Upornost, prevodnost in enakovredni tokokrogi daljnovodov

Električni vodi imajo aktivni in induktivni upor ter aktivno in kapacitivno prevodnost enakomerno porazdeljene po njihovi dolžini.

V praktičnih električnih izračunih omrežij za prenos električne energije je običajno zamenjati enakomerno porazdeljene enosmerne vode s konstantami v kombinaciji: aktivni r in induktivni x upor ter aktivna g in kapacitivna b prevodnost. Enakovredno vezje črte v obliki črke U, ki ustreza temu pogoju, je prikazano na sl. 1, a.

Pri izračunu lokalnih prenosnih omrežij z napetostjo 35 kV in pod prevodnostjo g in b lahko prezrete in uporabite enostavnejše ekvivalentno vezje, sestavljeno iz zaporedno povezanih aktivnih in induktivnih uporov (slika 1, b).

Linearni upor je določen s formulo

kjer je l dolžina žice, m; s je prečni prerez jedra žice ali kabla, mmg γ je specifična konstrukcijska prevodnost materiala, m / ohm-mm2.

riž. 1. Sheme zamenjave vodov: a — za regionalna omrežja za prenos električne energije; b — za lokalna omrežja za prenos električne energije.

Povprečna izračunana vrednost specifične prevodnosti pri temperaturi 20 ° C za enožilne in večjedrne žice, ob upoštevanju njihovega dejanskega preseka in povečanja dolžine pri zvijanju večjedrnih žic, je 53 m / ohm ∙ mm2 za baker, 32 m / ohm ∙ mm2 za aluminij.

Aktivni upor jeklenih žic ni konstanten. Ko se tok skozi žico poveča, se površinski učinek poveča in zato se poveča aktivni upor žice. Aktivni upor jeklenih žic je določen z eksperimentalnimi krivuljami ali tabelami, odvisno od vrednosti toka, ki teče po njih.

Induktivni upor linije. Če je trifazni tokovni vod izdelan s preureditvijo (transpozicijo) žic, potem lahko pri frekvenci 50 Hz fazni induktivni upor 1 km dolžine voda določimo s formulo

kjer je asr povprečna geometrična razdalja med osema žic

a1, a2 in a3 so razdalje med osmi vodnikov različnih faz, d je zunanji premer vodnikov, vzetih po tabelah GOST za vodnike; μ je relativna magnetna prepustnost kovinskega prevodnika; za žice iz neželeznih kovin μ = 1; x'0 — zunanji induktivni upor voda zaradi magnetnega pretoka zunaj vodnika; x «0 — notranji induktivni upor linije zaradi magnetnega pretoka, ki je zaprt v prevodniku.

Induktivni upor na dolžino voda l km

Induktivni upor x0 nadzemnih vodov z vodniki iz neželeznih kovin je v povprečju 0,33-0,42 ohmov / km.

Vodi z napetostjo 330-500 kV za zmanjšanje koronalnih izgub (glej spodaj) se izvajajo ne z enim jedrom velikega premera, temveč z dvema ali tremi jekleno-aluminijevimi vodniki na fazo, ki se nahajajo na kratki razdalji drug od drugega. V tem primeru se induktivni upor linije bistveno zmanjša. Na sl. 2 prikazuje podobno izvedbo faze na daljnovodu 500 kV, kjer so trije vodniki nameščeni na ogliščih enakostraničnega trikotnika s stranicami 40 cm, fazni vodniki so pritrjeni z več togimi trakovi v odseku.

Uporaba več žic na fazo je enakovredna povečanju premera žice, kar vodi do zmanjšanja induktivnega upora linije. Slednjega lahko izračunamo z uporabo druge formule, tako da drugi člen na njegovi desni strani delimo z n in namesto zunanjega premera d žice nadomestimo ekvivalentni premer de, določen s formulo

kjer je n število vodnikov v eni fazi linije; acp — povprečna geometrična razdalja med vodniki ene faze.

Z dvema žicama na fazo se induktivni upor linije zmanjša za približno 15-20%, s tremi žicami pa za 25-30%.

Skupni prerez faznih vodnikov je enak zahtevanemu projektiranemu prerezu, slednji pa je tako ali tako razdeljen na dva ali tri vodnike, zato takšne vode pogojno imenujemo vodi z razcepljenimi vodniki.

Jeklene žice imajo veliko večjo vrednost x0, ker magnetna prepustnost postane več kot ena in odločilen je drugi člen druge formule, to je notranji induktivni upor x «0.

riž. 2. 500 kvadratnih metrov enofazne tri razcepljene žice viseče girlande.

