Γραμμική αντίσταση καλωδίων AC. Ενεργητική αντίσταση

Στις περισσότερες περιπτώσεις, μπορεί να υποτεθεί ότι οι παράμετροι της γραμμής ηλεκτρικής ενέργειας (ενεργός και αντίδραση, ενεργή και χωρητική αγωγιμότητα) είναι ομοιόμορφα κατανεμημένες σε όλο το μήκος της. Για μια γραμμή σχετικά μικρού μήκους, η κατανομή των παραμέτρων μπορεί να αγνοηθεί και μπορούν να χρησιμοποιηθούν συγκεντρωτικές παράμετροι: ενεργή και αντίδραση της γραμμής Rl και Xl, ενεργή και χωρητική αγωγιμότητα της γραμμής Gl και Vl.

Οι εναέριες γραμμές ισχύος με τάση 110 kV και υψηλότερη με μήκος έως 300 - 400 km αντιπροσωπεύονται συνήθως από ένα ισοδύναμο κύκλωμα σχήματος U (Εικ. 3.1).

Η ενεργή αντίσταση της γραμμής καθορίζεται από τον τύπο:

Rл=roL,(3.1)όπου

ro - ειδική αντίσταση, Ohm/km, σε θερμοκρασία σύρματος +20°C;

L - μήκος γραμμής, km.

ΑντίστασηΤο r0 προσδιορίζεται από πίνακες ανάλογα με τη διατομή. Σε θερμοκρασία σύρματος διαφορετική από 200C, καθορίζεται η αντίσταση γραμμής.

Η αντίδραση ορίζεται ως εξής:

Xl=xoL,(3.2)

όπου xo είναι ειδική αντίδραση, Ohm/km.

Οι ειδικές επαγωγικές αντιστάσεις των φάσεων της εναέριας γραμμής είναι γενικά διαφορετικές. Κατά τον υπολογισμό συμμετρικούς τρόπους λειτουργίαςχρησιμοποιήστε μέσες τιμές xo:

όπου rpr – ακτίνα σύρματος, cm;

Dav – γεωμετρική μέση απόσταση μεταξύ των φάσεων, cm, που προσδιορίζεται από την ακόλουθη έκφραση:

όπου Dab, Dbc, Dca είναι οι αποστάσεις μεταξύ των συρμάτων των φάσεων a, b, c, αντίστοιχα, Εικ. 3.2.

Όταν οι παράλληλες αλυσίδες τοποθετούνται σε στηρίγματα διπλής αλυσίδας, ο σύνδεσμος ροής του καθενός καλώδιο φάσηςκαθορίζεται από τα ρεύματα και των δύο κυκλωμάτων. Η αλλαγή στο xo λόγω της επίδρασης της δεύτερης αλυσίδας εξαρτάται κυρίως από την απόσταση μεταξύ των αλυσίδων. Η διαφορά σε xo ενός κυκλώματος όταν λαμβάνεται υπόψη και χωρίς να λαμβάνεται υπόψη η επίδραση του δεύτερου κυκλώματος δεν ξεπερνά το 5-6% και δεν λαμβάνεται υπόψη στους πρακτικούς υπολογισμούς.

Σε γραμμές μεταφοράς ισχύος σε Unom ³ 330 kV, το καλώδιο κάθε φάσης χωρίζεται σε πολλά (N) καλώδια. Αυτό αντιστοιχεί σε αύξηση της ισοδύναμης ακτίνας. Ισοδύναμη ακτίνα διαχωρισμένης φάσης:

όπου a είναι η απόσταση μεταξύ των συρμάτων σε φάση.

Για σύρματα χάλυβα-αλουμινίου, το xo προσδιορίζεται από πίνακες αναφοράς ανάλογα με τη διατομή και τον αριθμό των συρμάτων σε μια φάση.

Η ενεργή αγωγιμότητα της γραμμής Gl αντιστοιχεί σε δύο τύπους απωλειών ενεργή ισχύς: από ρεύμα διαρροής μέσω μονωτών και πάνω στο στέμμα.

Τα ρεύματα διαρροής μέσω των μονωτών είναι μικρά, επομένως οι απώλειες ισχύος στους μονωτές μπορούν να παραμεληθούν. Σε εναέριες γραμμές με τάση 110 kV και άνω, υπό προϋποθέσεις, η τάση ηλεκτρικό πεδίοστην επιφάνεια του σύρματος αυξάνεται και γίνεται πιο κρίσιμο. Ο αέρας γύρω από το σύρμα ιονίζεται έντονα, σχηματίζοντας μια λάμψη - μια κορώνα. Η κορώνα αντιστοιχεί σε απώλειες ενεργού ισχύος. Το πιο ριζικό μέσο για τη μείωση των απωλειών ισχύος στην κορώνα είναι η αύξηση της διαμέτρου του σύρματος. Μικρότερες επιτρεπόμενες διατομές σύρματος αεροπορικές γραμμέςτυποποιημένο σύμφωνα με τις συνθήκες σχηματισμού κορώνας: 110 kV - 70 mm2; 220kV -240 mm2; 330 kV –2x240 mm2; 500 kV – 3x300 mm2; 750 kV – 4x400 ή 5x240 mm2.

Κατά τον υπολογισμό των συνθηκών σταθερής κατάστασης ηλεκτρικά δίκτυαμε τάσεις έως 220 kV, η ενεργή αγωγιμότητα πρακτικά δεν λαμβάνεται υπόψη. Σε δίκτυα με Unom³33kV κατά τον προσδιορισμό των απωλειών ισχύος και κατά τον υπολογισμό βέλτιστες λειτουργίεςΟι απώλειες του κορωνοϊού πρέπει να ληφθούν υπόψη:

DРк = DРк0L=U2g0L,3,6)

όπου DРк0 είναι η ειδική απώλεια ενεργού ισχύος στο στέμμα, g0 είναι η ειδική ενεργή αγωγιμότητα.

Η χωρητική αγωγιμότητα της γραμμής Bl οφείλεται στις χωρητικότητες μεταξύ των συρμάτων διαφορετικές φάσειςκαι χωρητικότητα καλωδίου-γείωσης και προσδιορίζεται ως εξής:

όπου b® είναι η ειδική χωρητική αγωγιμότητα, S/km, η οποία μπορεί να προσδιοριστεί από πίνακες αναφοράς ή χρησιμοποιώντας τον ακόλουθο τύπο:

Για τους περισσότερους υπολογισμούς σε δίκτυα 110-220 kV, η γραμμή μεταφοράς ισχύος αντιπροσωπεύεται συνήθως από ένα απλούστερο ισοδύναμο κύκλωμα (Εικ. 3.3, β). Σε αυτό το σχήμα, αντί της χωρητικής αγωγιμότητας (Εικ. 3.3, α), λαμβάνεται υπόψη η άεργος ισχύς που παράγεται από τη χωρητικότητα της γραμμής. Το μισό της χωρητικής (φόρτισης) ισχύος της γραμμής, Mvar, ισούται με:

UΦ και U – φάση και τάση φάσης προς φάση, kV;

Ib – χωρητικό ρεύμα προς τη γείωση.

Ρύζι. 3.3. Διαγράμματα αντικατάστασης ηλεκτρικών γραμμών:

α, β - εναέρια γραμμή 110-220-330 kV;

γ - εναέρια γραμμή Unom £35 kV;

g-καλωδιακή γραμμή Unom £ 10 kV

Από το (3.8) προκύπτει ότι η ισχύς Qb που παράγεται από τη γραμμή εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από την τάση. Για εναέριες γραμμές με τάση 35 kV και κάτω, η χωρητική ισχύς μπορεί να αγνοηθεί (Εικ. 3.3, γ). Για γραμμές Unom ³ 330 kV με μήκος μεγαλύτερο από 300-400 km, λαμβάνεται υπόψη η ομοιόμορφη κατανομή της αντίστασης και της αγωγιμότητας κατά μήκος της γραμμής. Το ισοδύναμο κύκλωμα τέτοιων γραμμών είναι ένα δίκτυο τεσσάρων τερματικών.

