杆线路的档距、弧垂与杆高互相影响档距越大，杆塔数量越少，则弧垂增大，杆高增加；反之，档距越小，塔数量越少，则弧垂增大，杆高增加；反之，档距越小，杆塔数量越多，则弧垂减小，杆高降低杆塔数量越多，则弧垂减小，杆高降低 9/18/202414河北科技大学电气工程学院河北科技大学电气工程学院 ü三相四线制低压线路的导线，一般采用水平排列；三相四线制低压线路的导线，一般采用水平排列；ü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；ü多回路导线同杆架设时，可三角、水平混合排列，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；也可全部垂直排列；ü电压不同的线路同杆架设时，电压较高的线路应架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；设在上面，电压较低的线路应架设在下面；ü架空导线和其他线路交叉跨越时，电力线路应在上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。

面，通讯线路应在下面F确定导线在杆塔上的排列方式确定导线在杆塔上的排列方式 ：：可水平排列、可水平排列、三角排列和垂直排列三角排列和垂直排列 9/18/202415河北科技大学电气工程学院河北科技大学电气工程学院 1.电缆线路的结构电缆线路的结构 分为单芯、三芯和四分为单芯、三芯和四芯等种类单芯电缆的导芯等种类单芯电缆的导体截面是圆形的；三芯或体截面是圆形的；三芯或四芯电缆的导体截面除圆四芯电缆的导体截面除圆形外，更多是采用扇形形外，更多是采用扇形图图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Ø导体：导体：由多股铜绞线或由多股铜绞线或铝绞线制成铝绞线制成p电缆线路的结构和敷设电缆线路的结构和敷设电缆的电缆的结构结构：包括导体、绝缘层和保护包皮包括导体、绝缘层和保护包皮9/18/202416河北科技大学电气工程学院河北科技大学电气工程学院 Ø绝缘层：绝缘层：用来使导体与导体之间、导体与保护包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、皮之间保持绝缘。

绝缘材料一般有油浸纸、橡胶、聚乙烯、交联聚氯乙烯等聚乙烯、交联聚氯乙烯等 Ø保护包皮：保护包皮：用来保护绝缘层，使其在运输、敷设用来保护绝缘层，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的包皮有铝包皮和铅包皮绝缘油外渗常用的包皮有铝包皮和铅包皮此外，此外，在电缆的最外层还包有钢带铠甲，以防止电缆受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界的机械损伤和化学腐蚀 2.电缆头电缆头电缆头包括电缆电缆头包括电缆中间接头中间接头和和终端头终端头 9/18/202417河北科技大学电气工程学院河北科技大学电气工程学院 3. 电缆的敷设方式：电缆的敷设方式：ü直接埋入土中：直接埋入土中：埋设深度一般为埋设深度一般为0.7～～0.8m，应在，应在冻土层以下冻土层以下ü电缆沟敷设：电缆沟敷设：当电缆条数较多时，宜采用电缆沟当电缆条数较多时，宜采用电缆沟敷设，电缆置于电缆沟的支架上，沟面用水泥板覆敷设，电缆置于电缆沟的支架上，沟面用水泥板覆盖ü电缆桥架敷设电缆桥架敷设 ：：对于工厂配电所、车间、大型商对于工厂配电所、车间、大型商厦等场所，因其电缆数量较多或较集中，通常采用厦等场所，因其电缆数量较多或较集中，通常采用电缆桥架敷设电缆线路。

电缆桥架敷设电缆线路电缆桥架电缆桥架装置由支架、盖装置由支架、盖板、支臂和线槽等组成，电缆敷设在电缆桥架内板、支臂和线槽等组成，电缆敷设在电缆桥架内 9/18/202418河北科技大学电气工程学院河北科技大学电气工程学院 二、输电线路的参数计算及等效电路二、输电线路的参数计算及等效电路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，主要是因为：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导线为多股绞线，使每股导线的实际长度比线路长度大度大;F导线的额定截面（标称截面）略大于实际截面导线的额定截面（标称截面）略大于实际截面 通常取通常取 9/18/202419河北科技大学电气工程学院河北科技大学电气工程学院 工程计算中，可先查出工程计算中，可先查出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℃时时的导线电阻，当实际运行的温度不等于的导线电阻，当实际运行的温度不等于20℃时，应按时，应按下式进行修正：下式进行修正： 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μr=1; 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）。

