27.Схемы замещения воздушных линий, определение параметров схемы замещения.

Все электрические элементы электрических систем для решения общих задач электроэнергетики должны быть представлены в виде схем замещения, активными, индуктивными сопротивлениями или их проводимостями и ЭДС.

Линии электропередач. Для протяженных линий сопротивления или проводимости обычно равномерно распределены по всей длине. Для линий малой протяженности распределенность параметров можно не учитывать и использовать сосредоточенные параметры: активное и реактивное сопротивления линии r_ли х_л, активную и емкостную проводимости линииg_лиb_Л.

Воздушные линии электропередачи напряжением 110кВ и выше длиной до 300-400км обычно представляются П-образной схемой замещения, приведенной на рисунке 3.1.

Рисунок 3.1 - П образная схема замещения воздушной линии электропередач

Активное сопротивление

где r₀- удельное сопротивление линии данного сечения, Ом/км, при температуре провода +20 °С;

ℓ - длина линии, в км.

Активное сопротивление проводов и кабелей при частоте 50 Гц обычно примерно равно омическому сопротивлению, без учета явления поверхностного эффекта. Для стальных проводов пренебрегать поверхностным эффектом нельзя, поскольку для них r₀ зависит от сечения и величины тока. При температуре провода, отличной от 20°С, сопротивление линии уточняется соответствующими формулами.

Реактивное сопротивление линий

где x₀- удельное реактивное сопротивление, Ом/км.

Удельные индуктивные сопротивления фаз воздушной линии различны. При расчетах симметричных режимов используют средние значения удельного сопротивления х₀,

где r_ПР- радиус провода, см;

D_СР- среднегеометрическое расстояние между фазами, в см

где D_ab, D_bc,D_ca– расстояния между парами фазных проводов линии, в см.

Рисунок 3.2 - Расположение проводов линий электропередачи

а) по углам равностороннего треугольника, б)- при горизонтальном расположении фаз

При размещении параллельных цепей на двухцепных опорах потокосцепление каждого фазного провода определяется токами обеих цепей. Изменение х₀из-за влияния второй цепи в первую очередь зависит от расстояния между цепями. Отличие х₀одной цепи при учете и без учета влияния второй цепи не превышает 5-6 % и не учитывается при практических расчетах.

В линиях электропередачи U_НОМ≥330кВ при расщеплении проводов каждой фазы это соответствует увеличению эквивалентного радиуса и в выражении (3.3) вместоr_ПРприменяется эквивалентный радиус r_ЭК.

где r_ЭК- эквивалентный радиус провода, см;

а_СР— среднегеометрическое расстояние между проводами одной фазы, см;

n_Ф- число проводов в одной фазе.

Для линии с расщепленными проводами последнее слагаемое уменьшается и имеет вид 0,0157/n_Ф. Удельное активное сопротивление фазы линии с расщепленными проводами определяется:

где r_0пр- удельное сопротивление провода данного сечения, определенное по справочным таблицам.

Активная проводимостьлинии создает потери активной мощности: от тока утечки через изоляторы и на корону.

Токи утечки через изоляцию малы, и потерями мощности в изоляторах можно пренебречь. В воздушных линиях напряжением 110кВ 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, которые можно снизить увеличением диаметра провода.

С учетом потерь мощности на корону принимаются наименьшие допустимые сечения проводов. На линиях 110кВ минимальное допустимое сечение s=70 мм², на 150 -s=120 мм², на 220кВ - s=240 мм².

При расчете установившихся режимов сетей до 220кВ активная проводимость практически не учитывается. В сетяхU_НОМ≥330кВ при определении потерь мощности, при выборе оптимальных режимов потери на корону должны учитываться. Для этой цели необходимо использовать графики зависимости потерь мощности на корону от напряжения.

Емкостная проводимость линии b_лобусловлена емкостями между проводами разных фаз и емкостью провода относительно земли

где b₀- удельная емкостная проводимость, См/км, из справочных таблиц

С учетом сопротивлений и проводимостей линии электропередач (ЛЭП) представляются схемами замещения на рисунках (3.3) и (3.4)

а) б)

Рисунок 3.3 - Схемы замещения линий электропередачи110-330кВ

а) с емкостной проводимостью, б) с реактивной мощностью