Izaziva zagrijavanje žica (toplotni gubici) i ovisi o materijalu strujnih provodnika i njihovom poprečnom presjeku. Za vodove sa žicama malog presjeka, izrađene od obojenih metala (aluminij, bakar), aktivni otpor se uzima jednak omskom (DC otpor), budući da se površinski efekat manifestira na industrijskim frekvencijama od 50-60 Hz je neprimjetan (oko 1%). Za žice velikog poprečnog presjeka (500 mm ili više), fenomen skin efekta na industrijskim frekvencijama je značajan
Aktivni linearni otpor linije određuje se formulom, Ohm / km
gdje je specifični aktivni otpor materijala žice, Ohm mm / km; F- odjeljak fazna žica(vena), . Za tehnički aluminij, ovisno o njegovoj marki, možete uzeti = 29,5-31,5 Ohm mm / km, za bakar = 18,0-19,0 Ohm mm 2 / km.
Aktivni otpor ne ostaje konstantan. Zavisi od temperature žice, koja je određena temperaturom okolnog zraka (okoline), brzinom vjetra i vrijednošću struje koja prolazi kroz žicu.
Ohmski otpor može se pojednostavljeno tumačiti kao prepreka usmjerenom kretanju naboja čvorova kristalne rešetke materijala provodnika, koji osciliraju oko ravnotežnog stanja. Intenzitet oscilacija i, shodno tome, omski otpor raste sa temperaturom provodnika.
Ovisnost aktivni otpor na temperaturi žice t definisano kao
gdje je standardna vrijednost otpora R 0, izračunata po formuli (4.2) , na temperaturi provodnika t= 20°C; a - temperaturni koeficijent električni otpor, Ohm/deg (za bakarne, aluminijumske i čelično-aluminijske žice α = 0,00403, za čelik α = 0,00405).
Poteškoća u rafiniranju aktivnog otpora vodova prema (4.3) je u tome što temperatura žice, koja ovisi o trenutnom opterećenju i intenzitetu hlađenja, može znatno premašiti temperaturu okoline. Potreba za takvim pojašnjenjem može se pojaviti prilikom izračunavanja sezonskih električnih režima.
Kada se faza nadzemnog voda podijeli na n identične žice u izrazu (4.2) potrebno je uzeti u obzir ukupan poprečni presjek faznih žica:
Zahvaljujući magnetsko polje nastaju oko i unutar provodnika kada teče kroz njega naizmjenična struja. U provodniku se indukuje EMF samoindukcije, usmjeren prema Lenzovom principu, suprotno od EMF izvora
Otpor koji EMF samoindukcije vrši na promjenu EMF izvora, a određuje induktivni otpor provodnika. Što je veća promjena veze fluksa, određena frekvencijom struje = 2nf (brzina promjene struje di/dt), a vrijednost induktivnosti faze L, ovisno o izvedbi (granjanju) faze, i trofaznog dalekovoda u cjelini, to je veći induktivni otpor elementa X = L. Odnosno, za istu liniju (ili samo električna zavojnica) sa povećanjem frekvencije struje napajanja f, induktivna reaktansa raste. Naravno, na nultoj frekvenciji =2nf=0, na primjer, u mrežama jednosmerna struja, nema induktivnog otpora dalekovoda.
Na induktivni otpor faza višefaznih vodova utiče i relativni položaj fazne žice(živio). Pored EMF-a samoindukcije, u svakoj fazi se indukuje i suprotni EMF međusobne indukcije. Dakle, sa simetričnim rasporedom faza, na primjer, duž vrhova jednakostraničnog trougla, rezultirajući suprotni EMF u svim fazama je isti, pa su stoga induktivni fazni otpori proporcionalni njemu isti. Kod horizontalnog rasporeda faznih žica, fluksna veza faza nije ista, pa se induktivni otpori faznih žica međusobno razlikuju. Da bi se postigla simetrija (identičnost) faznih parametara na posebnim nosačima, vrši se transpozicija (preuređenje) faznih žica.
Induktivna reaktancija, koja se odnosi na 1 km linije, određena je empirijskom formulom, Ohm / km,
Ako uzmemo trenutnu frekvenciju od 50 Hz, onda na naznačenoj frekvenciji = 2nf = 314 rad/s za žice od obojenih metala (|m = 1) dobijamo, Ohm/km,
Međutim, za navedene nadzemne vodove nazivni naponi karakteristični odnosi između parametara R 0<
(4.23)
gdje je a razmak između žica u fazi, jednak 40-60 cm.
Analiza zavisnosti (4.23) pokazuje da ekvivalent pokazuje da ekvivalentni poluprečnik faze varira u rasponu od 9,3 cm (na n= 2) do 65 cm (sa n= 10) i malo zavisi od poprečnog preseka žice. Glavni faktor koji određuje promjenu je broj žica u fazi. Budući da je ekvivalentni polumjer podijeljene faze mnogo veći od stvarnog polumjera žice nepodijeljene faze, onda induktivno
otpor takvog nadzemnog voda, određen transformiranom formulom oblika (4.24), Ohm / km, opada:
(4.24)
Smanjenje X 0, postignuto uglavnom smanjenjem vanjskog otpora X " 0, je relativno malo. Na primjer, kada se faza nadzemnog voda 500 kV dijeli na tri žice - do 0,29-0,30 Ohm / km, tj. treće.Prema tome sa smanjenjem otpora
Povećava se propusnost (idealna granica) linije:
(4.25)
Prirodno, sa povećanjem ekvivalentnog radijusa faze, jačina električnog polja oko faze opada i, posljedično, gubitak snage za koronu. Ipak, ukupne vrijednosti ovih gubitaka za nadzemne vodove visokog i ultravisokog napona (220 kV i više) su značajne vrijednosti, koje se moraju uzeti u obzir pri analizi načina rada vodova ovih naponskih klasa ( pirinač. 4.5).
