电力线路参数和等值电路

电力工程重庆水利电力职业技术学院学习情境二电力系统运行特性及分析

学习任务一电力系统各元件参数和等值电路一、电力线路参数和等值电路

（一）架空线路参数电力线路的参数主要有电阻、电抗、电导和电纳。线路的参数都是沿线路均分布的。工程实际中，一般用集中参数来表示。

1．电阻电阻是反映导线通过电流时产生的有功功率损耗的参数。单位长度导线的电阻r1为：式中

S—导线载流部分的截面，mm2;ρ—导线的电阻率，（Ω·mm2）/km；γ—导线的电导率，m/（Ω·mm2）。在电力系统计算中使用的电阻率比铜、铝材料的电阻率略大，铜为18.8Ωmm2/km，铝为31.5Ωmm2/km。其原因是：（１）三相交流电产生趋肤效应和邻近效应，使导线的有效截面减小，电阻增大；（2）电力线路大多采用多股绞线，使实际长度比测量值长2%~3%，电阻增大；（3）导线的实际截面一般比标称截面略小，电阻增大。实际应用中，导线的电阻可以从产品目录或手册中查取。由于从产品目录或手册中所查数值通常是20℃时的电阻值，当线路实际运行温度不等于20℃时，应按下式来修正其电阻值

rt=r20[1+α(t-20)](Ω/km)式中rt、r20—分别为t℃、20℃时的电阻，Ω/km；α—电阻的温度系数，铜=0.00382（1/℃）、铝=0.0036（1/℃）。若线路全长为Lkm，则线路每相的总电阻为:

R=r1L（Ω）2．电抗反映无功损耗，表征导线通过交流电时产生的磁场效应的参数。三相导线经完全换位，每相导线单位长度的电抗为：(1)单导线式中r—导线的半径，mm或cm；

μr

—导线材料的相对导磁系数，对铜、铝等μr=1，钢μr〉〉1；Deq

—三相导线的几何均距，单位与r同。当三相相间距离分别为DAB、DBC、DCA时，由（2-4）式可以看出，x1的大小主要取决于Deq与r的对数关系，各种线路x1变化不大。因而在近似计算中，35kV及以上电路可取x1=0.4Ω/km,6~10kV线路可取x1=0.36Ω/km,0.38KV线路可取x1=0.33Ω/km。

(2)分裂导线分裂导线是每相导线由多根子导线组成。各导线布置在正多边形顶点上，正多边形的边长称为分裂间距。分裂导线的每一相一般由2~4根次导线组成。分别构成2分裂导线、3分裂导线和4分裂导线。导线之间有间隔棒支撑。四分裂导线的布置如图2-1所示。式中n—每相分裂根数，n=2、3、4；req—

分裂导线的等值半径，mm或cm。式中

r—分裂导线中每一根子导线的半径，mm或cm；

d1i—分裂导线中第1根与第i根间的距离，mm或cm。（i=2、3、4）分裂导线的等值半径比单根导线的半径大，所以分裂导线的等值电抗较小。虽然分裂根数愈多，x1下降愈多，但分裂根数超过4根时，电抗下降大为减缓，线路结构反而大为复杂，所以实际应用中，分裂根数一般不超过4根。

由式（2-6）看出，分裂导线的x1取决于Deq、req的对数关系和分裂根数，其值主要取决于分裂根数。因而在近似计算中，当导线的分裂数为2、3、4时，x1的取值分别为0.33Ω/km、0.30Ω/km、0.28Ω/km。在实际工程计算中，无论单根导线或分裂导线的电抗均可由产品目录或手册查得。若已知线路全长为Lkm，则线路每相的总电抗值为:

