电气工程第4章

第四章电力系统稳态分析基础电气工程基础2/2/2023第四章电力系统稳态分析基础本章要求1.熟悉电力线路的基本结构；2.掌握输电线路等值电路及参数计算；3.掌握变压器等值电路及参数计算；4.掌握开式电力网的潮流计算方法；5.了解闭式电力网的潮流计算方法；6.掌握输电线路导线截面的计算与选择方法；7.熟悉电力网电能损耗计算；8.掌握电力网降损措施。2/2/20234.1电力系统元件参数及等值电路4.2简单电力网的潮流计算

4.3输电线路导线截面的选择

4.4电力网的电能损耗第四章电力系统稳态计算基础2/2/20234.1电力系统元件参数和等值电路

一、电力线路的结构

1．架空线路架空线路主要由导线、避雷线（即架空地线）、杆塔、绝缘子和金具等部件组成，如图4.1所示。

图4.1架空线路的结构2/2/20234.1电力系统元件参数和等值电路

一、电力线路的结构

1．架空线路2/2/20232/2/20232/2/20234.1电力系统元件参数和等值电路

一、电力线路的结构

1．架空线路导线和避雷线：导线的作用是传导电流、输送电能；避雷线的作用是将雷电流引入大地，以保护电力线路免遭雷击。图4.2裸导线的构造a）单股线b）多股绞线c）钢芯铝绞线架空线路采用的导线结构型式主要有单股、多股绞线和钢芯铝绞线三种，如图4.2所示。2/2/20234.1电力系统元件参数和等值电路导线材料：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。导线的结构型式：导线分为裸导线和绝缘导线两大类，高压线路一般用裸导线，低压线路一般用绝缘导线。架空导线的型号

TJ——铜绞线，特殊应用，例：TJ-16；TJ-25LJ——铝绞线，用于10kV及以下架空线路，例：TJ-16；TJ-25

LGJ——钢芯铝绞线，用于35kV及以上架空线路，例：LGJ-400/50

GJ——钢绞线，用作避雷线

2/2/20234.1电力系统元件参数和等值电路分裂导线来防止电晕并减小线路感抗2/2/2023档距：同一线路上相邻两根杆塔之间的水平距离称为架空线路的档距（或跨距）。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称为弧垂。线间距离：380V为0.4～0.6m；6～10kV为0.8～1m；35kV为2～3.5m；110kV为3～4.5m。4.1电力系统元件参数和等值电路架空线路的几个概念

2/2/20234.1电力系统元件参数和等值电路三相四线制低压线路的导线，一般都采用水平排列；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，电力线路应在上面，通讯线路应在下面。导线在杆塔上的排列方式：架空线路的几个概念

2/2/20234.1电力系统元件参数和等值电路杆塔：用来支撑导线和避雷线，并使导线与导线、导线与大地之间保持一定的安全距离。按材料分：有木杆、钢筋混凝土杆（水泥杆）和铁塔。按用途分：有直线杆塔（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。横担的长度取决于线路电压等级的高低、档距的大小、安装方式和使用地点等。杆塔的分类横担：电杆上用来安装绝缘子。常用的有木横担、铁横担和瓷横担三种。2/2/20232/2/20234.1电力系统元件参数和等值电路绝缘子和金具：绝缘子用来使导线与杆塔之间保持足够的绝缘距离；金具是用来连接导线和绝缘子的金属部件的总称。常用的绝缘子主要有针式、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（35kV为3片串接；60kV为5片串接；110kV为7片串接）。棒式绝缘子：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。2/2/20231.架空输电线避雷线导线（四分裂）杆塔绝缘子串典型架空输电线路的照片2/2/20232/2/20232/2/2023双分裂导线2/2/2023500kV换位塔2/2/2023大型跨越塔10kV跨越塔2/2/2023同杆双回塔10kV同杆双回塔2/2/2023转角塔2/2/2023不同材料的绝缘子钢化玻璃绝缘子瓷绝缘子合成绝缘子2/2/2023绝缘子形式针式绝缘子瓷横担绝缘子悬式绝缘子2/2/2023电压等级与直线杆塔上悬垂绝缘子串中绝缘子数量的关系