Podjelom faze na nekoliko žica povećava se kapacitet nadzemnog voda i, shodno tome, kapacitet:
(4.26)
Na primjer, kada se faza nadzemnog voda 220 kV podijeli na dvije žice, provodljivost se povećava sa 2,7 10 -6 na 3,5 10 -6 S/km. Tada je snaga punjenja nadzemnog voda od 220 kV srednje dužine, na primjer 200 km.
što je srazmerno prenošenoj snazi na nadzemnim vodovima ove naponske klase, posebno sa prirodnom snagom vodova
(4.27)
4.6. Ekvivalentni dijagrami vodova
Iznad je opis pojedinačnih elemenata linijskih ekvivalentnih kola. U skladu sa njihovom fizičkom manifestacijom, pri modeliranju električnih mreža koriste se dijagrami nadzemnih vodova, kablovskih vodova i sabirnica prikazani na pirinač. 4.5, pirinač. 4.6, pirinač. 4.7. Hajde da damo neka opšta objašnjenja za ove šeme.
Prilikom proračuna simetričnih stacionarnih režima ES-a, ekvivalentno kolo se pravi za jednu fazu, odnosno njene longitudinalne parametre, prikazuju se i izračunavaju otpori Z = R + JX za jednu faznu žicu (jezgro), a pri cijepanju faze , uzimajući u obzir broj žica u fazi i ekvivalentni polumjer fazne strukture nadzemnog voda.
Kapacitivna vodljivost Vs, uzima u obzir provodljivosti (kapacitivnosti) između faza, između faza i zemlje i odražava generiranje snage punjenja cijele trofazne linije linije:
Linija aktivna provodljivost g, prikazan kao šant između faze (jezgra) i nulte potencijalne tačke kola (uzemljenja), uključuje ukupne gubitke aktivne snage u koroni (ili izolaciji) tri faze:
Poprečne provodljivosti (šantovi) Y=G+jX u ekvivalentnim kolima, ne možete predstavljati, već zamijeniti sa snagama ovih šantova ( pirinač. 4.5, b; pirinač. 4.6, b ). Na primjer, umjesto aktivne provodljivosti, oni pokazuju gubitke aktivne snage u nadzemnim vodovima:
(4.29)
ili u CL izolaciji:
Umjesto kapacitivnog provođenja, oni ukazuju na stvaranje snage punjenja
(4.30a)
Navedeno razmatranje poprečnih grana dalekovoda po opterećenjima pojednostavljuje procjenu električnih režima koji se izvode ručno. Takva linijska ekvivalentna kola nazivaju se izračunata ( pirinač. 4.5, b; pirinač. 4.6, b).
U dalekovodima napona do 220 kV, pod određenim uslovima, pojedini parametri se mogu zanemariti ako je njihov uticaj na rad mreže neznatan. U tom smislu, ekvivalentna kola linija prikazana na pirinač. 4.1, u nekim slučajevima se može pojednostaviti.
U nadzemnim vodovima napona do 220 kV, gubici snage na koronu, au CL sa naponom do 35 kV dielektrični gubici su neznatni. Stoga se u proračunima električnih režima oni zanemaruju i, shodno tome, aktivna provodljivost se uzima jednakom nuli ( pirinač. 4.6). Uzimanje u obzir aktivne provodljivosti potrebno je za nadzemne vodove napona 220 kV i za nadzemne vodove napona 110 kV i više u proračunima koji zahtijevaju proračun gubitaka električne energije, te za nadzemne vodove napona 330 kV i više, također prilikom izračunavanja električnih modova ( pirinač. 4.5).
Potreba da se uzme u obzir kapacitet i snaga punjenja linije zavisi od uporedivosti snage punjenja i opterećenja. U lokalnim mrežama male dužine pri nazivnim naponima do 35 kV, struje i snage punjenja su mnogo manje od onih opterećenja. Stoga se u CL kapacitivna provodljivost uzima u obzir samo pri naponima od 20 i 35 kV, au VL se može zanemariti.
U distriktnim mrežama (110 kV i više) sa značajnim dužinama (40-50 km i više), kapaciteti punjenja mogu biti srazmjerni sa opterećenjem i podliježu obaveznom obračunu ili direktno ( pirinač. 4.6, b) ili uvođenjem kapacitivnih provodljivosti ( pirinač. 4.6, a).
U žicama nadzemnih vodova malog presjeka (16-35 mm 2) prevladavaju aktivni otpori, a kod velikih poprečnih presjeka (240 mm 2 u područnim mrežama napona od 220 kV i više) određuju se svojstva mreža. po njihovim induktivnostima. Aktivni i induktivni otpori žica srednjeg presjeka (50-185 mm 2) su blizu jedan drugom. U CL sa naponom do 10 kV malih poprečnih presjeka (50 mm 2 i manje), aktivni otpor je odlučujući i u ovom slučaju se induktivni otpori možda neće uzeti u obzir ( pirinač. 4.7b).
