Elektropārvades līniju pretestība, vadītspēja un ekvivalentās shēmas

Elektrības līnijām ir aktīvā un induktīvā pretestība, kā arī aktīvā un kapacitatīvā vadītspēja, kas vienmērīgi sadalīta visā to garumā.

Elektropārvades tīklu praktiskajos elektriskajos aprēķinos ir ierasts vienmērīgi sadalītās līdzstrāvas līnijas aizstāt ar konstantēm kombinācijā: aktīvo r un induktīvo x pretestību un aktīvo g un kapacitatīvo b vadītspēju. Šim nosacījumam atbilstošā U formas līnijas ekvivalentā ķēde ir parādīta attēlā. 1, a.

Aprēķinot vietējos elektropārvades tīklus ar spriegumu 35 kV un zem vadītspējas g un b, var ignorēt un izmantot vienkāršāku ekvivalentu ķēdi, kas sastāv no virknē savienotām aktīvajām un induktīvām pretestībām (1. att., b).

Lineāro pretestību nosaka pēc formulas

kur l ir stieples garums, m; s ir stieples vai kabeļa serdes šķērsgriezums, mmg γ ir materiāla īpatnējā projektētā vadītspēja, m / omi-mm2.

Rīsi. 1. Līniju nomaiņas shēmas: a — reģionālajiem elektropārvades tīkliem; b — vietējiem elektropārvades tīkliem.

Vidējā aprēķinātā īpatnējās vadītspējas vērtība 20 ° C temperatūrā viendzīslu un daudzdzīslu vadiem, ņemot vērā to faktisko šķērsgriezumu un garuma palielināšanos, pagriežot daudzdzīslu vadus, ir 53 m / omi ∙ mm2 vara, 32 m / omi ∙ mm2 alumīnijam.

Tērauda stiepļu aktīvā pretestība nav nemainīga. Palielinoties strāvai caur vadu, palielinās virsmas efekts un līdz ar to palielinās stieples aktīvā pretestība. Tērauda stiepļu aktīvo pretestību nosaka ar eksperimentālām līknēm vai tabulām atkarībā no caur tām plūstošās strāvas vērtības.

Līnijas induktīvā pretestība. Ja trīsfāzu strāvas līniju veido ar vadu pārkārtošanu (transponēšanu), tad pie frekvences 50 Hz fāzes induktīvo pretestību 1 km līnijas garumā var noteikt pēc formulas

kur: asr ir ģeometriskais vidējais attālums starp vadu asīm

a1, a2 un a3 ir attālumi starp dažādu fāžu vadītāju asīm, d ir vadītāju ārējais diametrs, kas ņemts saskaņā ar GOST vadītāju tabulām; μ ir metāla vadītāja relatīvā magnētiskā caurlaidība; krāsaino metālu stieplēm μ = 1; x'0 — līnijas ārējā induktīvā pretestība magnētiskās plūsmas dēļ ārpus vadītāja; x «0 — līnijas iekšējā induktīvā pretestība magnētiskās plūsmas dēļ, kas ir noslēgta vadītāja iekšpusē.

Induktīvā pretestība uz līnijas garumu l km

Gaisvadu līniju ar krāsaino metālu vadītājiem induktīvā pretestība x0 ir vidēji 0,33-0,42 omi / km.

Līnijas ar spriegumu 330-500 kV, lai samazinātu koronālos zudumus (skatīt zemāk), tiek veiktas nevis ar vienu liela diametra serdi, bet ar diviem vai trim tērauda-alumīnija vadītājiem katrā fāzē, kas atrodas nelielā attālumā viens no otra. Šajā gadījumā līnijas induktīvā pretestība ir ievērojami samazināta. attēlā. 2. attēlā parādīta līdzīga fāzes realizācija uz 500 kV līnijas, kur vienādmalu trijstūra virsotnēs ar malām 40 cm izvietoti trīs vadi Fāzes vadi ir fiksēti ar vairākām stingrām joslām sekcijā.

Vairāku vadu izmantošana vienā fāzē ir līdzvērtīga stieples diametra palielināšanai, kas noved pie līnijas induktīvās pretestības samazināšanās. Pēdējo var aprēķināt, izmantojot otro formulu, dalot otro vārdu labajā pusē ar n un stieples ārējā diametra d vietā aizstājot ar ekvivalentu diametru de, kas noteikts pēc formulas.

kur n — vadu skaits vienā līnijas fāzē; acp — ģeometriskais vidējais attālums starp vienas fāzes vadītājiem.

Ar diviem vadiem katrā fāzē līnijas induktīvā pretestība samazinās par aptuveni 15-20%, bet ar trim vadiem - par 25-30%.

Kopējais fāzes vadu šķērsgriezums ir vienāds ar nepieciešamo projektēto šķērsgriezumu, pēdējais jebkurā gadījumā ir sadalīts divos vai trijos vados, tāpēc šādas līnijas parasti sauc par dalīto vadītāju līnijām.

Tērauda stieplēm ir daudz lielāka x0 vērtība, jo magnētiskā caurlaidība kļūst vairāk par vienu un noteicošais ir otrās formulas otrais loceklis, tas ir, iekšējā induktīvā pretestība x «0.

