Erőátviteli vezetékek ellenállása, vezetőképessége és egyenértékű áramkörei

Az erősáramú vezetékek aktív és induktív ellenállással, valamint aktív és kapacitív vezetőképességgel rendelkeznek hosszuk mentén egyenletesen elosztva.

Az erőátviteli hálózatok gyakorlati elektromos számításaiban az egyenletes eloszlású egyenáramú vezetékeket szokásos állandókkal helyettesíteni, amelyek kombinációja: aktív r és induktív x ellenállás, valamint aktív g és kapacitív b vezetőképesség. Ennek a feltételnek megfelelő U alakú vonal ekvivalens áramköre a 2. ábrán látható. 1, a.

A 35 kV feszültségű és a g és b vezetőképesség alatti helyi erőátviteli hálózatok kiszámításakor figyelmen kívül hagyhatja, és egy egyszerűbb ekvivalens áramkört használhat, amely sorosan kapcsolt aktív és induktív ellenállásokból áll (1. ábra, b).

A lineáris ellenállást a képlet határozza meg

ahol l a vezeték hossza, m; s a vezeték vagy kábelmag keresztmetszete, mmg γ az anyag fajlagos tervezési vezetőképessége, m / ohm-mm2.

Rizs. 1. Vonalcsere sémák: a — regionális villamosenergia-átviteli hálózatok; b — helyi villamosenergia-átviteli hálózatok esetében.

A fajlagos vezetőképesség átlagos számított értéke 20 ° C hőmérsékleten egymagos és többeres vezetékek esetében, figyelembe véve azok tényleges keresztmetszetét és a hossznövekedést a többeres vezetékek csavarásakor, 53 m / ohm ∙ mm2 réznél, 32 m / ohm ∙ mm2 alumíniumnál.

Az acélhuzalok aktív ellenállása nem állandó. A vezetéken áthaladó áram növekedésével a felületi hatás növekszik, és ezért a vezeték aktív ellenállása nő. Az acélhuzalok aktív ellenállását a rajtuk átfolyó áram értékétől függően kísérleti görbék vagy táblázatok határozzák meg.

Vonal induktív ellenállás. Ha egy háromfázisú áramvonalat vezetékek átrendezésével (transzpozíciójával) készítünk, akkor 50 Hz-es frekvencián a vezetékhossz 1 km-es fázisinduktív ellenállása a következő képlettel határozható meg.

ahol: asr a vezetékek tengelyei közötti távolság geometriai átlaga

a1, a2 és a3 a különböző fázisú vezetők tengelyei közötti távolságok, d a vezetők külső átmérője a GOST vezetőtáblái szerint; μ a fémvezető relatív mágneses permeabilitása; színesfém huzaloknál μ = 1; x'0 — a vezeték külső induktív ellenállása a vezetőn kívüli mágneses fluxus miatt; x «0 — a vezeték belső induktív ellenállása a vezető belsejében zárt mágneses fluxus miatt.

Induktív ellenállás vezetékhosszonként l km

A színesfém vezetőkkel ellátott felsővezetékek x0 induktív ellenállása átlagosan 0,33-0,42 ohm / km.

A 330-500 kV feszültségű vezetékeket a koronaveszteségek csökkentése érdekében (lásd alább) nem egy nagy átmérőjű maggal, hanem fázisonként két vagy három acél-alumínium vezetővel végzik, amelyek egymástól rövid távolságra vannak elhelyezve. Ebben az esetben a vezeték induktív ellenállása jelentősen csökken. ábrán. A 2. ábra egy 500 kV-os vezetéken egy fázis hasonló megvalósítását mutatja, ahol egy 40 cm-es oldalú egyenlő oldalú háromszög csúcsaiban három vezeték van elhelyezve.

Több vezeték használata fázisonként egyenértékű a vezeték átmérőjének növelésével, ami a vezeték induktív ellenállásának csökkenéséhez vezet. Ez utóbbi kiszámítható a második képlettel, a jobb oldalán lévő második tagot elosztva n-nel, és a huzal d külső átmérője helyett a képlettel meghatározott de ekvivalens átmérővel.

ahol n – a vezetékek száma a vonal egy fázisában; acp – egy fázis vezetői közötti távolság geometriai átlaga.

Fázisonként két vezetékkel a vonal induktív ellenállása körülbelül 15-20% -kal, három vezetéknél pedig 25-30% -kal csökken.

A fázisvezetők teljes keresztmetszete megegyezik a szükséges tervezési keresztmetszetével, ez utóbbi egyébként két-három vezetékre van osztva, ezért az ilyen vezetékeket hagyományosan osztott vezetős vezetékeknek nevezik.

Az acélhuzaloknak sokkal nagyobb az x0 értéke, mert mágneses permeabilitás több lesz, mint egy, és a második képlet második tagja a meghatározó, vagyis a belső induktív ellenállás x «0.