9/18/202420河北科技大学电气工程学院河北科技大学电气工程学院 注意：注意：为了使三相为了使三相导线的电气参数对导线的电气参数对称，应将输电线路称，应将输电线路的各相导线进行换的各相导线进行换位图图3-13 一次整循环换位一次整循环换位架空线路的电抗值在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为：每相导线单位长度的等值电容为： （（F/km））9/18/202421河北科技大学电气工程学院河北科技大学电气工程学院 则单位长度的电纳为：则单位长度的电纳为： 架空线路的架空线路的b1值为值为 S/km左右，左右，则则 Ø电导：电导： 反映线路绝缘子表面的泄露电流和导线周围反映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 （（S/km））电晕现象：电晕现象：在架空线路带有高电压的情况下，当导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产生局部放电的现象。

围的空气被电离而产生局部放电的现象 9/18/202422河北科技大学电气工程学院河北科技大学电气工程学院 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为：损耗，与电晕相对应的导线单位长度的等值电导为： 因此，因此， 注意：注意：通常由于线路泄漏电流很小，而电晕损耗在设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，近似认为计算中，近似认为G=0 实测线路单位长度的电晕实测线路单位长度的电晕损耗功率（损耗功率（kW/km））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线最小外径：导线最小外径：110kV导线外径不应小于导线外径不应小于9.6mm；；220kV导线外径不应小于导线外径不应小于21.3mm；；60kV及以及以下的导线不必验算电晕临界电压；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9/18/202423河北科技大学电气工程学院河北科技大学电气工程学院 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 ：： 用于长度不用于长度不超过超过100km的架空线路（的架空线路（35kV及以下）和线路不长的电缆线路及以下）和线路不长的电缆线路（（10kV及以下）。

及以下）Øπ型或型或T型等效电路：型等效电路：空线路（空线路（110～～220kV）和长度）和长度不超过不超过100km的的电缆线路（电缆线路（10kV以上） 用于长度为用于长度为100～～300km的架的架图图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9/18/202424河北科技大学电气工程学院河北科技大学电气工程学院 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型等效电路型等效电路35kV及以下的及以下的变压器，励磁支路可忽略不计，可用简化等效电路变压器，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9/18/202425河北科技大学电气工程学院河北科技大学电气工程学院 Ø电阻电阻RT：：由于由于 所以所以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9/18/202426河北科技大学电气工程学院河北科技大学电气工程学院 Ø电导电导GT：：电导是用来表示铁心损耗的。

电导是用来表示铁心损耗的 Ø电纳电纳BT：：电纳是用来表征变压器的励磁特性的电纳是用来表征变压器的励磁特性的由于由于所以所以说明：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kvar则则9/18/202427河北科技大学电气工程学院河北科技大学电气工程学院 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图：三绕组变压器的等效电路图： 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9/18/202428河北科技大学电气工程学院河北科技大学电气工程学院 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三个绕组的容量均等于变压器的额定容量；容量；F100/100/50：第三个绕组的容量为变压器额定容量：第三个绕组的容量为变压器额定容量的的50%；；F100/50/100：第二个绕组的容量为变压器额定容量：第二个绕组的容量为变压器额定容量的的50%。

ü对对100/100/100的变压器：通过短路试验可得到任的变压器：通过短路试验可得到任两个绕组的短路损耗两个绕组的短路损耗 、、 、、 ，则每一个，则每一个绕组的短路损耗为绕组的短路损耗为 9/18/202429河北科技大学电气工程学院河北科技大学电气工程学院 由由所以所以 9/18/202430河北科技大学电气工程学院河北科技大学电气工程学院 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定容量进行折算，然后再计算电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阻如对容量比为100/100/50的变压器，折算公式为的变压器，折算公式为ü对对100/100/50和和100/50/100的变压器：的变压器：未折算的绕组间短路损未折算的绕组间短路损耗（铭牌数据）耗（铭牌数据）折算到变压器额定容量折算到变压器额定容量下的绕组间短路损耗下的绕组间短路损耗9/18/202431河北科技大学电气工程学院河北科技大学电气工程学院 Ø电抗电抗XT1、、 XT2、、XT3所以所以 由由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9/18/202432河北科技大学电气工程学院河北科技大学电气工程学院 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通常以线路额定电压的百分数表示，即百分数表示，即9/18/202433河北科技大学电气工程学院河北科技大学电气工程学院 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 ，负荷的功率因数为，负荷的功率因数为 ，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9/18/202434河北科技大学电气工程学院河北科技大学电气工程学院 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。

