28793《电力工程基础(第2版)》孙丽华第3章

1．双绕组变压器 双绕组变压器采用Γ型等效电路，如图3-16所示。35kV及 以下的变压器，励磁支路可忽略不计，可用简化等效电路。
图3-16 双绕组变压器的等效电路 a）Γ型等效电路 b）励磁支路用功率表示的等效电路
c）简化等效电路
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。
电晕现象：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 产生局部放电的现象。
2015-5-28 河北科技大学电气信息学院 23
当线路电压高于电晕临界电压时，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（S/km）为：
2015-5-28
河北科技大学电气信息学院
14
导线在杆塔上的排列方式： 三相四线制低压线路的导线，一般都采用水平排列； 三相三线制的导线，可三角排列，也可水平排列； 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； 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；
g1 Pg U
2
10 3
因此， G g1l
Pg 为实测线路单位长度的电晕损耗功率（kW/km）。 式中，
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：110kV导线外径不应小于9.6mm；220kV导线外径 不应小于21.3mm；60kV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
电力工程基础
第3章 电力网
制作 孙丽华
2015-5-28
河北科技大学电气信息学院
1
第3章 电力网
3.1 电力网的接线方式 3.2 电力系统元件参数和等效电路
3.3 电力网的电压计算
3.4 输电线路导线截面的选择
2015-5-28
河北科技大学电气信息学院
2
3.1 电力网的接线方式
一、概述
闭环运行：正常运行时环形 线路没有断开点。
3-8 普通环式接线
2015-5-28 河北科技大学电气信息学院 9
优点：供电可靠性高，运行灵活；
缺点：导线截面按有可能通过的全部负荷来考虑，投资高。
拉手环式（“手拉手”接线） ：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3-9所示。
2015-5-28 河北科技大学电气信息学院 22
则单位长度的电纳（S/km）为： b1 C1 7.58 10 6 sav lg r 一般架空线路b1的值为 2.58 10 6 S/km左右，则 B b1l 电导： 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 。
2015-5-28 河北科技大学电气信息学院 12
架空导线的型号有： TJ——铜绞线
LJ——铝绞线，用于10kV及以下线路
GJ——钢绞线，用作避雷线 LGJ——钢芯铝绞线，用于35kV及以上线路 杆塔：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。 杆塔的分类 按材料分：有木杆、钢筋混凝土杆（水泥杆）和铁塔。 按用途分：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。
图3-5 干线式接线
2015-5-28 a)直接连接干线式 b)串联型干线式 河北科技大学电气信息学院 7
串联型干线式（如图3-5b所示）
特点：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 电范围，使供电可靠性有所提高。
为了提高供电的可靠 性，可采用双干线式或
按布臵方式分：放射式、干线式、链式、环式及两端供电式 按对供电可靠性的要求分：无备用接线和有备用接线 1．无备用接线方式（开式电力网）
图3-1 开式电力网 a）单回路放射式 b）单回路干线式 c）单回路链式
优点：简单明了、运行方便，投资费用少。 缺点：供电的可靠性差。 2015-5-28 河北科技大学电气信息学院
1．输电线路的参数计算
l 电阻： 单根导线的直流电阻为：R A
导线的交流电阻比直流电阻增大0.2%～1%，主要是因为： 应考虑集肤效应和邻近效应的影响；
导线为多股绞线，使每股导线的实际长度比线路长度大;
导线的额定截面（即标称截面）一般略大于实际截面。
2 2 31 . 5 mm / km 18 . 8 mm / km 通常取 Cu ; Al
氯乙烯等。 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。
2015-5-28
河北科技大学电气信息学院
18
电缆的敷设方式：
直接埋入土中：埋设深度一般为0.7～0.8m，应在冻土层
0.0036（1/℃）。
电抗： 每相导线单位长度的等值电抗为：
sav sav 4 x1 2πf (4.6 lg 0.5 r ) 10 0.1445 lg 0.0157 r r r
式中，μr为相对磁导率，铜和铝的 r 1 ; r为导线半径（m）； Sav为三相导线的线间几何均距（m）。
两端供电干线式。
四、环式接线
普通环式：把两路串联型干 线式线路联络起来，如图3-8 所示。
2015-5-28
图3-6 双回路干线式接线方式
河北科技大学电气信息学院
8
图3-7 两端供电干线式接线方式
有两种运行方式： 开环运行：正常运行时环形 线路在某点断开。
开环点位臵的选择：应使正常 配电时开环点的电压差为最小
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。
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。 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3-11所示。
图3-11 裸导线的构造 a）单股线 b）多股绞线 c）钢芯铝绞线
图3-3 放射式接线
优点：结构简单、操作维护方便、保护装臵简单，便于实现自动化。 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。
2015-5-28 河北科技大学电气信息学院 5
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3-4所示。
图3-4 双回路放射式接线
图3-9
拉手环式接线
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。 优点：供电可靠性较高，易于实现配电网自动化。
低压配电系统也有放射式、干线式、环式等接线方式。
2015-5-28 河北科技大学电气信息学院 10
3.2 电力系统元件参数和等值电路
相导线的等值半径，提高电晕临界电压
注意：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 认为 G 0 。
2015-5-28 河北科技大学电气信息学院 24
2．输电线路的等效电路 一字型等效电路 ：用于长度不超过 100km的架空线路（35kV及以下）和线 路不长的电缆线路（10kV及以下）。
2015-5-28
河北科技大学电气信息学院
20
工程计算中，可先查出导线单位长度电阻值 r1，则 R r1l 需要指出：手册中给出的 r1值，则是指温度为20℃时的导线电
阻，当实际运行的温度不等于20℃时，应按下式进行修正：
r r20 1 ( 20)
式中，α为电阻的温度系数(1/℃)，铜取0.00382（1/℃），铝取
2015-5-28 河北科技大学电气信息学院 21
注意：为了使三相导线的
电气参数对称，应将输电 线路的各相导线进行换位，
如图3-13所示。
图3-13 一次整循环换位
通常架空线路的电抗值在0.4Ω/km左右，则 X x1l 电纳： 每相导线单位长度的等值电容（F/km）为：
0.0241 C1 10 6 s av lg r
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 电，适用于一类负荷。 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。
2015-5-28 河北科技大学电气信息学院 6
三、干线式接线
直接连接干线式（如图3-5a所示）
优点：线路敷设简单，变电所出线回路数少，高压配电装臵和 线路投资较小，比较经济。 缺点：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。
图3-14 一字型等效电路
π型或T型等效电路： 用于长度为100～300km的架空线路 （110～220kV） 和长度不超过
100km的电缆线
路（10kV以上）。
图3-15 π型或T型等效电路 a ） π 型 b） T 型
2015-5-28 河北科技大学电气信息学院 25
三、变压器的参数计算及等效电路
2015-5-28 河北科技大学电气信息学院 13
档距：同一线路上相邻两根电杆之间的水平距离称为架空
线路的档距（或跨距）。 弧垂：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。 线间距离：380V为0.4～0.6m；6～10kV为0.8～1m；35kV 为2～3.5m；110kV 为3～4.5m。 横担：电杆上用来安装绝缘子。常用的有木横担、铁横担 和瓷横担三种。 横担的长度取决于线路电压等级的高低、档距的大小、安 装方式和使用地点等。
转角杆塔上。
悬式绝缘子：用于35kV以上的高压线路上，通常组装成绝 缘子串使用（35kV为3片串接；60kV为5片串接；110kV为7