x=x1L(Ω)3．电导反映泄漏电流和电晕所引起的有功损耗的一种参数。与线路运行电压的平方成反比。通常线路绝缘良好，泄漏电流很小，可以忽略不计。因而电晕损耗是决定线路电导的主要因素。线路的电导取决于沿绝缘子串的泄漏和电晕绝缘子串的泄漏：通常很小电晕：强电场作用下导线周围空气的电离现象导线周围空气电离的原因：是由于导线表面的电场强度超过了某一临界值，以致空气中原有的离子具备了足够的动能，使其他不带电分子离子化，导致空气部分导电。线路开始出现电晕的电压称为临界电压，经过大量试验数据，得到临界电压的经验公式如下：实际上，设计线路时是不允许在正常条件下发生电晕的，而要避免电晕，就必须提高电晕临界电压，使之大于线路实际运行电压，由公式可见，要提高临界电压，主要是增大半径和几何均距。增大几何均距要增大杆塔尺寸从而增加线路造价，同时与均距呈对数关系，其变化影响不大，而半径与电压成正比，所以增加半径是有效方法。电晕是一种气体放电现象。电晕放电是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，导线周围的空气分子被游离而产生的局部放电。产生电晕需要消耗功率与能量，此损耗即电晕损耗，只能依靠实测或经验公式来近似计算。若已知单位长度的电晕损耗，则线路每相单位长度的电导为：式中△PG—三相线路单位长度的电晕损耗功率，KW/km；

U—线路的线电压，kV。电晕的危害是不仅产生有功功率损耗、还会产生噪声、干扰无线电通信和腐蚀导线。因此对高压和超高压架空输电线路，在设计和运行中应尽量避免产生电晕。其方法如增大导线半径、采用分裂导线、施工中尽量避免磨损导线；且在选择导线截面时，要选择超出某一电压级规程规定的不发生电晕的最小截面之值才可。从而将电晕损耗限制在最小。实际应用中，由于考虑了以上方法，除特高压线路外，电导可以忽略不计，即近似认为g1≈0，即分析输电线路特性时，可以不考虑电导这一参数。4．电纳在输电线路中，导线之间和导线对地之间都存在电容，当交流电源加在导线上时，随着电容的充放电就产生了电流，这就是输电线路的充电电流或空载电流。电容的存在，将影响沿线电压分布、功率因数、输电效率，也是引起工频过电压的主要原因之一。反映无功功率损耗，是表征导线之间和导线对地电容效应的参数。三相导线经完全换位；每相导线单位长度的电容和电纳为：单导线以上各式中r、req、Deq意义同前，并且b1的大小主要取决于Deq与r、req的对数关系，各种电压等级线路b1变化不大。因而在近似计算中，单根导线可取3×10-6s/km；对于分裂导数为2、3、4根时，分别取3.4×10-6s/km、3.8×10-6s/km和4.6×10-6s/km。实际计算中，b1可从产品目录或手册中查取。若已知线路的全长为Lkm，则线路每相的电纳值为：

B=b1L(s)分裂导线：

（二）电缆线路参数由于电缆线路结构比较复杂，因而参数计算较架空线繁琐，其参数通常可实测或应用时查产品目录或手册来取得。电缆线路的结构和尺寸都已经系列化，这些参数可事先测得并由制造厂家提供。一般，电缆线路的电阻略大于相同截面积的架空线路，而电抗则小得多。（三）电力线路的等值电路电力系统正常运行状态基本上是三相对称的。故障时可能三相不对称，但也刻意用对称分量法化为三相对称系统。因此，电力系统元件和等值电路都可以用一相的单线图表示。电力系统各元件的三相，有星形和三角形两种接法，做等值电路的时候均按照星形接法；如果是三角形接法，则将其化为等值星形。

严格说来，电力系统的参数是沿线均匀分布的，分布参数电路的计算比较复杂。由于电力系统往往只要分析线路两端的情况—两端电压、电流、功率，因此，当线路不长（架空电路３００ｋｍ以下，电缆线路１００ｋｍ以下），不要求计算沿线的情况，可用集中参数电路来表示。用集中参数表示的电力线路等值电路有∏形和T形两种等值电路，但是由于T形多一个中间节点，增加计算工作量，所以在电力系统分析计算中，电力线路常用∏形等值电路。根据前面电力线路参数的