Οι καλωδιακές γραμμές τροφοδοσίας αντιπροσωπεύονται επίσης από ένα ισοδύναμο κύκλωμα σε σχήμα U. Συγκεκριμένα ενεργά και επαγωγική ηλεκτρική αντίστασηΤα ro, xo προσδιορίζονται από πίνακες αναφοράς, όπως και για τις εναέριες γραμμές. Από τις (3.3), (3.7) είναι σαφές ότι το xo μειώνεται και το bo αυξάνεται καθώς οι αγωγοί φάσης πλησιάζουν ο ένας τον άλλον. Για τις καλωδιακές γραμμές, οι αποστάσεις μεταξύ των αγωγών είναι πολύ μικρότερες από τις εναέριες γραμμές, επομένως το xo είναι μικρό και κατά τον υπολογισμό των τρόπων λειτουργίας για καλωδιακά δίκτυα με τάση 10 kV και κάτω, μπορεί να ληφθεί υπόψη μόνο η ενεργή αντίσταση (Εικ. 3.3, d ). Χωρητικό ρεύμακαι ισχύς φόρτισης Qb in καλωδιακές γραμμέςπερισσότερο από ό,τι στον αέρα. Σε καλωδιακές γραμμές υψηλής τάσης λαμβάνεται υπόψη το Qb (Εικ. 3.3, β). Η ενεργή αγωγιμότητα Gl λαμβάνεται υπόψη για καλώδια 110 kV και άνω.

3.2. Απώλειες ισχύος σε γραμμές

Οι απώλειες ενεργού ισχύος στις γραμμές μεταφοράς ισχύος χωρίζονται σε απώλειες χωρίς φορτίο DRХХ (απώλειες κορώνας) και απώλειες φορτίου (θέρμανση καλωδίων) DРН:

Στις γραμμές, οι απώλειες αέργου ισχύος δαπανώνται για τη δημιουργία μαγνητικής ροής μέσα και γύρω από το καλώδιο

Προκαλεί θέρμανση των καλωδίων ( απώλειες θερμότητας) και εξαρτάται από το υλικό των αγωγών που μεταφέρουν ρεύμα και τη διατομή τους. Για γραμμές με καλώδια όχι μεγάλο τμήμακατασκευασμένο από μη σιδηρούχο μέταλλο (αλουμίνιο, χαλκός), η ενεργός αντίσταση θεωρείται ίση με ωμική (αντίσταση συνεχούς ρεύματος), καθώς η εκδήλωση του επιφανειακού φαινομένου σε βιομηχανικές συχνότητες 50-60 Hz είναι ανεπαίσθητη (περίπου 1%) . Για σύρματα μεγάλης διατομής (500 mm ή περισσότερο), το φαινόμενο της επιφανειακής επίδρασης σε βιομηχανικές συχνότητες είναι σημαντικό

Η ενεργή γραμμική αντίσταση της γραμμής καθορίζεται από τον τύπο, Ohm/km

πού είναι η ειδική ενεργή αντίσταση του υλικού του σύρματος, Ohm mm/km; φά- διατομή του σύρματος φάσης (πυρήνας), . Για τεχνικό αλουμίνιο, ανάλογα με τη μάρκα του, μπορείτε να πάρετε = 29,5-31,5 Ohm mm / km, για χαλκό = 18,0-19,0 ​​Ohm mm 2 / km.

Η ενεργός αντίσταση δεν παραμένει σταθερή. Εξαρτάται από τη θερμοκρασία του σύρματος, η οποία καθορίζεται από τη θερμοκρασία του περιβάλλοντος αέρα (περιβάλλοντος), την ταχύτητα του ανέμου και την τιμή του ρεύματος που διέρχεται από το καλώδιο.

Η ωμική αντίσταση μπορεί να ερμηνευθεί απλοϊκά ως εμπόδιο στην κατευθυντική κίνηση των φορτίων κόμβου κρυσταλλικού πλέγματοςυλικό αγωγού που εκτελεί ταλαντωτικές κινήσεις κοντά σε κατάσταση ισορροπίας. Η ένταση των κραδασμών και, κατά συνέπεια, η ωμική αντίσταση αυξάνονται με την αύξηση της θερμοκρασίας του αγωγού.

Εθισμός ενεργητική αντίστασηστη θερμοκρασία του σύρματος tορίζεται ως

όπου είναι η τυπική τιμή της αντίστασης R 0, που υπολογίζεται με τον τύπο (4.2) , σε θερμοκρασία αγωγού t= 20°C; α - συντελεστής θερμοκρασίας ηλεκτρική αντίσταση, Ohm/deg (για σύρματα χαλκού, αλουμινίου και χάλυβα-αλουμινίου α = 0,00403, για σύρματα χάλυβα α = 0,00405).

Η δυσκολία αποσαφήνισης της ενεργής αντίστασης των γραμμών σύμφωνα με το (4.3) έγκειται στο γεγονός ότι η θερμοκρασία του σύρματος, ανάλογα με το τρέχον φορτίο και την ένταση ψύξης, μπορεί να υπερβεί σημαντικά τη θερμοκρασία περιβάλλοντος. Η ανάγκη για τέτοια διευκρίνιση μπορεί να προκύψει κατά τον υπολογισμό των εποχιακών ηλεκτρικών συνθηκών.

Όταν η φάση της εναέριας γραμμής χωρίζεται σε nπανομοιότυπα καλώδια στην έκφραση (4.2) είναι απαραίτητο να ληφθεί υπόψη η συνολική διατομή των καλωδίων φάσης:

4.2. Επαγωγική αντίδραση

Εξαιτίας μαγνητικό πεδίο, που αναδύεται γύρω και μέσα στον αγωγό όταν ρέει μέσα από αυτόν εναλλασσόμενο ρεύμα. Στον αγωγό επάγεται Αυτο-επαγόμενη emf, κατευθυνόμενη σύμφωνα με την αρχή Lenz αντίθετα από το emf της πηγής

Η αντίδραση που παρέχει το αυτοεπαγωγικό emf σε μια αλλαγή στο emf της πηγής καθορίζει την επαγωγική αντίδραση του αγωγού. Όσο μεγαλύτερη είναι η αλλαγή στη σύνδεση ροής, που καθορίζεται από τη συχνότητα ρεύματος = 2nf (ρυθμός μεταβολής του ρεύματος di/dt), και το μέγεθος της επαγωγής φάσης L, ανάλογα με τη σχεδίαση (διακλάδωση) της φάσης, και την τριφασική γραμμή ισχύος στο σύνολό της, τόσο μεγαλύτερη είναι η επαγωγική αντίδραση του στοιχείου X = L. Δηλαδή για την ίδια γραμμή (ή απλά ηλεκτρικό πηνίο) με την αύξηση της συχνότητας του ρεύματος παροχής f, η επαγωγική αντίδραση αυξάνεται. Φυσικά, σε μηδενική συχνότητα =2nf=0, για παράδειγμα σε δίκτυα συνεχές ρεύμα, δεν υπάρχει επαγωγική αντίδραση της γραμμής ισχύος.

Η επαγωγική αντίδραση των φάσεων των πολυφασικών γραμμών ισχύος επηρεάζεται επίσης από αμοιβαία διευθέτηση καλώδια φάσης(έζησε). Εκτός από το EMF αυτοεπαγωγής, σε κάθε φάση προκαλείται ένα αμοιβαία επαγόμενο EMF που αντιδρά. Επομένως, με μια συμμετρική διάταξη φάσεων, για παράδειγμα, κατά μήκος των κορυφών ενός ισόπλευρου τριγώνου, το αντίθετο EMF που προκύπτει σε όλες τις φάσεις είναι το ίδιο και επομένως οι επαγωγικές αντιστάσεις των φάσεων ανάλογες με αυτό είναι οι ίδιες. Όταν τα καλώδια φάσης βρίσκονται οριζόντια, η σύνδεση ροής των φάσεων δεν είναι η ίδια, επομένως οι επαγωγικές αντιστάσεις των συρμάτων φάσης διαφέρουν μεταξύ τους. Για να επιτευχθεί συμμετρία (ταυτότητα) των παραμέτρων φάσης, η μεταφορά (αναδιάταξη) των συρμάτων φάσης πραγματοποιείται σε ειδικά στηρίγματα.

Η επαγωγική αντίδραση ανά 1 km γραμμής προσδιορίζεται από τον εμπειρικό τύπο, Ohm/km,

Εάν πάρουμε την τρέχουσα συχνότητα στα 50 Hz, τότε στην υποδεικνυόμενη συχνότητα = 2nf = 314 rad/s για σύρματα από μη σιδηρούχα μέταλλα (|m = 1) λαμβάνουμε, Ohm/km,

Ωστόσο, για τις εναέριες γραμμές που υποδεικνύονται ονομαστικές τάσειςχαρακτηριστικές σχέσεις μεταξύ των παραμέτρων R 0<nκαλώδια σε φάση, η ισοδύναμη ακτίνα διάσπασης της δομής φάσης αυξάνεται (Εικ. 4.4):

(4.23)

όπου a είναι η απόσταση μεταξύ των συρμάτων σε φάση, ίση με 40-60 cm.

