Tellerin lineer direnci ac. aktif direnç

Çoğu durumda, güç hattı parametrelerinin (aktif ve reaktif direnç, aktif ve kapasitif iletim) uzunluğu boyunca eşit olarak dağıldığı varsayılabilir. Nispeten kısa bir hat için, parametrelerin dağılımı göz ardı edilebilir ve toplu parametreler kullanılabilir: Rl ve Xl hattının aktif ve reaktif dirençleri, Gl ve Vl hattının aktif ve kapasitif iletkenlikleri.

300 - 400 km uzunluğa kadar 110 kV ve üzeri gerilime sahip havai enerji nakil hatları genellikle U şeklinde bir eşdeğer devre ile temsil edilir (Şekil 3.1).

Hattın aktif direnci aşağıdaki formülle belirlenir:

Rl=roL,(3.1)burada

ro - özdirenç, Ohm/km, +20°C tel sıcaklığında;

L - hat uzunluğu, km.

Direnç r0, kesite bağlı olarak tablolardan belirlenir. 200C dışındaki bir tel sıcaklığında, hat direnci belirtilir.

Reaktans aşağıdaki gibi tanımlanır:

Xl=xoL,(3.2)

burada xo - özgül reaktans, Ohm/km.

Bir havai hattın fazlarının spesifik endüktif dirençleri genellikle farklıdır. Hesaplarken simetrik modlar ortalama xo değerlerini kullanın:

burada rpr telin yarıçapıdır, cm;

Dav, aşağıdaki ifade ile belirlenen fazlar arasındaki geometrik ortalama mesafedir, cm:

Dab, Dbc, Dca, sırasıyla a, b, c fazlarının telleri arasındaki mesafelerdir, Şekil 3.2.

Çift devre destekleri üzerine paralel devreler yerleştirirken, her birinin akı bağlantısı faz teli her iki devrenin akımları tarafından belirlenir. İkinci zincirin etkisiyle xo'daki değişim, öncelikle zincirler arasındaki mesafeye bağlıdır. İkinci devrenin etkisi dikkate alınarak ve dikkate alınmadan bir devrenin xo farkı %5-6'yı geçmez ve pratik hesaplamalarda dikkate alınmaz.

Unom ³ ZZ0kV'ye sahip güç hatlarında, her fazın kablosu birkaç (N) kabloya bölünmüştür. Bu, eşdeğer yarıçaptaki bir artışa karşılık gelir. Bölünmüş fazın eşdeğer yarıçapı:

a, fazdaki teller arasındaki mesafedir.

Çelik-alüminyum teller için xo, fazdaki tellerin kesitine ve sayısına bağlı olarak referans tablolarından belirlenir.

Hat aktif iletkenliği Gl, iki tür kayba karşılık gelir aktif güç: yalıtkanlardan ve koronadan geçen kaçak akımdan.

Yalıtkanlardan geçen kaçak akımlar küçüktür, dolayısıyla yalıtkanlardaki güç kayıpları ihmal edilebilir. Gerilimi 110 kV ve üzeri olan havai hatlarda, belirli koşullar altında, yoğunluk Elektrik alanı tel yüzeyinde artar ve daha kritik hale gelir. Telin etrafındaki hava yoğun bir şekilde iyonlaşarak bir parıltı - bir taç oluşturur. Korona, aktif güç kayıplarına karşılık gelir. Koronaya olan güç kayıplarını azaltmanın en radikal yolu, telin çapını arttırmaktır. İzin verilen en küçük kablo kesitleri havai hatlar korona oluşumu durumuna göre normalize edilmiş: 110 kV - 70 mm2; 220kV -240 mm2; 330kV -2x240 mm2; 500kV - 3x300 mm2; 750kV - 4x400 veya 5x240 mm2.

Kararlı durumu hesaplarken elektrik ağları 220 kV'a kadar voltaj, aktif iletkenlik pratik olarak dikkate alınmaz. Güç kayıplarını belirlerken ve hesaplarken Unom³ЗЗ0kV olan şebekelerde optimum modlar korona kayıpları dikkate alınmalıdır:

DPk = DPk0L=U2g0L,3.6)

nerede DРк0 - koronaya özel aktif güç kayıpları, g0 - spesifik aktif iletkenlik.

Vl hattının kapasitif iletkenliği, teller arasındaki kapasitanslardan kaynaklanmaktadır. farklı aşamalar ve kapasitans tel - toprak ve aşağıdaki gibi belirlenir:

burada bo, referans tablolardan veya aşağıdaki formülden belirlenebilen spesifik kapasitans, S/km'dir:

110-220 kV ağlardaki çoğu hesaplama için, güç hattı genellikle daha basit bir eşdeğer devre ile temsil edilir (Şekil 3.3, b). Bu şemada, kapasitif iletim yerine (Şekil 3.3, a), hatların kapasitansı tarafından üretilen reaktif güç dikkate alınır. Hattın kapasitif (şarj) gücünün yarısı Mvar şuna eşittir:

UФ ve U – faz ve faz-faz gerilimi, kV;

Ib, toprağa giden kapasitif akımdır.

Pirinç. 3.3. Güç hattı eşdeğer devreleri:

a, b - havai hat 110-220-330 kV;

c - havai hat Unom 35 kV £;

g - kablo hattı Unom £ 10 kV

(3.8)'den hat tarafından üretilen Qb gücünün büyük ölçüde gerilime bağlı olduğu sonucu çıkar. 35 kV ve altındaki gerilime sahip havai hatlar için kapasitif güç ihmal edilebilir (Şekil 3.3, c). Uzunluğu 300-400 km'den fazla olan Unom ³ Z30 kV hatları için, hat boyunca dirençlerin ve iletkenliklerin düzgün dağılımı dikkate alınır. Bu tür hatların eşdeğer devresi bir dört kutupludur.

