Одноцепная транспонированная воздушная линия с нерасщепленной фазой

Линии без расщепления фаз сооружаются в нашей стране при . Они имеют всего три фазных провода, которые с целью обеспечения равенства реактивных параметров подвергнуты полной циклической перестановке на длине цикла транспозиции.

Погонное активное сопротивление. Активным сопротивлением проводов называется их сопротивление переменному току, определённое с учётом влияния поверхностного эффекта, наличия продольного магнитного потока, потерь в сердечнике и скрутки проволок. Проводимость стального сердечника в сталеалюминиевых проводах обычно не учитывается и принимается, что сопротивление определяется лишь алюминиевой частью провода.

Активное сопротивление проводов воздушных линий меняется при их нагреве или охлаждении, обусловленном изменением протекающего по ним тока и температуры окружающей среды. Строго говоря, значения должны определяться с учётом действительной температуры провода по известной формуле

где – погонное активное сопротивление при температуре , выраженной в градусах Цельсия; – температурный коэффициент увеличения сопротивления, который для алюминия в интервале 0-100°С составляет 0,004°С^-1.

При выполнении расчетов установившихся режимов электрических сетей, в особенности на стадии проектирования, когда исходная информация о нагрузках элементов сети и их изменении во времени (в суточном, годовом и многолетнем разрезах) является ориентировочной, при определении погонного активного сопротивления, обычно используются два общепринятых допущения:

- отличием погонного активного сопротивления от омического при частоте 50 Гц можно пренебречь;

- отличие среднеэксплуатационной температуры провода от 20°С не учитывается.

Погонное индуктивное сопротивление. Магнитное поле, возникающее вокруг и внутри провода, определяет его индуктивное сопротивление. ЭДС, соответствующая индуктивному сопротивлению, наводится в каждом проводе магнитными полями всех фазных проводов, поэтому её значение, а следовательно, и значение пропорционального ей индуктивного сопротивления зависят от взаимного расположения проводов. Если это расположение обеспечивает одинаковое потокосцепление каждого провода, то наводимые в проводах ЭДС равны, а их индуктивные сопротивления одинаковы. Последнее достигается либо при расположении проводов по вершинам равностороннего треугольника, либо (при других расположениях) благодаря транспозиции проводов.

В рассматриваемом нами случае погонное индуктивное сопротивление фазы линии (, Ом/км) определяется по выражению

где – погонная эквивалентная индуктивность фазы, Гн/км; – угловая частота переменного тока, рад/сек; – частота, Гц; – магнитная постоянная, Гн/км; – относительная магнитная проницаемость, о. е.; – среднегеометрическое расстояние между проводами фаз; – радиус провода.

При стандартизованной в нашей стране частоте Гц и с учётом того, что для цветных металлов , и переходя к десятичным логарифмам (),

В приведённых выше выражениях для второе слагаемое учитывает «внутреннюю» индуктивность, соответствующую доле магнитного потока, замыкающегося непосредственно по проводу.

Среднегеометрическое расстояние между проводами фаз А, В и С при их произвольном расположении (рис. 3) определяется как

и при расположении фаз по вершинам равностороннего треугольника равно междуфазному расстоянию (), а при горизонтальном расположении ()

Погонная ёмкостная проводимость. Под действием электростатического поля между проводами фаз, а также между проводами и землей возникают токи смещения, изменяющиеся по синусоидальному закону и практически не имеющие активной составляющей, так как потери, связанные с переориентацией диполей диэлектрика (в данном случае воздуха), ничтожно малы. Значения этих токов, называемых зарядными, определяются частичными ёмкостями между фазами и между каждой из фаз и землей. При транспозиции результирующий зарядный ток фазы определяется так называемой «рабочей» проводимостью

где – относительная диэлектрическая проницаемость, о.е.; – электрическая постоянная, Ф/км, остальные обозначения те же, что и в выражении (4.67).

