54. Учет технических ограничений при выборе проводов вл и жил кл.

Коронирование проводов воздушных линий. С учетом возможности появления короны провода должны удовлетворять следующему условию:

(12.62)

где Е_МАКС - максимальная напряженность электрического поля у поверхности лю­бого провода при среднем эксплуатационном напряжении; Е₀ - напряженность электрического поля, соответствующая появлению общей короны.

Значения Е_МАКС и Е₀ зависят от диаметра провода, а Е_МАКС кроме того непо­средственно связана с напряжением, подводимым к проводам. Следовательно, различным номинальным напряжением будут соответствовать вполне определен­ные минимальные диаметры проводов, для которых соблюдается условие (12.62). Поскольку диаметры и площади сечения проводов в свою очередь связаны между собой, то выбор (проверка) проводов по условию короны может быть произведен по условию

где F_{нм. кор} — наименьшая допустимая площадь сечения.

В линиях напряжением 35кВ и ниже F_нм._коp получаются существенно ниже, чем площади сечения проводов, соответствующие другим условиям. Поэтому учет коронирования производят при выборе проводов линий напряжением 110 кВ и выше.

Механическая прочность проводов воздушных линий. С учетом механи­ческих свойств проводов их площади сечения должны удовлетворять условию:

(12.64)

где F_{нм. мех} — наименьшая допустимая площадь сечения по условию механической прочности.

На линиях более 1кВ наименьшие площади сечения установлены в зависимости от толщины стенки гололеда Ь: при b < 10 мм для алюминиевых проводов 35 мм² и сталеалюминевых 25 мм²; при b > 15 мм для алюминиевых проводов 50 мм² и сталеалюминевых 35 мм².

Т ермическая стойкость. Проверке на термическую стойкость подлежат проводники при протекании по ним токов короткого замыкания. Практическое значение данное ограничение имеет в основном для кабельных линий и изолиро­ванных проводов, т. к. в них даже кратковременное протекание токов короткого замыкания может вызвать повреждение изоляции из-за ее недопустимого нагрева. Проводник должен удовлетворять условию:

где Т_нб.кз — наибольшая температура нагревания за время короткого замыкания; Т_ДОП.КЗ — допустимая температура при коротком замыкании.

55. Пути повышения пропускной способности лэп и эс.

Под пропускной способностью линии электропередачи понимают активную или полную мощность, которая длительно может передаваться с учетом техниче­ских ограничений. К таким ограничениям относятся:

а) предел передаваемой мощности , учитывающий устойчи­вость параллельной работы электрических станций и узлов нагрузки;

б) допустимый ток по нагреву проводников;

в) допустимая потеря напряжения;

г) пропускная способность концевых и промежуточных устройств (транс­форматоров, выключателей, устройств продольной компенсации и т. п.);

д) вынужденные уставки релейной защиты.

П о фактору статической устойчивости генераторов электростанций пре­дельная передаваемая мощность в системе, состоящей из генераторов, трансфор­маторов и линии электропередачи (рис. 12.14, о) с соответствующими сопротив­лениями Х_г, Х_т, Х_л, для идеализированной электропередачи (без потерь) опреде­ляется по выражению [3]:

(12.65)

где Е - ЭДС генераторов; U_c —напряжение на шинах системы.

Если генераторы удаленной станции и работающие в системе оснащены ре­гуляторами возбуждения сильного действия, позволяющими поддерживать посто­янными заданные напряжения U₁ и U₂ по концам линии, то предел передаваемой мощности (предел линии) будет равен

(12.66)

Рис. 12.14. Схемы системы электропередачи (а), линии с продольной компенсацией (б), и с промежуточными подстанциями (в)

проектные пути увеличения пропу­скной способности системы электропередачи за счет воздействия на ее часть — линию электропередачи:

1. Повышение номинального напряжения линии. Здесь существенно то, что предельная мощность пропорциональна квадрату напряжения.

2. Уменьшение индуктивного сопротивления линии. Оно может быть дос­тигнуто за счет применения расщепленных фаз. Такой путь особенно целесообра­зен на линиях большой длины. Другой путь заключается в использовании различ­ных вариантов конструктивного исполнения воздушных компактных линий элек­тропередачи

3. Применение продольной компенсации реактивного сопротивления линии (рис. 12.14, 6). В этом случае эквивалентное сопротивление без учета распреде­ленное™ параметров для линии без потерь будет равно:

4. Применение управляемых источников реактивной мощности (ИРМ) на промежуточных подстанциях (рис. 12.14, в). Такими ИРМ могут быть статиче­ские тиристорные компенсаторы, синхронные компенсаторы и др.