Kablo güç hatları da U şeklinde bir eşdeğer devre ile temsil edilir. Spesifik aktif ve reaktanslar ro, xo, havai hatların yanı sıra referans tablolarından belirlenir. Faz iletkenleri birbirine yaklaştıkça xo'nun azaldığı ve bo'nun arttığı (3.3), (3.7)'den görülebilir. Kablo hatları için, iletkenler arasındaki mesafeler hava hatlarından çok daha küçüktür, bu nedenle xo küçüktür ve 10 kV ve altındaki gerilime sahip kablo ağları için modları hesaplarken, yalnızca aktif direnç dikkate alınabilir (Şekil 3.3, d) ). kapasitif akım ve şarj gücü Qb in kablo hatları havada olduğundan daha fazla. Yüksek gerilim kablo hatlarında Qb dikkate alınır (Şekil 3.3, b). 110 kV ve üzeri kablolar için aktif iletkenlik Gl dikkate alınır.

3.2. Hatlardaki güç kayıpları

Enerji nakil hatlarındaki aktif güç kayıpları, yüksüz kayıplar DРХХ (korona kayıpları) ve yük kayıpları (tel ısıtma için) DРН olarak ayrılır:

Hatlarda, reaktif güç kayıpları telin içinde ve çevresinde bir manyetik akı oluşturmak için harcanır.

Tellerin ısınmasına neden olur ( ısı kaybı) ve akım taşıyan iletkenlerin malzemesine ve kesitlerine bağlıdır. telli hatlar için büyük bölüm demir dışı metalden (alüminyum, bakır) yapılmış, aktif direnç ohmik (dc direnci) olarak alınır, çünkü 50-60 Hz'lik endüstriyel frekanslarda yüzey etkisinin tezahürü algılanamaz (yaklaşık %1). Büyük kesitli (500 mm veya daha fazla) teller için, endüstriyel frekanslarda cilt etkisi olgusu önemlidir.

Hattın aktif doğrusal direnci, Ohm / km formülü ile belirlenir.

tel malzemesinin spesifik aktif direnci nerede, Ohm mm / km; F- faz telinin kesiti (çekirdek), . Teknik alüminyum için markasına göre = 29,5-31,5 Ohm mm/km, bakır için = 18,0-19,0 ​​Ohm mm2/km alabilirsiniz.

Aktif direnç sabit kalmaz. Çevreleyen havanın (çevrenin) sıcaklığı, rüzgar hızı ve telden geçen akımın değeri ile belirlenen telin sıcaklığına bağlıdır.

Ohmik direnç, basitçe, düğümlerin yüklerinin yönlendirilmiş hareketine bir engel olarak yorumlanabilir. kristal kafes denge durumu etrafında salınan iletken malzeme. Salınımların yoğunluğu ve buna bağlı olarak omik direnç, iletkenin sıcaklığıyla birlikte artar.

Bağımlılık aktif direnç tel sıcaklığında T olarak tanımlanmış

formülle hesaplanan R 0 direncinin standart değeri nerede (4.2) , iletken sıcaklığında t= 20°C; a - sıcaklık katsayısı elektrik direnci, Ohm / derece (bakır, alüminyum ve çelik-alüminyum teller için α = 0,00403, çelik için α = 0,00405).

Hatların aktif direncini (4.3)'e göre belirlemenin zorluğu, mevcut yüke ve soğutmanın yoğunluğuna bağlı olarak telin sıcaklığının ortam sıcaklığını önemli ölçüde aşabilmesi gerçeğinde yatmaktadır. Mevsimsel elektrik rejimleri hesaplanırken bu tür açıklamalara ihtiyaç duyulabilir.

Havai hattın fazı bölündüğünde N ifadede aynı teller (4.2) faz tellerinin toplam kesitini hesaba katmak gerekir:

4.2. Endüktif reaktans

Dolayı manyetik alan içinden akarken iletkenin çevresinde ve içinde ortaya çıkan alternatif akım. İletkende indüklenir EMF kendinden indüksiyon, kaynağın EMF'sine zıt Lenz ilkesine göre yönlendirildi

Kendinden indüksiyon EMF'sinin kaynağın EMF'sindeki değişime uyguladığı direnç ve iletkenin endüktif direncini belirler. Akımın frekansı ile belirlenen akı bağlantısındaki değişiklik ne kadar büyük olursa = 2nf (akımın değişim oranı di/dt) ve fazın tasarımına (dallara ayrılma) ve bir bütün olarak üç fazlı güç hattına bağlı olarak faz L'nin endüktans değeri, X = L öğesinin endüktif direnci o kadar büyük olur. Yani, aynı satır için (veya sadece elektrik bobini) besleme akımı f frekansındaki artışla endüktif reaktans artar. Doğal olarak sıfır frekansta =2nf=0, örneğin ağlarda doğru akım, enerji nakil hattının endüktif direnci yoktur.

Çok fazlı elektrik hatlarının fazlarının endüktif direnci de aşağıdakilerden etkilenir: karşılıklı düzenleme faz telleri(yaşadı). Kendi kendini indükleyen EMF'ye ek olarak, her aşamada karşılıklı indüksiyonun zıt bir EMF'si indüklenir. Bu nedenle, örneğin bir eşkenar üçgenin köşeleri boyunca simetrik bir faz düzenlemesiyle, tüm fazlarda ortaya çıkan karşıt EMF aynıdır ve bu nedenle, buna orantılı endüktif faz dirençleri aynıdır. Faz tellerinin yatay düzenlenmesi ile fazların akı bağlantısı aynı değildir, dolayısıyla faz tellerinin endüktif dirençleri birbirinden farklıdır. Özel destekler üzerinde faz parametrelerinin simetrisini (özdeşliğini) elde etmek için, faz tellerinin yer değiştirmesi (yeniden düzenlenmesi) gerçekleştirilir.

Hattın 1 km'sine atıfta bulunulan endüktif reaktans, ampirik formül Ohm / km ile belirlenir,

50 Hz'lik akım frekansını alırsak, belirtilen frekansta = 2nf = 314 rad/s, demir dışı metallerden yapılmış teller için (|m = 1), Ohm/km,

Ancak, belirtilen havai hatlar için anma gerilimleri parametreler arasındaki karakteristik ilişkiler R 0<N fazdaki teller, faz yapısının eşdeğer yarıçapı artar (Şekil 4.4):

(4.23)

burada a, fazdaki teller arasındaki mesafe, 40-60 cm'ye eşittir.

