Погонное (удельное) (на единицу длины) активное сопротивление r о при частоте 50 Гц и обычно применяемых сечениях алюминиевых или медных проводов и жил кабелей можно принять равным погонному омическому сопротивлению. Явление поверхностного эффекта начинает заметно сказываться только при сечениях порядка 500 мм2.
Активное сопротивление – это сопротивление при протекании по проводнику переменного тока, омическое - это сопротивление при протекании по тому же проводнику постоянного тока. Для сталеалюминиевых проводов явление поверхностного эффекта также незначительно и может не учитываться.
Значительное влияние на активное сопротивление оказывает температура материала проводников, которая зависит от температуры окружающей среды и тока нагрузки.
Погонные (удельные) реактивные (индуктивные) сопротивления фаз линий в общем случае получаются разными. Они определяются взаимным расположением фаз и геометрическими параметрами. При расчетах симметрических рабочих режимов пользуются средними значениями (независимо от транспозиции фаз линии).
|
|
Схемы замещения ЛЭП
Линия электрической сети теоретически рассматривается состоящей из бесконечно большого количества равномерно распределенных вдоль нее активных и реактивных сопротивлений и проводимостей.
Точный учет влияния распределенных сопротивлений и проводимостей сложен и необходим при расчетах очень длинных линий, которые в этом курсе не рассматривается.
На практике ограничиваются упрощенными методами расчета, рассматривая линию с сосредоточенными активными и реактивными сопротивлениями и проводимостями.
Для проведения расчетов принимают упрощенные схемы замещения линии, а именно: П-образную схему замещения, состоящую из последовательно соединенных активного (r л) и реактивного (x л) сопротивлений. Активная (g л) и реактивная (емкостная) (b л) проводимости включены в начале и конце линии по 1/2.
П-образная схема замещения характерна для воздушных ЛЭП напряжением
110-220 кВ длиной до 300-400 км.
П – образная схема замещения ЛЭП напряжением 110-220 кВ длиной до 300-400 км.
Активное сопротивление определяется по формуле: ,
где r о – удельное сопротивление Ом/км при t о провода + 20о,
l – длина линии, км
Активное сопротивление проводов и кабелей при частоте 50 Гц обычно примерно равно омическому сопротивлению. Не учитывается явление поверхностного эффекта.
Удельное активное сопротивление r о для сталеалюминиевых и других проводов из цветных металлов определяется по таблицам в зависимости от поперечного сечения.
Для стальных проводов нельзя пренебрегать поверхностным эффектом. Для них r о зависит от сечения и протекающего тока и находится по таблицам.
|
|
При температуре провода, отличной от 20о С сопротивление линии уточняется по соответствующим формулам.
Реактивное сопротивление определяется: ,
где x о - удельное реактивное сопротивление Ом/км. Удельные индуктивные сопротивления фаз ВЛ в общем случае различны (об этом уже говорилось).
При расчетах симметричных режимов используют средние значения x о: (1),
где r пр - радиус провода, см;
Д ср - среднегеометрическое расстояние между фазами, см, определяется следующим выражением:
,
Где Д ав, Д вс, Д са - расстояния между проводами соответствующих фаз А, В, С.
Например, при расположении фаз по углам равностороннего треугольника со стороной Д, среднегеометрическое расстояние равно Д.
Дав=Двс=Дас=Д
При расположении проводов ЛЭП в горизонтальном положении:
Д ав= Д вс= Д
Д ас=2 Д
При размещении параллельных цепей на двухцепных опорах потокосцепление каждого фазного провода определяется токами обеих цепей. Изменение Х 0 из-за влияния второй цепи зависит от расстояния между цепями. Отличие Х 0 одной цепи при учете и без учета влияния второй цепи не превышает 5-6% и не учитывается в практических расчетах.
В линиях электропередач при (иногда и при напряжении 110 и
220 кВ) провод каждой фазы расщепляется на несколько проводов. Это соответствует увеличению эквивалентного радиуса. В выражении для Х 0:
(1)
вместо r пр используется
,
где r эк - эквивалентный радиус провода, см;
а ср - среднегеометрическое расстояние между проводами одной фазы, см;
n ф- число проводов в одной фазе.
Для линии с расщепленными проводами последнее слагаемое в формуле 1 уменьшается в n ф раз, т.е. имеет вид .
Удельное активное сопротивление фазы линии с расщепленными проводами определяются так: r 0= r 0пр / n ф,
Где r 0пр - удельное сопротивление провода данного сечения, определенное по справочным таблицам. Для сталеалюминиевых проводов Х 0 определяется по справочным таблицам, в зависимости от сечения, для стальных в зависимости от сечения и тока.
Активная проводимость (g л) линии соответствует двум видам потерь активной мощности:
1) от тока утечки через изоляторы;
2) потери на корону.
Токи утечки через изоляторы малы и потерями в изоляторах можно пренебречь. В воздушных линиях (ВЛ) напряжением 110 кВ и выше при определенных условиях напряженность электрического поля на поверхности провода возрастает и становится больше критической. Воздух вокруг провода интенсивно ионизируется, образуя свечение - корону. Короне соответствуют потери активной мощности. Наиболее радикальными средствами уменьшения потерь мощности на корону является увеличение диаметра провода, для линий высокого напряжения (330 кВ и выше) использование расщепления проводов. Иногда можно использовать так называемый системный способ уменьшения потерь мощности на корону. Диспетчер уменьшает напряжение в линии до определенной величины.
В связи с этим задаются наименьшие допустимые сечения по короне:
110 кВ - 70 мм2 (сейчас рекомендуется использовать сечение 95 мм2);
150 кВ - 120 мм2;
220 кВ - 240 мм2.
Коронирование проводов приводит: к снижению КПД; к усиленному окислению поверхности проводов; к появлению радиопомех.
При расчете установившихся режимов сетей до 220 кВ активная проводимость практически не учитывается.
В сетях с при определении потерь мощности при расчете оптимальных режимов, необходимо учитывать потери на корону.
Емкостная проводимость (в л) линии обусловлена емкостями между проводами разных фаз и емкостью провод - земля и определяется следующим образом:
,
где в 0 - удельная емкостная проводимость См/км, которая может быть определена по справочным таблицам или по следующей формуле:
|
|
(2),
где Дср - среднегеометрическое расстояние между проводами фаз; rпр - радиус провода.
Для большинства расчетов в сетях 110-220 кВ ЛЭП (линия электропередачи) представляется более простой схемой замещения:
Иногда в схеме замещения вместо емкостной проводимости учитывается реактивная мощность, генерируемая емкостью линий (зарядная мощность).
Половина емкостной мощности линии, МВАр, равна:
(*),
где:
U ф и U – соответственно фазное и междуфазное (линейное) напряжения, кВ;
I с - емкостный ток на землю
Из выражения для Q с (*) следует, что мощность Q с, генерируемая линий сильно зависит от напряжения. Чем выше напряжение, тем больше емкостная мощность.
Для воздушных линий напряжением 35 кВ и ниже емкостную мощность (Q с) можно не учитывать, тогда схема замещения примет следующий вид:
Для линий с при длине > 300-400 км учитывают равномерное распределение сопротивлений и проводимостей вдоль линии.
Кабельные линии электропередачи представляют такой же П-образной схемой замещения как и ВЛ.
Удельные активные и реактивные сопротивления r0, х0 определяют по справочным таблицам, так же как и для ВЛ.
Из выражения для х 0 и в 0
видно, что х 0 уменьшается, а в 0 растет при сближении разных проводов.
Для кабельных линий расстояние между проводами фаз значительно меньше, чем для ВЛ и Х0 очень мало.
При расчетах режимов КЛ (кабельных линий) напряжением 10кВ и ниже можно учитывать только активное сопротивление.
Емкостный ток и Qс в кабельных линиях больше чем в ВЛ. В кабельных линиях (КЛ) высокого напряжения учитывают Qс, причем удельную емкостную мощность Q c0 кВАр/км можно определить по таблицам в справочниках.
Активную проводимость (g л)учитывают для кабелей 110 кВ и выше.
Удельные параметры кабелей х 0, а также Q с0 приведенные в справочных таблицах ориентировочны, более точно их можно определить по заводским характеристикам кабелей.