稳态第二章3.docx
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稳态第二章3
第三节电力系统元件参数及等值电路
1.电力线路结构简述
架空线:
导线、避雷线、杆塔、绝缘子(图1-20,P18)、换位电缆
2电力线路的电磁现象和参数
线路的电磁现象和参数
线路电流:
✓发热,消耗有功功率→R
✓交流电流→交变磁场→感应电势(自感、互感)抵抗电流→X
✓电流效应→串联
线路加电压:
✓绝缘漏电(较小),一定电压下发光、放电(电晕)→R′(G)
✓电场→线/线、线/大地电容→交变电压产生电容电流→X′(B)
✓电压效应→并联
分别用单位长(每公里)参数r、x、g、b表示
架空线受气候、地理、架设的影响,r、x、g、b要变。
电缆尺寸标准化,受外界影响小,一般不变(不予研究)。
3.架空线路的参数计算
3.1电阻r
r=ρ/s(欧/公里)
ρ:
计算用电阻率,欧、毫米2/公里,铜18.8,铝31.5(20℃)
S:
额定导电截面积、毫米2
ρ:
略大于直流电阻率,原因:
集肤效应、绞线、S>实际截面
3.2电抗x
推导方法提示(自学,采用磁场理论)
✓首先分析导线的磁场:
✧导线电身自流产生
✧邻近导线电流产生
✓再分析导线所交链的磁链:
✧自磁链
✧互磁链
✓注意点:
✧助磁、去磁的确定
✧导线内部磁链(内磁链)所套导线不是一整数匝(分数匝)其内电感与导线直径无关,是常数(μ为常数时)。
导线电感(结论)(图示导线排列)
✓单相交流输电线每根导线的电感:
(亨/米)
✧其中D12:
两导线间距离,米。
✧r′=
计及内磁链等值半径(r0导线半径),米。
✧单相输电线中,另一导线电流对其的互感起去磁作用。
✓三相导线的电感:
✧对称排列
亨/米
Deq:
导线间距离,米
✧不对称排列(经换位),同上,但
,几何均距
D12、D23、D31:
三相导线两两之间距离,米
✧分裂导线电感(经过换位):
亨/米
米,几何平均等值半径,
R:
分裂导线中心所在圆周的半径
导线电抗(结论)
✓
欧/公里
✓
欧/公里(单相)
✓
欧/公里(三相对称或换位)
✓
欧/公里(三相分裂换位)
✓其中
✓注意点:
✧Deq、
、
单位一致
✧
=0.779r0适用于单股线,多股绞线
<0.779r0
钢芯绞线
>0.779r0
✧钢导线由于μ不是常数,
与r0关系不确定,一般x实测
✧经验数据:
不分裂110/220KV,x=0.4Ω/km
✧L客观存在,取决于Deq,
(
),是等值电感,与i大小无关,但与三相电流ia、ib、ic间的关系有关,须满足ia+ib+ic=0,如不满足,则L要变化。
✧同杆并架,可忽略并架之间两回路的影响。
3.3电导g
主要由电晕引起,通过实测,计算:
西门/公里
U:
kV(线电压);△Pg:
电晕损耗有功功率kW/km(三相)
Ucr:
临界电压、能发生电晕的最低电压,因素:
材料表面光滑程度,天气,空气密度,材料半径,三相排列位置,分裂情况,等
一般情况下,设计时已考虑晴天不发生电晕,∴g可忽略。
3.4电纳b
推导方法提示(自学,采用电场理论):
研究b,需研究电容C,须先找电位差与电荷的关系,即先要分析导线周围电场情况。
导线的电容
✓单相导线
法/公里
每线对中性点(零电位点)
法/公里
✓三相导线:
✧对称排列:
法/公里
✧不对称排:
(经换位)
✧分裂导线(经换位))
法/公里
:
几何平均半径
导线电纳
✓
✓
西门/公里(单相)
✓
西门/公里(三相对称或换位)
✓
西门/公里(三相分裂换位)
✓
、
✓注意点:
✧Deq、DS、r0单位一致(区别电抗中
、
);
✧钢导线也适用;
✧经验数据,不分裂
法/公里;
✧大地影响可采用镜象法考虑,但一般可忽略;
✧C客观存在,取决于Deq、DS(r0),是等值电容,与U大小无关,但与三相电压ua、ub、uc间关系有关,须满足ua+ub+uc=0(qa+qb+qc=0),如不满足,则C要变化;
✧同杆并架双回路,可忽略两回路间影响。
3.5电力线路的等值电路
推导方法提示:
单位长度分布式参数→全长集中参数
✓分布参数电路,1、2端构成二端口网络;
✓研究端口处电压、电流间关系,建立和求解微分方程组,推导出用集中参数表示的二端口网络等效,采用π型等值电路表示。
π型等值电路与等值参数
令
(z:
单位长度串联阻抗、y:
单位长度并联导纳、L:
线路总长)
L>750km:
750≥L≥300km:
L≤300km:
L≤100km,电压等级≤35kv
3.6电力线路的自然功率
作业:
自学讲义第二章第三节
思考题
1、采用扩径导线或分裂导线的主要目的是什么?
2、220kV和500kV线路上每串绝缘子的片数一般为多少?
3、铝线和铜线的电阻率是多少?
4、架空输电线为什么要换位?
何谓“完全换位”?
5、架空输电线路的电抗一般为Ω/km左右。
6、架空输电线路的电纳一般为S/km左右。
7、正常的架空输电线路的电导一般为S/km左右。
8、架空线路与电缆线路在电气参数上主要有哪些差别?
9、什么是电晕?
10、三相导线等间距水平排列时,边相导线和中间相导线哪个更容易发生电晕现象?
12、什么是“平均额定电压”?
它是如何规定的?
13、计算线路的参数时,在什么情况下需要考虑分布参数特性?
14.、补充题1.一回长输电线(单相)末端为纯电阻负荷,首端加电压
,问负荷电流
与
相位之间的关系。
15、补充题2.上述输电线,若末端空载,问首端电压
与末端电压
大小之间的关系。
(1)计算题
习题集2-12-4
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