主馈线

主馈线是指从飞机主发电机的输出端至发电机汇流条之间的导线，其性能与电源系统的重量、电能质量和可靠性密切相关。主馈线是飞机交流电源系统的重要环节，发电系统调压点的电压等于发电机端电压与主馈线的压降之差，发电机除了要为负载提供功率，还需要提供主馈线消耗的有功和无功功率，主馈线上阻抗的存在增加了发电机的负担；另外，主馈线阻抗对电能质量也有明显的影响，这种影响在大容量负载起动或切换过程、发电机或者配电线路故障等瞬态过程中更加严重，易导致电压瞬变超出标准中规定的瞬态范围极限，从而危害到负载设备。所以，开展飞机主馈线的阻抗研究具有重要的意义。

主馈线定义主馈线是指从飞机主发电机的输出端至发电机汇流条之间的导线，其性能与电源系统的重量、电能质量和可靠性密切相关。主馈线是飞机交流电源系统的重要环节，发电系统调压点的电压等于发电机端电压与主馈线的压降之差，发电机除了要为负载提供功率，还需要提供主馈线消耗的有功和无功功率，主馈线上阻抗的存在增加了发电机的负担；另外，主馈线阻抗对电能质量也有明显的影响，这种影响在大容量负载起动或切换过程、发电机或者配电线路故障等瞬态过程中更加严重，易导致电压瞬变超出标准中规定的瞬态范围极限，从而危害到负载设备。所以，开展飞机主馈线的阻抗研究具有重要的意义。

主馈线分类电力系统主馈线电力系统的投资策略应该以综合效益最佳为目的。配电网作为电力系统的一部分,其投资行为当然也是以此为目的的。配电网的设备的投入都应该紧紧围绕经济性来进行。一方面,在配电网中为提高对用户供电可靠性往往需要增加设备,这使得投入增加;另一方面,对用户供电可靠性增加会使用户的停电损失减少。如果将增加可靠性而增加设备的投入当成可靠性成本,而将用户供电可靠性的增加使用户的停电损失减少看成可靠性效益川,有必要寻找一个比较好的投资策略,使可靠性成本与可靠性效益综合最为有利。研究配网中主馈线分段开关对配电网可靠性影响的基础上,给出了有关配电网主馈线分段开关设置的一个定理,可以根据该定理来决定满足条件的主馈线分段开关的设置。针对配电网负荷多变的特点, 提出采用电容器对 10 kV 配电网进行无功补偿时, 采用分支线路末端配电变压器低压侧和主馈线相结合的优化补偿方式。以系统有功网损、电容器的安置费用加权最小为目标函数。根据配电网辐射状树形分布特征, 首先在分支线路末端以提高线路功率因数确定电容器的补偿容量及其类型, 然后在主馈线上依无功负荷的分布情况再确定电容器补偿的最佳位置和容量。潮流计算采用配电网广泛使用的前推回代法。最后, 以实际电网为例, 说明了该算法的可行性和优越性。1

配电系统主馈线我国城乡 10 kV 配电网广泛采用树形、多分支的单向辐射型供电方式。其存在线路供电半径长、功率因数低、线路损耗大、末端电压质量差等特征。因此, 在线路上合理安装电容器, 可改善系统运行性能、降低网络损耗、提高配电系统的电压质量, 具有良好的经济和社会效益。电容器由于其投资省、见效快、安装简便、维护工作量小、事故率低等优点而成为无功补偿设备的首选。对于电容器优化配置问题, 理论界已经提出了许多优化算法,应用的遗传算法、模拟退火算法和 Tabu 搜索算法等, 它们都是假定在高负荷下无功需求最大来确定补偿位置, 然后再确定补偿容量, 但在实际工程中有很多节点在低负荷下却需要很大的无功注入。这样, 上述算法就无法达到优化补偿的要求。因此, 本文针对配电网的特点提出了分支线路末端配电变压器低压侧和主馈线相结合的优化补偿方式。电容器优化配置就是在满足系统各种运行条件的限制下, 确定电容器的最佳位置、容量及其类型以获得最大的经济效益。本方案采用分支线路和主馈线相结合的优化补偿方式。首先, 在功率因数较低的分支线路配电变压器低压侧母线上安装电容器组, 此时主馈线上的无功分布将会发生变化。然后,在主馈线上根据无功负荷的分布情况确定主馈线上的电容器最佳补偿容量和位置。下面先讨论分支线路上的电容器优化补偿。在配电变压器低压侧采用固定电容器进行补偿,可以有效地补偿配电变压器空载无功, 使该部分无功就地平衡, 从而提高配电变压器利用率, 降低因无功在线路中流通产生的有功损耗针对配电网负荷多变的特点, 把负荷分为低、中、高 3 个等级, 采用在分支线路末端配电变压器低压侧分散补偿和主馈线上集中补偿相结合的方式, 将电容器分散安装在功率因数较低的企业、村镇终端变或公用配电变压器低压母线上, 具有配置灵活、效果明显等优点, 绝对不会出现无功过补的现象。当低负荷时只有固定电容器投入运行,中、高负荷时可投切电容器根据无功需求自动投入运行; 而在主馈线上考虑无功负荷的分布情况进行电容器配置, 使无功尽量保证就地平衡, 主馈线集中配置电容器可以弥补分散配置补偿的不足, 并有效改善因输电线路过长而导致线路末端电压低的现象。两者有机结合配置最终达到了减少有功损耗、提高电压质量的目的。实际应用表明了本算法的可行性和优越性。

飞机主馈线以大型飞机变频交流（AC）电源系统为研究背景，针对主馈线敷设方式缺乏有效的交流电阻解析计算方法的现状，研究导体间具有通用性的邻近因子解析计算方法，能够理论计算宽变频范围内两根导体在不同材料、不同半径、不同中心距离下的交流电阻值，该计算方法具有求解过程简单、物理意义明确、适用范围广、精度高等优点。通过对比航空电缆交流电阻的解析计算、有限元仿真计算和实验计算结果，验证了该方法的有效性和正确性。该计算方法解决了传统使用有限元仿真工具计算交流电阻时过程繁琐、耗时长的问题，简化了计算步骤，具有重要的工程应用价值，并为多导体主馈线敷设方式交流电阻解析计算方法的推导奠定基础。2

主馈线应用目前大型飞机正朝着全电化和多电化的方向发展，电源系统的容量也越来越大。变频交流电源系统具有结构简单、可靠性高、效率高、费用低的优点，因而适合作为大容量的飞机交流电源系统，是大型飞机的发展趋势之一。大型飞机变频交流电源系统的显著特点是容量大大提高，且主馈线的长度显著增加。其稳态电源频率范围是360～800Hz，最高频率相比传统400Hz恒频交流电源系统提高了一倍。频率的提高以及主馈线长度的增加引起主馈线阻抗增大，并且由于电源系统容量的提高，主馈线电流大大增加，因此主馈线电压损失和损耗的问题非常突出。在变频系统中，较高频率时电压不平衡度会更大，这主要是由于馈线阻抗的增大所引起的，并且主馈线阻抗将对系统带不平衡负载能力、开关过程的瞬态电压、电压跌落及波形畸变等产生较大影响；因此，为了提高电源系统电能质量，也必须开展主馈线阻抗的优化方法研究。3

本词条内容贡献者为:

王慧维 - 副研究员 - 西南大学