Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






Схемы замещения ЛЭП






Параметры фаз ЛЭП равномерно распределены по ее длине, т.е. ЛЭП представляет собой цепь с равномерно распределенными параметрами. Точный расчет схемы, содержащей такую цепь, приводит к сложным вычислениям. В связи с этим при расчете ЛЭП в общем случае применяются упрощенные Т- и П-образные схемы замещения с сосредоточенными параметрами (рисунок 7.27). Погрешности электрического расчета линии при Т- и П-образной схемах замещения примерно одинаковы и зависят от длины линии. Допущение о сосредоточенности реально равномерно распределенных параметров по длине ЛЭП справедливо при протяженности ВЛ не превышающей 300 – 350 км, а для КЛ 50 – 60 км. Для ЛЭП большей длины применяют различные способы учета распределенности их параметров.

Выделим в схемах замещения продольные элементы – сопротивления ЛЭП Z = R + j X и поперечные элементы – проводимости Y = G + j B (рис. 7.27). Значения указанных параметров ЛЭП определяются в результате умножения погонных параметров (R 0, X 0, G 0, B 0) на протяженность ЛЭП L, км.

 

Рисунок 7.27 – Схемы замещения ЛЭП: а – Т-образная; б – П-образная

Для ЛЭП конкретного исполнения и класса напряжения используют частные случаи этих схем в зависимости от физического проявления и величины соответствующего параметра. Рассмотрим краткую суть этих параметров.

Активное сопротивление обуславливает нагрев проводов (тепловые потери) и зависит от материала токоведущих проводников и их сечения. Для линий с проводами небольшого сечения, выполненных цветным металлом (алюминий, медь), активное сопротивление принимают равным омическому (сопротивлению постоянного тока), поскольку проявление поверхностного эффекта при промышленной частоте 50 Гц незаметно (около 1 %). Для проводов большого сечения (500 мм2 и более) явление поверхностного эффекта при промышленных частотах значительно.

Активное погонное сопротивление линии определяется по формуле, Ом/км,

где ρ – удельное активное сопротивление материала провода, Ом.мм2/км;

F – сечение фазного провода (жилы), мм2.

Для технического алюминия в зависимости от его марки можно принять ρ = 29, 5 – 31, 5 Ом.мм2/км, для меди ρ = 18, 0 – 19, 0 Ом.мм2/км.

Активное сопротивление не остается постоянным. Оно зависит от температуры провода, которая определяется температурой окружающей среды, скоростью ветра и значением проходящего по проводу тока.

Омическое сопротивление упрощенно можно трактовать как препятствие направленному движению зарядов узлов кристаллической решетки материала проводника, совершающих колебательные движения около равновесного состояния. Интенсивность колебаний и, соответственно, омическое сопротивление возрастают с ростом температуры проводника.

Зависимость активного сопротивления от температуры провода t определяется в виде

где – нормативное сопротивление при температуре проводника t = 20оС;

α – температурный коэффициент электрического сопротивления, Ом/град (для медных, алюминиевых и сталеалюминиевых проводов α = 0, 00403, для стальных α = 0, 00455).

Трудность уточнения активного сопротивления линий в зависимости от температуры провода заключается в том, что температура провода, зависящая от токовой нагрузки и интенсивности охлаждения, может заметно повышать температуру окружающей среды. Необходимость такого уточнения может возникнуть при расчете сезонных электрических режимов.

При расщеплении фазы ВЛ на п одинаковых проводов необходимо учитывать суммарное сечение проводов фазы:

Индуктивное сопротивление провода обусловлено магнитным полем, возникающим вокруг и внутри проводника при протекании по нему переменного тока. В проводнике наводится ЭДС самоиндукции, направленная в соответствии с правилом Лоренца, противоположно ЭДС источника. Противодействие, которое оказывает ЭДС самоиндукции изменению ЭДС источника, и обуславливает индуктивное сопротивление проводника. Погонное индуктивное сопротивление определяется по эмпирической формуле, Ом/км,

Если принять частоту тока 50 Гц, то при указанной частоте для проводов из цветных металлов (магнитная проницаемость μ = 1) получим

Чем больше частота питающего тока, тем больше индуктивное сопротивление проводов. При постоянном токе (ω = 0) индуктивное сопротивление ЛЭП отсутствует.