系统标称电压（kV）3563110220330500每串绝缘子片数3571317~1925~282/2/2023金具

2/2/2023金具种类并沟线夹（接续金具）悬垂线夹耐张线夹联结金具（Z型挂板）2/2/20234.1电力系统元件参数和等值电路2．电缆线路与架空线相比较缺点：造价高；故障后检测故障点位置和修复困难；优点：占用土地面积少；受外力及环境破坏的概率低，因而供电可靠；对人身较安全；可使城市环境美观。应用：在发电厂和变电所的进出线处，在线路需穿过江河处，在缺少空中走廊的大城市中，以及国防或特殊需要的地区，往往都要采用电力电缆线路。此外，采用直流输电的电缆线路完成跨海输电会更显示其优越性。2/2/20234.1电力系统元件参数和等值电路2．电缆线路电缆的结构：包括导体、绝缘层和保护包皮三部分。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。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—麻被导体：由多股铜绞线或铝绞线制成。2/2/20234.1电力系统元件参数和等值电路绝缘层：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．电缆线路扇形三芯电缆1—导体2—纸绝缘3—铅包皮4—麻衬5—钢带铠甲6—麻被2/2/20232.电缆线路2/2/2023电缆的敷设方式：4.1电力系统元件参数和等效电路直接埋入土中：埋设深度一般为0.7～0.8m，应在冻土层以下。当多条电缆并列敷设时，应留有一定距离，以利于散热。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，沟面用水泥板覆盖。穿管敷设：当电力电缆在室内明敷或暗敷时，为了防电缆受到机械损坏，一般多采用穿钢管的敷设方式。2.电缆线路2/2/2023

二、输电线路的参数计算及等值电路1．输电线路的参数计算电力系统三相对称运行时，电力线路的等值电路是以导线的电阻、电抗（电感）以及导线的对地电导、电纳（电容）为参数组成的单相电路。2/2/2023

二、输电线路的参数计算及等值电路1．输电线路的参数计算电阻反映线路导体通过电流时产生的有功功率损失；电抗（电感）反映载流线路周围产生的磁场效应；电导反映电晕现象及绝缘子泄露电流产生的有功功率损失；电纳（电容）反映载流线路周围产生的电场效应。注意：这些参数是沿线路均匀分布的。2/2/2023

二、输电线路的参数计算及等值电路1．输电线路的参数计算电阻：单根导线的单位长度直流电阻为：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长;导线的额定截面（即标称截面）一般略大于实际截面。通常取;2/2/2023工程计算中，可先查出导线单位长度电阻值r1，则需要指出：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：

式中，α为电阻的温度系数(1/℃)，铜取0.00382（1/℃），铝取0.0036（1/℃）。

二、输电线路的参数计算及等值电路2/2/2023电抗：每相导线单位长度的等值电抗为：

二、输电线路的参数计算及等值电路式中，μr为相对磁导率，铜和铝的;

r为导线半径（m）；

为三相导线的线间几何均距（m）。geD2/2/2023

二、输电线路的参数计算及等值电路若为分裂导线，式中的r用req替代，考虑分裂根数m即可。m为每相导线的分裂根数；r为分裂导线的每一根子导线的半径；d1k为分裂导线一相中第1根与第k根子导线之间的距离，k=2,3,……,m；Π为有示连乘运算的符号。2/2/2023注意：为了使三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。一次整循环换位若三相导线等边三角形排列，则若三相导线水平等距离排列，则通常架空线路的电抗值在0.4Ω/km左右，则

二、输电线路的参数计算及等值电路三相导线的布置方式a）等边三角形布置b）水平等距布置2/2/2023电纳：每相导线单位长度的等值电容（F/km）为：

则单位长度的电纳（S/km）为：一般架空线路b1的值为S/km左右，则电导：电导参数是反映沿线路绝缘子的泄露电流和导线周围空气电离产生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。

二、输电线路的参数计算及等值电路2/2/2023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。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（S/km）为：因此，式中，为实测线路单位长度的电晕损耗功率（kW/km）。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。

二、输电线路的参数计算及等值电路2/2/2023表4.2不需计算电晕的导线最小直径（海拔不超过1000m）额定电压(kV)60以下110154220330500750导线外径(mm)不限制9.613.721.333.22×21.3相应导线型号LGJ-50LGJ-95LGJ-600LGJ-600LGJ-240LGJQ-400×2LGJQ-500×4

二、输电线路的参数计算及等值电路2/2/20232．输电线路的等效电路

二、输电线路的参数计算及等值电路分布参数等值电路2/2/20232．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）。π型或T型等效电路：（110～220kV）和长度不超过100km的电缆线路（10kV以上）。用于长度为100～300km的架空线路图4.21一字型等效电路图4.22π型或T型等效电路a）π型b）T型

二、输电线路的参数计算及等值电路例4.1例4.22/2/20234.1电力系统元件参数和等效电路

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。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。双绕组变压器的等效电路a）Γ型等效电路b）励磁支路用功率表示的等效电路c）简化等效电路2/2/2023电阻RT：由于所以（Ω）

电抗XT：由于对小容量变压器，则所以（Ω）

三、变压器的参数计算及等效电路2/2/2023电导GT：变压器的电导是用来表示铁心损耗的。电纳BT：变压器的电纳是用来表征变压器的励磁特性的。所以（S）

因此（S）

说明：以上各式中，U

、S、P、Q、的单位分别为kV、MVA、kW和kvar。

三、变压器的参数计算及等效电路2/2/2023２．三绕组变压器三绕组变压器的等效电路如图3-19所示。图4.26三绕组变压器的等效电路a）励磁回路用导纳表示b）励磁回路用功率表示

三、变压器的参数计算及等效电路2/2/2023电阻RT1、RT2、RT3三绕组变压器容量比有三种不同类型：100/100/100：三个绕组的容量均等于变压器的额定容量；100/100/50：第三个绕组的容量为变压器额定容量的50%；100/50/100：第二个绕组的容量为变压器额定容量的50%。

三、变压器的参数计算及等效电路2/2/2023由得：

所以通过短路试验可得到任两个绕组的短路损耗、、，则每一个绕组的短路损耗为

对100/100/100的变压器：

三、变压器的参数计算及等效电路2/2/2023短路试验有两组数据是按50%容量的绕组达到额定容量时测量的值。因此，应先将各绕组的短路损耗按变压器的额定容量进行折算，然后再计算电阻。如对容量比为100/100/50的变压器，其折算公式为式中，、为未折算的绕组间短路损耗（铭牌数据）；、为折算到变压器额定容量下的绕组间短路损耗。对100/100/50和100/50/100的变压器：

三、变压器的参数计算及等效电路2/2/2023电抗XT1、XT2、XT3所以由得：电导GT与电纳BT：同双绕组变压器。说明：1）厂家给出的短路电压百分数已归算到变压器的额定容量，因此在计算电抗时，不论变压器各绕组的容量比如何，其短路电压百分数不必再进行折算。2）参数计算时，要求将参数归算到哪一电压等级，则计算公式中的UN为相应等级的额定电压。

三、变压器的参数计算及等效电路2/2/20233．自耦变压器的参数和等值电路

三、变压器的参数计算及等效电路电力系统中使用的一般是三绕组自耦变压器，其电气接线如图4.28（a）所示。就端子等效而言，它和普通三绕组变压器一样的，见图4.28（b）。因此，自耦变压器的参数和等值电路的确定也和普通变压器相同。2/2/20233．自耦变压器的参数和等值电路因自耦变压器第三绕组的容量小于变压器的额定容量SN，而短路试验数据中的一般是未经归算的。、所以，用此数据进行参数计算时有一个容量归算问题，即需将短路损耗乘以，将短路电压百分值乘以例4.3例4.42/2/20234．变压器的π型等值电路

三、变压器的参数计算及等效电路通常在变压器等值电路中，变压器的阻抗是折算到高压侧的，因此计算得到的低压侧电压、电流也均为折算到高压侧的数值。为直接求出低压侧的实际电压与实际电流，可在变压器等值电路中，增加一个只反映变比的理想变压器。所谓理想变压器是一种无损耗、无漏磁，也不需要励磁电流的变压器。2/2/2023如果不计励磁支路或将励磁支路另外处理4．变压器的π型等值电路例4.52/2/2023

