Съпротивление, проводимост и еквивалентни вериги на електропроводи

Електропроводите имат активно и индуктивно съпротивление и активна и капацитивна проводимост, равномерно разпределени по дължината им.

В практическите електрически изчисления на електропреносните мрежи е обичайно да се заменят равномерно разпределени постоянни линии с константи в комбинация: активно r и индуктивно x съпротивление и активно g и капацитивно b проводимост. Еквивалентната схема на U-образна линия, съответстваща на това условие, е показана на фиг. 1, а.

При изчисляване на локални електропреносни мрежи с напрежение 35 kV и под проводимостта g и b, можете да пренебрегнете и използвате по-проста еквивалентна схема, състояща се от последователно свързани активни и индуктивни съпротивления (фиг. 1, б).

Линейно съпротивление определя се по формулата

където l е дължината на проводника, m; s е напречното сечение на жицата или жилата на кабела, mmg γ е специфичната проектна проводимост на материала, m / ohm-mm2.

Ориз. 1. Схеми за подмяна на линии: а — за районни електропреносни мрежи; b — за локални електропреносни мрежи.

Средната изчислена стойност на специфичната проводимост при температура 20 ° C за едножични и многожилни проводници, като се вземе предвид действителното им сечение и увеличаването на дължината при усукване на многожилни проводници, е 53 m / ohm ∙ mm2 за мед , 32 m / ohm ∙ mm2 за алуминий.

Активното съпротивление на стоманените проводници не е постоянно. С увеличаване на тока през проводника повърхностният ефект се увеличава и следователно се увеличава активното съпротивление на проводника. Активното съпротивление на стоманените проводници се определя чрез експериментални криви или таблици, в зависимост от стойността на тока, протичащ през тях.

Индуктивно съпротивление на линията. Ако се направи трифазна токова линия с пренареждане (транспониране) на проводници, тогава при честота 50 Hz, фазово индуктивното съпротивление на 1 km от дължината на линията може да се определи по формулата

където: asr е средното геометрично разстояние между осите на проводниците

a1, a2 и a3 са разстоянията между осите на проводниците от различни фази, d е външният диаметър на проводниците, взет съгласно таблиците GOST за проводници; μ е относителната магнитна пропускливост на металния проводник; за проводници от цветни метали μ = 1; x’0 — външно индуктивно съпротивление на линията, дължащо се на магнитния поток извън проводника; x «0 — вътрешно индуктивно съпротивление на линията, дължащо се на магнитния поток, който е затворен вътре в проводника.

Индуктивно съпротивление на дължина на линията l km

Индуктивното съпротивление x0 на въздушните линии с проводници от цветни метали е средно 0,33-0,42 ома / км.

Линиите с напрежение 330-500 kV за намаляване на коронарните загуби (виж по-долу) се изпълняват не с една жила с голям диаметър, а с два или три стоманено-алуминиеви проводника на фаза, разположени на кратко разстояние един от друг. В този случай индуктивното съпротивление на линията е значително намалено. На фиг. 2 показва подобно изпълнение на фаза на линия 500 kV, където три проводника са разположени във върховете на равностранен триъгълник със страни от 40 см. Фазовите проводници са закрепени с няколко твърди стрии в участъка.

Използването на множество проводници на фаза е еквивалентно на увеличаване на диаметъра на проводника, което води до намаляване на индуктивното съпротивление на линията. Последното може да се изчисли с помощта на втората формула, разделяйки втория член на дясната му страна с n и замествайки вместо външния диаметър d на проводника, еквивалентния диаметър de, определен от формулата

където н — броя на проводниците в една фаза на линията; acp — средно геометрично разстояние между проводници от една фаза.

С два проводника на фаза индуктивното съпротивление на линията намалява с около 15-20%, а с три проводника-с 25-30%.

Общото напречно сечение на фазовите проводници е равно на необходимото проектно напречно сечение, като последното така или иначе е разделено на два или три проводника, поради което такива линии условно се наричат ​​линии с разделени проводници.

Стоманените проводници имат много по -голяма стойност x0, тъй като магнитна пропускливост стават повече от един и вторият член на втората формула е решаващ, тоест вътрешното индуктивно съпротивление x «0.