В приведенных формулах D ср – среднегеометрическое расстояние между проводами, м; r пр – радиус провода, м. Они должны иметь одинаковую размерность

Величина среднегеометрического расстояния между фазными проводами, м,

зависит от расположения фазных проводов (шин). Фазы ВЛ могут располагаться горизонтально или по вершинам треугольника, фазные шины токопроводов в горизонтальной или вертикальной плоскости, жилы трехжильного кабеля – по вершинам равностороннего треугольника.

На индуктивное сопротивление фаз многофазных ЛЭП оказывает влияние взаимное расположение фазных проводов. Кроме ЭДС самоиндукции, в каждой фазе наводится противодействующая ей ЭДС взаимоиндукции. Поэтому при симметричном расположении фаз, например, по вершинам равностороннего треугольника, результирующая противодействующая ей ЭДС во всех фазах одинакова, а следовательно одинаковы, пропорциональные ей индуктивные сопротивления фаз. При горизонтальном расположении фазных проводов потокосцепление фаз неодинаково, поэтому индуктивные сопротивления фазных проводов отличаются друг от друга. Для достижения симметрии параметров фаз на специальных опорах выполняют транспозицию фазных проводов.

При сближении фазных проводов влияние ЭДС взаимоиндукции возрастает, что приводит к уменьшению индуктивного сопротивления ЛЭП. Особенно заметно снижение индуктивного сопротивления (в 3 – 5 раз) в кабельных линиях. Разработаны компактные ВЛ высокого и среднего напряжения повышенной пропускающей способности со сближенными фазами с использованием эффекта взаимного влияния цепей и сниженным на 25 – 30 % индуктивным сопротивлением.

При отсутствии справочных данных фактический радиус многопроволочных проводов r пр можно определить по суммарной площади сечения токоведущей и стальной части провода, увеличив его с учетом скручивания на 15 – 20 %, т.е.

Отметим, что индуктивное сопротивление имеет две составляющие: внешнюю и внутреннюю. Внешнее индуктивное сопротивление определяется внешним магнитным потоком, образованным вокруг проводов, и значениями D ср и r пр. Естественно, что с уменьшением расстояния между фазами растет влияние ЭДС взаимоиндукции и индуктивное сопротивление снижается, и наоборот. У кабельных линий с их малыми расстояниями между токоведущими жилами индуктивное сопротивление значительно (в 3 – 5 раз) меньше, чем у воздушных. Для определения Х 0 кабельных линий приведенные выше формулы не применяют, т.к. они не учитывают конструктивные особенности кабелей. Поэтому при расчетах пользуются заводскими данными об индуктивных сопротивлениях кабелей, приводимыми в справочниках. Внутреннее индуктивное сопротивление определяется внутренним потоком, замыкающимся в проводах.

Таким образом, активное сопротивление ЛЭП зависит от материала, сечения и температуры провода. Индуктивное сопротивление ЛЭП определяется исполнением линии, конструкцией фазы и практически не зависит от сечения проводов (значение lg(D ср/ r пр) ≈ const).

Емкостная проводимость обусловлена емкостями между фазами, фазными проводами и землей. В схеме замещения ЛЭП используется расчетная (рабочая) емкость плеча эквивалентной звезды, полученной из преобразования треугольника проводимостей в звезду (рисунок 7.28).

