Линии электропередачи и трансформаторы
Воздушные и кабельные линии
Для расчета рабочих режимов протяженных электрических сетей необходимо составление схем замещения, содержащих ограниченное число элементов с сосредоточенными параметрами. Схема замещения электрической сети представляет собой расчетную модель, состоящую из активного (R) и реактивного (Х) сопротивлений, а также из активной (G) и реактивной (В) проводимостей. При симметричных рабочих режимах схема замещения составляется на одну фазу трехфазной сети.
Воздушные и кабельные линии электропередачи напряжением 110 кВ и выше обычно представляются П-образными схемами замещения
(рис.1.1).
Рис. 1.1 П-образная схемама замещения ЛЭП.
Для линий электропередач меньших классов напряжения некоторые из параметров схемы замещения могут не вычисляться, так как не оказывают существенного влияния на результаты расчетов режимов электрических сетей.
Тепловые потери в проводниках вызываются их активным сопротивленим. Для проводов из цветного металла явление поверхностного эффекта при частоте 50 Гц незначительно, поэтому в практических расчетах активные сопротивления обычно принимаются равными омическим, которые зависят от материала и сечения проводников. Значения погонных активных сопротивлений проводников даны в приложении. П.1.
Погонное активное сопротивление r0 (Ом/км) воздушной линии при температуре проводов +200С ориентировочно можно определить по формуле
r0=ρ/F (1.1)
где - ρ удельное сопротивление материала провода, Ом мм2/км;
F - расчетное сечение токоведущей части провода, мм2
Активное сопротивление R (Ом) воздушной или кабельной линии определяется как R=r0 L, где L - длина линии, км.
При температуре провода t, отличной от +200С, сопротивление воздушной линии можно уточнить по формуле Rt=R[1+0,004(t-200С)].
Реактивное сопротивлениелинии-это сопротивление переменномутоку, обусловленное противодействием э.д.с. само- и взаимоиндукции . Оно зависит от среднегеометрических расстояний между проводами ВЛ:
Класс напряжения, кВ | ||||||
Dср, м | 0,8 | 3,5 | 5,0 | 8,0 | 11,0 |
Наличие емкостной проводимости в линии приводит к образованию
зарядных токов, а следовательно, и реактивной мощности, генерируемой линией. Для ВЛ c Uном ≤ 35 кВ и кабельных линий с Uном ≤ 20 кВ величина
зарядной мощности существенно не влияет на параметры электрического режима. Поэтому в местных сетях емкостную проводимость линии обычно не учитывают. В кабелях активная проводимость обусловлена потерями активной мощности в изоляции кабеля и вычисляется по формуле g0=b0 tgδ,
где tgδ - тангенс угла диэлектрических потерь в изоляции (принимается по данным заводов-изготовителей и лежит в пределах 0,003...0,006).
Для большинства расчетов в сетях 6-35 кВ электропередачи может пред-
ставляться упрощенной схемой замещения (рис. 1.2).
Рис.1.2. Упрощенная схема замещения линии электропередачи.
1.1.1. Пример расчета параметров схемы замещения ЛЭП 110 кВ, выполненной проводом АС-70, ρ= 31,5 Ом∙мм2/км, l=40 км, подвеска – горизонтальная, расстояние между проводами D=4 м, в ЛЭП выполнена транспозиция проводов.
Схема замещения одной фазы ЛЭП:
Рис.1.1. П-образная схема замещения ЛЭП.
Решение.
- Погонное активное сопротивление:
- Активное сопротивление провода :
- Погонное индуктивное сопротивление:
Dср – среднегеометрическое расстояние между проводами:
=
rп - радиус провода, АС 70: rп = 5, 7 мм = 0,57 см.
- Индуктивное сопротивление провода:
Примечание: Погонные сопротивления r0 и x0 приводятся в справочниках.
- Активная проводимость G зависит от потерь мощности на корону ΔРкор:
Коронный разряд и потери на корону в ЛЭП -110 возникают при сечении проводов F<70 мм2. Для сечения F≥70 мм2 можно принять ΔРкор=0 и G=0.
- Погонная емкостная проводимость фазы ЛЭП:
.
- Реактивная (емкостная) проводимость фазы ЛЭП: