В большинстве случаев можно полагать, что параметры линии электропередачи (активное и реактивное сопротивления, активная и емкостная проводимости) равномерно распределены по ее длине. Для линии сравнительно небольшой длины распределенность параметров можно не учитывать' и использовать сосредоточенные параметры: активное и реактивное сопротивления линии гл и хК, активную и емкостную проводимости линии gл и bл.
Воздушные линии электропередачи напряжением 110 кВ и выше длиной до 300—400 км обычно представляются П-образной схемой замещения (рис. 2.1).
Активное сопротивление определяется по формуле rЛ = r0l. где r0 — удельное сопротивление, Ом/км, при температуре провода +20 °С; l — длина линии, км. Активное сопротивление проводов и кабелей при частоте 50 Гц обычно примерно равно омическому сопротивлению. При этом не учитывается явление поверхностного эффекта. |
Удельное сопротивление r0 для сталеалюминевых и других проводов из цветных металлов определяется по таблицам в зависимости от поперечного сечения. Для стальных проводов нельзя пренебрегать поверхностным эффектом, для них г0 зависит от сечения и протекающего тока и также находится по таблицам. При температуре провода, отличной от 20 °С, сопротивление линии уточняется по соответствующим формулам.
Реактивное сопротивление определяется следующим образом:
xЛ = x0l
где х0 — удельное реактивное сопротивление, Ом/км.
Удельные индуктивные сопротивления фаз воздушной линии в общем случае различны. При расчетах симметричных режимов используют средние значения х0:
x0 = 0,144lg(DСР/rПР) + 0,0157
где rпр — радиус провода, см; Dcp — среднегеометрическое расстояние между фазами, см, определяемое следующим выражением:
DСР = 3√ Dab Dbc Dca
где Dab, Dbc, Dca — расстояние между проводами соответственно фаз а, Ь, с.
В линиях электропередачи при U > 330 кВ провод каждой фазы расщепляется на несколько проводов. Это соответствует увеличению эквивалентного радиуса
rЭК = Nф√ rпрaСРNф-1
где rЭК — эквивалентный радиус провода, см; аср — среднегеометрическое расстояние между проводами одной фазы, см; nф — число проводов в одной фазе.
Для линии с расщепленными проводами последнее слагаемое в уменьшается в nф раз, т. е. имеет вид 0,0157/ nф. Удельное активное сопротивление фазы линии с расщепленными проводами определяется так:
r0 = r0 ПР/ nф
где r0ПР — удельное сопротивление провода данного сечения, определенное по справочным таблицам.
Для сталеалюминиевых проводов Хо определяется по справочным таблицам в зависимости от сечения, для стальных— в зависимости от сечения и тока.
Активная проводимость линии соответствует двум видам потерь активной мощности: от тока утечки через изоляторы и на корону.
Токи утечки через изоляторы малы, и потерями мощности в изоляторах можно пренебречь. В воздушных линиях 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 радикальным средством снижения потерь мощности на корону является увеличение диаметра провода. В связи с этим задаются наименьшие допустимые сечения по короне: на 110 кВ - 70 мм2; 150 кВ - 120 мм2; 220 кВ - 240 мм2.
При расчете установившихся режимов сетей до 220 кВ активная проводимость практически не учитывается. В сетях с Uном≥330 кВ при определении потерь мощности, при расчете оптимальных режимов необходимо учитывать потери на корону. Обычно при этом учитываются различные виды зависимости потерь на корону от напряжения.
Емкостная проводимость линии ЬЛ обусловлена емкостями между проводами разных фаз и емкостью провод — земля и определяется следующим образом:
b= b0 * l
где b0 — удельная емкостная проводимость, См/км, которая может быть определена по справочным таблицам или по следующей формуле:
b0 = 7,58 / (lgDСР/rПР) × 10-6
Для большинства расчетов в сетях 110 - 220 кВ линия электропередачи обычно представляется более простой схемой замещения (рис. 2.3). В этой схеме вместо емкостной проводимости (рис. 2.3, а) учитывается реактивная мощность, генерируемая емкостью линий. Половина емкостной мощности линии, Мвар, равна
QС = 3 IС UФ=3 UФ21/2b0l = 1/2U2bЛ
где UФ и U —фазное и междуфазное напряжение, кВ; IС — емкостный ток на землю,IС=UФbЛ/2.
Из (2.8) следует, что мощность Qc, генерируемая линией, сильно зависит от напряжения. Чем выше напряжение, тем больше емкостная мощность.
Для воздушных линий напряжением 35 кВ и ниже емкостную мощность можно не учитывать (рис. 2.3, в). Для линий Uном ≥ 330кВ при длине более 300 - 400 км для определения параметров П-образной схемы замещения учитывают равномерное распределение сопротивлений и проводимостей вдоль линии.