9/18/202435河北科技大学电气工程学院河北科技大学电气工程学院 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；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各段线路的长度、各段线路的长度、电阻和电抗电阻和电抗——分别分别用用l、、r和和x表示；表示； ü各负荷到电源之间各负荷到电源之间的干线长度、电阻和的干线长度、电阻和电抗电抗——分别用分别用L、、R和和X表示 9/18/202436河北科技大学电气工程学院河北科技大学电气工程学院 上图上图中，若忽略各段线路的功率损耗，则每段中，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，即干线的功率可用各支线的负荷功率表示，即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： 9/18/202437河北科技大学电气工程学院河北科技大学电气工程学院 n段干线的总电压损失为段干线的总电压损失为若用各支线负荷表示，则上式可写成：若用各支线负荷表示，则上式可写成： 电压损失百分数为电压损失百分数为或或9/18/202438河北科技大学电气工程学院河北科技大学电气工程学院 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线路的所有功率矩线路的所有功率矩（负荷矩）之和（负荷矩）之和计算系数，与线路电压、接线方式计算系数，与线路电压、接线方式及导线材料有关，可查表及导线材料有关，可查表3-19/18/202439河北科技大学电气工程学院河北科技大学电气工程学院 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∴∴ 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。

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9/18/202440河北科技大学电气工程学院河北科技大学电气工程学院 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 b）相量图）相量图 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 下图为输电线路的下图为输电线路的ππ型等效电路及相量图，则电型等效电路及相量图，则电压降落为压降落为9/18/202441河北科技大学电气工程学院河北科技大学电气工程学院 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9/18/202442河北科技大学电气工程学院河北科技大学电气工程学院 几点说明几点说明: : F对于对于110kV及以下电力网，可忽略电压降落的横分及以下电力网，可忽略电压降落的横分量，则量，则电压损失就等于电压降落的纵分量，即电压损失就等于电压降落的纵分量，即 FP2、、Q2、、U2的单位分别为的单位分别为kW、、kvar 和和kV ，，且所有且所有参数必须是线路上同一点的参数。

参数必须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若已知首端参数若已知首端参数 P1、、Q1、、U1，，则则9/18/202443河北科技大学电气工程学院河北科技大学电气工程学院 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时产导线在通过正常最大负荷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： 导线通过正常最大负荷电流时产导线通过正常最大负荷电流时产生的电压损失应小于允许电压损失，以保证供电质量生的电压损失应小于允许电压损失，以保证供电质量3．机械强度条件：．机械强度条件： 导线应有足够的机械强度以防止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。

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耗量投资和有色金属消耗量9/18/202444河北科技大学电气工程学院河北科技大学电气工程学院 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对对35kV及以上的外部供电线路：及以上的外部供电线路：先按经济电流密度按先按经济电流密度按选择导线截面，然后再校验其他条件选择导线截面，然后再校验其他条件 Ø对供电线路较长的对供电线路较长的6~10 kV线路：线路：先按允许电压损失条先按允许电压损失条件选择导线截面，然后再校验机械强度和发热条件；件选择导线截面，然后再校验机械强度和发热条件；Ø对供电线路较短的对供电线路较短的6~10 kV线路：线路：应先按发热条件选择应先按发热条件选择截面，然后校验电压损失和机械强度截面，然后校验电压损失和机械强度 Ø对低压照明线路：对低压照明线路：因其对电压质量要求较高，故先按允因其对电压质量要求较高，故先按允许电压损失条件选择截面，再校验其他条件；许电压损失条件选择截面，再校验其他条件；Ø对低压动力线路：对低压动力线路：因其负荷电流较大，则应按发热条件因其负荷电流较大，则应按发热条件选择截面，再校验其他条件。

