Воздушные и кабельные линии

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

«Самарский государственный технический университет»

(ФГБОУ ВПО «СамГТУ»)

Кафедра электроснабжения промышленных предприятий

СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ГОРОДОВ

И ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ

Методические указания к выполнению контрольной работы

Самара

Самарский государственный технический университет

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 R_t=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 U_ном ≤ 35 кВ и кабельных линий с U_ном ≤ 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:

D_ср – среднегеометрическое расстояние между проводами:

=

r_п - радиус провода, АС 70: r_п = 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 ΔР_кор:

Коронный разряд и потери на корону в ЛЭП -110 возникают при сечении проводов F<70 мм². Для сечения F≥70 мм² можно принять ΔР_кор=0 и G=0.

- Погонная емкостная проводимость фазы ЛЭП:

.

- Реактивная (емкостная) проводимость фазы ЛЭП:

1.1.2. Расчёт потерь мощности температуры проводников при заданной нагрузке.

Потери мощности в трехфазной ЛЭП определяются по известной формуле:

I_М – ток нагрузки в максимальном режиме,

P_M, Q_M – передаваемая мощность в максимальном режиме,

R, X – сопротивления схемы замещения.

Температура проводника Т определяется для установившегося режима, когда всё выделившееся в проводнике тепло уходит в окружающую среду:

I² R = K_тп S (T - T₀), где

Т₀ – температура окружающей среды.

Для составления справочных таблиц используется Т_0р – расчётная темпе­ратура окружающей среды (среднесуточ­ная температура наиболее жаркого месяца). Принято: Т_0р = 15^о для прокладки в земле и в воде, Т_0р = 25^о для прокладки в воздухе.

Т_дд – длительно допустимая температура проводника.

I_дд – длительно допустимый ток проводника (таблицы П1.1,П1.7, П1.8).

I_дд² R = K_тп S (T_дд - Т_0р),

которая часто не совпадает с реальной температура окружающей среды Т₀. Разделим первое уравнение на второе:

I² / I_дд² = (Т - Т₀) / (Т_дд - Т_0р).

Отсюда действительная температура проводника:

Т = Т₀ + (I² / I_дд² ) * (Т_дд-Т_0р)

Превышение температуры проводника Т над температурой окружающей среды Т₀ пропорционально квадрату тока. Например, если ток I увеличился в 2 раза то превышение температуры увеличивается в 4 раза.