四、发电机和负荷的参数及等值电路1.发电机的参数及等值电路

（1）发电机的电抗制造厂一般给出以电机额定阻抗为基准的发电机电抗百分比XG(%)，即2/2/2023（2）发电机的等值电路

四、发电机和负荷的参数及等值电路1.发电机的参数及等值电路

图4.34发电机的等值电路(a)以电压源表示；(b)以发出的功率表示；(c)以发出的有功功率及机端电压表示2/2/2023

四、发电机和负荷的参数及等值电路2.负载的参数及等值电路图4.35负荷的等值电路(a)以功率表示；(b)以阻抗表示；(c)以导纳表示

2/2/20234.2简单电力网的潮流计算

电力网潮流计算计算的任务：针对具体的电力系统（已知电力系统的结构及联接关系），根据给定的有功、无功负荷，发电机发出的有功功率以及发电机母线电压有效值，求解电力网中其它各母线的电压、各条线路中的功率以及功率损耗等。潮流计算不仅经常进行，而且还是其它计算的基础。2/2/20233.3简单电力网的潮流计算

一、电压降落、电压损失和电压偏移

1.电压降落:指线路首末端电压的相量差，即2/2/2023当负荷为感性时，因此其中：——电压降落的纵分量

——电压降落的横分量

则上式两侧乘以可把相电压相量改为线电压相量，单相功率也可以改用三相功率表示，即2/2/2023线路首端电压有效值为：首末端电压的相位差为：说明：上述公式是按感性负荷下推出的，若为容性负荷，公式不变，无功功率Q前面的符号应改变。2/2/20232．电压损失:线路首末端电压的代数差，即因此将按二项式定理展开并取前两项得：2/2/2023P2、Q2、U2的单位分别为kW、kvar

和kV

，且所有参数必须是线路上同一点的参数。几点说明:

对于110kV及以下电压等级的电力网，可忽略电压降落的横分量，此时，电压损失就等于电压降落的纵分量，即

2/2/2023电压损失通常以线路额定电压的百分数表示，即如果已知线路首端的参数

P1、Q1、U1，则规程规定：电力网正常运行时的最大电压损耗一般不应超过10%；故障运行一般不超过15%~20%。教材有详细推导2/2/20233.电压偏移：电力网中任意点的实际电压U同该处网络额定电压UN的数值差，它反映的是电压质量。2/2/2023

4.配电网的电压损失计算

（1）放射形线路电压损失计算放射形线路如图4.39a所示。设线路首末端相电压分别为和，负荷电流为I，负荷的功率因数为，则2/2/2023一相的电压损失为：为便于计算，用代替，则（1）放射形线路电压损失计算2/2/2023换算成线电压损失为：式中，P、Q、UN、的单位分别为kW、kvar、kV和V。（1）放射形线路电压损失计算2/2/2023（2）树干式线路电压损失计算各支线的负荷功率——用p、q表示；各段干线的功率

——用P、Q表示；各段线路的长度、电阻和电抗——分别用l、r和x表示；各负荷到电源之间的干线长度、电阻和电抗——分别用L、R和X表示。

2/2/2023若忽略各段线路的功率损耗，则每段干线的功率可用各支线的负荷功率表示，即l1段：l2段：l3段：各线干段的电压损失为:l1段：l2段：l3段：图3-22树干式线路电压损失计算图（2）树干式线路电压损失计算2/2/2023n段干线的总电压损失为各段干线的电压损失之和，即若将各线干段的负荷用各支线负荷表示，则上式可写成：（2）树干式线路电压损失计算2/2/2023电压损失的百分数为或n段干线的总电压损失为各段干线的电压损失之和，即若将各线干段的负荷用各支线负荷表示，则上式可写成：（2）树干式线路电压损失计算2/2/2023当各段线路的导线截面、功率因数相同时，有（2）树干式线路电压损失计算2/2/2023（3）均匀无感线路电压损失计算对于全线导线型号一致且可不计线路感抗或负荷的线路,其电压损失百分数可表示为

式中,γ为导线的电导率；A为导线的截面；为线路的所有功率矩（或叫负荷矩）之和；2/2/2023

二、功率损耗计算

在电力系统中，由于电力线路、变压器等设备具有阻抗和导纳，造成了有功功率及无功功率的损耗。功率损耗的存在对电力系统运行是不利的：(1)迫使投入运行的发电设备容量要大于用户的实际负荷，从而需要多装设发电机组，多消耗大量的一次能源；(2)产生的热量会加速电气绝缘的老化，缩短电气设备的寿命。这一损耗过大时，还可能因过热烧毁绝缘和熔化导体，致使设备损坏，影响系统的安全运行。所以运行中要设法降低电力系统中的功率损耗。2/2/20231.电力线路功率损耗的计算