Potreba da se uzmu u obzir induktivni otpori također ovisi o udjelu reaktivne komponente struje u ukupnom električnom opterećenju. Prilikom analize električnih uslova sa niskim faktorima snage (cos<0,8) индуктивные сопротивления КЛ необходимо учитывать. В противном случае возможны ошибки, приводящие к уменьшению действительной величины потери напряжения.
Ekvivalentna kola za DC dalekovode mogu se smatrati posebnim slučajem ekvivalentnih kola za AC dalekovode na X = 0 i b = 0.
Objavljeno 01/10/2012 (važi do 04/10/2013)
Teoretski se smatra da se linija električne mreže sastoji od beskonačnog broja aktivnih i reaktivnih otpora i provodljivosti ravnomjerno raspoređenih duž nje.
Precizno razmatranje uticaja distribuiranih otpora i provodljivosti je teško i neophodno pri proračunu veoma dugih vodova, koji se ne razmatraju u ovom kursu.
U praksi su ograničeni na pojednostavljene metode proračuna, s obzirom na liniju sa koncentrisanim aktivnim i reaktivnim otporima i provodljivostima.
Za proračune se uzimaju pojednostavljena linijska ekvivalentna kola, i to: ekvivalentno kolo u obliku slova U, koje se sastoji od serijski povezanih aktivnih (r l) i reaktivnih (x l) otpora. Aktivna (g l) i reaktivna (kapacitivna) (b l) provodljivost su uključene na početku i kraju linije za 1/2.
Ekvivalentni krug u obliku slova U tipičan je za nadzemne dalekovode napona 110-220 kV i dužine do 300-400 km.
Aktivni otpor se određuje formulom:
r l \u003d r oko ∙l,
gdje je r o - specifični otpor Ohm / km na t o žice + 20 o, l - dužina linije, km.
Aktivni otpor žica i kablova na frekvenciji od 50 Hz obično je približno jednak omskom otporu. Fenomen površinskog efekta nije uzet u obzir.
Specifični aktivni otpor r o za čelično-aluminijske i druge žice od obojenih metala određuje se iz tablica ovisno o poprečnom presjeku.
Za čelične žice, skin efekat se ne može zanemariti. Za njih, r o zavisi od poprečnog presjeka i struje koja teče i nalazi se u tabelama.
Na temperaturi žice različitoj od 20 ° C, otpor linije je specificiran prema odgovarajućim formulama.
Reaktancija se određuje prema:
x l \u003d x oko ∙l,
gdje je x o specifična reaktansa Ohm/km.
Specifični induktivni otpori faza nadzemnih vodova su općenito različiti. Prilikom izračunavanja simetričnih načina rada koriste se prosječne vrijednosti x o:
gdje je r pr - polumjer žice, cm;
D cf - srednja geometrijska udaljenost između faza, cm, određena je sljedećim izrazom:
D av = (D AV D AV D SA) 1/3
Gdje su D AB, D AB, D SA udaljenosti između žica odgovarajućih faza A, B, C.
Na primjer, kada se faze nalaze na uglovima jednakostraničnog trougla sa stranom D, srednja geometrijska udaljenost je D.
D AB = D BC = D SA = D
Sa položajem žica dalekovoda u vodoravnom položaju:
D AB \u003d D BC \u003d D
D SA \u003d 2D
Prilikom postavljanja paralelnih kola na podupirače sa dvostrukim krugom, veza fluksa svake fazne žice određena je strujama oba kola. Promjena X 0 zbog utjecaja drugog lanca ovisi o udaljenosti između lanaca. Razlika X 0 jednog kola sa i bez uzimanja u obzir uticaja drugog kola ne prelazi 5-6% i ne uzima se u obzir u praktičnim proračunima.
U dalekovodima sa U nom ≥330 kV (ponekad na naponu od 110 i 220 kV), žica svake faze je podijeljena na nekoliko žica. Ovo odgovara povećanju ekvivalentnog radijusa. U izrazu za X 0:
X o \u003d 0,144lg (D cf / r pr) + 0,0157 (1)
umjesto r koristi se pr
r eq \u003d (r pr a cf pf-1) 1 / pF,
gdje je r eq ekvivalentni polumjer žice, cm;
a cf je srednja geometrijska udaljenost između žica jedne faze, cm;
n f - broj žica u jednoj fazi.
Za liniju s razdvojenim žicama, posljednji član u formuli 1 smanjuje se za n f puta, tj. ima oblik 0,0157/n f.
Specifični aktivni otpor linije linije sa razdvojenim žicama određuje se na sljedeći način:
r 0 \u003d r 0pr / n f,
gdje je r 0pr otpornost žice određenog presjeka, određena iz referentnih tabela.
Za čelično-aluminijske žice, X 0 se određuje iz referentnih tabela, ovisno o poprečnom presjeku, za čelične žice, ovisno o poprečnom presjeku i struji.
Aktivna vodljivost (g l) linije odgovara dvije vrste gubitaka aktivne snage:
1) od struje curenja kroz izolatore;
2) gubici na kruni.
Struje curenja kroz izolatore (TF-20) su male i gubici u izolatorima se mogu zanemariti. U nadzemnim vodovima (VL) napona od 110 kV i više, pod određenim uvjetima, jačina električnog polja na površini žice raste i postaje kritičnija. Vazduh oko žice se intenzivno ionizira, formirajući sjaj - krunu. Korona odgovara gubicima aktivne snage. Najradikalniji način smanjenja gubitaka snage na koronu je povećanje prečnika žice, za visokonaponske vodove (330 kV i više) korištenje cijepanja žice. Ponekad možete koristiti takozvanu sistemsku metodu da smanjite gubitke snage korone. Dispečer smanjuje mrežni napon na određenu vrijednost.
