SCHEME DE SUBSTITUȚIE A LINIEI ELECTRICE DE TRANSMISIE
În principiu, calculele rețelelor electrice se bazează pe aceleași legi ca și cele ale altor circuite de curent alternativ. Cu toate acestea, specificitatea rețelelor electrice în sistemele de alimentare este de așa natură încât utilizarea directă a metodelor de calcul al circuitelor electrice cunoscute din ingineria electrică este foarte dificilă.
În consecință, există o nevoie obiectivă de a aplica înlocuirea rețelelor electrice reale cu schemele lor de proiectare. În schemele de substituție, atât liniile de transmisie efective, cât și transformatoarele (autotransformatoarele) sunt înlocuite cu un set de rezistențe și conductanțe active și reactive. Valorile acestor rezistențe și conductivități ar trebui, în mod evident, să fie de așa natură încât să asigure rezultate fiabile ale calculului modurilor rețelelor și sistemelor electrice.
În cele mai multe cazuri, se poate presupune că parametrii liniei de transmisie sau, cu alte cuvinte, rezistențele active și reactive și conductanțele sunt distribuite uniform pe toată lungimea lor. Pentru o linie de lungime relativ mică, distribuția parametrilor poate fi ignorată și pot fi utilizați parametrii concentrați: rl activ și chl reactiv de rezistență de linie, gf activ și bp reactiv - conductivitatea liniei.
LINII AERI DE TRANSMITERE ELECTRICA
Conducta de transmisie aeriene cu o tensiune de 110 kV și mai mare la o lungime de până la 300-400 km este reprezentată, de obicei, printr-un circuit de înlocuire în formă de U (figura 2.1).
Rezistența activă este determinată de formula
unde r0 este rezistivitatea, Ohm / km (la temperatura firului +20 о С);
l este lungimea liniei, km.
Pentru retele electrice realizate din metale neferoase. la o frecvență fc = 50 Hz, efectul efectului de suprafață este foarte mic. Prin urmare, în calculele unor astfel de rețele, rezistența activă a firelor se presupune a fi egală cu rezistența lor ohmică (sau rezistența la curent continuu).
Determinarea rezistenței active a firelor de oțel. utilizate pentru rețelele de curent alternativ, deoarece aceste fire sunt materiale feromagnetice, diferă de calculul rezistenței firelor din metale neferoase.
Rezistența specifică pentru firele din oțel-aluminiu este determinată din tabele, în funcție de secțiunea transversală. La o temperatură a firului diferită de +20 ° C, rezistența liniei este specificată de formulele cunoscute din cursul "Materiale electrotehnice".
Reactanța este definită după cum urmează
unde x0 este reactanța specifică, Ohm / km.
Această rezistență este cauzată de un câmp magnetic alternativ care apare în jurul firelor liniei electrice atunci când curentul AC trece prin ele.
Cu cât distanța dintre fire este mai mare și cu cât diametrul firului este mai mic, cu atât rezistența inductivă a liniei este mai mare.
Impedanțele inductive specifice ale fazelor liniei de aer sunt în general diferite. La calcularea modurilor simetrice, utilizați valoarea medie x0:
unde rpr este raza firului;
Dcp este distanța geometrică medie dintre faze, determinată de relație
unde Dab; DBC; Dca - distanțele dintre firele fazelor respective "a", "b", "c".
Pentru cele mai frecvente metode de localizare a fazelor, una dintre cele două (fig.2.2) ale locațiilor lor este caracteristică.
Atunci când se plasează circuite paralele pe suporturi cu dublu circuit, legătura de flux a fiecărui conductor de fază este determinată de curenții ambelor circuite. Diferența dintre același lanț atunci când se ține cont și nu ia în considerare influența celuilalt lanț nu depășește 6% și nu este luată în considerare în calculele practice.
Într-o linie electrică cu U n ≥ 330 kV, firul fiecărei faze este împărțit în mai multe fire, ceea ce corespunde unei creșteri a razei echivalente a firului.
În expresia (2.2), în loc de rpr, folosim
unde req este raza echivalentă a firului;
distanța medie aritmetică asp - aritmetică între firele unei singure faze;
nf este numărul de fire într-o singură fază.
Pentru o linie cu fire separate, ultimul termen din (2.2) scade cu "nf" ori, adică are forma 0.0157 / nf.