选择截面，再校验其他条件9/18/202445河北科技大学电气工程学院河北科技大学电气工程学院 二、按发热条件选择导线截面二、按发热条件选择导线截面 选择三相系统中的相线截面的方法选择三相系统中的相线截面的方法: :应使导线的应使导线的允许载流量允许载流量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 则发热条件选择截面的条件为：则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时，则允许载流量应乘以温度校用的环境温度不同时，则允许载流量应乘以温度校正系数，即正系数，即 9/18/202446河北科技大学电气工程学院河北科技大学电气工程学院 或或 u环境温度的规定：在室外，取当地最热月平均气环境温度的规定：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温；在室内，取当地最热月平均气温加5℃对埋入土中的电缆，取当地最热月地下入土中的电缆，取当地最热月地下0.8～～1m深处的深处的土壤月平均气温。

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：功率损耗相同，即：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9/18/202447河北科技大学电气工程学院河北科技大学电气工程学院 F保护线（保护线（PE线）截面的选择：线）截面的选择：F中性线（中性线（N线）截面的选择：线）截面的选择：F保护中性线（保护中性线（PEＮ线）截面的选择：应同时满足Ｎ线）截面的选择：应同时满足上述二者的要求，并取其中上述二者的要求，并取其中较大者较大者作为作为PEＮ线截面，Ｎ线截面，因此　　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ü对动力线路，对动力线路， 取取 ≥0.5 ；；ü对照明线路，取对照明线路，取 ü一般取一般取 ≥0.5 ；；ü当相线截面小于当相线截面小于16mm2时，可取　时，可取　 　　 　　 。

9/18/202448河北科技大学电气工程学院河北科技大学电气工程学院 ≤注意：注意：若上式不满足要求，应加大导线截面，从而使若上式不满足要求，应加大导线截面，从而使Ial增大u按发热条件选择导线或电缆截面时，还必须与其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）的动作电流相配合，以便路过负荷或脱扣器）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，保护导线或电缆不被毁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：坏因此，应满足的条件是： 过流保护装置过流保护装置的动作电流的动作电流绝缘导线或电缆的允绝缘导线或电缆的允许短时过负荷倍数许短时过负荷倍数9/18/202449河北科技大学电气工程学院河北科技大学电气工程学院 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　　设导线单位长度电抗为　　设导线单位长度电抗为0.4Ω/km （（6～～110kV架架空线路）或空线路）或0.08Ω/km（电缆线路），则（电缆线路），则 而而∴∴ 9/18/202450河北科技大学电气工程学院河北科技大学电气工程学院 由于　　　　　　由于　　　　　　若　　　若　　　 ，可不计　，可不计　 ，则，则 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的标准截面作为导线截面。

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 ∴∴　　　　　　　　　　　　9/18/202451河北科技大学电气工程学院河北科技大学电气工程学院 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择其导线截面，并按发热条件和机械强度进行校验解：（解：（1）按允许电压损）按允许电压损失选择导线截面失选择导线截面设设x1 =0.4Ω/km，则，则 9/18/202452河北科技大学电气工程学院河北科技大学电气工程学院 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：线路的最大负荷电流为）按发热条件进行校验：线路的最大负荷电流为AB段段承载电流，其值为承载电流，其值为 　　查附表　　查附表A-8和和 A -10知，知， 35℃时时LJ-35型铝绞线的允许载型铝绞线的允许载流量为　　　　　　　　　流量为　　　　　　　　　 ，故满足发热条件。

故满足发热条件3）按机械强度进行校验：查表）按机械强度进行校验：查表3-2知，知，10kV架空铝绞架空铝绞线的最小截面为线的最小截面为25 mm2＜＜35 mm2，满足机械强度条件满足机械强度条件9/18/202453河北科技大学电气工程学院河北科技大学电气工程学院 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　　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（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；反之，导线截面越小，线路投资和有耗量都要增加；反之，导线截面越小，线路投资和有色金属消耗量越少，但是线路的功率损耗和电能损耗色金属消耗量越少，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）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、初使年运行费用达到最小、初投资费用又不过大投资费用又不过大而确定的符合总经济利益的导线截而确定的符合总经济利益的导线截面，称为经济截面，用面，称为经济截面，用Aec表示。