S tim u vezi, postavljeni su najmanji dozvoljeni dijelovi duž krune:
150 kV - 120 mm 2;
220 kV - 240 mm2.
Korona žica vodi do:
do smanjenja efikasnosti,
Za povećanu oksidaciju površine žica,
Do pojave radio smetnji.
Prilikom izračunavanja stacionarnih režima mreža do 220 kV, aktivna provodljivost se praktički ne uzima u obzir.
U mrežama sa U nom ≥330 kV, pri određivanju gubitaka snage pri proračunu optimalnih režima potrebno je uzeti u obzir gubitke korone.
Kapacitivna vodljivost (u l) linije je rezultat kapacitivnosti između žica različitih faza i kapacitivnosti žica - uzemljenje i određuje se na sljedeći način:
u l \u003d u 0 l,
gdje je u 0 specifična kapacitivnost S/km, koja se može odrediti iz referentnih tabela ili iz sljedeće formule:
u 0 =7,58∙10- 6 /lg(D cf /r pr) (2),
gdje je D cf srednja geometrijska udaljenost između žica faza; r pr - radijus žice.
Za većinu proračuna u mrežama od 110-220 kV, dalekovod (električni vod) izgleda kao jednostavniji ekvivalentni krug:
Ponekad se u ekvivalentnom krugu, umjesto kapacitivne vodljivosti u l / 2, uzima u obzir reaktivna snaga generirana kapacitivnošću vodova (snaga punjenja).
Polovina kapacitivne snage linije, MVAr, jednaka je:
Q C = 3I c U f = 3U f u 0 l / 2 = 0,5V 2 in l, (*),
gdje su U f i U fazni i međufazni (linearni) naponi, respektivno, kV;
I s - kapacitivna struja prema zemlji:
Ic \u003d U f u l / 2
Iz izraza za Q C (*) slijedi da snaga Q C koju generiraju vodovi u velikoj mjeri ovisi o naponu. Što je veći napon, veća je kapacitivna snaga.
Za nadzemne vodove napona od 35 kV i ispod, kapacitivna snaga (Q C) se može zanemariti, tada će ekvivalentno kolo imati sljedeći oblik:
Za vodove sa U nom ≥330 kV dužine veće od 300-400 km, uzima se u obzir ravnomjerna raspodjela otpora i vodljivosti duž voda.
Kabelski vodovi su predstavljeni istim ekvivalentnim kolom u obliku slova U kao i nadzemni vodovi.
Specifični aktivni i reaktivni otpori r 0, x 0 određuju se iz referentnih tabela, kao i za nadzemne vodove.
Iz izraza za X 0 i na 0:
X o \u003d 0,144lg (D cf / r pr) + 0,0157
u 0 \u003d 7,58 ∙ 10 -6 / lg (D cf / r pr)
može se vidjeti da se X 0 smanjuje, a na 0 raste kada se različite žice približavaju jedna drugoj.
Za kablovske vodove, razmak između žica faza je mnogo manji nego za nadzemne vodove i X 0 je vrlo mali.
Prilikom izračunavanja režima kablovskih vodova (kabelskih vodova) napona od 10 kV i ispod, može se uzeti u obzir samo aktivni otpor.
Kapacitivna struja i Q C u kablovskim vodovima su veći nego u nadzemnim vodovima. Kod kablovskih vodova (CL) visokog napona uzima se u obzir Q C, a specifična kapacitivna snaga Q C0 kVAr/km može se odrediti iz tabela u priručniku.
Aktivna provodljivost (g l) se uzima u obzir za kablove od 110 kV i više.
Specifični parametri kablova X 0 , kao i Q C0 dati u referentnim tabelama su indikativni, mogu se preciznije odrediti fabričkim karakteristikama kablova.
| Diskutujte na forumu |
|
| |
|
U većini slučajeva može se pretpostaviti da su parametri dalekovoda (aktivni i reaktivni otpor, aktivna i kapacitivna provodljivost) ravnomjerno raspoređeni duž njegove dužine. Za vod relativno kratke dužine, distribucija parametara se može zanemariti i koristiti paušalni parametri: aktivni i reaktivni otpori vodova Rl i Xl, aktivna i kapacitivna provodljivost linije Gl i Vl.
Nadzemni dalekovodi napona od 110 kV i više dužine do 300 - 400 km obično su predstavljeni ekvivalentnim kolom u obliku slova U (slika 3.1).
Aktivni otpor linije određuje se formulom:
Rl=roL,(3.1)gdje je
ro - otpornost, Ohm/km, pri temperaturi žice +20°C;
L - dužina linije, km.
Specifični otpor r0 određuje se iz tablica ovisno o poprečnom presjeku. Na temperaturi žice različitoj od 200C, otpor linije je specificiran.
Reaktancija se definira na sljedeći način:
Xl=xoL,(3.2)
gdje je xo - specifična reaktanca, Ohm/km.
Specifični induktivni otpori faza nadzemnog voda su općenito različiti. Prilikom izračunavanja simetričnih načina rada koriste se prosječne vrijednosti xo:
gdje je rpr polumjer žice, cm;
Dav je srednja geometrijska udaljenost između faza, cm, određena sljedećim izrazom:
gdje su Dab, Dbc, Dca razmaci između žica faza a, b, c, redom, slika 3.2.