线路阻抗支路损耗变动损耗2/2/2023线路阻抗支路损耗变动损耗1.电力线路功率损耗的计算特别注意：电压与功率的对应关系。2/2/2023线路导纳支路损耗

固定损耗

1.电力线路功率损耗的计算2/2/2023阻抗支路中的功率损耗：导纳支路中的功率损耗:RT+jXT2.变压器功率损耗的计算2/2/2023

双绕组变压器的功率损耗

用变压器铭牌数据计算功率损耗

2/2/2023三绕组变压器功率损耗计算用铭牌数据计算2/2/2023三、开式电力网潮流计算电力网首、末端功率和电压的平衡关系2/2/2023⑴已知负荷功率和线路末端电压1)功率平衡关系2)电压平衡关系

选为参考相量根据已知条件，可分为三种情况：2/2/2023⑵已知线路首端功率和线路首端电压

⑶已知线路末端的负荷功率

和线路首端电压①功率平衡计算

②电压平衡计算2/2/2023降压变的处理（1）用UN求得各点的运算负荷（2）从末段线路开始，用UN依次计算各段线路的功率损耗及各段首端功率（3）用UA和已求得的功率分布，从A点开始逐段计算电压降落，求得UbUc和Ud（4）求得Ub和UcUd重复（1）～（3）1.同级电压的开式电力网Abcd123SLDbSLDcSLDd2/2/2023bcdSLDdAR1+jX1R2+jX2R3+jX3jB1/2jB1/2jB2/2jB2/2jB3/2jB3/2SLDbSLDcQB1（1）用UN求得各点的运算负荷2/2/2023SLDdAR1+jX1R2+jX2R3+jX3jB1/2jB1/2jB2/2jB2/2jB3/2jB3/2SLDbSLDcQB1SdR1+jX1R2+jX2R3+jX3jB1/2bcdSbScS3S3S1S2S1S2A2/2/2023（2）从末段线路开始，用UN依次计算各段线路的功率损耗SdR1+jX1R2+jX2R3+jX3jB1/2bcdSbScS3S3S1S2S1S2A2/2/2023SdR1+jX1R2+jX2R3+jX3jB1/2bcdSbScS3S3S1S2S1S2A（3）用UA和已求得的功率分布，从A点开始逐段计算电压降落，求得Ub、Uc和Ud2/2/2023含负荷变压器的计算

首先计算出对应高压侧的负荷功率，再求相应的运算功率T1T2T3AbcdSLDbSLDcSLDd’STS0SLDd2/2/2023T1T2T3AbcdSLDbSLDcSLDd2/2/2023如果节点b接发电机T1T2T3AbcdSGSLDcSLDd2/2/2023AL-1bT

c

d

SLDL-22.两级电压的开式电力网AR1+jX1Z'TR2+jX2jB1/2jB1/2jB2/2bcdjB2/2c'ΔS0SLD方法一：包含理想变压器，计算时，经过理想变压器功率保持不变，两侧电压之比等于实际变比k。2/2/2023AR1+jX1Z'TR'2+jX'2jB1/2jB1/2jB'2/2bd'jB'2/2c'ΔS0方法二：将线路L2的参数归算到L1电压级AL-1bT

c

d

SLDL-22/2/2023方法三：用π型等值电路处理AR1+jX1Z'T/kR2+jX2jB1/2jB1/2jB2/2bdjB2/2cZ'Tk²－kZ'T1－kSLDAL-1bT

c

d

SLDL-22/2/20232/2/20232/2/20232/2/20232/2/20232/2/20232/2/20232/2/20232/2/20232/2/2023作业1、4-122、2/2/2023(1)不计功率损耗的功率初分布四、两端供电网络的功率分布2/2/2023忽略功率损耗，两端取共轭并同乘VN，可得：由前面的方程组可解出循环功率由负荷决定的功率忽略功率损耗的功率分布计算式2/2/2023(2)计及功率损耗的功率分布功率分点：功率由两个方向流入的节点。

有功分点和无功分点可能出现在不同节点。将网络在功率分点处解开，形成两个开式网络，用前述的开式网络计算方法进行计算。2/2/2023闭式网络的计算过程2/2/20232.沿线有k个负荷点的情况2/2/20235.闭式网的电压损耗