Bağımlılık analizi (4.23), eşdeğerin, eşdeğer faz yarıçapının 9,3 cm (en N= 2) 65 cm'ye kadar (ile N= 10) ve çok azı telin kesitine bağlıdır. Değişimi belirleyen ana faktör, fazdaki tel sayısıdır. Ayrılmış fazın eşdeğer yarıçapı, bölünmemiş faz telinin gerçek yarıçapından çok daha büyük olduğundan, o zaman endüktif olarak

(4.24), Ohm / km formunun dönüştürülmüş formülü ile belirlenen böyle bir havai hattın direnci azalır:

(4.24)

Esas olarak X " 0 harici direncini azaltarak elde edilen X 0'daki azalma nispeten küçüktür. Örneğin, 500 kV'luk bir havai hattın fazını üç tele ayırırken - 0,29-0,30 Ohm / km'ye kadar, yani yaklaşık olarak üçüncü olarak. Buna göre dirençte bir azalma ile

Hattın verimi (ideal sınır) artar:

(4.25)

Doğal olarak, fazın eşdeğer yarıçapının artmasıyla, fazın etrafındaki elektrik alan şiddeti azalır ve sonuç olarak korona için güç kaybı olur. Bununla birlikte, yüksek ve ultra yüksek gerilim havai hatları (220 kV ve üzeri) için bu kayıpların toplam değerleri, bu gerilim sınıflarının hat modlarını analiz ederken dikkate alınması gereken önemli değerlerdir ( pirinç. 4.5).

Fazın birkaç kabloya bölünmesi, havai hattın kapasitansını ve buna bağlı olarak kapasitansı artırır:

(4.26)

Örneğin, 220 kV'luk bir havai hattın fazını iki tele ayırırken, iletkenlik 2,7 · 10 -6'dan 3,5 · 10 -6 S/km'ye yükselir. O halde orta uzunlukta, örneğin 200 km'lik 220 kV'luk bir havai hattın şarj gücü,

Bu gerilim sınıfındaki havai hatlarda iletilen güçle, özellikle hattın doğal gücüyle orantılı olan

(4.27)

4.6. Güç Hattı Eşdeğer Diyagramları

Yukarıda, hat eşdeğer devrelerinin bireysel elemanlarının bir açıklaması bulunmaktadır. Fiziksel tezahürlerine uygun olarak, elektrik şebekeleri modellenirken, havai hatlar, kablo hatları ve baraların şemaları kullanılır, üzerinde sunulur. pirinç. 4.5, pirinç. 4.6, pirinç. 4.7. Bu şemalar için bazı genel açıklamalar yapalım.

ES'nin simetrik kararlı durum modlarını hesaplarken, eşdeğer devre bir faz için yapılır, yani boylamasına parametreleri, Z = R + JX dirençleri bir faz teli (çekirdek) için gösterilir ve hesaplanır ve fazı ayırırken , fazdaki tel sayısını ve havai hattın faz yapısının eşdeğer yarıçapını dikkate alarak.

Kapasitif iletkenlik Vs, fazlar arasındaki, fazlar ve toprak arasındaki iletkenlikleri (kapasitansları) hesaba katar ve tüm üç fazlı hat yapısının şarj gücü üretimini yansıtır:

Hat aktif iletimi G, bir faz (çekirdek) ile devrenin sıfır potansiyel noktası (toprak) arasında şönt olarak gösterilen, üç fazın koronasındaki (veya izolasyondaki) toplam aktif güç kayıplarını içerir:

(4.29)

veya CL yalıtımında:

Kapasitif iletim yerine, şarj gücü üretimini gösterirler.

(4.30a)

Enerji nakil hattının enine dallarının yüklere göre belirtilen değerlendirmesi, manuel olarak gerçekleştirilen elektrik modlarının değerlendirmesini basitleştirir. Bu tür hat eşdeğer devrelerine hesaplanan ( pirinç. 4.5, b; pirinç. 4.6 b).

220 kV'a kadar gerilime sahip iletim hatlarında, belirli koşullar altında, şebekenin çalışması üzerindeki etkileri önemsiz ise, belirli parametreler göz ardı edilebilir. Bu bağlamda, şekilde gösterilen hatların eşdeğer devreleri pirinç. 4.1, bazı durumlarda basitleştirilebilir.

220 kV'a kadar gerilime sahip havai hatlarda, koronaya güç kayıpları ve 35 kV'a kadar gerilime sahip CL'lerde dielektrik kayıpları önemsizdir. Bu nedenle, elektrik rejimlerinin hesaplanmasında ihmal edilirler ve buna göre aktif iletkenlik sıfıra eşit alınır ( pirinç. 4.6). 220 kV gerilimli havai hatlar ile 110 kV ve üzeri gerilimli havai hatlarda elektrik kayıplarının hesaplanmasını gerektiren hesaplamalarda, 330 kV ve üzeri gerilimli havai hatlarda aktif iletkenlik hesabının yapılması, ayrıca elektrik modlarını hesaplarken ( pirinç. 4.5).

Hattın kapasitesinin ve şarj gücünün dikkate alınması ihtiyacı, şarj ve yük gücünün ölçülebilirliğine bağlıdır. 35 kV'a kadar anma gerilimlerinde küçük uzunluktaki yerel ağlarda, şarj akımları ve güçleri yük olanlardan çok daha azdır. Bu nedenle CL'de kapasitif iletkenlik sadece 20 ve 35 kV gerilimlerde dikkate alınır ve VL'de ihmal edilebilir.

Önemli uzunluklara (40-50 km ve daha fazla) sahip ilçe şebekelerinde (110 kV ve üzeri), şarj kapasiteleri yükle orantılı olabilir ve doğrudan zorunlu muhasebeye tabidir ( pirinç. 4.6 b) veya kapasitif iletkenlikler getirerek ( pirinç. 4.6, bir).