Rezistența specifică a fazei separate este determinată după cum urmează:
unde ro, pr este rezistivitatea firului dintr-o secțiune dată, determinată conform tabelelor de referință.
Pentru firele din oțel-aluminiu, ho este determinat din tabelele de referință în funcție de secțiunea transversală, pentru firele din oțel, în funcție de secțiune transversală și de curent.
Este interesant de menționat că divizarea conductorilor de fază din Rusia a fost aplicată pentru prima dată în anii cincizeci pe linia de transmisie Samara-Moscova, în fiecare fază din care sunt suspendate trei fire ale mărcii ACO-480 cu o distanță între fire de 400 mm. Acest lucru a făcut posibilă reducerea rezistenței inductive cu aproximativ (25-30)%.
Conductivitatea activă corespunde a două tipuri de pierderi de putere: de la curentul de scurgere prin izolații și până la corona.
Curenții de scurgere prin izolații sunt mici și pierderile de putere din ele pot fi neglijate.
Fenomenul corona constă în faptul că în cazul în care câmpul electric în jurul firelor datorită tensiunii aplicate depășește rezistența electrică a aerului, egală cu 21,2 kV / cm (2,12 kV / mm) la o temperatură de 25 ° C, presiune normală, și umiditatea în jurul firelor, se produce ionizarea aerului, manifestată ca o strălucire violetă, caracteristică de cod și însoțită de un miros de ozon.
Ionizarea aerului (fenomen corona) este asociată cu pierderi de putere activă. Stresul la care au loc pierderile coroanei se numește coroana sau stresul critic al coroanei.
Tensiunea critică de fază a coroanei este:
unde mo este un coeficient care ține cont de starea suprafeței firului; pentru fire de o singură sârmă mo = 0,93 ... 0,98. și pentru multiwire mo = 0,83 ... 0,87;
mn este un coeficient care ține cont de condițiile meteorologice; în condiții senine și clare mn = 1; în condiții nefavorabile (ceață, îngheț, gheață, ploaie, furtună) mn = 0,8;
# 948; = - factor care ia în considerare presiunea atmosferică "in" și temperatura aerului # 965; ; la 6 = 76 cm. Art. și # 965; = 25 о С coeficient # 948; = 1;
r - diametrul exterior al firului (cm) (determinat de standard pentru fire);
D este distanța dintre axele firelor (cm).
Critică tensiune corona de fază-fază
Pierderea coroanei are loc atunci când tensiunea de linie coincide cu tensiunea critică a coroanei și crește cu creșterea tensiunii dincolo de tensiunea critică.
Prin urmare, pentru a determina dacă va exista o pierdere de putere a coroanei într-o anumită linie de alimentare, este necesar să se calculeze magnitudinea stresului critic al coroanei și să se compare cu valoarea tensiunii de operare a liniei U.
Din 2.5 rezultă că cel mai radical mijloc de a reduce pierderile de putere pe coroană (în esență, excluzând corona) este o creștere a razei firului "r". În acest sens, există standarde care limitează secțiunea minimă a firelor: 110 kV - 70 mm 2; pentru 150 kV - 120 mm 2; pentru 220 kV - 240 mm 2.
Așa cum am menționat deja, pentru U ≥ 330 kV se practică împărțirea sârmei fiecărei faze în mai multe fire, ceea ce corespunde unei creșteri a razei echivalente a firului.
În consecință, conform (2.5), această metodă determină o creștere a tensiunii corona și, în conformitate cu (2.7), duce la o scădere a pierderii de putere per coroană. Aceste pierderi sunt destul de mari. În special, pentru firele neecranate pe o linie de conducere de 330 kV, pierderile ajung la 2-4 kW / km, iar pe o linie aeriană de 750 kV (chiar și cu divizarea fazelor în cinci fire), nivelul pierderilor pe coroană este de 9-16 kW / km.
În ceea ce privește distanța dintre firele "D", apoi, introducând semnul logaritmic, afectează ușor tensiunea coroanei. Din punct de vedere fizic, acest lucru se datorează faptului că, pe măsură ce diametrul sârmei crește, densitatea câmpului electric la suprafața firului scade într-o măsură mult mai mare decât prin creșterea distanței dintre fire.
În plus, creșterea distanței dintre cabluri crește semnificativ costul liniilor de transmisie și nu se aplică reducerii pierderilor coroanei.
