电力工程基础(第3版)孙丽华(电子课件)第3章

图3-16 双绕组变压器的等效电路 b）励磁支路用功率表示的等效电路
c）简化等效电路
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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 反，前者为负，后者为正；因为前者为感性，后者为容性。
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电阻RT：
由于 所以
2 Pk PCu 3I N RT 10 3
1．无备用接线方式（开式电力网）
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图3-1 开式电力网 优点：简单明了、运行方便，投资费用少。 a）单回路放射式 b）单回路干线式 c）单回路链式 缺点：供电的可靠性差。
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2．有备用接线方式（闭式电力网）
图3-2 有备用接线 a）双回路放射式 b）双回路干线式 c）双回路链式 d）环式 e）两端共电式
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工程计算中，可先查出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)
电抗：每相导线单位长度的等值电抗为：
电抗XT：
由于 所以
2 Pk U N 3 RT 10 2 SN
2 SN 2 RT 10 3 UN
3I N Z T SN XT Uk % 100 3 2 U N 10 10U N
2 10U N Uk % XT SN
2 10U N Uk % 对小容量变压器，ZT 则 X T Z T2 RT2 SN
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。
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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为：
实测线路单位长度的电晕 损耗功率（kW/km）
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。
图3-5 干线式接线
a)直接连接干线式 b)串联型干线式 2016/11/27 河北科技大学电气工程学院 7
串联型干线式（图3-5b）
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。
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。
说明：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， 杆塔数量越多，则弧垂减小，杆高降低。
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确定导线在杆塔上的排列方式 ：可水平排列、
面，通讯线路应在下面。
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电缆线路的结构和敷设
1.电缆线路的结构 电缆的结构：包括导体、绝缘层和保护包皮。 导体：由多股铜绞线或 铝绞线制成。 分为单芯、三芯和四 芯等种类。单芯电缆的导
体截面是圆形的；三芯或
四芯电缆的导体截面除圆
形外，更多是采用扇形。
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图3-4 双回路放射式接线
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，维护困难 。
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树干式接线 直接连接干线式（图3-5a）
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电导GT： 电导是用来表示铁心损耗的。
PFe P0 3 3 GT 10 10 2 2 UN UN
电纳BT： 电纳是用来表征变压器的励磁特性的。
Q0 BT 2 10 3 UN
由于 I 0 % I 0 100
闭环运行：正常运行时环 形线路没有断开点。
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图3-8
普通环式接线
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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。
三角排列和垂直排列 。
三相四线制低压线路的导线，一般采用水平排列； 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； 架空导线和其他线路交叉跨越时，电力线路应在上
不超过100km的
电缆线路（10kV 以上）。
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图3-15 π型或T型等效电路 a）π型 b）T型
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三、变压器的参数计算及等效电路 1．双绕组变压器 双绕组变压器采用Γ型等效电路。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。
a）Γ型等效电路
棒式绝缘子：多兼作瓷横担使用，在110kV及以下
线路应用比较广泛。
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金具：各种挂环、挂板、各种线夹、防震锤等。
2.架空线路的敷设
正确选择线路路径 ：路径短、转角少、地质条件
好、施工维护方便等；
确定档距、弧垂和杆高 ： 档距（跨距） ：相邻两根电杆之间的水平距离。
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图3-12 扇形三芯电缆 1—导体 2—纸绝缘 3—铅包皮 4—麻衬 5—钢带铠甲 6—麻被
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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
电力工程基础
第3章 电力网
制作 孙丽华
第3章 电力网
3.1 电力网的接线方式
3.2 电力系统元件参数与等效电路
3.3 电力网的电压计算 3.4 输电线路导线截面的选择
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3.1 电力网的接线方式
一、概述
按布置方式分：放射式、树干式、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
为了提高供电的可
靠性，可采用双回路树
干式或两端供电树干式。 环式接线
普通环式：把两路串联
型干线式线路联络起来。
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图3-6 双回路树干式接线方式
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图3-7 两端供电树干式接线方式
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。
开环点位置的选择：应使正常 配电时开环点的电压差为最小
缘导线。
裸导线结构有：单股线、多股绞线 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
图3-11 钢芯铝绞线 截面示意图
LGJ——钢芯铝绞线，用于35kV及以上线路 杆塔
按材料分：木杆、钢筋混凝土杆（水泥杆）、铁塔。
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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 2.电缆头 电缆头包括电缆中间接头和终端头。
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3. 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 冻土层以下。 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
按用途分：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。 横担：木横担、铁横担和瓷横担三种。
绝缘子：针式、悬式和棒式三种。 针式绝缘子：用于35kV及以下线路上，用在直线 杆塔或小转角杆塔上。
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。
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。
图3-13 一次整循环换位
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为：
0.0241 C1 10 6 s av lg r
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（F/km）
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7.58 6 b C 10 则单位长度的电纳为： 1 （S/km） 1 sav lg r
架空线路的b1值为2.58 10 6 S/km左右，则 B b1l
电导： 反映线路绝缘子表面的泄露电流和导线周围
空气电离产ຫໍສະໝຸດ Baidu的电晕现象而产生的有功功率损耗。
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。
优点：供电可靠性高，适用于对一级负荷供电。
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二、高压配电系统的接线方式 放射式接线
图3-3 放射式接线
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。 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。
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。
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（标称截面）略大于实际截面。
2 2 18 . 8 mm / km; 31 . 5 mm / km 通常取 Cu Al
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、树干式、环式等接线方式。
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3.2 电力系统元件参数与等值电路
一、电力线路的结构和敷设 架空线路的结构和敷设 1.架空线路的结构
导线
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。
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图3-10 架空线路的结构
导线的结构型式：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
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μr=1; r为导线半径
（m）；Sav为三相导线的线间几何均距（m）。
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注意：为了使三
g1
Pg U
2
10 3
因此， G g1l
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。
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相导线的等值半径，提高电晕临界电压
盖。
电缆桥架敷设 ：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
电缆桥架敷设电缆线路。电缆桥架装置由支架、盖 板、支臂和线槽等组成，电缆敷设在电缆桥架内 。
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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
l 电阻：单根导线的直流电阻为： R A
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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）。 空线路（110～ 220kV）和长度
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