Küçük kesitli (16-35 mm2) havai hat tellerinde aktif dirençler baskın, büyük kesitli (220 kV ve üzeri gerilimli ilçe şebekelerinde 240 mm2) şebekelerin özellikleri belirlenir. endüktansları ile. Orta kesitli (50-185 mm2) tellerin aktif ve endüktif dirençleri birbirine yakındır. Küçük kesitli (50 mm2 ve altı) 10 kV'a kadar gerilime sahip CL'de aktif direnç belirleyicidir ve bu durumda endüktif dirençler dikkate alınmayabilir ( pirinç. 4.7b).

Endüktif dirençleri hesaba katma ihtiyacı, akımın reaktif bileşeninin toplam elektrik yükündeki payına da bağlıdır. Düşük güç faktörlerine sahip elektrik koşullarını analiz ederken (cos<0,8) индуктивные сопротивления КЛ необходимо учитывать. В про­тивном случае возможны ошибки, приводящие к уменьшению действитель­ной величины потери напряжения.

DC iletim hatları için eşdeğer devreler, X = 0 ve AC iletim hatları için eşdeğer devrelerin özel bir durumu olarak düşünülebilir ve B = 0.

Güç hatlarının faz parametreleri, uzunluğu boyunca eşit olarak dağılmıştır, yani. İletim hattı, düzgün dağıtılmış parametrelere sahip bir devredir. Böyle bir devre içeren bir devrenin hassas hesaplanması, karmaşık hesaplamalara yol açar. Bu bağlamda, güç hatları hesaplanırken, genel durumda, toplu parametrelerle basitleştirilmiş “T” ve “P” şeklindeki eşdeğer devreler kullanılır (Şekil No. 1). “T” ve “P” şeklindeki eşdeğer devreler için hattın elektriksel hesabındaki hatalar yaklaşık olarak aynıdır. Hattın uzunluğuna bağlıdırlar.

Enerji nakil hattı uzunluğu boyunca gerçek düzgün dağılmış parametrelerin konsantrasyonuna ilişkin varsayımlar, uzunluğu 300-350 km'yi geçmeyen havai hatlar (OL) ve 50-60 km kablo hatları (CL) için geçerlidir. Büyük uzunluktaki iletim hatları için, parametrelerinin dağılımını hesaba katmak için çeşitli yöntemler kullanılır.

ES şemasının boyutu ve buna bağlı olarak modelleme denklemleri sistemi, şema numarasına göre belirlenir. Bu nedenle, pratik hesaplamalarda, özellikle bilgisayar kullanımıyla, genellikle bir avantajı olan "P" şeklinde bir eşdeğer devre kullanırlar - güç hatlarının bir "T" ile modellenmesine kıyasla 1,5 kat daha küçük devre boyutu. ” - şeklindeki devre. Bu nedenle, enerji nakil hatlarının figüratif eşdeğer devresi olan "P" ile ilgili olarak daha fazla sunum yapılacaktır.

Eşdeğer devrelerde uzunlamasına elemanları - güç iletim hattının direnci Z=R+jX ve enine elemanları - iletkenliği Y=G+jB (Şekil No. 2) ayıralım. Enerji nakil hatları için bu parametrelerin değerleri genel ifade ile belirlenir.

burada P ( R 0 ,X 0 ,g 0 ,b 0 ), L, km uzunluğundaki hattın 1 km'sine atıfta bulunulan boyuna veya enine parametrenin değeridir. Bazen bu seçenekler denir doğrusal.

Belirli bir tasarıma ve gerilim sınıfına sahip elektrik hatları için, karşılık gelen parametrenin fiziksel görünümüne ve büyüklüğüne (değerine) bağlı olarak bu devrelerin kısmi durumları kullanılır. Bu parametrelere kısaca bir göz atalım.

Aktif direnç, tellerin ısınmasına (ısı kayıpları) neden olur ve akım taşıyan iletkenlerin malzemesine ve kesitlerine bağlıdır. Demir dışı metalden (alüminyum, bakır) yapılmış küçük kesitli tellere sahip hatlar için, yüzey etkisinin 50-60 endüstriyel frekanslarda tezahür etmesi nedeniyle, aktif direnç ohmik (DC direnci) eşit alınır. Hz algılanamaz (yaklaşık %1). Büyük kesitli iletkenler için (500 mm2 veya daha fazla), endüstriyel frekanslarda yüzey etkisi önemlidir.

Hattın aktif direnci, Ohm / km formülü ile belirlenir,

Nerede; - tel malzemesinin spesifik aktif direnci, Ohm mm2 / km; F- faz telinin (çekirdek) kesiti, mm 2. Teknik alüminyum için derecesine göre; \u003d 29,5-31,5 Ohmm 2 / km, bakır için; \u003d 18-19 Ohmm 2 / km.

Aktif direnç sabit kalmaz. Çevreleyen havanın (çevrenin) sıcaklığı, rüzgar hızı ve telden geçen akımın değeri ile belirlenen telin sıcaklığına bağlıdır.

Ohmik direnç, basitleştirilmiş bir şekilde, iletken malzemesinin kristal kafesinin düğümlerinin yüklerinin yönlendirilmiş hareketine bir engel olarak yorumlanabilir ve denge durumu etrafında salınım hareketleri gerçekleştirir. Salınımların yoğunluğu ve buna bağlı olarak omik direnç, iletkenin sıcaklığıyla birlikte artar.

Aktif direncin tel sıcaklığına bağımlılığı t şu şekilde tanımlanır:

t = 20 0 С iletken sıcaklığında, formül No. 2'ye göre hesaplanan R 0 direncinin standart değeri nerede; α-sıcaklık elektrik direnci katsayısı, Ohm / derece (bakır, alüminyum ve çelik-alüminyum teller için α=0,00403, çelik için α=0,00455).