Η ανάλυση της εξάρτησης (4.23) δείχνει ότι το ισοδύναμο δείχνει ότι η ισοδύναμη ακτίνα φάσης ποικίλλει στην περιοχή από 9,3 cm (στο n= 2) έως 65 cm (με n= 10) και εξαρτάται ελαφρώς από τη διατομή του σύρματος. Ο κύριος παράγοντας που καθορίζει την αλλαγή είναι ο αριθμός των καλωδίων σε μια φάση. Εφόσον η ισοδύναμη ακτίνα της φάσης διαχωρισμού είναι πολύ μεγαλύτερη από την πραγματική ακτίνα του σύρματος της μη διαιρεμένης φάσης, τότε επαγωγικά

Η αντίσταση μιας τέτοιας εναέριας γραμμής, που προσδιορίζεται από έναν μετασχηματισμένο τύπο της μορφής (4.24), Ohm/km, μειώνεται:

(4.24)

Η μείωση του X 0, που επιτυγχάνεται κυρίως με τη μείωση της εξωτερικής αντίστασης X " 0, είναι σχετικά μικρή. Για παράδειγμα, όταν η φάση μιας εναέριας γραμμής 500 kV χωρίζεται σε τρία καλώδια - έως 0,29-0,30 Ohm/km, δηλ. περίπου τρίτο Αντίστοιχα, με μείωση της αντίστασης

Η χωρητικότητα (ιδανικό όριο) της γραμμής αυξάνεται:

(4.25)

Φυσικά, με την αύξηση της ισοδύναμης ακτίνας φάσης, η ένταση του ηλεκτρικού πεδίου γύρω από τη φάση και, κατά συνέπεια, η απώλεια ισχύος λόγω της κορώνας μειώνεται. Ωστόσο, οι συνολικές τιμές αυτών των απωλειών για εναέριες γραμμές υψηλής και υπερυψηλής τάσης (220 kV και άνω) ανέρχονται σε αξιοσημείωτες τιμές, οι οποίες πρέπει να λαμβάνονται υπόψη κατά την ανάλυση των τρόπων λειτουργίας των γραμμών των υποδεικνυόμενων κατηγοριών τάσης ( ρύζι. 4.5).

Ο διαχωρισμός φάσης σε πολλά καλώδια αυξάνει την χωρητικότητα της εναέριας γραμμής και, κατά συνέπεια, την χωρητική αγωγιμότητα:

(4.26)

Για παράδειγμα, όταν η φάση μιας εναέριας γραμμής 220 kV χωρίζεται σε δύο καλώδια, η αγωγιμότητα αυξάνεται από 2,7 10 -6 σε 3,5 10 -6 S/km. Τότε η ισχύς φόρτισης μιας εναέριας γραμμής 220 kV μέσου μήκους, για παράδειγμα 200 km, είναι

η οποία είναι ανάλογη με τις μεταδιδόμενες δυνάμεις στις εναέριες γραμμές μιας δεδομένης κατηγορίας τάσης, ιδίως με τη φυσική ισχύ της γραμμής

(4.27)

4.6. Διαγράμματα αντικατάστασης ηλεκτρικών γραμμών

Παραπάνω είναι μια περιγραφή μεμονωμένων στοιχείων των ισοδύναμων κυκλωμάτων γραμμής. Σύμφωνα με τη φυσική τους εμφάνιση, κατά τη μοντελοποίηση ηλεκτρικών δικτύων, χρησιμοποιήστε τα διαγράμματα εναέριων γραμμών, καλωδιακών γραμμών και ράβδων ζυγών που παρουσιάζονται στο ρύζι. 4.5, ρύζι. 4.6, ρύζι. 4.7. Ας δώσουμε μερικές γενικές εξηγήσεις για αυτά τα διαγράμματα.

Κατά τον υπολογισμό συμμετρικών ρυθμίσεων ES σταθερής κατάστασης, το ισοδύναμο κύκλωμα σχεδιάζεται για μία φάση, δηλαδή οι διαμήκεις παράμετροί του, η αντίσταση Z=R+JX απεικονίζονται και υπολογίζονται για ένα καλώδιο φάσης (πυρήνας) και κατά τον διαχωρισμό μιας φάσης - λαμβάνοντας λάβετε υπόψη τον αριθμό των συρμάτων στη φάση και την ισοδύναμη ακτίνα της δομής φάσης της εναέριας γραμμής.

Η χωρητική αγωγιμότητα Вс, λαμβάνει υπόψη την αγωγιμότητα (χωρητικότητα) μεταξύ φάσεων, μεταξύ φάσεων και γείωσης και αντανακλά την παραγωγή ισχύος φόρτισης ολόκληρης της δομής τριφασικής γραμμής:

Ενεργή αγωγιμότητα γραμμής ΣΟΛ,που απεικονίζεται ως διακλάδωση μεταξύ της φάσης (οικία) και του σημείου μηδενικού δυναμικού του κυκλώματος (γείωση), περιλαμβάνει τις συνολικές απώλειες ενεργού ισχύος στο στέμμα (ή μόνωση) των τριών φάσεων:

(4.29)

ή σε μόνωση CL:

Αντί για χωρητική αγωγιμότητα, υποδεικνύεται η παραγωγή ισχύος φόρτισης

(4.30 π.μ.)

Η καθορισμένη θεώρηση των εγκάρσιων διακλαδώσεων των γραμμών ισχύος με φορτία απλοποιεί την αξιολόγηση των ηλεκτρικών τρόπων λειτουργίας που εκτελούνται χειροκίνητα. Τέτοια κυκλώματα ισοδύναμα γραμμής ονομάζονται υπολογισμένα ( ρύζι. 4.5, β; ρύζι. 4.6, β).

Σε γραμμές ισχύος με τάσεις έως 220 kV, υπό ορισμένες συνθήκες, ορισμένες παράμετροι μπορούν να αγνοηθούν εάν η επιρροή τους στη λειτουργία του δικτύου είναι ασήμαντη. Από αυτή την άποψη, τα κυκλώματα ισοδύναμου γραμμής που φαίνονται στο ρύζι. 4.1, σε ορισμένες περιπτώσεις μπορεί να απλοποιηθεί.

Σε εναέριες γραμμές με τάσεις έως 220 kV, απώλειες ισχύος στο στέμμα και σε καλωδιακές γραμμές με τάσεις έως 35 kV, οι διηλεκτρικές απώλειες είναι ασήμαντες. Επομένως, στους υπολογισμούς των ηλεκτρικών τρόπων παραμελούνται και, κατά συνέπεια, η ενεργός αγωγιμότητα λαμβάνεται ίση με μηδέν ( ρύζι. 4.6). Η λήψη υπόψη ενεργού αγωγιμότητας είναι απαραίτητη για εναέριες γραμμές με τάση 220 kV και για καλωδιακές γραμμές με τάση 110 kV και άνω στους υπολογισμούς που απαιτούν τον υπολογισμό των απωλειών ηλεκτρικής ενέργειας και για εναέριες γραμμές με τάση 330 kV και άνω επίσης κατά τον υπολογισμό των ηλεκτρικών τρόπων λειτουργίας ( ρύζι. 4.5).

Η ανάγκη να ληφθεί υπόψη η χωρητικότητα και η ισχύς φόρτισης της γραμμής εξαρτάται από τη συγκρισιμότητα της ισχύος φόρτισης και φόρτωσης. Σε σύντομα τοπικά δίκτυα με ονομαστικές τάσεις έως 35 kV, τα ρεύματα και οι ισχύς φόρτισης είναι σημαντικά λιγότερα από αυτά του φορτίου. Επομένως, στις καλωδιακές γραμμές, η χωρητική αγωγιμότητα λαμβάνεται υπόψη μόνο σε τάσεις 20 και 35 kV και στις εναέριες γραμμές μπορεί να παραμεληθεί.