Prilikom postavljanja paralelnih kola na podupirače sa dvostrukim krugom, veza fluksa svake fazne žice određena je strujama oba kola. Promjena xo zbog utjecaja drugog lanca prvenstveno ovisi o udaljenosti između lanaca. Razlika xo jednog kola sa i bez uzimanja u obzir uticaja drugog kola ne prelazi 5-6% i ne uzima se u obzir u praktičnim proračunima.
U dalekovodima sa Unom ³ ZZ0kV, žica svake faze je podijeljena na nekoliko (N) žica. Ovo odgovara povećanju ekvivalentnog radijusa. Ekvivalentni polumjer podijeljene faze:
gdje je a razmak između žica u fazi.
Za čelično-aluminijske žice, xo se određuje iz referentnih tablica ovisno o poprečnom presjeku i broju žica u fazi.
Aktivna provodljivost linije Gl odgovara dvije vrste gubitaka aktivne snage: od struje curenja kroz izolatore i do korone.
Struje curenja kroz izolatore su male, pa se gubici snage u izolatorima mogu zanemariti. U nadzemnim vodovima napona od 110 kV i više, pod određenim uvjetima, jačina električnog polja na površini žice raste i postaje kritičnija. Vazduh oko žice se intenzivno ionizira, formirajući sjaj - krunu. Korona odgovara gubicima aktivne snage. Najradikalniji način smanjenja gubitaka snage korone je povećanje prečnika žice. Najmanji dozvoljeni poprečni presjeci žica nadzemnih vodova normalizirani su prema stanju nastanka korone: 110 kV - 70 mm2; 220kV -240 mm2; 330kV -2x240 mm2; 500kV - 3x300 mm2; 750kV - 4x400 ili 5x240 mm2.
Prilikom izračunavanja stacionarnih režima električnih mreža napona do 220 kV, aktivna provodljivost se praktički ne uzima u obzir. U mrežama sa Unom³ZZ0kV, pri određivanju gubitaka snage i pri proračunu optimalnih režima potrebno je uzeti u obzir gubitke korone:
DPk = DPk0L=U2g0L,3.6)
gdje je DRk0 - specifični gubici aktivne snage na koronu, g0 - specifična aktivna provodljivost.
Kapacitivna provodljivost voda Vl nastaje zbog kapacitivnosti između žica različitih faza i kapacitivnosti žica - uzemljenje i određuje se na sljedeći način:
gdje je bo specifična kapacitivnost, S/km, koja se može odrediti iz referentnih tabela ili iz sljedeće formule:
Za većinu proračuna u mrežama 110-220 kV, dalekovod se obično predstavlja jednostavnijim ekvivalentnim kolom (slika 3.3, b). U ovoj shemi, umjesto kapacitivnog provođenja (slika 3.3, a), uzima se u obzir reaktivna snaga koju stvara kapacitivnost vodova. Polovina kapacitivne (punjene) snage linije, Mvar, jednaka je:
UF i U – fazni i međufazni napon, kV;
Ib je kapacitivna struja prema zemlji.
Rice. 3.3. Ekvivalentna strujna kola:
a, b - DV 110-220-330 kV;
c - nadzemni vod Unom £35 kV;
g - kablovod Unom £ 10 kV
Iz (3.8) slijedi da snaga Qb koju generira vod jako ovisi o naponu. Za nadzemne vodove napona od 35 kV i ispod, kapacitivna snaga se može zanemariti (slika 3.3, c). Za vodove Unom ³ Z30 kV dužine veće od 300-400 km, uzima se u obzir ravnomjerna raspodjela otpora i vodljivosti duž voda. Ekvivalentno kolo takvih linija je četveropol.
Kablovske dalekovode također predstavlja ekvivalentno kolo u obliku slova U. Specifični aktivni i reaktivni otpori ro, xo određuju se iz referentnih tabela, kao i za nadzemne vodove. Iz (3.3), (3.7) se može vidjeti da xo opada, a bo raste kako se fazni provodnici približavaju jedan drugom. Za kablovske vodove razmaci između provodnika su mnogo manji nego za vazdušne vodove, stoga je xo mali i pri proračunu režima za kablovske mreže napona od 10 kV i niže može se uzeti u obzir samo aktivni otpor (slika 3.3, d ). Kapacitivna struja i snaga punjenja Qb u kablovskim vodovima su veći nego u vazdušnim vodovima. Kod visokonaponskih kablovskih vodova uzima se u obzir Qb (slika 3.3, b). Aktivna provodljivost Gl se uzima u obzir za kablove od 110 kV i više.
3.2. Gubici snage u vodovima
Gubici aktivne snage u dalekovodima dijele se na gubitke u praznom hodu DRHH (korona gubitke) i gubitke u opterećenju (za grijanje žice) DRN:
U vodovima se gubici reaktivne snage troše stvarajući magnetni tok u i oko žice. 
Fazni parametri dalekovoda ravnomjerno su raspoređeni duž njegove dužine, tj. Prenosni vod je kolo sa ravnomjerno raspoređenim parametrima. Precizno izračunavanje kola koje sadrži takvo kolo dovodi do složenih proračuna. S tim u vezi, pri proračunu dalekovoda, u opštem slučaju, koriste se pojednostavljena ekvivalentna kola u obliku slova “T” i “P” sa pauširanim parametrima (slika br. 1). Greške u električnom proračunu linije za ekvivalentna kola u obliku slova "T" i "P" su približno iste. Zavise od dužine linije.