对应于经济截面的导表示对应于经济截面的导线电流密度，称为线电流密度，称为经济电流密度经济电流密度，用，用jec表示 9/18/202454河北科技大学电气工程学院河北科技大学电气工程学院 下图是年运行费用下图是年运行费用F与导线截面与导线截面A的关系曲线的关系曲线 　　由图可知，曲　　由图可知，曲线线3的最低点（的最低点（a点）点）的年运行费用最小，的年运行费用最小，但从综合经济效益但从综合经济效益考虑，导线截面选考虑，导线截面选Ab比选比选Aa更为经济更为经济合理，即合理，即 Ab为经济为经济截面 图图3-24 线路年运行费用与导线截面的关系曲线线路年运行费用与导线截面的关系曲线年折旧费和年维年折旧费和年维修管理费之和修管理费之和年电能损耗费年电能损耗费年运行年运行费费9/18/202455河北科技大学电气工程学院河北科技大学电气工程学院 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。

试按经济电流密度选择其导线截面，并校验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一点的标准截面标准截面 见表见表3-39/18/202456河北科技大学电气工程学院河北科技大学电气工程学院 查表查表3-3得，得，jec=1.15A/mm2 , 则则选选LGJ-70型钢芯铝绞线型钢芯铝绞线2）校验发热条件：附录表）校验发热条件：附录表A-8得得LGJ-70的允许载流的允许载流量（室外量（室外25℃）　　）　　 A＞　　　　Ａ，＞　　　　Ａ，因此发热条因此发热条件满足要求件满足要求 （（3）校验机械强度：查表）校验机械强度：查表3-2得，得，35kV钢芯铝绞线的钢芯铝绞线的最小允许截面为最小允许截面为25mm2，因此所选，因此所选LGJ-70满足机械强满足机械强度要求 9/18/202457河北科技大学电气工程学院河北科技大学电气工程学院 9/18/202458河北科技大学电气工程学院河北科技大学电气工程学院 9/18/202459河北科技大学电气工程学院河北科技大学电气工程学院 9/18/202460河北科技大学电气工程学院河北科技大学电气工程学院 “9/18/202461河北科技大学电气工程学院河北科技大学电气工程学院 绝缘导线的结构绝缘导线的结构9/18/202462河北科技大学电气工程学院河北科技大学电气工程学院 9/18/202463河北科技大学电气工程学院河北科技大学电气工程学院 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，仅承受导用来悬挂导线，仅承受导线自重、覆冰重及风压，线自重、覆冰重及风压，是线路上使用最多的一种是线路上使用最多的一种杆塔。

杆塔装设于线路的转角处，必装设于线路的转角处，必须承受不平衡的拉力须承受不平衡的拉力 又称分段杆塔或承力杆塔，又称分段杆塔或承力杆塔，用来承担线路正常及故障用来承担线路正常及故障（如断线）情况下导线的拉（如断线）情况下导线的拉力，对强度要求较高力，对强度要求较高设置在进入发电厂或变电所设置在进入发电厂或变电所线路末端的杆塔，由它来承线路末端的杆塔，由它来承受最后一个耐张段内导线的受最后一个耐张段内导线的拉力，以减轻对发电厂或变拉力，以减轻对发电厂或变电所建筑物的拉力电所建筑物的拉力用在用在110kV110kV及以上的电力线及以上的电力线路中，是为了在一定长度内路中，是为了在一定长度内实现三相导线的轮流换位，实现三相导线的轮流换位，以便三相导线的电气参数均以便三相导线的电气参数均衡而设计的一种特殊杆塔衡而设计的一种特殊杆塔位于线路跨越河流、山谷等位于线路跨越河流、山谷等地方，因中间无法设置杆塔，地方，因中间无法设置杆塔，档距很大，故其高度较一般档距很大，故其高度较一般杆塔为高杆塔为高9/18/202464河北科技大学电气工程学院河北科技大学电气工程学院 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%。

9/18/202465河北科技大学电气工程学院河北科技大学电气工程学院 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9/18/202466河北科技大学电气工程学院河北科技大学电气工程学院 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9/18/202467河北科技大学电气工程学院河北科技大学电气工程学院 电力电缆的结构电力电缆的结构9/18/202468河北科技大学电气工程学院河北科技大学电气工程学院 电缆桥架的室内敷设电缆桥架的室内敷设9/18/202469河北科技大学电气工程学院河北科技大学电气工程学院。