Σε περιφερειακά δίκτυα (110 kV και άνω) με σημαντικά μήκη (40-50 km και άνω), οι ικανότητες φόρτισης μπορεί να αποδειχθούν ανάλογες με το φορτίο και υπόκεινται σε υποχρεωτική λογιστική είτε άμεσα ( ρύζι. 4.6, β) ή εισάγοντας χωρητικές αγωγιμότητες ( ρύζι. 4.6, α).

Σε καλώδια εναέριας γραμμής με μικρές διατομές (16-35 mm2), κυριαρχούν οι ενεργές αντιστάσεις και με μεγάλες διατομές (240 mm2 σε περιφερειακά δίκτυα με τάσεις 220 kV και άνω), οι ιδιότητες των δικτύων καθορίζονται από επαγωγικότητες. Οι ενεργές και επαγωγικές αντιστάσεις των συρμάτων μεσαίων διατομών (50-185 mm2) είναι κοντά μεταξύ τους. Σε καλωδιακές γραμμές με τάσεις έως 10 kV μικρών διατομών (50 mm 2 ή λιγότερο), η ενεργή αντίσταση είναι καθοριστική και σε αυτή την περίπτωση η επαγωγική αντίσταση μπορεί να μην λαμβάνεται υπόψη ( ρύζι. 4.7, β).

Η ανάγκη να ληφθούν υπόψη οι επαγωγικές αντιδράσεις εξαρτάται επίσης από το μερίδιο της δραστικής συνιστώσας του ρεύματος στο συνολικό ηλεκτρικό φορτίο. Όταν αναλύονται ηλεκτρικοί τρόποι λειτουργίας με χαμηλούς συντελεστές ισχύος (συν<0,8) индуктивные сопротивления КЛ необходимо учитывать. В про­тивном случае возможны ошибки, приводящие к уменьшению действитель­ной величины потери напряжения.

Ισοδύναμα κυκλώματα για γραμμές ρεύματος συνεχούς ρεύματος μπορούν να θεωρηθούν ως ειδική περίπτωση ισοδύναμων κυκλωμάτων για γραμμές εναλλασσόμενου ρεύματος σε X = 0 και σι = 0.

Οι παράμετροι φάσης των γραμμών ισχύος κατανέμονται ομοιόμορφα σε όλο το μήκος του, δηλ. Μια γραμμή μεταφοράς ισχύος είναι ένα κύκλωμα με ομοιόμορφα κατανεμημένες παραμέτρους. Ο ακριβής σχεδιασμός ενός κυκλώματος που περιέχει ένα τέτοιο κύκλωμα οδηγεί σε πολύπλοκους υπολογισμούς. Από αυτή την άποψη, κατά τον υπολογισμό των γραμμών ηλεκτρικής ενέργειας, στη γενική περίπτωση, χρησιμοποιούνται απλοποιημένα ισοδύναμα κυκλώματα σχήματος «Τ» και «Ρ» με αθροιστικές παραμέτρους (Εικόνα Νο. 1). Τα σφάλματα στον ηλεκτρικό υπολογισμό της γραμμής για ισοδύναμα κυκλώματα σχήματος «Τ» και «Ρ» είναι περίπου τα ίδια. Εξαρτώνται από το μήκος της γραμμής.

Οι παραδοχές σχετικά με τη συγκέντρωση πραγματικών ομοιόμορφα κατανεμημένων παραμέτρων κατά το μήκος των γραμμών ηλεκτρικής ενέργειας ισχύουν για το μήκος των εναέριων γραμμών (OL) που δεν υπερβαίνει τα 300-350 km και για τις καλωδιακές γραμμές (CL) τα 50-60 km. Για μεγάλες γραμμές μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας, χρησιμοποιούνται διάφορες μέθοδοι για να ληφθεί υπόψη η κατανομή των παραμέτρων τους.

Η διάσταση του σχήματος ES και, κατά συνέπεια, το σύστημα εξισώσεων μοντελοποίησης καθορίζεται από τον αριθμό του σχήματος. Ως εκ τούτου, σε πρακτικούς υπολογισμούς, ειδικά με τη χρήση υπολογιστή, χρησιμοποιείται πιο συχνά ένα ισοδύναμο κύκλωμα σε σχήμα "U", το οποίο έχει ένα πλεονέκτημα - η διάσταση του κυκλώματος είναι 1,5 φορές μικρότερη σε σύγκριση με τη μοντελοποίηση γραμμών ισχύος με ένα κύκλωμα σε σχήμα «Τ». Ως εκ τούτου, θα πραγματοποιηθεί περαιτέρω παρουσίαση σε σχέση με το κύκλωμα αντικατάστασης σε σχήμα «P» για γραμμές ηλεκτρικής ενέργειας.

Ας επισημάνουμε στα ισοδύναμα κυκλώματα τα διαμήκη στοιχεία - αντίσταση γραμμής ισχύος Z=R+jX και εγκάρσια στοιχεία - αγωγιμότητα Y=G+jB (Εικόνα Νο. 2). Οι τιμές αυτών των παραμέτρων για τις γραμμές μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας καθορίζονται από τη γενική έκφραση

όπου P (R 0 ,X 0 ,g 0 ,b 0 ) είναι η τιμή της διαμήκους ή εγκάρσιας παραμέτρου ανά 1 km γραμμής μήκους L, km. Μερικές φορές αυτές οι παράμετροι καλούνται γραμμικός

Για γραμμές μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας συγκεκριμένης κατηγορίας σχεδιασμού και τάσης, χρησιμοποιούνται μερικές περιπτώσεις αυτών των κυκλωμάτων, ανάλογα με τη φυσική εκδήλωση και το μέγεθος (τιμή) της αντίστοιχης παραμέτρου. Ας ρίξουμε μια σύντομη ματιά σε αυτές τις παραμέτρους.

Η ενεργός αντίσταση προκαλεί θέρμανση των συρμάτων (απώλειες θερμότητας) και εξαρτάται από το υλικό των αγωγών που μεταφέρουν ρεύμα και τη διατομή τους. Για γραμμές με σύρματα μικρής διατομής από μη σιδηρούχο μέταλλο (αλουμίνιο, χαλκός), η ενεργή αντίσταση θεωρείται ίση με ωμική (αντίσταση συνεχούς ρεύματος), δεδομένου ότι η εκδήλωση του επιφανειακού φαινομένου σε βιομηχανικές συχνότητες 50-60 Το Hz είναι ανεπαίσθητο (περίπου 1%). Για αγωγούς μεγάλης διατομής (500 mm 2 ή περισσότερο), η επιφανειακή επίδραση στις βιομηχανικές συχνότητες είναι σημαντική.

Η ενεργή αντίσταση της γραμμής καθορίζεται από τον τύπο, Ohm/km,

Οπου; – ειδική ενεργή αντίσταση του υλικού του σύρματος, Ohm mm 2 /km. F - διατομή του σύρματος φάσης (πυρήνας), mm 2. Για τεχνικό αλουμίνιο, ανάλογα με την ποιότητά του, μπορεί να γίνει δεκτό. = 29,5-31,5 Ohmm 2 / km, για χαλκό· = 18-19 Ohmm 2 / km.

Η ενεργός αντίσταση δεν παραμένει σταθερή. Εξαρτάται από τη θερμοκρασία του σύρματος, η οποία καθορίζεται από τη θερμοκρασία του περιβάλλοντος αέρα (περιβάλλοντος), την ταχύτητα του ανέμου και την τιμή του ρεύματος που διέρχεται από το καλώδιο.

Η ωμική αντίσταση μπορεί να ερμηνευθεί απλοϊκά ως εμπόδιο στην κατευθυντική κίνηση των φορτίων στους κόμβους του κρυσταλλικού πλέγματος ενός αγωγού υλικού, που εκτελούν ταλαντωτικές κινήσεις κοντά σε μια κατάσταση ισορροπίας. Η ένταση των κραδασμών και, κατά συνέπεια, η ωμική αντίσταση αυξάνονται με την αύξηση της θερμοκρασίας του αγωγού.

Η εξάρτηση της ενεργού αντίστασης από τη θερμοκρασία του σύρματος t ορίζεται ως

πού είναι η τυπική τιμή της αντίστασης R 0, υπολογισμένη με τον τύπο Νο. 2, σε θερμοκρασία αγωγού t = 20 0 C; α-συντελεστής θερμοκρασίας ηλεκτρικής αντίστασης, Ohm/deg (για σύρματα χαλκού, αλουμινίου και χάλυβα-αλουμινίου α=0,00403, για χαλύβδινα σύρματα α=0,00455).