Pretpostavke o koncentraciji realnih ravnomjerno raspoređenih parametara duž dužine dalekovoda vrijede za dužinu nadzemnih vodova (VL) koja ne prelazi 300-350 km, a za kablovske vodove (CL) 50-60 km. Za dalekovode velike dužine koriste se različite metode kako bi se uzela u obzir distribucija njihovih parametara.
Dimenzija ES šeme i, shodno tome, sistema jednačina modeliranja određena je brojem šeme. Stoga se u praktičnim proračunima, posebno uz korištenje računara, često koriste ekvivalentno kolo u obliku slova „P“, koje ima jednu prednost – 1,5 puta manju dimenziju kola u odnosu na modeliranje dalekovoda pomoću „T“ ” - oblikovano kolo. Stoga će se dalje predstavljati u vezi sa "P" - figurativnim ekvivalentnim krugom dalekovoda.
Izdvojimo u ekvivalentnim krugovima uzdužne elemente - otpor dalekovoda Z=R+jX i poprečne elemente - provodljivost Y=G+jB (slika br. 2). Vrijednosti ovih parametara za dalekovode električne energije određene su općim izrazom
gdje je P ( R 0 ,X 0 ,g 0 ,b 0 ) vrijednost uzdužnog ili poprečnog parametra koji se odnosi na 1 km linije dužine L, km. Ponekad se ove opcije nazivaju linearno.
Za električne vodove određene izvedbe i klase napona koriste se parcijalni slučajevi ovih kola, ovisno o fizičkoj manifestaciji i veličini (vrijednosti) odgovarajućeg parametra. Pogledajmo ukratko ove parametre.
Aktivni otpor uzrokuje zagrijavanje žica (toplotni gubici) i ovisi o materijalu strujnih vodiča i njihovom presjeku. Za vodove sa žicama malog poprečnog preseka, izvedene od obojenih metala (aluminijum, bakar), aktivni otpor se uzima jednak omskom (DC otpor), budući da se površinski efekat manifestuje na industrijske frekvencije 50-60 Hz neprimjetno (oko 1%). Za provodnike velikog poprečnog presjeka (500 mm 2 ili više), površinski efekat na industrijskim frekvencijama je značajan.
Aktivni otpor linije određuje se formulom, Ohm / km,
gdje; - specifični aktivni otpor materijala žice, Ohm mm 2 / km; F-presjek fazne žice (jezgra), mm 2. Za tehnički aluminijum, u zavisnosti od njegove klase, možete prihvatiti; \u003d 29,5-31,5 Ohmm 2 / km, za bakar; \u003d 18-19 Ohmm 2 / km.
Aktivni otpor ne ostaje konstantan. Zavisi od temperature žice, koja je određena temperaturom okolnog zraka (okoline), brzinom vjetra i vrijednošću struje koja prolazi kroz žicu.
Ohmski otpor može se pojednostavljeno tumačiti kao prepreka usmjerenom kretanju naelektrisanja čvorova kristalne rešetke materijala provodnika, koji vrše oscilatorna kretanja oko ravnotežnog stanja. Intenzitet oscilacija i, shodno tome, omski otpor raste sa temperaturom provodnika.
Ovisnost aktivnog otpora o temperaturi žice t definirana je kao
gdje je standardna vrijednost otpora R 0, izračunata prema formuli br. 2, pri temperaturi provodnika t = 20 0 C; α-temperaturni koeficijent električnog otpora, Ohm/deg (za bakarne, aluminijumske i čelično-aluminijske žice α=0,00403, za čelik α=0,00455).
Teškoća razjašnjavanja aktivnog otpora vodova prema formuli br. 3 leži u činjenici da temperatura žice, ovisno o trenutnom opterećenju i intenzitetu hlađenja, može znatno premašiti temperaturu okruženje. Potreba za takvim pojašnjenjem može se pojaviti prilikom izračunavanja sezonskih električnih režima.
Prilikom cijepanja faze nadzemnog voda na n identičnih žica u izrazu br. 2, potrebno je uzeti u obzir ukupan poprečni presjek faznih žica:
Induktivna reaktanca je posljedica magnetskog polja koje nastaje oko i unutar vodiča kada struja teče kroz njega. U provodniku se indukuje EMF samoindukcije, usmjeren prema Lenzovom principu, suprotno od EMF izvora
Otpor koji EMF samoindukcije vrši na promjenu EMF izvora, a određuje induktivni otpor provodnika. Što je veća promjena fluksa, određena frekvencijom struje; f (brzina promjene struje di/dt), i vrijednost fazne induktivnosti L, ovisno o dizajnu (granjanju) faze i trofazni dalekovod u cjelini, to je veći induktivni otpor elementa X = ωL. Odnosno, za istu liniju (ili samo električnu zavojnicu), s povećanjem frekvencije struje napajanja f, induktivna reaktancija se povećava. Naravno, na nultoj frekvenciji (; f=0), na primjer, u DC mrežama, nema induktivnog otpora dalekovoda.
Na induktivni otpor faza višefaznih dalekovoda utiče i relativni položaj faznih žica (žila). Pored EMF-a samoindukcije, u svakoj fazi se indukuje i suprotni EMF međusobne indukcije. Dakle, sa simetričnim rasporedom faza, na primjer, duž vrhova jednakostraničnog trougla, rezultirajuća suprotna EBW je ista u svim fazama, pa su stoga induktivni fazni otpori proporcionalni tome isti. Kod horizontalnog rasporeda faznih žica, fluksna veza faza nije ista, pa se induktivni otpori faznih žica međusobno razlikuju. Da bi se postigla simetrija (identičnost) faznih parametara na posebnim nosačima, vrši se transpozicija (preuređenje) faznih žica.