3 numaralı formüle göre hatların aktif direncini netleştirmenin zorluğu, mevcut yüke ve soğutma yoğunluğuna bağlı olarak telin sıcaklığının sıcaklığı önemli ölçüde aşabilmesi gerçeğinde yatmaktadır. çevre. Mevsimsel elektrik rejimleri hesaplanırken bu tür açıklamalara ihtiyaç duyulabilir.

2 numaralı ifadede havai hat fazını n özdeş kabloya bölerken, faz kablolarının toplam kesitini hesaba katmak gerekir:

Endüktif reaktans, içinden akım geçtiğinde iletkenin etrafında ve içinde oluşan manyetik alandan kaynaklanır. İletkende, kaynağın EMF'sinin tersine, Lenz ilkesine göre yönlendirilen bir kendi kendine indüksiyon EMF'si indüklenir.

Kendinden indüksiyon EMF'sinin kaynağın EMF'sindeki değişime uyguladığı direnç ve iletkenin endüktif direncini belirler. Akımın frekansı, f (akım di / dt'nin değişim oranı) ve fazın tasarımına (dallanma) ve fazın tasarımına (dallanma) bağlı olarak L faz endüktansının değeri tarafından belirlenen akıdaki değişiklik ne kadar büyükse bir bütün olarak üç fazlı iletim hattı, X = ωL öğesinin endüktif direnci ne kadar büyükse. Yani, aynı hat (veya sadece bir elektrik bobini) için, f besleme akımının frekansındaki artışla endüktif reaktans artar. Doğal olarak sıfır frekansta (; f=0), örneğin DC şebekelerde, güç hatlarının endüktif direnci yoktur.

Çok fazlı iletim hatlarının fazlarının endüktif direnci, faz tellerinin (damarlar) göreli konumundan da etkilenir. Kendi kendine indüksiyonun EMF'sine ek olarak, her fazda karşıt bir karşılıklı indüksiyon EMF'si indüklenir. Bu nedenle, örneğin bir eşkenar üçgenin köşeleri boyunca simetrik bir faz düzenlemesiyle, ortaya çıkan karşıt EBW tüm fazlarda aynıdır ve bu nedenle, buna orantılı endüktif faz dirençleri aynıdır. Faz tellerinin yatay düzenlenmesi ile fazların akı bağlantısı aynı değildir, dolayısıyla faz tellerinin endüktif dirençleri birbirinden farklıdır. Özel destekler üzerinde faz parametrelerinin simetrisini (özdeşliğini) elde etmek için, faz tellerinin yer değiştirmesi (yeniden düzenlenmesi) gerçekleştirilir.

Hattın 1 km'sine atıfta bulunulan endüktif reaktans, ampirik formül Ohm / km ile belirlenir,

(5)

Mevcut frekansı 50 Hz alırsak, belirtilen frekansta; demir dışı metallerden yapılmış teller için f = 314 rad / s (μ = 1), Ohm / km elde ederiz,

(6)

ve sırasıyla 60 Hz frekansta (ω = 376,8 rad/s), Ohm/km

(7)

Faz telleri birbirine yaklaştığında, karşılıklı indüksiyonun EMF'sinin etkisi artar, bu da güç iletim hattının endüktif direncinde bir azalmaya yol açar. Kablo hatlarında endüktif direncin azalması (3-5 kat) özellikle dikkat çekicidir. %25-20 benzer endüktif reaktans ile artırılmış kapasiteye sahip kompakt yüksek ve ultra yüksek gerilim havai hatları geliştirilmiştir.

Faz telleri (damarlar) arasındaki geometrik ortalama mesafenin değeri, m,

(8)

faz kablolarının (lastiklerin) konumuna bağlıdır. Havai hatların fazları yatay olarak veya bir üçgenin köşeleri boyunca, akım iletkenlerinin faz baraları yatay veya dikey bir düzlemde, üç damarlı bir kablonun damarları - bir eşkenar üçgenin köşeleri boyunca yerleştirilebilir. D cf ve r pr değerleri aynı boyuta sahip olmalıdır.

Referans verilerinin yokluğunda, çok telli tellerin gerçek yarıçapı r pr, telin akım taşıyan ve çelik parçalarının toplam enine kesit alanı ile hesaplanarak% 15-20 artırılarak belirlenebilir. büküm, yani

(9)

Endüktif reaktansın iki bileşenden oluştuğunu unutmayın: harici ve dahili. Harici endüktif direnç, teller etrafında oluşan harici manyetik akı ve D SR ve r PR değerleri ile belirlenir. Doğal olarak, fazlar arasındaki mesafenin azalmasıyla, EMF'nin karşılıklı indüksiyon etkisi artar ve endüktif direnç azalır ve bunun tersi de geçerlidir. Akım taşıyan çekirdekler arasındaki küçük mesafelere sahip kablo hatları için (havai hatlardan iki kat daha az), endüktif direnç, hava hatlarından önemli ölçüde (3-5 kat) daha azdır. 5 ve 6 numaralı formüller, kabloların tasarım özelliklerini dikkate almadıkları için kablo hatlarının X 0'ını belirlemek için kullanılmaz.

Bu nedenle, hesaplamalarda kabloların endüktif direncine ilişkin fabrika verileri kullanılır. Dahili endüktif reaktans, tellerde kapanan dahili akı tarafından belirlenir.

Çelik teller için değeri mevcut yüke bağlıdır ve referans literatürde verilmiştir.

Bu nedenle, bir enerji nakil hattının aktif direnci, telin malzemesine, kesitine ve sıcaklığına bağlıdır. Bağımlılık, tel kesitiyle ters orantılıdır, küçük kesitlerde, R 0 büyük değerlere sahip olduğunda telaffuz edilir ve büyük tel kesitlerinde neredeyse hiç fark edilmez. Enerji nakil hattının endüktif direnci, hatların tasarımı, fazın tasarımı ile belirlenir ve pratik olarak tellerin kesitine bağlı değildir (değer lg (D SR / r PR) ≈const).