Ориз. 2. Висящ гирлянд с три разделени проводника с една фаза от 500 кв.

Поради зависимостта на магнитната пропускливост на стоманата от стойността на тока, протичащ през жицата, е доста трудно да се определи x «0 от стоманени проводници. Следователно, в практическите изчисления, x» 0 от стоманени проводници се определя от кривите или таблици, получени експериментално.

Индуктивните съпротивления на трижилни кабели могат да бъдат взети въз основа на следните средни стойности:

• за трижилни кабели 35 kV — 0,12 ома / км

• за трижилни кабели 3-10 kv-0,07-0,03 ома / км

• за трижилни кабели до 1 kV-0,06-0,07 ома / км

Активна линия проводимост се определя от загубата на активна мощност в нейните диелектрици.

В въздушните линии с всички напрежения загубите през изолатори са малки дори в райони със силно замърсен въздух, така че не се вземат предвид.

В въздушни линии с напрежение 110 kV и повече, при определени условия, короната се появява по проводниците, поради интензивната йонизация на въздуха, обграждащ проводника и придружена от виолетово сияние и характерно пукане. Телената корона е особено интензивна при влажно време. Най -радикалното средство за намаляване на загубите на мощност към короната е да се увеличи диаметърът на проводника, тъй като с увеличаването на последния, силата на електрическото поле и следователно йонизацията на въздуха в близост до проводника намалява.

За линии 110 kV диаметърът на проводника от условията на короната трябва да бъде най-малко 10-11 mm (проводници AC-50 и M-70), за линии 154 kV-най-малко 14 mm (проводник AC-95), и за 220 kV линия — не по -малко от 22 mm (проводник AC -240).

Загубите на активна мощност за корона в проводници от 110-220 kV въздушни линии с посочения и голям диаметър на проводника са незначителни (десетки киловати на 1 км дължина на линията), поради което те не се вземат предвид при изчисленията.

В линиите 330 и 500 kV се използват два или три проводника на фаза, което, както бе споменато по -рано, е еквивалентно на увеличаване на диаметъра на проводника, в резултат на което силата на електрическото поле в близост до проводниците се намалява значително а проводниците са корозирали незначително.

В кабелни линии от 35 kV и по -ниски загубите на мощност в диелектриците са малки и те също не се вземат предвид. В кабелни линии с напрежение 110 kV и повече диелектричните загуби възлизат на няколко киловата на 1 км дължина.

Капацитивна проводимост на линията поради капацитет между проводници и между проводници и маса.

С точност, достатъчна за практически изчисления, капацитетната проводимост на трифазна въздушна линия може да бъде определена по формулата

където C0 е работоспособността на линията; ω — ъглова честота на променлив ток; acp и d — вижте по -горе.

В този случай проводимостта на почвата и дълбочината на връщане на тока в земята не се вземат предвид и се приема, че проводниците са пренаредени по линията.

За кабелите работният капацитет се определя според фабричните данни.

Линейна проводимост l km

Наличието на капацитет в линията причинява потока на капацитивни токове. Капацитивните токове са 90 ° пред съответните фазови напрежения.

В реални линии с постоянни капацитивни токове, равномерно разпределени по дължината, капацитивните токове не са еднакви по дължината на линията, тъй като напрежението по линията не е постоянно по величина.

Капацитивен ток в началото на линията, приемащ постоянно напрежение

където Uph е фазовото напрежение на линията.

Капацитивна мощност на линията (мощност, генерирана от линията)

където U е фазовото фазово напрежение, кв.

От третата формула следва, че капацитивната проводимост на линията зависи малко от разстоянието между проводниците и диаметъра на проводниците. Мощността, генерирана от линията, силно зависи от напрежението на линията. За въздушни линии 35 kV и по -ниски тя е много малка. За 110 kV линия с дължина 100 km, Qc≈3 Mvar. За 220 kV линия с дължина 100 km, Qc≈13 Mvar. Наличието на разделени проводници увеличава капацитета на линията.

Капацитивните токове на кабелните мрежи се вземат предвид само при напрежения от 20 kV и повече.