Η δυσκολία αποσαφήνισης της ενεργού αντίστασης των γραμμών χρησιμοποιώντας τον τύπο Νο. 3 είναι ότι η θερμοκρασία του σύρματος, ανάλογα με το τρέχον φορτίο και την ένταση ψύξης, μπορεί να υπερβεί σημαντικά τη θερμοκρασία περιβάλλον. Η ανάγκη για τέτοια διευκρίνιση μπορεί να προκύψει κατά τον υπολογισμό των εποχιακών ηλεκτρικών συνθηκών.

Κατά τον διαχωρισμό μιας φάσης εναέριας γραμμής σε n πανομοιότυπα καλώδια, στην έκφραση Νο. 2 είναι απαραίτητο να ληφθεί υπόψη η συνολική διατομή των καλωδίων φάσης:

Η επαγωγική αντίδραση προκαλείται από το μαγνητικό πεδίο που δημιουργείται γύρω και μέσα σε έναν αγωγό όταν το ρεύμα ρέει μέσα από αυτόν. Στον αγωγό επάγεται ένα αυτοεπαγωγικό emf, κατευθυνόμενο σύμφωνα με την αρχή Lenz, αντίθετα από το EMF της πηγής

Η αντίδραση που παρέχει το αυτοεπαγωγικό emf στην αλλαγή του emf της πηγής καθορίζει την επαγωγική αντίδραση του αγωγού. Όσο μεγαλύτερη είναι η αλλαγή στη σύνδεση ροής, που καθορίζεται από τη συχνότητα του ρεύματος, f (ρυθμός μεταβολής του ρεύματος di/dt) και το μέγεθος της επαγωγής φάσης L, ανάλογα με το σχεδιασμό (διακλάδωση) της φάσης και των τριών -Συνολική γραμμή ισχύος φάσης, τόσο μεγαλύτερη είναι η επαγωγική αντίδραση του στοιχείου X = ωL. Δηλαδή, για την ίδια γραμμή (ή απλά ένα ηλεκτρικό πηνίο), με την αύξηση της συχνότητας του ρεύματος παροχής f, η επαγωγική αντίδραση αυξάνεται. Φυσικά, σε μηδενική συχνότητα (;f=0), για παράδειγμα, σε δίκτυα συνεχούς ρεύματος, δεν υπάρχει επαγωγική αντίδραση των γραμμών ισχύος.

Η επαγωγική αντίδραση των φάσεων των πολυφασικών γραμμών ισχύος επηρεάζεται επίσης από τη σχετική θέση των καλωδίων φάσης (πυρήνες). Εκτός από το EMF αυτοεπαγωγής, σε κάθε φάση προκαλείται ένα αμοιβαία επαγόμενο EMF που αντιδρά. Επομένως, με μια συμμετρική διάταξη φάσεων, για παράδειγμα, κατά μήκος των κορυφών ενός ισόπλευρου τριγώνου, το προκύπτον αντίθετο EBW σε όλες τις φάσεις είναι το ίδιο και επομένως οι επαγωγικές αντιστάσεις των φάσεων ανάλογες με αυτό είναι οι ίδιες. Όταν τα καλώδια φάσης είναι διατεταγμένα οριζόντια, οι συνδέσεις ροής των φάσεων δεν είναι ίδιες, επομένως οι επαγωγικές αντιστάσεις των συρμάτων φάσης διαφέρουν μεταξύ τους. Για να επιτευχθεί συμμετρία (ταυτότητα) των παραμέτρων φάσης, η μεταφορά (αναδιάταξη) των συρμάτων φάσης πραγματοποιείται σε ειδικά στηρίγματα.

Η επαγωγική αντίδραση ανά 1 km γραμμής προσδιορίζεται από τον εμπειρικό τύπο, Ohm/km,

(5)

Αν υποθέσουμε συχνότητα ρεύματος 50 Hz, τότε στην υποδεικνυόμενη συχνότητα f = 314 rad/s για σύρματα από μη σιδηρούχα μέταλλα (μ = 1) λαμβάνουμε, Ohm/km,

(6)

και σε συχνότητα 60Hz, αντίστοιχα (ω=376,8 rad/s), Ohm/km

(7)

Όταν τα καλώδια φάσης έρχονται πιο κοντά μεταξύ τους, η επίδραση του αμοιβαίου επαγωγικού emf αυξάνεται, γεγονός που οδηγεί σε μείωση της επαγωγικής αντίστασης της γραμμής ισχύος. Η μείωση της επαγωγικής αντίδρασης (3-5 φορές) στις καλωδιακές γραμμές είναι ιδιαίτερα αισθητή. Έχουν αναπτυχθεί συμπαγείς εναέριες γραμμές υψηλής και υπερυψηλής τάσης αυξημένης χωρητικότητας με επαγωγική αντίδραση κοντά στο 25-20%.

Η τιμή της γεωμετρικής μέσης απόστασης μεταξύ των καλωδίων φάσης (πυρήνες), m,

(8)

εξαρτάται από τη θέση των καλωδίων φάσης (διαύλους). Οι φάσεις μιας εναέριας γραμμής μπορούν να βρίσκονται οριζόντια ή κατά μήκος των κορυφών ενός τριγώνου, οι ζυγοί φάσης των αγωγών ρεύματος σε οριζόντιο ή κατακόρυφο επίπεδο και οι πυρήνες ενός καλωδίου τριών πυρήνων - κατά μήκος των κορυφών ενός ισόπλευρου τριγώνου. Οι τιμές των D av και r pr πρέπει να έχουν την ίδια διάσταση.

Ελλείψει δεδομένων αναφοράς, η πραγματική ακτίνα των συνδεδεμένων συρμάτων r pr μπορεί να προσδιοριστεί από τη συνολική περιοχή διατομής των τμημάτων ρεύματος και χάλυβα του σύρματος, αυξάνοντάς την λαμβάνοντας υπόψη τη συστροφή κατά 15 - 20% , δηλ.

(9)

Σημειώστε ότι η επαγωγική αντίδραση αποτελείται από δύο συστατικά: την εξωτερική και την εσωτερική. Η εξωτερική επαγωγική αντίδραση προσδιορίζεται από την εξωτερική μαγνητική ροή που σχηματίζεται γύρω από τα καλώδια και τις τιμές των D CP και r PR. Φυσικά, καθώς η απόσταση μεταξύ των φάσεων μειώνεται, η επίδραση του αμοιβαίου επαγωγικού emf αυξάνεται και η επαγωγική αντίδραση μειώνεται και αντίστροφα. Οι καλωδιακές γραμμές με τις μικρές τους αποστάσεις μεταξύ των αγωγών μεταφοράς ρεύματος (δύο τάξεις μεγέθους μικρότερες από τις εναέριες γραμμές) έχουν επαγωγική αντίδραση που είναι σημαντικά (3-5 φορές) μικρότερη από αυτή των γραμμών αέρα. Για τον προσδιορισμό του X 0 των καλωδιακών γραμμών, οι τύποι Νο. 5 και Νο. 6 δεν χρησιμοποιούνται, καθώς δεν λαμβάνουν υπόψη τα σχεδιαστικά χαρακτηριστικά των καλωδίων.

Επομένως, όταν κάνουν υπολογισμούς, χρησιμοποιούν εργοστασιακά δεδομένα για την επαγωγική αντίδραση των καλωδίων. Η εσωτερική επαγωγική αντίδραση καθορίζεται από την εσωτερική ροή που κλείνει στα καλώδια.

Για τα χαλύβδινα σύρματα, η τιμή του εξαρτάται από το τρέχον φορτίο και δίνεται στη βιβλιογραφία αναφοράς.

Έτσι, η ενεργός αντίσταση των γραμμών ισχύος εξαρτάται από το υλικό, τη διατομή και τη θερμοκρασία του σύρματος. Η εξάρτηση είναι αντιστρόφως ανάλογη με τη διατομή του σύρματος, εκφράζεται σε μικρές διατομές, όταν το R 0 έχει μεγάλες τιμές και είναι ελάχιστα αισθητή σε μεγάλες διατομές των συρμάτων. Η επαγωγική αντίδραση των γραμμών ισχύος καθορίζεται από το σχεδιασμό των γραμμών, τη σχεδίαση της φάσης και πρακτικά δεν εξαρτάται από τη διατομή των συρμάτων (value log(D CP /r PR)≈const).