Kapasitif iletkenlik, fazlar, faz iletkenleri (canlı) ve toprak arasındaki kapasitanslardan kaynaklanır. Güç hattı eşdeğer devresinde, iletkenlik üçgeninin bir yıldıza dönüştürülmesinden elde edilen eşdeğer yıldızın kolunun hesaplanan (çalışma) kapasitansı kullanılır (Şekil No. 3, c).

Pratik hesaplamalarda, birim uzunluk başına bir telli (F / km) üç fazlı bir havai hattın çalışma kapasitansı formülle belirlenir.

(10)

Kablo hatlarının çalışma kapasitesi, damarların birbirine çok yakın olması ve metal kılıflarla topraklanması nedeniyle havai hatların kapasitesinden önemli ölçüde yüksektir. Ek olarak, kablo yalıtımının dielektrik sabiti birden çok daha büyüktür - havanın dielektrik sabiti. Çok çeşitli kablo tasarımları, geometrik boyutlarının olmaması, çalışma kapasitesinin belirlenmesini zorlaştırır ve bu nedenle pratikte operasyonel veya fabrika ölçüm verilerini kullanırlar.

Havai hatların ve hatların kapasitif iletkenliği, Sm/km, genel formülle belirlenir

Tablo No. 1 çalışma kapasitesi C 0 (10 -6), F / km, kayış yalıtımlı üç damarlı kablolar

10, (a) numaralı ifadeyi 50 Hz akım frekansındaki bir havai hat için dikkate alarak, S/km,

(11)

ve 60 Hz besleme gerilimi frekansına sahip havai hatlar için S/km,

(12)

Kapasitans kablo tasarımına bağlıdır ve üretici tarafından belirtilir, ancak yaklaşık hesaplamalar için 11 numaralı formül kullanılarak tahmin edilebilir.

Hatta uygulanan voltajın etkisi altında, hatların kapasitansları üzerinden kapasitif (şarj) akımlar yansıtılır. Daha sonra birim uzunluk başına kapasitif akımın hesaplanan değeri, kA/km,

(13)

ve üç fazlı bir elektrik hattının karşılık gelen şarj gücü, Mvar / km,

her noktadaki gerilime bağlıdır.

Tüm iletim hattı için şarj gücünün değeri, hattın başındaki ve sonundaki gerçek (hesaplanan) gerilimler Mvar ile belirlenir.

veya yaklaşık olarak hattın anma gerilimine göre

Kağıt yalıtımlı ve viskoz emprenyeli 6-35 kV kablolar için, toplam CL üretiminin şu şekilde belirlendiği dikkate alınarak, hattın bir kilometresi başına reaktif güç üretimi q 0 bilinmektedir.

Ağdan önde gelen bir kapasitif akım tüketen enine kapasitif iletime sahip bir iletim hattı, daha çok şarj olarak adlandırılan bir reaktif (endüktif) güç kaynağı olarak düşünülmelidir. Kapasitif bir yapıya sahip olan şarj gücü, hattan tüketiciye iletilen yükün endüktif bileşenini azaltır.

Havai hatlar için eşdeğer devrelerde, 110 kV anma geriliminden başlayarak ve CL-35 kV ve üzerinde, kapasitif iletkenlikler V s veya üretilen güçler Q C şeklindeki enine kollar (şöntler) dikkate alınmalıdır.

Her gerilim sınıfındaki enerji nakil hatlarının fazları arasındaki mesafe, özellikle havai hatlar için hemen hemen aynıdır, bu da fazların ortaya çıkan akı bağlantısının değişmezliğini ve hatların kapasitif etkisini belirler.Bu nedenle, geleneksel havai hatlar için (derin faz ayırma ve özel destek tasarımları olmadan), reaktif parametreler, fazlar arasındaki mesafelerin oranı ve tellerin enine kesiti (yarıçap) pratikte değişmediğinden, tasarım karakteristik çizgilerine çok fazla bağlı değildir, bu da yansıtılır. Yukarıdaki formüller bir logaritmik fonksiyon tarafından.

Tek telli 35-220 kV havai hatların fazlarını gerçekleştirirken, endüktif dirençleri dar sınırlar içindedir: X 0 \u003d (0,40-0,44) Ohm / km ve kapasitif iletkenlik b 0 \u003d (2,6-2,8) 10 içindedir. -6 cm/km. Kablo damarlarının kesit alanını (yarıçap) değiştirmenin X 0 üzerindeki etkisi havai hatlara göre daha belirgindir. Bu nedenle, CL için endüktif dirençte daha geniş bir değişikliğe sahibiz: X 0 ≈ (0,06-0,15) Ohm / km. 0,38-10 kV gerilime sahip tüm marka ve bölümlerin kablo hatları için, endüktif direnç daha dar bir aralıkta (0,06-0,1 Ohm / km) bulunur ve kabloların fiziksel ve teknik veri tablolarından belirlenir.

110 kV havai hat için 100 km başına şarj gücünün ortalama değeri yaklaşık 3,5 Mvar, 220 kV - 13,5 Mvar, 500 kV havai hat için - 95 Mvar'dır.

Bu göstergelerin muhasebeleştirilmesi, hat parametrelerinin hesaplanmasındaki önemli hataları ortadan kaldırmayı veya bu parametreleri yaklaşık hesaplamalarda kullanmayı, örneğin, bir havai hattın şu şekildeki reaktif parametrelerinden uzunluğunu (km) tahmin etmeyi mümkün kılar:

Aktif iletim, yalıtım kusurlarından (yalıtkanların yüzeyindeki sızıntılar, yalıtkan malzemedeki iletim akımları (yer değiştirmeler)) ve korona deşarjı nedeniyle iletken etrafındaki hava iyonlaşmasından kaynaklanan aktif güç kayıplarından ΔР kaynaklanır. Spesifik aktif iletkenlik şönt genel formülü ile belirlenir, S/km,

burada U nom, güç hattının kV cinsinden anma gerilimidir.

