【2017年整理】华中科技大学-电气工程基础课件(熊银信)-6-电力网的稳态计算.ppt

第六章 电力网的稳态计算 ;第一节 电力线路的结构;一、架空线路 架空线路由导线、避雷线（即架空地线）、杆塔、绝缘子和金具等主要部件组成。 导线用来传导电流，输送电能； 避雷线用来将雷电流引入大地，对输电线路进行直击雷保护； 杆塔用来支撑导线和避雷线，并使导线与导线、导线与接地体之间保持一定的安全距离； 绝缘子用来使导线与导线、导线与杆塔之间保持绝缘状态； 金具是用来固定、悬挂、连接和保护架空线路各主要部件的金属器件的总称。 ;1．导线和避雷线 导线和避雷线不仅要有良好的导电性能，还要有足够的机械强度和抗化学腐蚀能力。 导线常用的材料有铜、铝、铝合金和钢等。 铜：良好的导电性能和抗拉强度，较强的抗化学腐蚀能力；产量有限。 铝：导电性能仅次于铜，且密度小、蕴藏量大、价格低；但铝的机械强度低、抗酸碱盐的腐蚀性能差，采用铝合金来改善其机械强度。 钢：导电性能差，感抗大，集肤效应显著；但其机械强度高。;2．杆塔 杆塔按其所以材料分为木杆、钢筋混凝土杆和铁塔三种。 木杆质量轻，制作安装方便，但要消耗大量木材，且易腐、易燃，现在己基本上被钢筋混凝土杆所替代。 铁塔是由角钢等型钢经铆接或螺栓连接而成，其优点是机械强度高、使用寿命长，但其钢材耗量大、造价高、维护工作量大。 钢筋混凝土杆具有节约钢材、机械强度较高、维护工作量小及使用寿命长的特点。 按杆塔的用途可分为直线杆塔、耐张杆塔、转角杆塔、终端杆塔、跨越杆塔和换位杆塔等。 ;4．常用金具 金具是用来连接导线和绝缘子串的金属部件。架空线路上使用的金具种类很多，常用的主要是线夹、连接金具、接续金具和防震金具。 1)线夹是用来将导线、避雷线固定在绝缘子上的金具。 2)连接金具主要用来将绝缘子组装成绝缘子串或用于绝缘子串、线夹、杆塔和横担等相互连接。 3)接续金具主要用于连接导线或避雷线的两个终端，分为液压接续金具和钳压接续金具等类型。 4)防震金具包括护线条、阻尼线和防震锤等。 ;二、电缆线路 大城市的配电网络，发电厂、变电站内部线路??穿越江河、海峡线路以及国防或特殊需要的场合，往往都要采用电力电缆线路。 电力电缆的结构主要包括导体、绝缘层和保护层三个部分。 电缆的导体通常用多股铜绞线或铝绞线，以增加其柔性，使之能在一定程度内弯曲，以利施工及存放。常见的电力电缆有单芯、三芯和四芯电缆。单芯电缆的导体截面是圆形的，多芯电缆的导体截面除圆形外，还有扇形和腰圆形，以充分利用电缆的总面积。;第二节 架空输电线路的参数计算和等值电路;直流电流通过导线时，单位长度导线的电阻为：; 工程计算中，也可以直接从手册中查出各种导线的电阻值。从手册中查得的或按式(6-13)计算所得的电阻值，都是指温度为20℃时的值，在要求较高精度时，t℃时的电阻值rt可按下式计算 rt=r20[1+α(t-20)] (6-2) 式中，rt—环境温度为t℃时导体单位长度的电阻(Ω/km) r20—环境温度为20℃时导体单位长度的电阻(Ω/km)； α—电阻的温度系数(1/℃)，对于铜导线 αCu=0.00382/℃,对于铝导线,αAl=0.0036/℃。;二、电抗; 对于超高压输电线路，为减小线路电抗和降低导线表面电场强度以达到减低电晕损耗和抑制电晕干扰的目的，往往采用分裂导线。 分裂导线的每相由2~4根导线组成，且布置在正多角形的顶点上，如图6-13所示。; 架空输电线路的电导是用来反映泄漏电流和空气游离所引起的有功功率损耗的参数。一般线路绝缘良好，泄漏电流很小，可忽略不计，所以主要只考虑电晕现象引起的功率损耗。 所谓电晕，就是架空线路在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，导体附近的空气游离而产生的局部放电现象。这种放电现象与导线表面的光滑程度、导线周围的空气密度及气象状况都有关。 电晕不但要消耗电能和产生臭氧，而且所产生的脉冲电磁波对无线电和高频通信产生干扰。因此，应尽量避免。 ;电晕的产生主要取决于线路电压，开始出现电晕的电压称为临界电压Ucr，一般可按下列经验公式计算： ;其相应的电纳 ：;与线路电抗的计算相似，架空线路的电纳值对不同的导线半径和几何均距的变化也不敏感，单位长度的一相等值电纳值一般在2.8×10-6S/km左右。线路的电纳值也可根据导线型号及线间几何均距由附录II附表II-2查得。 采用分裂导线时的一相等值电纳的计算，只需将式(6-8)中导线的半径r用分裂导线的等值半径rD代替，即：; 输电线路的参数实际上是沿线路均匀分布的，可用图6