Valoarea pierderii de putere activă per corona în toate cele trei faze la o tensiune U cu o frecvență fc = 50 Hz este determinată de formula empirică
Conductivitatea activă, la 1 km de lungime, poate fi găsită din expresie
Formulele (2.5) și (2.7) pentru determinarea Ucr, φ și ΔPk sunt valabile pentru o linie electrică cu aranjarea firelor unei linii trifazate la vârfurile unui triunghi echilateral.
Prin aranjarea firelor într-un singur fir corona plan, în medie, are loc la o tensiune mai mică de 4%, iar la extrema - 6% mai mare decât UCR. calculată prin (2.5) pentru aranjarea firelor la vârfurile unui triunghi echilateral. Linia de putere inacceptabilă fenomen Corona este nu numai din cauza pierderii de putere, care în anumite condiții pot ajunge la valori semnificative, dar și pentru că cauzate de acest fenomen de coroziune de cabluri, interferențe radio și afectează în mod negativ comunicarea (aici se poate presupune Alegeți comunicare cu fir utilizând fire ale liniei de transmisie în sine, crezând, în special, că dispecerizează comunicațiile prin firele liniei electrice).
În practica proiectării rețelelor electrice cu U ≤ 220 kV, pierderile de coroane nu sunt luate în considerare. În rețelele cu U> 330 kV, determinarea pierderilor de putere în calculul regimurilor optime include calcularea pierderilor pe corona.
Conductivitatea capacitivă a liniei se datorează prezenței unor capacități parțiale în fiecare dintre firele de linie atât la celelalte fire, cât și la sol (Figura 2.3).
conductor de capacitate reciprocă este compus din capacitances parțiale, și este raportul dintre cantitatea totală de energie electrică corespunzătoare tuturor liniilor de forță care emană de la acest fir la un alt fir și sol, potențialul sârmă sau, pe scurt, raportul de încărcare al firului de potențialul său. Conceptul de capacitate de lucru este valabil numai pentru un sistem simetric, care este o linie de transmisie cu trei faze, cu un aranjament de fire în colțuri ale unui triunghi echilateral cu suficiente fire de depărtare de țărm.
Într-o linie de transmisie trifazată asimetrică, conceptul de capacitate de lucru poate fi utilizat numai dacă linia are un ciclu complet de transpunere a firelor. În acest caz, influența asupra capacității pământului, firele și cablurile adiacente este neglijată.
Aceste ipoteze indică o eroare în determinarea capacității de lucru a liniilor aeriene trifazate în cel mai nefavorabil caz de cel mult 5%, care în majoritatea cazurilor este permisă.
În calculele practice, capacitatea liniei trifazate a aerului este determinată de formula:
unde Dcp și r sunt distanța medie între axele firelor și respectiv raza firului.
Conductivitatea capacitivă a liniei "b", datorită capacităților dintre firele de faze diferite și capacitatea sol-sol, se determină după cum urmează
unde b0 este capacitatea specifică, S / km;
l este lungimea liniei, km.
Valoarea lui "b0" se găsește în tabelele de referință sau în formula
cablare Disponibilitatea capacitanță determină un curent de linie generată de tensiunea aplicată AC la linie, respectiv și un câmp electric alternativ, care are loc sub influența mișcării sarcinilor electrice. Acest curent se numește curentul capacitiv sau de încărcare al liniei.
Curentul reactiv specific numeric poate fi determinat de formula
unde U este tensiunea de fază-fază, V.
Amplitudinea curentului capacitiv pe unitatea de lungime, atunci când o capacitate distribuită uniform (bo = const) depinde de mărimea tensiunii în fiecare punct al liniei, iar deoarece tensiunea variază de-a lungul unei linii în amplitudine și fază, ca amplitudine și fază schimbări și curentului capacitiv.
Cu toate acestea, în calculele practice, această circumstanță este de obicei neglijată și în loc de tensiunea reală, se adoptă tensiunea nominală a rețelei. Curentul capacitiv de la începutul liniei constă dintr-o sumă de curenți capacitivi unici și, prin urmare, curentul capacitiv se ridică de la capăt la începutul liniei proporțional cu lungimea liniei.
Curentul datorat sarcinii nu depinde de lungimea liniei. Deoarece curentul total al liniei este determinat de adăugarea geometrică în fiecare punct al liniei curentului de sarcină și al curentului capacitiv, aceasta are o valoare care variază de-a lungul liniei.