与开式网计算方法相同

有功和无功分点在同一处时,功率分点处的电压最低；若不在同一点，则需分别计算实际电压值，确定电压最低点。2/2/20232/2/20232/2/20232/2/20232/2/20232/2/20232/2/2023五、多级电压环网的潮流计算1.两台并联变压器构成的多电压级环网k:11:k2/2/20231.两台并联变压器构成的多电压级环网

k:11:k2/2/20232/2/20232/2/20232/2/20234.3输电线路导线截面的选择

一、导线截面选择的基本原则1．发热条件：导线在通过正常最大负荷电流（计算电流）时产生的发热温度不超过其正常运行时的最高允许温度。2．电压损失条件：导线或电缆在通过正常最大负荷电流时产生的电压损失应小于允许电压损失，以保证供电质量。2/2/2023在正常工作条件下，导线应有足够的机械强度以防止断线，故要求导线截面不应小于最小允许截面。选择导线截面时，既要降低线路的电能损耗和维修费等年运行费用，又要尽可能减少线路投资和有色金属消耗量，通常可按国家规定的经济电流密度选择导线截面。3．机械强度条件：4．经济条件：

3.4输电线路导线截面的选择表4.3架空线路按机械强度要求的导线最小允许截面面积（单位：mm2）导线种类35kV及以上线路6～10kV线路1kV以下低压线路居民区非居民区一般与铁路交叉时铝及铝合金线3535251635钢芯铝绞线2525161616钢线16161616162/2/2023

3.4输电线路导线截面的选择5．电晕条件：高压输电线路产生电晕时，不仅会引起电晕损耗，而且还产生噪声和无线电干扰，为了避免电晕的发生，导线的外径不能过小。根据设计经验，导线截面选择的原则如下：

对区域电力网：先按经济电流密度按选择导线截面，然后再校验发热条件、机械强度和电晕条件。对地方电力网：先按允许电压损失条件选择导线截面，以保证用户的电压质量，然后再校验机械强度和发热条件。对低压配电网：通常先按发热条件选择导线截面，然后再校验机械强度和电压损失。2/2/20233.4输电线路导线截面的选择

二、按发热条件选择导线截面按发热条件选择三相系统中的相线截面的方法:应使导线的允许载流量Ial不小于通过相线的计算电流I30，即

此时，按发热条件选择截面的条件为：≥≥导线的允许载流量与环境温度和敷设条件有关。当导线敷设地点的环境温度与导线允许载流量所采用的环境温度不同时，则允许载流量应乘以温度校正系数，即2/2/20233.4输电线路导线截面的选择或∴即：铜导线允许载流量为同截面铝导线允许载流量的1.3倍。环境温度的规定：在室外，取当地最热月平均气温；在室内，取当地最热月平均气温加5℃。对埋入土中的电缆，取当地最热月地下0.8～1m深处的土壤月平均气温。铜、铝导线的等效换算:

若近似认为铜、铝导线的散热情况相同，则其发热温度相同时，可认为其功率损耗相同，即：2/2/20233.4输电线路导线截面的选择对动力线路，一般要求中性线截面应不小于相线截面的一半，即≥0.5；对照明线路，因中性线电流与相线电流相等，因此，可取。保护线（PE线）截面的选择：保护线截面一般应不小于相线截面的一半，即≥0.5；当相线截面≤

16mm2时，可取。中性线（N线）截面的选择：对动力线路，一般要求中性线截面应不小于相线截面的一半，即≥0.5；对照明线路，因中性线电流与相线电流相等，因此，可取。保护中性线（PEＮ线）截面的选择：PEＮ线兼有中性线和保护线的双重功能，截面选择应同时满足上述二者的要求，并取其中较大者作为PEＮ线截面，因此≥(0.5～1)。低压系统中性线和保护线的选择2/2/20233.4输电线路导线截面的选择式中，为过流保护装置的动作电流，对于熔断器为熔体的额定电流，为绝缘导线或电缆的允许短时过负荷倍数。

≤需要指出：若上式不满足要求，应加大导线截面，从而使Ial增大。按发热条件选择导线或电缆截面时，还必须与其相应的过流保护装置（熔断器或低压断路器的过流脱扣器）的动作电流相配合，以便在线路过负荷或短路时及时切断线路电流，保护导线或电缆不被毁坏。因此，应满足的条件是：2/2/20233.4输电线路导线截面的选择

三、按允许电压损失选择导线截面由于导线截面对电抗的影响很小，所以，当、一定时，可认为近似不变。因此，可初选一种导线的单位长度电抗值x1（6～110kV架空线路取0.3～0.4Ω/km，电缆线路取0.07～0.08Ω/km），则2/2/20233.4输电线路导线截面的选择而∴由得：若，可不计，则式中，为允许电压损失（V）。说明：求出导线截面Ａ后，应选择一个与其接近而偏大的标准截面作为导线截面。式中，UN、、pi、

Li、γ的单位分别为kV、V、kW、km和。2/2/2023

[例4.9]某丝绸炼染厂,供电电源由距该厂2km的35kV地区变电所，以一回路10kV架空线供电。当地最热月平均最高气温为35℃，该厂的计算负荷为P30=1111.2kW，Q30=524.6kvar，S30=1229kVA，其允许电压损耗为5%，由于供电线路不长，按允许电压损耗选择导线截面，然后按发热条件和机械强度进行校验。

（1）按允许电压损失选择导线截面已知，P30=1111.2kW，Q30=524.6kvar，S30=1229kVA其允许电压损失为5%，设x1=0.4Ω/km，则V2/2/20233.4输电线路导线截面的选择所以初步选LJ-16型铝绞线。（2）按发热条件进行校验线路的计算电流为：当地最热月平均最高气温为35℃，LJ-16型铝绞线的允许载流量为A＞71A，故满足发热条件。2/2/2023（3）按机械强度进行校验查表4.3知，10kV架空铝绞线的最小截面为25mm2，不满足机械强度条件。因此，该厂10kV进线应采用LJ-25型铝绞线。2/2/20233.4输电线路导线截面的选择

四、按经济电流密度选择导线截面1．经济电流密度的概念

导线截面越大，线路的功率损耗和电能损耗越小（即年运行费用越小），但是线路投资和有色金属消耗量都要增加；反之，导线截面越小，线路投资和有色金属消耗量越少，但是线路的功率损耗和电能损耗却要增大（即年运行费用越大）。综合以上两种情况，使年运行费用达到最小、初投资费用又不过大而确定的符合总经济利益的导线截面，称为经济截面，用Aec表示。对应于经济截面的导线电流密度，称为经济电流密度，用jec表示。2/2/2023图4.58是年运行费用F与导线截面A的关系曲线。1——年折旧费和年维修管理费之和与导线截面的关系曲线；3——为曲线1与曲线2的叠加，表示线路的年运行费与导线截面的关系曲线。2——年电能损耗费与导线截面的关系曲线；由图可知，曲线3的最低点（a点）的年运行费用最小，但从综合经济效益考虑，导线截面选Ab比选Aa更为经济合理，即

Ab为经济截面。

图4.58线路年运行费用与导线截面的关系曲线

四、按经济电流密度选择导线截面2/2/20233.4输电线路导线截面的选择2．按经济电流密度选择导线截面的方法我国现行的经济电流密度见书中表4.4。则说明：计算出经济截面Aec后，应选最接近而又偏小一点的标准截面。

2/2/2023例4.10有一条长15km的35kV架空线路，计算负荷为4850kW，功率因数为0.8，年最大负荷利用小时数为4600h。试按经济电流密度选择其导线截面，并校验其发热条件和机械强度。3.4输电线路导线截面的选择2/2/2023线路的计算电流为：由表4.4，查得jec=1.15A/mm2,因此，导线的经济截面为选LGJ-70型铝绞线。（2）校验发热条件：查附录表得LGJ-70的允许载流量（室外25℃）A＞Ａ，因此发热条件满足要求。

（3）校验机械强度：

查表4.3得，35kV钢芯铝绞线的最小允许截面为25mm2，因此所选LGJ-70满足机械强度要求。

解：（1）按经济电流密度选择导线截面2/2/20233.5电力网的电能损耗一、电能损耗和损耗率年电能损耗供电量：发电量与厂用电之差损耗率（网损率、线损率）：是衡量供电企业技术和管理水平的重要标志。2/2/20231.年负荷损耗率法年负荷率线路年负荷损耗率线路年负荷损耗率与年负荷