Induktivna reaktancija, koja se odnosi na 1 km linije, određena je empirijskom formulom, Ohm / km,
(5)
Ako uzmemo trenutnu frekvenciju od 50 Hz, tada na naznačenoj frekvenciji; f = 314 rad / s za žice izrađene od obojenih metala (μ = 1) dobijamo, Ohm / km,
(6)
i na frekvenciji od 60 Hz, respektivno (ω = 376,8 rad/s), Ohm/km
(7)
Kada se fazne žice približavaju jedna drugoj, povećava se utjecaj EMF-a međusobne indukcije, što dovodi do smanjenja induktivnog otpora dalekovoda. Posebno je uočljivo smanjenje induktivnog otpora (za 3-5 puta) u kablovskim vodovima. Razvijeni su kompaktni visokonaponski i ultravisokonaponski nadzemni vodovi povećanog kapaciteta sa 25-20% bližom induktivnom reaktancijom.
Vrijednost srednje geometrijske udaljenosti između faznih žica (žila), m,
(8)
zavisi od lokacije faznih žica (guma). Faze nadzemnih vodova mogu se nalaziti vodoravno ili duž vrhova trokuta, fazne sabirnice strujnih vodiča u horizontalnoj ili vertikalnoj ravnini, jezgre trožilnog kabela - duž vrhova jednakostraničnog trokuta. Vrijednosti D cf i r pr moraju imati istu dimenziju.
U nedostatku referentnih podataka, stvarni polumjer upletenih žica r pr može se odrediti iz ukupne površine poprečnog presjeka strujnih i čeličnih dijelova žice, povećavajući ga za 15-20%, uzimajući u obzir uvijanje, tj
(9)
Imajte na umu da se induktivna reaktancija sastoji od dvije komponente: vanjske i unutrašnje. Vanjski induktivni otpor određen je vanjskim magnetskim fluksom formiranim oko žica i vrijednostima D SR i r PR. Naravno, sa smanjenjem razmaka između faza, povećava se utjecaj EMF-a međusobne indukcije i smanjuje se induktivni otpor, i obrnuto. Za kablovske vodove sa malim razmacima između strujnih jezgara (dva reda veličine manje nego kod nadzemnih vodova), induktivni otpor je znatno (3-5 puta) manji od otpora vazdušnih vodova. Formule br. 5 i br. 6 se ne koriste za određivanje X 0 kablovskih vodova, jer ne uzimaju u obzir konstrukcijske karakteristike kablova.
Stoga se u proračunima koriste fabrički podaci o induktivnom otporu kablova. Unutrašnja induktivna reaktancija određena je unutrašnjim fluksom koji se zatvara u žicama.
Za čelične žice njegova vrijednost ovisi o trenutnom opterećenju i navedena je u referentnoj literaturi.
Dakle, aktivni otpor dalekovoda ovisi o materijalu, poprečnom presjeku i temperaturi žice. Ovisnost je obrnuto proporcionalna poprečnom presjeku žice, izražena je na malim poprečnim presjecima, kada R 0 ima velike vrijednosti, i jedva je primjetna na velikim presjecima žice. Induktivni otpor dalekovoda određen je dizajnom vodova, dizajnom faze i praktično ne ovisi o poprečnom presjeku žica (vrijednost lg (D SR / r PR) ≈const).
Kapacitivna provodljivost nastaje zbog kapacitivnosti između faza, faznih provodnika (živih) i zemlje. U ekvivalentnom kolu dalekovoda koristi se izračunata (radna) kapacitivnost kraka ekvivalentne zvijezde, dobijena transformacijom trokuta provodljivosti u zvijezdu (slika br. 3, c).
U praktičnim proračunima, radni kapacitet trofaznog nadzemnog voda s jednom žicom po jedinici dužine (F / km) određuje se formulom
(10)
Radni kapacitet kablovskih vodova je znatno veći od kapaciteta nadzemnih vodova, jer su jezgre veoma blizu jedna drugoj i uzemljene metalnim omotačima. Osim toga, dielektrična konstanta izolacije kabela je mnogo veća od jedinice - dielektrične konstante zraka. Širok izbor dizajna kablova, nedostatak njihovih geometrijskih dimenzija otežava određivanje njegovog radnog kapaciteta, pa se stoga u praksi koriste podaci operativnih ili fabričkih merenja.
Kapacitivna provodljivost nadzemnih vodova i vodova, Sm/km, određena je općom formulom
Tabela br. 1 radni kapacitet C 0 (10 -6), F/km, trožilni kablovi sa pojasnom izolacijom
|
Napon, kV |
Presjek provodnika, mm 2 |
||||||||||
Uzimajući u obzir izraz br. 10, (a) za nadzemni vod na trenutnoj frekvenciji od 50 Hz, imamo, S/km,
(11)
a za nadzemne vodove sa frekvencijom napona napajanja od 60 Hz dobijamo, S/km,
(12)
Kapacitet zavisi od dizajna kabla i navodi ga proizvođač, ali za približne proračune može se proceniti pomoću formule br. 11.
Pod djelovanjem napona primijenjenog na vod, kapacitivne struje (punjenja) se projektuju kroz kapacitete vodova. Zatim izračunata vrijednost kapacitivne struje po jedinici dužine, kA/km,
(13)
i odgovarajuću snagu punjenja trofaznog dalekovoda, Mvar/km,
zavisi od napona u svakoj tački.