Rizs. 2. 500 négyzetméteres egyfázisú három osztott vezetékes függőfüzér.

Az acél mágneses áteresztőképességének a huzalon átfolyó áram értékétől való függése miatt meglehetősen nehéz x «0-t meghatározni acélhuzalokból. Ezért a gyakorlati számításokban az acélhuzalok x» 0 értékét a kísérleti úton kapott görbékből vagy táblázatokból határozzák meg.

A háromeres kábelek induktív ellenállása a következő átlagértékek alapján vehető:

• háromeres kábelekhez 35 kV - 0,12 ohm / km

• háromeres kábelekhez 3-10 kv-0,07-0,03 ohm/km

• háromeres kábelekhez 1 kV-0,06-0,07 ohm/km-ig

Az aktív vezetési vonalat a dielektrikum aktív teljesítményének elvesztése határozza meg.

Minden feszültségű felsővezetékben a szigetelőkön keresztüli veszteségek még az erősen szennyezett levegőjű területeken is kicsik, ezért ezeket nem veszik figyelembe.

A 110 kV és afeletti feszültségű légvezetékekben bizonyos körülmények között korona jelenik meg a vezetékeken, a vezetéket körülvevő levegő intenzív ionizációja miatt, melyet lila fény és jellegzetes recsegés kísér. A drótkorona különösen intenzív nedves időben. A koronát érő teljesítményveszteségek csökkentésének legradikálisabb eszköze a vezető átmérőjének növelése, mivel az utóbbi növekedésével az elektromos tér erőssége, és ezáltal a vezető közelében lévő levegő ionizációja is csökken.

A 110 kV-os vezetékeknél a vezeték átmérője a koronaviszonyoktól legalább 10-11 mm (AC-50 és M-70 vezetők), 154 kV-os vezetékeknél - legalább 14 mm (AC-95 vezető), és 220 kV-os vezetéknél - legalább 22 mm (AC -240 vezető).

A meghatározott és nagy vezetékátmérőjű 110-220 kV-os légvezetékek korona esetén az aktív teljesítményveszteségek jelentéktelenek (1 km vezetékhosszonként több tíz kilowatt), ezért a számításoknál nem vesszük figyelembe.

A 330 és 500 kV-os vonalakban fázisonként két vagy három vezetéket használnak, ami, mint korábban említettük, egyenértékű a vezető átmérőjének növekedésével, aminek következtében a vezetők közelében az elektromos tér erőssége jelentősen megnő. csökkent, és a vezetők kissé korrodálódtak.

A 35 kV-os és az alatti kábelvonalakban a dielektrikumok teljesítményvesztesége kicsi, és szintén nem veszik figyelembe. A 110 kV és annál nagyobb feszültségű kábelvezetékekben a dielektromos veszteségek több kilowattot tesznek ki 1 km hosszúságonként.

A vezeték kapacitív vezetése a vezetők közötti, valamint a vezetők és a föld közötti kapacitás miatt.

A gyakorlati számításokhoz elegendő pontossággal a háromfázisú légvezeték kapacitív vezetőképessége meghatározható a képlettel

ahol C0 a vezeték munkaképessége; ω – a váltakozó áram szögfrekvenciája; acp és d – lásd fent.

Ebben az esetben a talaj vezetőképességét és a talajba való visszatérés mélységét nem veszik figyelembe, és feltételezzük, hogy a vezetékek átrendeződnek a vonal mentén.

Kábeleknél a munkaképesség a gyári adatok szerint kerül meghatározásra.

Lineáris vezetőképesség l km

A vezetékben lévő kapacitás kapacitív áramok áramlását okozza. A kapacitív áramok 90°-kal megelőzik a megfelelő fázisfeszültségeket.

A hossz mentén egyenletesen eloszló állandó kapacitív áramú valós vonalakban a kapacitív áramok nem egyenletesek a vonal hosszában, mivel a vonalon lévő feszültség nem állandó nagyságú.

Kapacitív áram a vonal elején, amely egyenfeszültséget fogad el

ahol Uph a vonal fázisfeszültsége.

Kapacitív vonali teljesítmény (a vonal által termelt teljesítmény)

ahol U a fázisok közötti feszültség, négyzetméter.

A harmadik képletből az következik, hogy a vezeték kapacitív vezetőképessége kevéssé függ a vezetők távolságától és a vezetők átmérőjétől. A vezeték által termelt teljesítmény nagymértékben függ a hálózati feszültségtől. A 35 kV-os és az alatti légvezetékeknél nagyon kicsi. 100 km hosszúságú 110 kV-os vezetéknél Qc≈3 Mvar. 100 km hosszúságú 220 kV-os vezetéknél Qc≈13 Mvar. Az osztott vezetékek növelik a vonal kapacitását.

A kábelhálózatok kapacitív áramait csak 20 kV és annál nagyobb feszültségeknél veszik figyelembe.