Пропускная способность линии, ограничиваемая допустимым током по на­греванию проводников, описывается формулой:

где U - напряжение линии; I_ДОП — допустимый ток по нагреву; cosφ — коэффи­циент мощности.

Отсюда можно сформулировать следующие пути повышения пропускной способности.

1. Повышение номинального напряжения. При неизменном допустимом то­ке пропускная способность линейно зависит от номинального напряжения. Этот фактор в условиях проектирования имеет практическое значение в случае приме­нения напряжения 380 В вместо 220 В, 10 кВ вместо 6 кВ, 20 кВ вместо 10 кВ, 110 кВ вместо 35 кВ.

2. Повышение режимного (рабочего) напряжения. В данном случае эффек­тивность увеличения пропускной способности, естественно, ниже. Речь может ид­ти о повышении напряжения лишь на 10—15 % и, соответственно, о таком же по­вышении пропускной способности.

3. Повышение соsφ за счет установки компенсирующих устройств. Пусть в линии при cosφ < 1 ток равен допустимому току по нагреванию. Для повышения передаваемой активной мощности без увеличения тока надо предварительно раз­грузить линию (снизить ток) от реактивной мощности. Это можно сделать за счет установки компенсирующего устройства в конце линии такой мощности, при ко­торой полная мощность оставалась бы неизменной (рис. 12.15, a).

При неизменном токе линии до и после компенсации будет справедливо следующее уравнение:

(12.68)

Имея в виду, что Q_K =Q^’ –Q_КУ =Р_Кtgφ-Qку (см.рис.12.15,б),после подстановки Q_К в уравнение (12.68) можно получить мощность компенсирующего устройства, необходимую для повышения передаваемой активной мощности с Р до Р_К:

(12.69)

где Р_К может находиться в пределах Р < Р_К ≤ S_ДОП.

В случае полной компенсации реактивной мощности предельное значение активной мощности будет Р_К = Р_ПР (см. рис. 12.15,6), а мощность компенсирующего устройства составит:

Рис. 12.15. Схема сети (а) и векторная диаграмма (6)

4. Увеличение площади сечения проводов воздушных линий электропереда­чи. Допустимые токи по нагреванию, как известно, зависят от площади сечения проводов и устанавливаются в зависимости от допустимых температур проводов.

5. Учет фактической температуры окружающей среды. Очевидно, что при изменении температуры окружающей среды условия охлаждения проводов изменяются. Если наивысшие значения температуры воздуха для какого-то кон­кретного региона отличаются от расчетной температуры +25°С, то соответствующие ей допустимые токи I_t, могут быть изменены до Itдоп, с учетом поправочного коэффициента k_t:

6. Применение меньших площадей сечений одиночных проводов в расщеп­ленной фазе при неизменной площади сечения фазы. В этом случае эффект от по­вышения допустимого тока достигается за счет увеличения поверхности охлаждения проводов данной фазы. увеличение поверхности проводов составит:

7. Применение проводов с развитой поверхностью. При неизменной площади сечения провода его поверхность можно увеличить различными путями, например выполнив его полым либо многожильным с джутовым наполнителем в повивах. В этом случае допустимый ток на провод может быть увеличен за счет его лучшего охлаждения.

8. Применение изолированных (покрытых) проводов воздушных линий. Та­кие провода получают распространение в распределительных сетях напряжением 10 кВ и ниже. Наряду с известными достоинствами такие провода имеют по сравнению с неизолиро­ванными проводами при одинаковой допустимой температуре провода понижен­ную пропускную способность по условию нагревания из-за ухудшения условий теплоотдачи от провода в окружающую среду.

9. Применение искусственного (форсированного) охлаждения проводников. Такой способ повышения нагрузочной способности пригоден для кабельных ли­ний.

10. Применение криогенных линий. Различают криопроводящие и сверхпро­водящие линии. В первых проводники охлаждают до температуры 80 ... 20 К, в результате чего активное сопротивление снижается в десятки раз. В сверхпроводящих линиях активное сопротивление равно нулю, и рабочие токи по сравнению с обычными линиями могут быть увеличены в тысячи раз.

11. Прокладка дополнительных параллельных линий.

12. Применение глубоких вводов. Под глубоким вводом понимают систему электроснабжения, позволяющую подвести наивысшее экономически целесооб­разное напряжение к центрам нагрузки с наименьшим количеством ступеней промежуточной трансформации.

13. Сооружение дополнительных питающих подстанций. При этом к ним за счет сооружения участков сети присоединяются ближайшие потребители. В ре­зультате к линиям от существовавших ранее подстанций могут быть подключены дополнительные нагрузки.

1

