3-1 电力系统的稳态模型(2015-10)

54
g1

Pg V2
103 ( s / km )
电晕临界电压Vcr：线路开始出现电晕的电压。
三相导线等边三角形布置时， Vcr的经验计算公式为
Vcr

Deq 0.301 84m1m2r (1 ) lg (kV ) r r
a 0 0 D D a ln I a La ln ( H / m) 2 DS I a 2 DS
如果三相导线不是等边三角形布置，有何影响？
41
750kV换位塔 （Transposition Tower）
三相循环换位
规定：线路长度超过 100km时，导线必须换位。
2 相绝缘 ４ 铅（铝）包 ６ 钢带铠装层 ８ 填麻
二、线路的电磁现象和参数
线路通电流 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 电流效应 串联还是并联？
X=ωL
串联！
33
二、线路的电磁现象和参数
线路加电压
绝缘漏电(较小)，
电晕损耗(一定电压下的导线周围空气放电）
推导思路
（磁感应强度） B H （导磁率）
（磁通） BS （磁链） N
分析导线的磁场： 导线自身电流+邻近导线电流
分析导线所交链的磁链： 自磁链+互磁链 磁链与电感的关系： L=Ψ/i
电抗与电感的关系： x=ωL
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非铁磁材料制成的、半径为r、长度为l的圆柱形长导线
G
电场
线/线、线/大地电容
交变电压产生电容电流
B=ωC
电压效应
串联还是并联？
并联！
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单位长线路等值电路和参数

分布式参数：导线参数沿线路均匀分布，用单位长（/km） 参数r、x、g、b表示

架空线路受气候、地理、架设的影响， r、x、g、b要变 电缆尺寸标准化，外界影响小，一般不变（本课程不研究）

（4）电导的计算

电晕：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，导体附近的 空气游离而产生局部放电的现象。 现象特征：咝咝声响、蓝紫色 晕光、O3气味
三相电晕损耗总 功率，kW/km
3

• 计算公式 （实测）
线电压值，kV
g1
Pg V
2
10 ( s / km )
0.0241 7.58 6 6 b C 314 10 10 Deq Deq lg lg r r

(S/km)
分裂导线
7.58 6 b C 10 Deq lg req
(S/km)
52
7.58 b C 106 Deq lg 影响电纳的因素 r
3
一、稳态建模总体思路？
4
§1.电力线路模型
1）架空线路 2）电缆线路
5
问

题
1.物理线路的基本结构如何？


2.输电线路有哪些电磁现象?
3.用哪些参数描述输电线电磁现象?


4.参数如何计算？
5.如何用等值电路表示输电线路？
6
一、物理线路的基本结构
2-1 架空输电线路


组成？
作用？
7
（l >>r），单位长度的自感
4π×10-7H/m
真空磁导率
0 2l L (ln 1) 2 Ds
1 4
自几何均距 DS re
非铁磁材料制成的、长度为l的两平行圆柱形长导线，导
线轴线间距离为D，则导线单位长度的互感
0 2l M (ln 1) 2 D
40
如图所示，假设导线半径为r，
14
Six bundled conductors
15

避雷线

作用：将雷电流引入大地，对线路进行直击
雷的保护

要求：不用良导体、机械强度高（雷击） 工作方式：正常时通过间隙对地绝缘，雷击
时间隙击穿，将雷电流引入大地
16

杆塔

作用：支撑导线和避雷线，并使导线与导线
之间、导线与接地体之间保持必要的安全距

(S/km)
各种电压等级线路的电纳值变化不大（因为与线 路结构有关的参数Deq/r是在对数符号内）。 单导线线路:约为2.8×10-6 S/km； 分裂导线: 分裂根数=2，约为3.4×10-6 S/km 分裂根数=3，约为3.8×10-6 S/km 分裂根数=4，约为4.1×10-6 S/km
53


型号：标号+数字（导线主要载流额定截面积mm2） 例LGJ-150:铝线额定截面积150mm2
10
11
邻近效应：相邻导线流过高频电流时，由于电磁作用使电流偏 向一边的特性。 12
架空导线的特殊类型