Vrijednost snage punjenja za cijeli dalekovod utvrđuje se kroz stvarne (proračunate) napone početka i kraja dalekovoda, Mvar,
ili približno prema nazivnom naponu linije
Za kablove 6-35 kV sa papirnom izolacijom i viskoznom impregnacijom poznata je proizvodnja jalove snage q 0 po jednom kilometru vodova, uzimajući u obzir da se ukupna proizvodnja CL određuje kao
Prijenosni vod sa poprečnim kapacitivnim provodom, koji troši vodeću kapacitivnu struju iz mreže, treba smatrati izvorom reaktivne (induktivne) snage, češće nazivanog punjenjem. Imajući kapacitivnu prirodu, snaga punjenja smanjuje induktivnu komponentu opterećenja koja se prenosi kroz vod do potrošača.
U ekvivalentnim kolima za nadzemne vodove, počevši od nazivnog napona od 110 kV, a kod CL-35 kV i više, treba uzeti u obzir poprečne grane (šantove) u vidu kapacitivnih provodljivosti V s, odnosno generisanih snaga Q C .
Udaljenost između faza dalekovoda u svakoj naponskoj klasi, posebno za nadzemne vodove, je skoro ista, što određuje invarijantnost rezultirajuće fluksne veze faza i kapacitivnog efekta vodova.Stoga za nadzemne vodove tradicionalnom dizajnu (bez dubokog cijepanja faze i posebnih konstrukcija potpore), reaktivni parametri ne ovise mnogo o projektnim karakteristikama linija, budući da je omjer udaljenosti između faza i poprečnog presjeka (radijusa) žica praktički nepromijenjen, što se u gornjim formulama odražava logaritamskom funkcijom.
Prilikom izvođenja faza nadzemnih vodova 35-220 kV s pojedinačnim žicama, njihov induktivni otpor je u uskim granicama: X 0 = (0,40-0,44) Ohm / km, a kapacitivna vodljivost leži unutar b 0 = (2,6-2,8) 10 -6 cm/km. Učinak promjene površine poprečnog presjeka (radijusa) žila kabela na X 0 je uočljiviji nego kod nadzemnih vodova. Dakle, za CL imamo širu promjenu induktivnog otpora: X 0 ≈ (0,06-0,15) Ohm / km. Za kablovske vodove svih marki i presjeka napona 0,38-10 kV, induktivni otpor leži u užem rasponu (0,06-0,1 Ohm/km) i određuje se iz tabela fizičkih i tehničkih podataka kablova.
Prosječna vrijednost snage punjenja na 100 km za DV 110 kV je oko 3,5 Mvar, za 220 kV - 13,5 Mvar, za DV 500 kV - 95 Mvar.
Računovodstvo ovih pokazatelja omogućava eliminaciju značajnih grešaka u proračunu parametara vodova ili korištenje ovih parametara u približnim proračunima, na primjer, za procjenu njegove dužine (km) iz reaktivnih parametara nadzemnog voda u obliku
Aktivno provođenje nastaje zbog gubitaka aktivne snage ΔR zbog nesavršenosti izolacije (curenja na površini izolatora, struje provodljivosti (pomjeranja) u materijalu izolatora) i jonizacije zraka oko provodnika zbog koronskog pražnjenja. Specifična aktivna provodljivost određena je općom formulom šanta, S/km,
gdje je U nom nazivni napon dalekovoda u kV.
Gubici u izolaciji nadzemnih vodova su neznatni, a pojava korone u nadzemnim vodovima nastaje samo kada je jačina električnog polja na površini žice prekoračena kV MAX/cm:
kritična vrijednost je oko 17-19 kV/cm. Ovakvi uslovi za koronu se javljaju u nadzemnim vodovima od 110 kV i višeg napona.
Gubici korone, a samim tim i aktivne snage, jako zavise od napona nadzemnog voda, radijusa žice, atmosferskih uslova i stanja površine žice. Što je veći radni napon i manji radijus žica, to je veća jačina električnog polja. Pogoršanje atmosferskih uvjeta (visoka vlažnost zraka, susnježica, mraz na površini žica), neravnine, ogrebotine također doprinose povećanju jakosti električnog polja i, shodno tome, gubicima aktivne snage za krunjenje. Koronsko pražnjenje uzrokuje smetnje u radio i televizijskom prijemu, koroziju površine nadzemnih vodova.
Kako bi se gubici korona sveli na ekonomski prihvatljiv nivo, pravilima za ugradnju električnih instalacija (PUE) utvrđuju se minimalni poprečni presjeci (prečnici) žica. Na primjer, za VL 110 kV-AS 70 (11,8 mm), za VL 220 kV-AS 240 (21,6 mm).
Gubici snage za koronu uzimaju se u obzir pri modeliranju nadzemnih vodova nazivnog napona od 330 kV ili više.
U CL, pod uticajem najveće napetosti, postoje slojevi izolacije pojasa u blizini površine žila kablova. Što je veći radni napon kabela, to su uočljivije struje curenja kroz izolacijske materijale i kršenje njegovih dielektričnih svojstava. Nakon toga karakterizira ih tangenta dielektričnih gubitaka tg δ, uzeta prema podacima proizvođača.
Aktivna provodljivost kabla po jedinici dužine
(20)
i odgovarajuću struju curenja u izolaciji kabla, A,
(21)
Tada dielektrični gubici u CL izolacijskom materijalu, MW,
Treba ih uzeti u obzir za kablovske vodove nazivnog napona od 110 kV i više.