Rīsi. 2. 500 kvadrātmetru vienfāzes trīs šķelto vadu karājas vītne.

Tā kā tērauda magnētiskā caurlaidība ir atkarīga no caur stiepli plūstošās strāvas vērtības, no tērauda stieplēm ir diezgan grūti noteikt x «0. Tāpēc praktiskos aprēķinos no eksperimentāli iegūtajām līknēm vai tabulām nosaka tērauda stiepļu x» 0.

Trīsdzīslu kabeļu induktīvās pretestības var ņemt, pamatojoties uz šādām vidējām vērtībām:

• trīs vadu kabeļiem 35 kV — 0,12 omi / km

• trīs vadu kabeļiem 3-10 kv-0,07-0,03 omi / km

• trīs vadu kabeļiem līdz 1 kV-0,06-0,07 omi/km

Aktīvo vadīšanas līniju nosaka aktīvās jaudas zudums tās dielektriķos.

Visu spriegumu gaisvadu līnijās zudumi caur izolatoriem ir nelieli pat vietās ar ļoti piesārņotu gaisu, tāpēc tie netiek ņemti vērā.

Gaisvadu līnijās, kuru spriegums ir 110 kV un lielāks, noteiktos apstākļos uz vadiem parādās korona, ko izraisa intensīva gaisa jonizācija, kas ieskauj vadu, un to pavada violets spīdums un raksturīgs sprakšķis. Stiepļu vainags ir īpaši intensīvs mitrā laikā. Radikālākais līdzeklis jaudas zudumu samazināšanai koronai ir palielināt vadītāja diametru, jo, palielinoties pēdējam, samazinās elektriskā lauka stiprums un līdz ar to arī gaisa jonizācija vadītāja tuvumā.

110 kV līnijām vadītāja diametram no koronas apstākļiem jābūt vismaz 10-11 mm (vadītāji AC-50 un M-70), 154 kV līnijām - vismaz 14 mm (vadītājs AC-95) un 220 kV līnijai — ne mazāk kā 22 mm (vadītājs AC -240).

Aktīvās jaudas zudumi koronai 110-220 kV gaisvadu līniju vadītājos ar norādīto un lielu vadītāju diametru ir nenozīmīgi (desmitiem kilovatu uz 1 līnijas garuma km), tāpēc aprēķinos tie netiek ņemti vērā.

330 un 500 kV līnijās tiek izmantoti divi vai trīs vadi katrā fāzē, kas, kā minēts iepriekš, ir līdzvērtīgs vadītāja diametra palielinājumam, kā rezultātā ievērojami palielinās elektriskā lauka stiprums vadītāju tuvumā. samazināts, un vadītāji ir nedaudz sarūsējuši.

Kabeļu līnijās, kuru spriegums ir 35 kV un mazāks, jaudas zudumi dielektriķos ir nelieli un arī netiek ņemti vērā. Kabeļu līnijās ar spriegumu 110 kV un vairāk dielektriskie zudumi ir vairāki kilovati uz 1 km garuma.

Līnijas kapacitatīvā vadītspēja kapacitātes dēļ starp vadītājiem un starp vadītājiem un zemi.

Ar praktiskiem aprēķiniem pietiekamu precizitāti trīsfāzu gaisvadu līnijas kapacitatīvo vadītspēju var noteikt pēc formulas

kur C0 ir līnijas darba jauda; ω — maiņstrāvas leņķiskā frekvence; acp un d — skatīt iepriekš.

Šajā gadījumā netiek ņemta vērā augsnes vadītspēja un strāvas atgriešanās dziļums zemē, un tiek pieņemts, ka vadītāji ir pārkārtoti pa līniju.

Kabeļiem darba ietilpību nosaka pēc rūpnīcas datiem.

Lineārā vadītspēja l km

Kapacitātes klātbūtne līnijā izraisa kapacitatīvo strāvu plūsmu. Kapacitatīvās strāvas ir par 90° priekšā attiecīgajiem fāzes spriegumiem.

Reālās līnijās ar nemainīgām kapacitatīvām strāvām, kas vienmērīgi sadalītas visā garumā, kapacitatīvās strāvas nav vienmērīgas visā līnijas garumā, jo spriegumam visā līnijā nav nemainīga lieluma.

Kapacitatīvā strāva līnijas sākumā, kas pieņem līdzstrāvas spriegumu

kur Uph ir līnijas fāzes spriegums.

Kapacitatīvā līnijas jauda (līnijas ģenerētā jauda)

kur U ir fāzes spriegums, kv.

No trešās formulas izriet, ka līnijas kapacitatīvā vadītspēja ir maz atkarīga no attāluma starp vadītājiem un vadītāju diametra. Līnijas ģenerētā jauda ir ļoti atkarīga no līnijas sprieguma. Gaisvadu līnijām 35 kV un zemāk tas ir ļoti mazs. 110 kV līnijai, kuras garums ir 100 km, Qc≈3 Mvar. 220 kV līnijai, kuras garums ir 100 km, Qc≈13 Mvar. Sadalīti vadi palielina līnijas kapacitāti.

Kabeļu tīklu kapacitatīvās strāvas tiek ņemtas vērā tikai pie sprieguma 20 kV un vairāk.