Havai hatların yalıtımındaki kayıplar önemsizdir ve havai hatlarda korona olgusu yalnızca telin yüzeyindeki elektrik alan kuvveti kV MAX / cm'yi aştığında meydana gelir:

kritik değer yaklaşık 17-19 kV/cm'dir. Korona için bu tür koşullar, 110 kV ve daha yüksek voltajlı havai hatlarda meydana gelir.

Korona ve dolayısıyla aktif güç kayıpları büyük ölçüde havai hattın voltajına, telin yarıçapına, atmosferik koşullara ve telin yüzeyinin durumuna bağlıdır. Çalışma voltajı ne kadar büyük ve tellerin yarıçapı ne kadar küçükse, elektrik alan kuvveti o kadar büyük olur. Kötüleşen atmosferik koşullar (yüksek hava nemi, sulu kar, tellerin yüzeyinde don), çapaklar, çizikler de elektrik alan kuvvetinin artmasına ve buna bağlı olarak koronasyon için aktif güç kayıplarının artmasına katkıda bulunur. Korona deşarjı, radyo ve televizyon alımında parazite, havai hatların yüzeyinde korozyona neden olur.

Korona kayıplarını ekonomik olarak kabul edilebilir bir düzeye indirmek için, elektrik tesisatlarının (PUE) kurulum kuralları, tellerin minimum kesitlerini (çaplarını) belirler. Örneğin, VL 110 kV-AS 70 (11,8 mm) için, VL 220 kV-AS 240 (21,6 mm) için.

Nominal gerilimi 330 kV veya daha fazla olan havai hatlar modellenirken korona için güç kayıpları dikkate alınır.

CL'de, en büyük gerilimin etkisi altında, kablo damarlarının yüzeyine yakın kuşak yalıtım katmanları vardır. Kablonun çalışma voltajı ne kadar yüksek olursa, yalıtım malzemelerinden geçen kaçak akımlar ve dielektrik özelliklerinin ihlali o kadar belirgin olur. Bundan sonra, üreticinin verilerine göre alınan dielektrik kayıp tanjantı tg δ ile karakterize edilirler.

Birim uzunluk başına kablonun aktif iletkenliği

(20)

ve kablo yalıtımındaki karşılık gelen kaçak akım, A,

(21)

Daha sonra CL yalıtım malzemesindeki dielektrik kayıplar, MW,

Anma gerilimi 110 kV ve üzerinde olan kablo hatlarında dikkate alınmalıdır.

01/10/2012 tarihinde gönderildi (04/10/2013 tarihine kadar geçerlidir)

Bir elektrik şebekesinin hattının teorik olarak sonsuz sayıda aktif ve reaktif dirençten ve eşit olarak dağılmış iletkenlikten oluştuğu kabul edilir.

Bu derste dikkate alınmayan çok uzun hatların hesaplanmasında, dağıtılmış dirençlerin ve iletkenliklerin etkisinin doğru bir şekilde değerlendirilmesi zor ve gereklidir.

Uygulamada, konsantre aktif ve reaktif dirençler ve iletkenliklere sahip bir hat dikkate alınarak basitleştirilmiş hesaplama yöntemleriyle sınırlıdırlar.

Hesaplamalar için basitleştirilmiş hat eşdeğer devreleri alınır, yani: seri bağlı aktif (rl) ve reaktif (xl) dirençlerden oluşan U-şeklinde bir eşdeğer devre. Hattın başında ve sonunda aktif (g l) ve reaktif (kapasitif) (b l) iletim 1/2 oranında dahil edilir.

U şeklindeki eşdeğer devre, gerilimi 110-220 kV ve uzunluğu 300-400 km'ye kadar olan havai iletim hatları için tipiktir.

Aktif direnç aşağıdaki formülle belirlenir:

r l \u003d r yaklaşık ∙l,

nerede r o - özgül direnç Ohm / km t o tel + 20 o, l - hat uzunluğu, km.

Tellerin ve kabloların 50 Hz frekanstaki aktif direnci genellikle yaklaşık olarak omik dirence eşittir. Yüzey etkisi olgusu dikkate alınmaz.

Çelik-alüminyum ve demir dışı metallerden yapılan diğer teller için özgül aktif direnç r o, kesite bağlı olarak tablolardan belirlenir.

Çelik teller için cilt etkisi ihmal edilemez. Onlar için r o kesite ve akan akıma bağlıdır ve tablolarda bulunur.

20 °C dışındaki bir tel sıcaklığında, hat direnci uygun formüllere göre belirtilir.

Reaktans şu şekilde belirlenir:

x l \u003d x yaklaşık ∙l,

burada x o, spesifik reaktans Ohm / km'dir.

Havai hatların fazlarının spesifik endüktif dirençleri genellikle farklıdır. Simetrik modları hesaplarken, x o'nun ortalama değerleri kullanılır:

nerede r pr - tel yarıçapı, cm;

D cf - fazlar arasındaki geometrik ortalama mesafe, cm, aşağıdaki ifade ile belirlenir:

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

D AB, D AB, D SA, karşılık gelen A, B, C fazlarının kabloları arasındaki mesafelerdir.

Örneğin, fazlar kenarı D olan bir eşkenar üçgenin köşelerinde yer aldığında, geometrik ortalama uzaklık D'dir.

D AB \u003d D BC \u003d D SA \u003d D

Güç hattının tellerinin konumu yatay konumdayken:

D AB \u003d D BC \u003d D

D SA \u003d 2D

Çift devreli destekler üzerine paralel devreler yerleştirirken, her bir faz telinin akı bağlantısı, her iki devrenin akımları tarafından belirlenir. İkinci zincirin etkisiyle X 0'daki değişim, zincirler arasındaki mesafeye bağlıdır. İkinci devrenin etkisi dikkate alınarak ve dikkate alınmadan bir devrenin X 0 farkı %5-6'yı geçmez ve pratik hesaplamalarda dikkate alınmaz.

