Напряжением 0,38-35 кВ, 110 кВ и выше

 

В большинстве случаев можно полагать, что параметры линии электропередачи (активное и реактивное сопротивления, активная и емкостная проводимости) равномерно распределены по её длине. Для линии сравнительно небольшой длины распределенность параметров можно не учитывать и использовать сосредоточенные параметры: активное и реактивное сопротивления линии «r» и «x», активную и емкостную проводимости линии «g» и «b».

Воздушные линии электропередачи напряжением 110 кВ и выше длиной до 300-400 км обычно представляются П-образной схемой замещения (рис.2.1).

Активное сопротивление определяется по формуле:

,

где r₀ – удельное сопротивление, Ом/км;

ℓ - длина линии, км.

 

 

Рис.2.1 П-образная схема замещения воздушной линии

электропередачи.

 

 

Активное сопротивление проводов и кабелей при частоте 50 Гц обычно примерно равно омическому сопротивлению. При этом не учитывается явление поверхностного эффекта. Удельное сопротивление r₀ для сталеалюминиевых и других проводов из цветных металлов определяется по таблицам в зависимости от поперечного сечения. Для стальных проводов нельзя пренебрегать поверхностным эффектом, для них r₀ зависит от сечения и протекающего тока и также находится по таблицам.

Реактивное сопротивление определяется по формуле:

,

где х₀ – удельное реактивное сопротивление, Ом/км.

Удельные индуктивные сопротивления фаз воздушной линии в общем случае различны. При расчетах симметричных режимов используют средние значения х₀:

,

где d – диаметр провода, мм;

m - относительная магнитная проницаемость материала провода;

D_ср – среднее геометрическое расстояние между проводами фаз, мм, определяемое выражением:

,

где D_ab, D_bc, D_ca – расстояние между проводами фаз А, В, С, мм.

В линиях электропередачи при U_ном³330 кВ провод каждой фазы расщепляется на несколько проводов. Это соответствует увеличению эквивалентного диаметра провода. В выражении для х₀ вместо d используется

,

где d_эк – эквивалентный диаметр провода, мм;

а_ср – среднее геометрическое расстояние между проводами одной фазы, мм;

n_ф – число проводов в одной фазе.

Для линии с расщепленными проводами последнее слагаемое в формуле для х₀ уменьшается в «n_ф» раз, т.е. равно 0,0157×m/ n_ф.

Удельное активное сопротивление фазы линии с расщепленными проводами определяется так: r₀= r_0пр/ n_ф, где r_0пр – удельное сопротивление провода данного сечения, определенное по справочным таблицам.

Активная проводимость линии соответствует двум видам потерь активной мощности: от тока утечки через изоляторы и на корону. Токи утечки через изоляторы малы, и потерями мощности в изоляторах можно пренебречь. В воздушных линиях напряжением 110 кВ и выше при определенных условиях напряженность электрического поля на поверхности провода возрастает и становится больше критической. Воздух вокруг провода интенсивно ионизируется, образуя свечение – корону. Короне соответствуют потери активной мощности. Наиболее радикальным средством снижения потерь мощности на корону является увеличение диаметра провода. В связи с этим задаются наименьшие допустимые сечения проводов по короне: на 110 кВ – 70 мм²; 150 кВ – 120 мм²; 220 кВ – 240 мм².

При расчете установившихся режимов сетей до 220 кВ активная проводимость не учитывается. В сетях с U_ном³330 кВ при определении потерь мощности, при расчете оптимальных режимов необходимо учитывать потери на корону. Обычно при этом учитываются различные виды зависимости потерь на корону от напряжения.

Емкостная проводимость линии обусловлена емкостями между проводами разных фаз и емкостью «провод-земля» и определяется следующим образом:

,

где b₀ – удельная емкостная проводимость, См/км, которая может быть определена по справочным таблицам или по формуле:

 

.

Для большинства расчетов в сетях 110-220 кВ линия электропередачи обычно представляется более простой схемой замещения (рис.2.2,б). В этой схеме вместо емкостной проводимости (рис.2.2,а) учитывается реактивная мощность, генерируемая емкостью линий.

Рис.2.2 Схемы замещения линий электропередачи:

а, б – ВЛ 110-330 кВ с емкостной проводимостью

и с реактивной мощностью, генерируемой емкостью линий;

в – ВЛ с U_ном£35 кВ; г – кабельная линия с U_ном£10 кВ.

 

Половина емкостной мощности линии, Мвар, равна:

,

где U_ф и U – фазное и междуфазное (линейное) напряжение, кВ;

I_с – емкостный ток на землю: I_с= U_ф×b/2.

Из последней формулы следует, что мощность Q_с, генерируемая линией, сильно зависит от напряжения. Чем выше напряжение, тем больше емкостная мощность. Для ВЛ с U_ном£35 кВ емкостную мощность можно не учитывать (рис.2.2,в). Для линий с U_ном³330 кВ при длине более 300-400 км при расчете параметров П-образной схемы замещения учитывают равномерное распределение сопротивлений и проводимостей линии.

Кабельные линии электропередачи представляют такой же П-образной схемой замещения, что и ВЛ (рис.2.1). Удельные активные и реактивные сопротивления r₀, х₀ определяют по справочным таблицам, так же как и для ВЛ. Из вышеприведенных формул видно, что х₀ уменьшается, а b₀ растет при сближении фазных проводов. Для кабельных линий расстояния между проводами значительно меньше, чем для воздушных, и х₀ очень мало. При расчетах режимов для кабельных сетей напряжением 10 кВ и ниже можно учитывать только активное сопротивление (рис.2.2,г). Емкостный ток и Q_с в кабельных линиях больше, чем в воздушных. В кабельных линиях высокого напряжения учитывают Q_с (рис.2.2,б). Активную проводимость g учитывают для кабелей 110 кВ и выше.