架空输电线路序阻抗和等值电路分析

1.单回架空线路

架空线路属于静止元件，它的正序阻抗等于负序阻抗。一般可以按式（8-9）计算：

图8-12　中性点经阻抗接地时的零序等值电路

（a）接线图；（b）等值图；（c）等值电路

图8-13　中性点直接接地自耦变压器零序等值电路（Xm0≈∞）

（a）双绕组自耦变压器；（b）三绕组自耦变压器

式中 r——相导线单位长度电阻，Ω/km；

Deq——三相导线的几何均距；

Ds——一相导线的自几何均距。

输电线路零序阻抗的大小与线路是单回线路还是双回线路架设、线路是否装设架空地线以及架空地线的材料等因素有关。

三相单回架空线路零序阻抗一般可以按下式计算

在三相架空线路中，各相零序电流大小相等，相位相同，所以，各相间的互感磁通是相互加强的，故零序阻抗要大于正序阻抗。

2.平行架设的双回架空线路

输电线路平行架设时，三相零序电流之和不为零，并且双回路都以同一大地作为零序电流的返回通路，因此不能像正（负）序电流那样，可以忽略平行回路间的影响。图8-14（a）表示两端共母线的双回输电线路。这两回线路的电压降分别为

式中 ——线路Ⅰ和Ⅱ中的零序电流；

ZⅠ0、ZⅡ0——不计两回线路间互相影响时线路Ⅰ和Ⅱ的一相零序等值阻抗；

ZⅠ-Ⅱ0——平行线路Ⅰ和Ⅱ之间的零序互阻抗。

图8-14　双回平行输电线路的零序等值电路

（a）零序电流回路；（b）零序等值电路

式（8-11）可改写为

由此可见，由于平行线路间的互阻抗的影响，使输电线路的零序等值阻抗增大了。

在以上各式中，ZⅠ0和ZⅡ0的每单位长度的值可用式（8-10）计算。ZⅠ-Ⅱ0的每单位长度的值可用式（8-14）计算

式（8-14）等号右边出现系数3是因为线路之间的互阻抗电压降是由三倍的一相零序电流产生的。

3.架空地线对输电线路零序阻抗及等值电路的影响(www.xing528.com)

图8-15所示为有架空地线的单回输电线路零序电流的通路。线路中的零序电流入地之后，由大地和架空地线返回，此时地中电流＝。我们假设架空地线也由三相组成，每相电流＝/3。这样，架空地线的影响可以按平行架设的输电线路来处理，不同的是架空地线电流的方向与输电线路零序电流的方向相反。据此，可以做出有架空地线的单回线路一相的示意图，如图8-16（a）所示。

图8-15　有架空地线时零序电流的通路

图8-16　有架空地线的输电线路及其零序等值电路

（a）零序电流回路；（b）零序等值电路；（c）简化电路

根据图8-16（a），可以列出输电线路和架空地线的电压降方程，因架空地线两端接地，所以

式中 Z0——无架空地线时输电线路的零序阻抗；

Zg0——架空地线一大地回路的自阻抗；

Zgm0——架空地线与输电线路间的互阻抗。

由式（8-15）可以解出

其中

这就是具有架空地线的三相输电线路每相的等值零序阻抗。

由式（8-17）可以做出零序等值电路，如图8-15（b）所示。

式中 rs——架空地线单位长度的电阻；

Dsg——架空地线的自几何均距。

利用式（8-14）可以求得Zgm0的单位长度值

式中 DL-g——线路和架空地线间的互几何均距。

式（8-16）表明，架空地线使输电线路的等值零序阻抗减小。这是因为地线中的电流相位和导线中的电流相位相反，计及地线电流的作用时，与导线交链的磁通减少了。同时，由于地线的分流作用，也减小了大地电阻上的电压降。

在实用计算中，架空线路每一回路的每相各序电抗可以采用表8-2给出的数值。

表8-2　输电线路各序电抗值

4.电缆线路

电缆线路是静止元件，它的正序电抗等于负序电抗。由于电缆的三相芯线间的距离远比架空线路的线间距离要小得多，所以，电缆线路的正序电抗小于架空线路的正序电抗。

电缆线路的零序电抗一般由试验确定。

在近似计算中，电缆线路的参数也可以采用表8-2给出的数值。

电缆线路的正序、负序、零序等值电路，均可用一电抗参数表示。