分裂导线

构造：子导线+间隔棒

作用：等效地增大导线半径
13
双分裂导线 Double-bundle conductor
( H / m)
L客观存在，是等值电感，与i大小无关。但与三相电 流之间的关系有关，三相电流必须满足ia+ib+ic=0，否
则L要变化。
44
0 Deq L ln 2 DS
电抗的计算公式
( H / m)
μ0=

4π×10-7 H/m
，ln→lg，x=ωL=100πL
lg x ln x lg e
电阻的温度 系数 ，1/℃
t（℃） 时的电 阻
rt r20 1 (t 20)
20（℃）时的电阻
铝：α=0.0036，1/℃ 铜：α=0.00382，1/℃
37
（2）电抗的计算

电抗（电感）反映载流线路周围产生的磁场
效应。 导线的电感计算公式根据磁场效应推导

38
分析长直圆导线周围的磁场分布： 安培环路定律： I H （磁场强度）
离。

类型：直线塔、耐张塔、换位塔、转角塔、 跨越杆塔、终端杆塔等

材质：木杆、水泥杆、铁塔
17
500kV换位塔
18
10kV跨越塔
大型跨越塔
19
同杆双回塔
10kV同杆双回塔
20
转角塔
21
直线塔
22

绝缘子

作用：使导线与导线、导线与杆塔之间保持绝
缘状态。

材质：玻璃绝缘子、瓷绝缘子、合成 形式：针式、悬式、棒式、横担
45
电抗的计算公式

分裂导线：
Deq x1 0.1445lg ( / km) DSb
Dsb：分裂导线的自几何均距 子导线数
0.0157 m
分裂根数为2时： DSb
m
DS d
2
DSb m DS d1k
k 2
分裂根数为3时： DSb 3 DS d
d：分裂间距
分裂根数为4时：DSb 4 DS d d 2d
42
三相循环换位
1 2 3

a b c Ⅰ Ⅱ
Ⅲ
作用：三相不对称排列时，使三相参数平衡。
0 1 1 1 aⅠ [ I a ln I b ln I c ln ] 2 DS D12 D31
aⅡ
aⅢ
0 1 1 1 [ I a ln I b ln I c ln ] 2 DS D23 D12 0 1 1 1 [ I a ln I b ln I c ln ] 2 DS D31 D23
43
1 a ( aⅠ aⅡ aⅢ ) 3 0 Deq I a ln 2 DS
DS re 导线的自几何均距

1 4
Deq 3 D12D23D31
导线间的互几何均距
三相对称运行时，每相导线单位长度的电感
0 Deq L ln 2 DS
35
(1)电阻的计算
r


nS
Ra >Rd
:计算用电阻率，单位：Ω·mm2/km。比直流电阻
率大的，铝31.5、铝31.5Ω。


绞线，l (２%~３％)↑；
集肤效应和邻近效应 ； 制造中，导线的实际面积常比标称面积小；

S:导线截面积，单位mm2；
n：导线分裂数。
36

温度为t度时的电阻计算
轴间距离为D，当三相导线通以三 相对称交流电流时，与a相交链的磁 链为：
M (I I ) a LI a b c 0 2l 2l 2l ] [(ln 1) I a (ln 1) I b (ln 1) I c 2 DS Dab Dca I I 0 Dab Dbc Dca D , I a b c
避雷线 （架空地线）
绝缘子串
导线（四分裂）
杆塔
金具
典型架空输电线路的照片
8

导线

作用：传导电流，输送电能 要求：质轻、价廉、导电性能好 类型和型号
9
导线构造和型号

导线构造3种主要形式：

单股线（单根实心金属线：铜和铝）（很少采用）
多股绞线（同材料），多单股线扭绞，标号：TJ（铜绞）、 LJ（铝绞）、GJ（钢绞） 多股绞线（两种材料）：主要是钢芯铝绞线，“好导电性 能＋高机械强度”，普遍采用。标号：LGJ（普通型）、 LGJQ（轻型）、LGJJ（加强型）
单导线（单位：Ω/km）： 0 Deq x1 L 100 L 100 ln 2 D 1000 S