Η χωρητική αγωγιμότητα προκαλείται από χωρητικότητες μεταξύ φάσεων, καλωδίων φάσης (οικίες) και γείωσης. Στο ισοδύναμο κύκλωμα της γραμμής μεταφοράς ισχύος χρησιμοποιείται η υπολογισμένη (εργασία) ικανότητα του βραχίονα του ισοδύναμου αστέρα, που προκύπτει από τη μετατροπή του τριγώνου αγωγιμότητας σε αστέρι (Εικόνα Νο. 3, γ).

Σε πρακτικούς υπολογισμούς, η ικανότητα εργασίας μιας τριφασικής εναέριας γραμμής με ένα καλώδιο ανά μονάδα μήκους (F/km) προσδιορίζεται από τον τύπο

(10)

Η ικανότητα εργασίας των καλωδιακών γραμμών είναι σημαντικά υψηλότερη από την ικανότητα των εναέριων γραμμών, καθώς οι αγωγοί είναι πολύ κοντά ο ένας στον άλλο και γειωμένα μεταλλικά κελύφη. Επιπλέον, η διηλεκτρική σταθερά της μόνωσης του καλωδίου είναι σημαντικά μεγαλύτερη από τη μονάδα - τη διηλεκτρική σταθερά του αέρα. Η μεγάλη ποικιλία σχεδίων καλωδίων και η έλλειψη των γεωμετρικών τους διαστάσεων περιπλέκουν τον προσδιορισμό της ικανότητας λειτουργίας τους και ως εκ τούτου στην πράξη χρησιμοποιούν δεδομένα από λειτουργικές ή εργοστασιακές μετρήσεις.

Η χωρητική αγωγιμότητα των εναέριων γραμμών και των καλωδιακών γραμμών, S/km, προσδιορίζεται από τον γενικό τύπο

Πίνακας No. 1 ικανότητα εργασίας C 0 (10 -6), F/km, καλώδια τριών πυρήνων με μόνωση ιμάντα

Λαμβάνοντας υπόψη την έκφραση Νο. 10, (α) για μια εναέρια γραμμή σε συχνότητα ρεύματος 50 Hz έχουμε, S/km,

(11)

και για μια εναέρια γραμμή με συχνότητα τάσης τροφοδοσίας 60 Hz παίρνουμε, S/km,

(12)

Η χωρητική αγωγιμότητα εξαρτάται από τη σχεδίαση του καλωδίου και υποδεικνύεται από τον κατασκευαστή, αλλά για κατά προσέγγιση υπολογισμούς μπορεί να εκτιμηθεί χρησιμοποιώντας τον τύπο Νο. 11.

Υπό την επίδραση της τάσης που εφαρμόζεται στη γραμμή, τα χωρητικά ρεύματα (φόρτισης) προβάλλονται μέσω των χωρητικοτήτων της γραμμής. Στη συνέχεια, η υπολογιζόμενη τιμή του χωρητικού ρεύματος ανά μονάδα μήκους, kA/km,

(13)

και την αντίστοιχη ισχύ φόρτισης της τριφασικής γραμμής ισχύος, Mvar/km,

εξαρτώνται από την τάση σε κάθε σημείο.

Η τιμή της ισχύος φόρτισης για ολόκληρη τη γραμμή ισχύος προσδιορίζεται μέσω των πραγματικών (υπολογιζόμενων) τάσεων της αρχής και του τέλους της γραμμής, Mvar,

ή περίπου σύμφωνα με την ονομαστική τάση γραμμής

Για καλώδια 6-35 kV με μόνωση χαρτιού και ιξώδη εμποτισμό, είναι γνωστή η παραγωγή άεργου ισχύος q 0 ανά χιλιόμετρο γραμμής, λαμβάνοντας υπόψη ότι η συνολική παραγωγή καλωδιακών γραμμών θα προσδιοριστεί ως

Μια γραμμή ισχύος με εγκάρσια χωρητική αγωγιμότητα, που καταναλώνει χωρητικό ρεύμα από το δίκτυο που οδηγεί στην τάση, θα πρέπει να θεωρείται ως πηγή άεργου (επαγωγικής) ισχύος, που συχνότερα ονομάζεται φόρτιση. Έχοντας χωρητικό χαρακτήρα, η ισχύς φόρτισης μειώνει την επαγωγική συνιστώσα του φορτίου που μεταδίδεται μέσω της γραμμής στον καταναλωτή.

Σε ισοδύναμα κυκλώματα εναέριων γραμμών, ξεκινώντας από ονομαστική τάση 110 kV, και σε καλωδιακές γραμμές 35 kV και άνω, θα πρέπει να λαμβάνονται υπόψη οι εγκάρσιοι κλάδοι (παρακλίσεις) με τη μορφή χωρητικής αγωγιμότητας Vc ή παραγόμενης ισχύος Q C .

Η απόσταση μεταξύ των φάσεων των γραμμών ηλεκτρικής ενέργειας σε κάθε κατηγορία τάσης, ειδικά για τις εναέριες γραμμές, είναι σχεδόν η ίδια, γεγονός που καθορίζει την αμετάβλητη της προκύπτουσας σύνδεσης ροής των φάσεων και τη χωρητική επίδραση των γραμμών. Επομένως, για τις παραδοσιακές εναέριες γραμμές ( χωρίς βαθύ διαχωρισμό φάσης και ειδικά σχέδια στήριξης), οι αντιδραστικές παράμετροι εξαρτώνται ελάχιστα από τις γραμμές σχεδιασμού χαρακτηριστικών, καθώς ο λόγος των αποστάσεων μεταξύ των φάσεων και της διατομής (ακτίνας) των συρμάτων είναι πρακτικά αμετάβλητος, κάτι που αντανακλάται στο που δίνονται τύποι από μια λογαριθμική συνάρτηση.

Όταν οι φάσεις μιας εναέριας γραμμής 35-220 kV εκτελούνται με απλά καλώδια, η επαγωγική τους αντίδραση είναι εντός στενών ορίων: X 0 = (0,40-0,44) Ohm/km και η χωρητική αγωγιμότητα βρίσκεται εντός b 0 = (2,6-2,8 ) 10 -6 τ.μ./χλμ. Η επίδραση της αλλαγής της διατομής (ακτίνας) των πυρήνων του καλωδίου στο X 0 είναι πιο αισθητή από ό,τι στην εναέρια γραμμή. Επομένως, για το CL έχουμε ευρύτερη μεταβολή στην επαγωγική αντίδραση: X 0 ≈(0,06-0,15) Ohm/km. Για καλωδιακές γραμμές όλων των εμπορικών σημάτων και διατομών με τάση 0,38-10 kV, η επαγωγική αντίδραση βρίσκεται σε στενότερο εύρος (0,06-0,1 Ohm/km) και προσδιορίζεται από πίνακες φυσικών και τεχνικών δεδομένων των καλωδίων.

Η μέση τιμή ισχύος φόρτισης ανά 100 km για μια εναέρια γραμμή 110 kV είναι περίπου 3,5 Mvar, για 220 kV - 13,5 Mvar, για μια εναέρια γραμμή 500 kV - 95 Mvar.

Λαμβάνοντας υπόψη αυτούς τους δείκτες καθιστά δυνατή την εξάλειψη σημαντικών σφαλμάτων κατά τον υπολογισμό των παραμέτρων γραμμής ή τη χρήση αυτών των παραμέτρων σε κατά προσέγγιση υπολογισμούς, για παράδειγμα, για την εκτίμηση των αντιδραστικών παραμέτρων μιας εναέριας γραμμής μήκους της (km) στη μορφή

Η ενεργή αγωγιμότητα προκαλείται από απώλειες ενεργού ισχύος ΔP λόγω ατελούς μόνωσης (διαρροή στην επιφάνεια των μονωτών, ρεύματα αγωγιμότητας (μετατόπιση) στο υλικό του μονωτή) και ιονισμό του αέρα γύρω από τον αγωγό λόγω εκκένωσης κορώνας. Η ειδική ενεργή αγωγιμότητα προσδιορίζεται από τον γενικό τύπο της διακλάδωσης, S/km,

όπου U nom είναι η ονομαστική τάση της γραμμής ισχύος σε kV.