Рисунок 7.28 – Емкости трехфазных ЛЭП: а – воздушной линии; б – кабельной линии;

в – преобразование треугольника емкостей в звезду

 

В практических расчетах погонную рабочую емкость трехфазной ВЛ с одним проводом в фазе (Ф/км) определяют по формуле

Рабочая емкость КЛ существенно выше емкости ВЛ, т.к. жилы кабеля очень близки друг к другу и заземленным металлическим оболочкам. Кроме того, диэлектрическая проницаемость кабельной изоляции значительно больше единицы – диэлектрической проницаемости воздуха. Большое разнообразие конструкций кабеля, отсутствие их геометрических размеров усложняет определение их рабочей емкости, в связи с чем на практике пользуются данными эксплуатационных или заводских замеров.

Емкостная проводимость ВЛ и КЛ, См/км, определяется по общей формуле

С учетом изложенного ранее для ВЛ при частоте тока 50 Гц имеем, См/км

Емкостная проводимость КЛ зависит от конструкции кабеля и указывается заводом изготовителем, но для ориентировочных расчетов она может быть оценена и по приведенной выше формуле.

Под действием приложенного к линии напряжения через емкости линии протекают емкостные (зарядные) токи. Тогда расчетное значение емкостного тока на единицу длины, кА/км,

и отвечающая ему зарядная мощность трехфазной ЛЭП, Мвар/км,

зависят от напряжения в каждой точке линии.

ЛЭП с поперечной емкостной проводимостью, потребляющая из сети опережающий напряжение емкостный ток, следует рассматривать как источник реактивной мощности, чаще называемой зарядной. Имея емкостной характер, зарядная мощность уменьшает индуктивную составляющую нагрузки, передаваемой по линии к потребителю.

В схемах замещения ВЛ, начиная с напряжения 110 кВ, и в КЛ – 35 кВ и более следует учитывать поперечные ветви (шунты) в виде емкостных проводимостей В с или генерируемых ими реактивных мощностей Qс.

Активная проводимость ЛЭП обусловлена потерями активной мощности Δ Р из-за несовершенства изоляции (утечки по поверхности изоляторов, токов проводимости (смещения) в материале изолятора) и ионизации воздуха вокруг проводника вследствие коронного разряда. Удельная активная проводимость определяется по общей формуле для шунта, См/км,

где U ном – номинальное напряжение ЛЭП, кВ.

Потери в изоляции ВЛ незначительны, и явление коронирования в ВЛ возникает только при превышении напряженности электрического поля у поверхности провода, кВ/см

критической величины Е кр = 17 – 19 кВ/см. Такие условия для коронирования возникают в ВЛ 110 кВ и более высокого напряжения.

Коронирование и, соответственно, потери активной мощности сильно зависят от напряжения ВЛ, радиуса провода, атмосферных условий и состояния поверхности провода. Чем больше рабочее напряжение и меньше радиус проводов, тем больше напряженность электрического поля. Ухудшение атмосферных условий (высокая влажность воздуха, мокрый снег, изморось на поверхности проводов), заусенцы, царапины также способствуют росту напряженности электрического поля и, соответственно, потерь активной мощности на коронирование. Коронный разряд вызывает помехи на радио- и телевизионный прием, коррозию поверхности проводов ВЛ.

Для снижения потерь на корону до экономически приемлемого уровня ПУЭ установлены минимальные сечения проводов. Например, для ВЛ 110 кВ – АС-70, для ВЛ 220 кВ – АС-240.

В КЛ под влиянием наибольшей напряженности находятся слои поясной изоляции у поверхности жил кабеля. Чем выше рабочее напряжение кабеля, тем заметнее токи утечки через материал изоляции и нарушение ее диэлектрических свойств. Последние характеризуются тангенсом угла диэлектрических потерь tgδ, принимаемым по данным завода изготовителя.

Активная проводимость кабеля на единицу длины

.

Потери мощности на коронирование учитывают при моделировании ВЛ с номинальным напряжением 330 кВ и более. Диэлектрические потери учитываются для КЛ с номинальным напряжением 110 кВ и выше. В технико-экономических расчетах, связанных с учетом стоимости потерь электроэнергии, потери на коронирование следует учитывать в ВЛ начиная с напряжения 220 кВ, диэлектрические потери в КЛ – с напряжения 35 кВ.

 

 






© 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.