U nom ≥330 kV olan elektrik hatlarında (bazen 110 ve 220 kV voltajda), her fazın teli birkaç tele ayrılır. Bu, eşdeğer yarıçaptaki bir artışa karşılık gelir. X 0 ifadesinde:

X o \u003d 0,144lg (D cf / r pr) + 0,0157 (1)

r yerine pr kullanılır

r eq \u003d (r pr a cf pf-1) 1 / pF,

burada r eq, telin eşdeğer yarıçapıdır, cm;

cf, bir fazın telleri arasındaki geometrik ortalama mesafedir, cm;

n f - bir fazdaki tel sayısı.

Ayrık telli bir hat için, formül 1'deki son terim nf kat azalır, yani 0.0157/n f formuna sahiptir.

Ayrık telli hat fazının özgül aktif direnci aşağıdaki şekilde belirlenir:

r 0 \u003d r 0pr / nf,

burada r 0pr, belirli bir kesitteki bir telin referans tablolarından belirlenen özdirencidir.

Çelik-alüminyum teller için X 0, kesite bağlı olarak, çelik teller için kesite ve akıma bağlı olarak referans tablolarından belirlenir.

Hattın aktif iletkenliği (g l) iki tür aktif güç kaybına karşılık gelir:

1) izolatörlerden geçen kaçak akımdan;

2) taçtaki kayıplar.

İzolatörlerden (TF-20) geçen kaçak akımlar küçüktür ve izolatörlerdeki kayıplar ihmal edilebilir. Gerilimi 110 kV ve üzeri olan havai hatlarda (VL) belirli koşullar altında tel yüzeyindeki elektrik alan şiddeti artarak daha kritik hale gelir. Telin etrafındaki hava yoğun bir şekilde iyonlaşarak bir parıltı - bir taç oluşturur. Korona, aktif güç kayıplarına karşılık gelir. Koronaya olan güç kayıplarını azaltmanın en radikal yolu, telin çapını artırmak, yüksek gerilim hatları (330 kV ve üzeri) için tel yarma kullanımıdır. Bazen koronaya giden güç kayıplarını azaltmak için sözde sistem yöntemini kullanabilirsiniz. Dağıtıcı, hat voltajını belirli bir değere düşürür.

Bu bağlamda, taç boyunca izin verilen en küçük bölümler belirlenir:

150 kV - 120 mm2;

220 kV - 240 mm2.

Corona teli şunlara yol açar:

verimliliğin düşmesi,

Tellerin yüzeyinin oksidasyonunu arttırmak için,

Radyo parazitinin görünümüne.

220 kV'a kadar olan şebekelerin sabit durum modlarını hesaplarken, aktif iletkenlik pratik olarak dikkate alınmaz.

U nom ≥330 kV olan şebekelerde, optimum modları hesaplarken güç kayıplarını belirlerken korona kayıplarını hesaba katmak gerekir.

Hattın kapasitif iletkenliği (l olarak), farklı fazlardaki teller arasındaki kapasitanslardan ve tel - toprak kapasitansından kaynaklanır ve aşağıdaki gibi belirlenir:

l \u003d 0 l'de,

burada 0, referans tablolardan veya aşağıdaki formülden belirlenebilen spesifik kapasitans S/km'dir:

0 =7.58∙10- 6 /lg(D cf /r pr) (2),

D cf, fazların telleri arasındaki geometrik ortalama mesafedir; r pr - telin yarıçapı.

110-220 kV şebekelerdeki çoğu hesaplama için, bir enerji nakil hattı (enerji hattı) daha basit bir eşdeğer devre gibi görünmektedir:

Eşdeğer devrede bazen l/2'deki kapasitif iletkenlik yerine hatların kapasitansının ürettiği reaktif güç (şarj gücü) dikkate alınır.

Hattın kapasitif gücünün yarısı olan MVAr şuna eşittir:

Q C \u003d 3I c U f \u003d 3U f, 0 l / 2 \u003d 0,5V 2, l, (*),

burada Uf ve U sırasıyla faz ve fazlar arası (doğrusal) gerilimlerdir, kV;

Ben s - toprağa kapasitif akım:

l / 2'de Ic \u003d U f

Q C (*) ifadesinden, hatlar tarafından üretilen gücün Q C büyük ölçüde gerilime bağlı olduğu sonucu çıkar. Voltaj ne kadar yüksek olursa, kapasitif güç o kadar büyük olur.

35 kV ve altındaki gerilime sahip havai hatlar için kapasitif güç (Q C) ihmal edilebilir, bu durumda eşdeğer devre aşağıdaki formu alacaktır:

Uzunluğu 300-400 km'den fazla olan U nom ≥330 kV olan hatlar için, hat boyunca dirençlerin ve iletkenliklerin üniform dağılımı dikkate alınır.

Kablo güç hatları, havai hatlarla aynı U-şekilli eşdeğer devre ile temsil edilir.

Spesifik aktif ve reaktif dirençler r 0, x 0, havai hatların yanı sıra referans tablolarından belirlenir.

X 0 ve 0'daki ifadeden:

X o \u003d 0,144lg (D cf / r pr) + 0,0157

0 \u003d 7.58 ∙ 10 -6 / lg'de (D cf / r pr)

farklı teller birbirine yaklaştığında X 0'ın azaldığı ve 0'da büyüdüğü görülebilir.

Kablo hatları için, fazların telleri arasındaki mesafe havai hatlara göre çok daha azdır ve X 0 çok küçüktür.

10 kV ve altındaki gerilime sahip kablo hatlarının (kablo hatları) modları hesaplanırken sadece aktif direnç dikkate alınabilir.

Kablo hatlarında kapasitif akım ve Q C havai hatlardan daha fazladır. Yüksek gerilim kablo hatlarında (CL) Q C dikkate alınır ve spesifik kapasitif güç Q C0 kVAr / km referans kitaplarındaki tablolardan belirlenebilir.

110 kV ve üzeri kablolar için aktif iletkenlik (g l) dikkate alınır.

Referans tablolarda verilen X 0 kablolarının spesifik parametreleri ve ayrıca Q C0 gösterge niteliğindedir, kabloların fabrika özelliklerine göre daha doğru bir şekilde belirlenebilirler.