Οι απώλειες στη μόνωση των εναέριων γραμμών είναι ασήμαντες και το φαινόμενο της κορώνας στις εναέριες γραμμές συμβαίνει μόνο όταν η ένταση του ηλεκτρικού πεδίου στην επιφάνεια του σύρματος υπερβαίνει τα kV MAX /cm:

η κρίσιμη τιμή είναι περίπου 17-19 kV/cm. Τέτοιες συνθήκες για κορώνα συμβαίνουν σε εναέριες γραμμές 110 kV και υψηλότερης τάσης.

Η ζημιά από κορωνοϊό και, επομένως, οι απώλειες ενεργού ισχύος εξαρτώνται σε μεγάλο βαθμό από την τάση της εναέριας γραμμής, την ακτίνα του καλωδίου, τις ατμοσφαιρικές συνθήκες και την κατάσταση της επιφάνειας του καλωδίου. Όσο μεγαλύτερη είναι η τάση λειτουργίας και όσο μικρότερη είναι η ακτίνα των καλωδίων, τόσο μεγαλύτερη είναι η ένταση του ηλεκτρικού πεδίου. Η επιδείνωση των ατμοσφαιρικών συνθηκών (υψηλή υγρασία αέρα, υγρό χιόνι, παγετός στην επιφάνεια των καλωδίων), γρέζια, γρατσουνιές συμβάλλουν επίσης στην αύξηση της έντασης του ηλεκτρικού πεδίου και, κατά συνέπεια, σε απώλειες ενεργού ισχύος κατά τη διάρκεια της επεξεργασίας του κορωνοϊού. Η εκκένωση κορώνας προκαλεί παρεμβολές στη λήψη ραδιοφώνου και τηλεόρασης και διάβρωση της επιφάνειας των συρμάτων εναέριας γραμμής.

Για να μειωθούν οι απώλειες κορωνοϊού σε οικονομικά αποδεκτό επίπεδο, οι κανόνες για τις ηλεκτρικές εγκαταστάσεις (PUE) καθορίζουν ελάχιστες διατομές (διάμετροι) καλωδίων. Για παράδειγμα, για εναέρια γραμμή 110 kV - AC 70 (11,8 mm), για εναέρια γραμμή 220 kV - AC 240 (21,6 mm).

Οι απώλειες ισχύος λόγω κορώνας λαμβάνονται υπόψη κατά τη μοντελοποίηση εναέριων γραμμών με ονομαστική τάση 330 kV ή μεγαλύτερη.

Στις γραμμές καλωδίων, υπό την επίδραση της μεγαλύτερης τάσης, στρώματα μόνωσης ιμάντα βρίσκονται στην επιφάνεια των πυρήνων καλωδίων. Όσο μεγαλύτερη είναι η τάση λειτουργίας του καλωδίου, τόσο πιο αισθητά είναι τα ρεύματα διαρροής μέσω των μονωτικών υλικών και η παραβίαση των διηλεκτρικών ιδιοτήτων του. Στη συνέχεια χαρακτηρίζονται από την εφαπτομένη της διηλεκτρικής απώλειας tg δ, που λαμβάνεται σύμφωνα με τα δεδομένα του κατασκευαστή.

Ενεργή αγωγιμότητα καλωδίου ανά μονάδα μήκους

(20)

και το αντίστοιχο ρεύμα διαρροής στη μόνωση του καλωδίου, Α,

(21)

Στη συνέχεια, οι διηλεκτρικές απώλειες στο μονωτικό υλικό καλωδίων, MW,

Θα πρέπει να λαμβάνονται υπόψη για καλωδιακές γραμμές με ονομαστική τάση 110 kV και άνω.

Δημοσιεύτηκε 01/10/2012 (ισχύει έως 04/10/2013)

Μια γραμμή ηλεκτρικού δικτύου θεωρείται θεωρητικά ότι αποτελείται από έναν απείρως μεγάλο αριθμό ενεργών και αντιδραστικών αντιστάσεων και αγωγιμοτήτων ομοιόμορφα κατανεμημένων κατά μήκος της.

Ο ακριβής υπολογισμός των επιπτώσεων των κατανεμημένων αντιστάσεων και αγωγιμότητας είναι δύσκολος και είναι απαραίτητος για υπολογισμούς πολύ μεγάλων γραμμών, οι οποίοι δεν καλύπτονται σε αυτό το μάθημα.

Στην πράξη, περιορίζονται σε απλοποιημένες μεθόδους υπολογισμού, λαμβάνοντας υπόψη μια γραμμή με συγκεντρωμένες αντιστάσεις και αγωγιμότητα ενεργού και αντιδρώντων.

Για τη διενέργεια υπολογισμών, χρησιμοποιούνται απλοποιημένα κυκλώματα ισοδύναμου γραμμής, συγκεκριμένα: ένα ισοδύναμο κύκλωμα σχήματος U που αποτελείται από ενεργές (r l) και αντιδραστικές (x l) αντιστάσεις συνδεδεμένες σε σειρά. Οι ενεργές (g l) και οι αντιδραστικές (χωρητικές) (b l) αγωγιμότητα περιλαμβάνονται στην αρχή και στο τέλος της γραμμής κατά 1/2.

Το ισοδύναμο κύκλωμα σχήματος U είναι χαρακτηριστικό για εναέριες γραμμές ηλεκτρικής ενέργειας με τάση 110-220 kV και μήκος έως 300-400 km.

Η ενεργός αντίσταση καθορίζεται από τον τύπο:

r l =r o ∙l,

όπου r o είναι η ειδική αντίσταση Ohm/km στο σύρμα t o + 20 o, l είναι το μήκος γραμμής, km.

Η ενεργή αντίσταση των καλωδίων και των καλωδίων σε συχνότητα 50 Hz είναι συνήθως περίπου ίση με την ωμική αντίσταση. Το φαινόμενο επιφανειακής επίδρασης δεν λαμβάνεται υπόψη.

Η ειδική ενεργή αντίσταση r o για χάλυβα-αλουμίνιο και άλλα σύρματα από μη σιδηρούχα μέταλλα προσδιορίζεται από πίνακες ανάλογα με τη διατομή.

Για τα χαλύβδινα σύρματα, το επιφανειακό αποτέλεσμα δεν μπορεί να παραμεληθεί. Για αυτούς, το r o εξαρτάται από τη διατομή και το ρεύμα ροής και βρίσκεται από τους πίνακες.

Σε θερμοκρασία σύρματος διαφορετική από 20 o C, η αντίσταση γραμμής καθορίζεται χρησιμοποιώντας τους κατάλληλους τύπους.

Η αντίδραση προσδιορίζεται από:

x l =x o ∙l,

όπου x o είναι η ειδική αντίδραση Ohm/km.

Οι ειδικές επαγωγικές αντιστάσεις των φάσεων της εναέριας γραμμής είναι γενικά διαφορετικές. Κατά τον υπολογισμό των συμμετρικών τρόπων λειτουργίας, χρησιμοποιούνται μέσες τιμές του x:

όπου r r είναι η ακτίνα του σύρματος, cm.

D av - η γεωμετρική μέση απόσταση μεταξύ των φάσεων, cm, προσδιορίζεται από την ακόλουθη έκφραση:

D av = (D AB D AB D SA) 1/3

Όπου D AB, D AB, D SA είναι οι αποστάσεις μεταξύ των συρμάτων των αντίστοιχων φάσεων A, B, C.

Για παράδειγμα, όταν οι φάσεις βρίσκονται στις γωνίες ενός ισόπλευρου τριγώνου με πλευρά D, η γεωμετρική μέση απόσταση είναι ίση με D.

D AB =D BC =D SA =D

Όταν τα καλώδια της γραμμής τροφοδοσίας βρίσκονται οριζόντια:

D AB =D BC =D

D SA =2D

Όταν τοποθετούνται παράλληλα κυκλώματα σε στηρίγματα διπλού κυκλώματος, η σύνδεση ροής κάθε καλωδίου φάσης καθορίζεται από τα ρεύματα και των δύο κυκλωμάτων. Η αλλαγή στο Χ 0 λόγω της επίδρασης της δεύτερης αλυσίδας εξαρτάται από την απόσταση μεταξύ των αλυσίδων. Η διαφορά μεταξύ X 0 μιας αλυσίδας, λαμβάνοντας υπόψη και μη λαμβάνοντας υπόψη την επίδραση της δεύτερης αλυσίδας, δεν υπερβαίνει το 5-6% και δεν λαμβάνεται υπόψη στους πρακτικούς υπολογισμούς.

