Главная страница Случайная страница Разделы сайта АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
ЛЭП со стальными проводами
Основное достоинство стальных проводов – их высокие механические свойства. В частности, временное сопротивление на разрыв стальных проводов достигает 600 – 700 МПа (60 – 70 кг/мм2) и более. Поэтому стальные провода применяют при выполнении больших переходов через естественные препятствия (широкие реки, горные ущелья и т.п.). Однако сталь обладает значительно более высоким электрическим сопротивлением (удельное сопротивление ρ достигает величины 130 Ом.мм2/км) по сравнению с медью и алюминием, которое зависит от сорта стали, способа изготовления провода и от величины тока, протекающего по проводу. Поэтому передача больших мощностей на значительные расстояния затруднена вследствие больших потерь напряжения и электроэнергии. При передаче по распределительным сетям 6, 10 кВ небольших мощностей (до нескольких сотен кВт), в слабо загруженных сетях до 1000 В монтируют ВЛ со стальными проводами. Кроме того, провода из стали (тросы) используют как элементы повторного заземления низковольтных сетей и устройств грозозащиты высоковольтных ВЛ. Стальные провода изготавливают из оцинкованных проволок. Без оцинковки срок службы стальных проводов мал, провода ржавеют и становятся непригодными для работы на ВЛ. Сталь – это ферромагнитный материал, и поэтому стальные провода обладают большой внутренней индуктивностью. Активные сопротивления стальных проводов, так же как и реактивные, зависят от величины протекающего по ним тока. При токах близких к нулю, когда магнитный поток к проводе очень мал, активное и омические сопротивления проводов практически одинаковы. Разница между этими сопротивлениями тем больше, чем больше магнитная проницаемость стали и диаметр провода. Стальные провода на линиях переменного тока подвергаются постоянному перемагничиванию, что связано с затратами энергии, возрастающими с увеличением тока. Кроме того, растут потери на вихревые токи и резко проявляется поверхностный эффект. Названные потери активной мощности учитывают соответствующими составляющими активного сопротивления стальных проводов. где – сопротивление постоянному току (омическое); – дополнительное сопротивление, учитывающее потери связанные с поверхностным эффектом, гистерезисом и вихревыми токами Сталь обладает большей магнитной проницаемостью (μ > 1), чем цветные металлы (медь и алюминий). Активное сопротивление переменному току ЛЭП со стальными проводами выше активного сопротивления ЛЭП того же сечения из меди или алюминия. Величина дополнительных потерь зависит от магнитного потока в сечении провода, который определяется магнитной проницаемостью материала провода μ и напряженностью магнитного поля Н. где В – магнитная индукция; F – площадь поперечного сечения провода. Напряженность магнитного поля пропорциональна току в проводе, а магнитная индукция определяется как током, так и степенью насыщения стали. Поэтому при малых значениях тока магнитный поток, а значит, и дополнительное сопротивление провода растут пропорционально его значению. При некоторой величине тока магнитная индукция становится практически постоянной величиной (насыщение стали) и сопротивление стабилизируется. При дальнейшем увеличении протекающего тока сопротивление начинает уменьшаться вследствие уменьшения магнитной проницаемости стали. Активное сопротивление стальных проводов зависит от многих факторов (химического состава стали, токовой нагрузки и др.), является очень сложной функцией и его трудно выразить математической формулой. Для определения активных сопротивлений стальных проводов используют табличные данные, составленные на основании измерений для разных марок и сечений проводов в зависимости от величины тока. Индуктивное сопротивление стального провода также определяется двумя составляющими: внешним и внутренним индуктивными сопротивлениями, Ом/км: Внешнее индуктивное сопротивление обусловлено внешним магнитным потоком, зависит от геометрических размеров линии и рассчитывается по формуле Внутренне индуктивное сопротивление обусловлено магнитным потоком, замыкающимся внутри провода, и определяется магнитной проницаемостью, которая, в свою очередь, зависит не только от конструкции и химического состава стали, но и от тока, протекающего в проводе: Для определения внутреннего индуктивного сопротивления пользуются экспериментальными данными. Внутреннее индуктивное сопротивление стальных проводов по своей величине значительно превышает внешнее индуктивное сопротивление и значительно больше, чем у проводов из цветных металлов. У ЛЭП с проводами из цветного металла индуктивное сопротивление в основном обусловлено внешним магнитным полем. На рисунке 7.29 показаны кривые изменения активного и реактивного сопротивлений в зависимости от переменного тока для провода ПС-25. Для сравнения приведены изменения активного и реактивного сопротивлений для алюминиевых проводов.
Рисунок 7.29 – Активные (1) и индуктивные (2) сопротивления стальных проводов; сопротивление постоянному току (3) и индуктивное сопротивление (4) алюминиевых проводов
Активные и реактивные сопротивления однопроволочного провода быстро растут с увеличением его диаметра. Поэтому в электрических сетях однопроволочные провода применяют диаметром не более 5 мм. Провода сечением 25 мм2 и выше выполняют многопроволочными. Многопроволочные провода имеют значительно лучшие электрические характеристики, чем однопроволочные, и почти не зависят от сечения провода. В многопроволочных проводах, благодаря воздушным промежуткам между отдельными проволоками, из которых свит провод, сопротивление магнитному потоку резко возрастает. Магнитный поток внутри провода уменьшается – уменьшается активное и реактивное сопротивления провода. В целом удельные активное и реактивное сопротивления стальных проводов в несколько раз превышают аналогичные величины проводов из цветного металла. Это означает, что в таких ЛЭП с увеличением тока нагрузки увеличивается сопротивление стального провода, значительно выше потери напряжения и, соответственно, снижается пропускная способность электропередачи. Вследствие этих причин применение стальных проводов ограничено.
|