Электрическое поле и емкость ёмкость трехфазной линии
Полученные ранее соотношения для двухпроводной линии в статическом режиме с большой степенью точности могут быть применены к расчёту поля линий электропередач переменного тока на промышленной частоте f = 50 Гц. Критерием допустимости приближенного рассмотрения переменного электрического поля около проводов линии в отдельные моменты времени как элетростатического может служить соотношение между линейными размерами области и длиной электромагнитной волны. В воздухе при частоте 50 Гц скорость волны равна м/с, а длина равна 6000 км. На длине волны фаза колебаний поля меняется на 2π. В пределах области, линейные размеры которой значительно меньше λ, можно считать фазу колебаний напряженности поля одинаковой во всех точках области и с большой степенью точности рассматривать поля в каждый момент времени как электостатическое.
В уравнениях, связывающих заряды и потенциалы, необходимо под q и j понимать в этом случае мгновенные заряды проводов и мгновенные напряжения между проводами и землей (фазные напряжения). При синусоидальном процессе эти уравнения могут быть записаны в символической форме для комплексов действующих значений зарядов и напряжений.
;
.
Для трехфазных линий применяются различные варианты расположения проводов в пространстве. Провода могут быть расположены вершинам равностороннего треугольника (рис.2.16а17а). В этом случае равны
а) б)
Рис.2.1617
расстояния между проводами ( ), но не равны их высоты над землей ( ). Во втором варианте (рис.2.16б17б) не равны расстояния между проводами ( ), но равны их высоты над землей ( ).
Таким образом, в воздушных трехфазных ЛЭП не может быть достигнута полная симметрия проводов в пространстве. Потенциальные коэффициенты , которые определяются через геометрические расстояния, будут разными.
Несимметрия потенциальных коэффициентов вызовет несимметрию зарядов проводов и соответствующую несимметрию зарядных токов линии в режиме холостого хода. Полная симметрия проводов в пространстве достигается только в кабельных линиях.
Для устранения несимметрии фаз воздушных линий электропередачи через равные расстояния (обычно через 1/3 длины линии) производят круговую перестановку или транспозицию проводов.
При наличии транспозиции (рис.2.1718) усредненные значения параметров линии получаются одинаковыми для всех фаз, при этом несимметрия между началом и концом линии устраняется.
Рис.2.17
Средние значения потенциалов коэффициентов для транспонированной линии:
.
где ; ; .
Потенциальное уравнение для провода фазы А транспонированной линии получит вид:
.
Из полученного выражения следует формула для удельной емкости фазы ЛЭП на землю:
, [Ф/м].