电力系统元件模型和参数计算及模型
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2.2电力线路的参数及数学模型电力线路分为架空线路和电缆线路。
由于架空线路比电缆线路建造费用低,施工期短,维护方便,因此架空线路应用更为广泛。
2.2.1 电力线路的基本结构1.架空线路架空线路主要由导线、避雷线(又称架空地线)、杆塔、绝缘子串和金具等部分组成,如图(2-11)所示。
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,保护线路免遭直击雷的破坏。
杆塔用来支撑导线和避雷线,并使导线和导线之间、导线与接地体之间保持必要的安全距离。
绝缘子用来使导线与导线、导线与杆塔之间保持绝缘状态,它应能承受最高运行电压和各种过电压而不致被击穿或闪络。
金具是用来固定、悬挂、连接和保护架空各主要元件的金属器件的总称。
图2-11架空线路2.电缆线路电缆是将导电芯线用绝缘层及防护层包裹,敷设于地下、水中、沟槽等处的电力线路。
由于其造价高,故障后检测故障点位置和维修较麻烦等缺点,因而使用范围远不如架空线路。
但电缆线路具有占地面积少,供电可靠,极少受外力破坏,对人身也较安全,可使城市美观等优点。
因此,在大城市空中走廊的地区,在发电厂和变电所的进出线处,在穿过江河湖海地区以及国防或特殊需要的地区,往往都采用电力电缆线路。
2.2.2电力线路的参数对电力系统进行定量分析及计算时,必须知道其各元件的等值电路和电气参数。
本节主要介绍电力线路的参数及其计算。
电力线路的电气参数是指线路的电阻r、电抗x、电导g和电纳b。
下面就架空线路参数进行讨论(架空线一般采用铝线、钢芯铝线和铜线)。
1. 输电线路的电阻有色金属导线(含铝线、钢芯铝线和铜线)每单位长度的电阻可引用电路课程中导体的电阻与长度、导体电阻率成正比,与横截面积成反比的原理计算:(2-26)式中,r为导线单位长度电阻,;为导线材料的电阻率,;S为导线截面积,mm2。
在电力系统计算中,导线材料的电阻率采用下列数值:铜为18.8,铝为31.5。
它们略大于这些材料的直流电阻率,其原因是:①通过导线的三相工频交流电流,而由于集肤效应和邻近效应,使导线内电流分布不均匀,截面积得不到充分利用等原因,交流电阻比直流电阻大;②由于多股绞线的扭绞,导线实际长度比导线长度长2%~3%;③在制造中,导线的实际截面积比标称截面积略小。