При Гц с учётом того, что для воздуха ,

Погонная активная проводимость. Электростатическое поле линии при определенных условиях вызывает ионизацию слоя воздуха вблизи поверхностей проводов фаз. Это явление, получившее название явления коронирования проводов (или коротко – явления короны), возникает при превышении напряжённостью электрического поля на поверхности провода некоторого критического значения. Коронирование проводов сопровождается акустическим шумом и помехами радио- и телевизионному приёму. Затраты активной мощности на ионизацию воздуха (потери мощности на корону – ) в схеме замещения учитываются введением активной проводимости линии (). Её погонное значение (, См/км) приближённо может быть определено по среднегодовым погонным значениям потерь мощности на корону () и номинальному напряжению линии () согласно выражению

Значения определяются экспериментально для различных районов страны и приводятся в соответствующей справочной литературе. У воздушных линий с нерасщеплённой фазой при напряжениях 110 кВ и менее потери на корону пренебрежимо малы, поэтому их схемы замещения не содержат поперечных ветвей с активной проводимостью. Лишь начиная с потери на корону становятся более или менее заметной величиной в суммарных потерях мощности, что влечёт за собой необходимость их учёта в технико-экономических расчётах. Однако в расчётах режимов электрических сетей 220 кВ при проектировании обычно используют схемы замещения линий без активных проводимостей, так как возникающая при этом погрешность в определении режимных параметров не превышает погрешности исходных данных.

Значение зарядной мощности определяется по выражению

Волновое сопротивление определяет и такую важную характеристику линии электропередачи, как её натуральная мощность, которое косвенно характеризует пропускную способность линии. Вопросы оценки и обеспечения пропускной способности возникают преимущественно в случае электропередач большой протяженности и, как правило, сверхвысокого напряжения. Для воздушных линий с натуральная мощность оказывается близкой к среднему для диапазона применяемых сечений значению экономически целесообразной передаваемой мощности. Поэтому знание этого показателя является своеобразным ориентиром для выбора подходящего номинального напряжения участков вновь проектируемой сети.

Натуральная мощность линий .

Анализ зависимостей натуральной мощности ВЛ 35–220 кВ от сечения провода, широко представленный в литературе, показывает, что изменение сечения незначительно влияет на значение которой прежде всего определяется номинальным напряжением.

Трансформаторы

Двухобмоточные.

, где –

 

Рис. 3 Схема замещения двухобмоточного трансформатора

Трёхобмоточные.

Паспортные данные трёхобмоточного трансформатора: , МВА; ; ; кВт.

Напряжение КЗ обмоток трансформатора:

.

Рис. 4 Схема замещения трёхобмоточного трансформатора

 

Индуктивные сопротивления обмоток трансформатора с приведением к базовым условиям (в именованных единицах):

Находим мощность короткого замыкания для каждой обмотки:

.

Активные сопротивления обмоток трансформатора с приведением к базовым условиям (в именованных единицах):

Тоже самое, но несколько иначе. Т.к. , то , следовательно, активное сопротивление обмоток можно подсчитать следующим образом:

Автотрансформаторы.

Паспортные данные автотрансформатора: , МВА; кВ; ; кВт.

Т.к. параметры обмоток среднего и низкого напряжения приведены к параметрам, отнесённых к обмотке ВС, т.е. к параметрам и :

;

;

;

,

где .

Напряжение короткого замыкания обмоток автотрансформатора:

.

Индуктивные сопротивления обмоток автотрансформатора:

Мощность короткого замыкания для каждой обмотки, с последующим вычислением активного сопротивления обмоток автотрансформатора.

.

.

Автотрансформаторы с расщеплённой обмоткой низшего напряжения.

Сдвоенные реакторы

Модель сдвоенного реактора

Возможны три режима работы сдвоенного реактора (СР) – сквозной, продольный и одноцепный.

I. Рассмотрим способ построения СР для сквозного режима.

Используемые паспортные данные:

Индуктивное сопротивление в нормальном режиме (), Ом;

Коэффициент связи ( по умолчанию).

Схему замещения предлагается реализовать подсистемой (см. рис. 1), в состав которой входят два индуктивных сопротивления, величины которых и определяются по выражению:

Рис.1. Сдвоенный реактор при сквозном режиме работы.

а) условное представление сдвоенного реактора; б) схема замещения.

II. СР в продольном режиме работы.

Рис. 2. Сдвоенный реактор при продольном режиме работы.

а) условное представление сдвоенного реактора; б) схема замещения.

(1.3)

III. СР в одноцепном режиме работы.

Рис. 3. Сдвоенный реактор при одноцепном режиме работы.

а) условное представление сдвоенного реактора; б) схема замещения.

(1.5)