Σε γραμμές ισχύος με U nom ≥330 kV (μερικές φορές σε τάσεις 110 και 220 kV), το καλώδιο κάθε φάσης χωρίζεται σε πολλά καλώδια. Αυτό αντιστοιχεί σε αύξηση της ισοδύναμης ακτίνας. Στην έκφραση για το X 0:

X o =0,144lg(D av/r pr)+0,0157 (1)

αντί για r χρησιμοποιείται pr

r eq =(r pr a avp pf-1) 1/pF,

όπου r eq είναι η ισοδύναμη ακτίνα του σύρματος, cm.

a cf είναι η γεωμετρική μέση απόσταση μεταξύ των συρμάτων μιας φάσης, cm.

n f - αριθμός συρμάτων σε μία φάση.

Για μια γραμμή με διαχωρισμένα καλώδια, ο τελευταίος όρος στον τύπο 1 μειώνεται κατά n f φορές, δηλ. έχει τη μορφή 0,0157/n f.

Η ειδική ενεργή αντίσταση μιας φάσης γραμμής με διαχωρισμένα σύρματα προσδιορίζεται ως εξής:

r 0 =r 0pr /n f,

όπου r 0pr είναι η ειδική ειδική αντίσταση ενός σύρματος μιας δεδομένης διατομής, που προσδιορίζεται από πίνακες αναφοράς.

Για σύρματα χάλυβα-αλουμινίου, το X 0 προσδιορίζεται από πίνακες αναφοράς, ανάλογα με τη διατομή, για το χάλυβα, ανάλογα με τη διατομή και το ρεύμα.

Η ενεργή αγωγιμότητα (g l) της γραμμής αντιστοιχεί σε δύο τύπους απωλειών ενεργού ισχύος:

1) από ρεύμα διαρροής μέσω μονωτών.

2) απώλειες στο στέμμα.

Τα ρεύματα διαρροής μέσω των μονωτών (TF-20) είναι μικρά και οι απώλειες στους μονωτές μπορούν να παραμεληθούν. Σε εναέριες γραμμές (OHL) με τάση 110 kV και άνω, υπό ορισμένες συνθήκες, η ένταση του ηλεκτρικού πεδίου στην επιφάνεια του σύρματος αυξάνεται και γίνεται μεγαλύτερη από την κρίσιμη. Ο αέρας γύρω από το σύρμα ιονίζεται έντονα, σχηματίζοντας μια λάμψη - μια κορώνα. Η κορώνα αντιστοιχεί σε απώλειες ενεργού ισχύος. Το πιο ριζικό μέσο για τη μείωση των απωλειών ισχύος στην κορώνα είναι η αύξηση της διαμέτρου του σύρματος και για τις γραμμές υψηλής τάσης (330 kV και άνω) η χρήση διαχωρισμού καλωδίων. Μερικές φορές μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τη λεγόμενη συστημική μέθοδο μείωσης των απωλειών ισχύος στο στέμμα. Ο αποστολέας μειώνει την τάση στη γραμμή σε μια συγκεκριμένη τιμή.

Από αυτή την άποψη, καθορίζονται τα μικρότερα επιτρεπόμενα τμήματα κατά μήκος της στεφάνης:

150 kV - 120 mm 2;

220 kV - 240 mm 2.

Το καλώδιο Corona οδηγεί σε:

Για τη μείωση της αποτελεσματικότητας,

Για αυξημένη οξείδωση της επιφάνειας του σύρματος,

Στην εμφάνιση ραδιοπαρεμβολών.

Κατά τον υπολογισμό των τρόπων σταθερής κατάστασης δικτύων έως 220 kV, η ενεργή αγωγιμότητα πρακτικά δεν λαμβάνεται υπόψη.

Σε δίκτυα με U nom ≥330 kV, κατά τον προσδιορισμό των απωλειών ισχύος κατά τον υπολογισμό των βέλτιστων τρόπων λειτουργίας, είναι απαραίτητο να ληφθούν υπόψη οι απώλειες κορώνας.

Η χωρητική αγωγιμότητα (σε l) της γραμμής καθορίζεται από τις χωρητικότητες μεταξύ των καλωδίων διαφορετικών φάσεων και την χωρητικότητα του καλωδίου - γείωσης και προσδιορίζεται ως εξής:

σε l = σε 0 l,

όπου 0 είναι η ειδική χωρητική αγωγιμότητα S/km, η οποία μπορεί να προσδιοριστεί χρησιμοποιώντας πίνακες αναζήτησης ή τον ακόλουθο τύπο:

σε 0 =7,58∙10- 6 /lg(D μέσος /r pr) (2),

όπου D av είναι η γεωμετρική μέση απόσταση μεταξύ των συρμάτων φάσης. r r - ακτίνα του σύρματος.

Για τους περισσότερους υπολογισμούς σε δίκτυα 110-220 kV, η γραμμή μεταφοράς (γραμμή ηλεκτρικής ενέργειας) φαίνεται να είναι ένα απλούστερο ισοδύναμο κύκλωμα:

Μερικές φορές στο ισοδύναμο κύκλωμα, αντί για χωρητική αγωγιμότητα σε l / 2, λαμβάνεται υπόψη η άεργος ισχύς που παράγεται από την χωρητικότητα των γραμμών (ισχύς φόρτισης).

Το μισό της χωρητικής ισχύος γραμμής, MVAr, ισούται με:

Q C =3I c U f =3U f σε 0 l/2=0,5V 2 σε l,(*),

όπου U f και U είναι οι τάσεις φάσης και φάσης προς φάση (γραμμικές), αντίστοιχα, kV.

I s - χωρητικό ρεύμα προς τη γείωση:

Ic=U f σε l /2

Από την έκφραση για το Q C (*) προκύπτει ότι η ισχύς Q C που παράγεται από τις γραμμές εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από την τάση. Όσο μεγαλύτερη είναι η τάση, τόσο μεγαλύτερη είναι η χωρητική ισχύς.

Για εναέριες γραμμές με τάση 35 kV και κάτω, η χωρητική ισχύς (Q C) μπορεί να αγνοηθεί, τότε το ισοδύναμο κύκλωμα θα λάβει την ακόλουθη μορφή:

Για γραμμές με U nom ≥330 kV και μήκος μεγαλύτερο από 300-400 km, λαμβάνεται υπόψη η ομοιόμορφη κατανομή της αντίστασης και της αγωγιμότητας κατά μήκος της γραμμής.

Οι καλωδιακές γραμμές τροφοδοσίας αντιπροσωπεύονται από το ίδιο ισοδύναμο κύκλωμα σχήματος U με τις εναέριες γραμμές.

Οι ειδικές ενεργές και αντιδραστικές αντιστάσεις r 0, x 0 προσδιορίζονται από πίνακες αναφοράς, καθώς και για εναέριες γραμμές.

Από την έκφραση για το X 0 και στο 0:

X o =0,144lg(D av/r pr)+0,0157

σε 0 =7,58∙10 -6 /lg(D μέσος /r pr)

μπορεί να φανεί ότι το X 0 μειώνεται και το 0 αυξάνεται καθώς διαφορετικά καλώδια πλησιάζουν το ένα το άλλο.

Για καλωδιακές γραμμές, η απόσταση μεταξύ των καλωδίων φάσης είναι πολύ μικρότερη από ό,τι για τις εναέριες γραμμές και το X 0 είναι πολύ μικρή.

Κατά τον υπολογισμό των τρόπων λειτουργίας καλωδιακών γραμμών (καλωδιακές γραμμές) με τάσεις 10 kV και κάτω, μπορεί να ληφθεί υπόψη μόνο η ενεργή αντίσταση.

Το χωρητικό ρεύμα και το Q C στις καλωδιακές γραμμές είναι μεγαλύτερα από ό,τι στις εναέριες γραμμές. Στις καλωδιακές γραμμές υψηλής τάσης (CL), το Q C λαμβάνεται υπόψη και η ειδική χωρητική ισχύς Q C0 kVAr/km μπορεί να προσδιοριστεί από πίνακες σε βιβλία αναφοράς.

Η ενεργή αγωγιμότητα (g l) λαμβάνεται υπόψη για καλώδια 110 kV και άνω.

Οι συγκεκριμένες παράμετροι των καλωδίων X 0, καθώς και του Q C0 που δίνονται στους πίνακες αναφοράς είναι κατά προσέγγιση· μπορούν να προσδιοριστούν με μεγαλύτερη ακρίβεια από τα εργοστασιακά χαρακτηριστικά των καλωδίων.