Zaradi odvisnosti magnetne prepustnosti jekla od vrednosti toka, ki teče skozi žico, je iz jeklenih žic precej težko določiti x «0. Zato se v praktičnih izračunih x» 0 jeklenih žic določi iz krivulj ali tabel, pridobljenih z eksperimentom.

Induktivni upor trižilnih kablov je mogoče določiti na podlagi naslednjih povprečnih vrednosti:

• za trižilne kable 35 kV — 0,12 ohmov / km

• za trižilne kable 3-10 kv-0,07-0,03 ohmov / km

• za trižilne kable do 1 kV-0,06-0,07 ohmov / km

Aktivni prevodni vod je opredeljen z izgubo delovne moči v njegovih dielektrikih.

V nadzemnih vodih vseh napetosti so izgube skozi izolatorje tudi v območjih z močno onesnaženim zrakom majhne, ​​zato jih ne upoštevamo.

V nadzemnih vodih z napetostjo 110 kV in več se pod določenimi pogoji na žicah pojavi korona zaradi intenzivne ionizacije zraka, ki obdaja žico, ki jo spremlja vijoličen sij in značilno prasketanje. Žičnata krona je še posebej intenzivna v mokrem vremenu. Najbolj radikalen način za zmanjšanje izgub moči v koroni je povečanje premera prevodnika, saj se s povečevanjem slednjega zmanjšuje jakost električnega polja in s tem ionizacija zraka v bližini prevodnika.

Za vodnike 110 kV mora biti premer prevodnika iz koronskih pogojev najmanj 10-11 mm (vodniki AC-50 in M-70), za vodnike 154 kV - najmanj 14 mm (prevodnik AC-95) in za linijo 220 kV - ne manj kot 22 mm (prevodnik AC -240).

Izgube aktivne moči za korono v vodnikih nadzemnih vodov 110-220 kV določenega in velikega premera vodnika so nepomembne (desetine kilovatov na 1 km dolžine voda), zato se v izračunih ne upoštevajo.

V daljnovodih 330 in 500 kV se uporabljata dva ali trije vodniki na fazo, kar je, kot smo že omenili, enakovredno povečanju premera vodnika, zaradi česar je jakost električnega polja v bližini vodnikov znatno zmanjšan, vodniki pa so rahlo zarjaveli.

V kabelskih vodih 35 kV in manj so izgube moči v dielektrikih majhne in se tudi ne upoštevajo. V kablovodih z napetostjo 110 kV in več znašajo dielektrične izgube nekaj kilovatov na 1 km dolžine.

Kapacitivna prevodnost voda zaradi kapacitivnosti med vodniki ter med vodniki in zemljo.

Z natančnostjo, ki zadostuje za praktične izračune, lahko kapacitivno prevodnost trifaznega nadzemnega voda določimo s formulo

kjer je C0 delovna zmogljivost proge; ω - kotna frekvenca izmeničnega toka; acp in d — glej zgoraj.

V tem primeru se prevodnost tal in globina povratka toka v tla ne upoštevata in predpostavlja se, da so vodniki prerazporejeni vzdolž črte.

Pri kablih je delovna zmogljivost določena glede na tovarniške podatke.

Linearna prevodnost l km

Prisotnost kapacitivnosti v liniji povzroča pretok kapacitivnih tokov. Kapacitivni tokovi so 90° pred ustreznimi faznimi napetostmi.

V realnih vodih s konstantnimi kapacitivnimi tokovi, ki so enakomerno porazdeljeni po dolžini, kapacitivni tokovi niso enakomerni po dolžini voda, ker napetost na liniji ni konstantna po velikosti.

Kapacitivni tok na začetku linije, ki sprejema enosmerno napetost

kjer je Uph fazna napetost omrežja.

Kapacitivna linijska moč (moč, ki jo ustvari linija)

kjer je U medfazna napetost, sq.

Iz tretje formule sledi, da je kapacitivna prevodnost voda malo odvisna od razdalje med vodniki in premera vodnikov. Moč, ki jo ustvari vod, je močno odvisna od napetosti omrežja. Za nadzemne vode 35 kV in manj je zelo majhen. Za vod 110 kV dolžine 100 km Qc≈3 Mvar. Za vod 220 kV dolžine 100 km Qc≈13 Mvar. Razcepljene žice povečajo zmogljivost linije.

Kapacitivni tokovi kabelskih omrežij se upoštevajo le pri napetostih 20 kV in več.