Погонные параметры линий

Схема замещения сети

Схема замещения сети составляется для количественного определения свойств электрической сети и для выполнения расчетов ее режимов. На ней указываются все параметры, определяющие электрическое состояние сети. Схемы замещения составляются из схем Замещения отдельных ее элементов. Схемы замещения могут отличаться от принципиальных схем соединения этих элементов.

Каждый элемент представляется несколькими параметрами, отражающими определенное физическое явление. При расчете симметричных режимов схема замещения составляется на одну фазу трехфазной сети, общей является нейтраль цепи.

Потери активной мощности отражаются активными сопротивлениями и проводимостями. Потери реактивной мощности отражаются реактивными сопротивлениями и проводимостями. Генерация реактивной мощности отражается отрицательными реактивными, т. е. емкостными сопротивлениями и проводимостями.

Различают продольные и поперечные ветви схем замещения. Продольными называют ветви, по которым проходит ток нагрузки. Потери мощности в продольных ветвях определяются нагрузочным током. Поперечными называют ветви, подключенные на полное напряжение (непосредственно соединены с нейтралью схемы). Потери мощности в поперечных ветвях определяются значениями подведенных напряжений.

Если сети состоят из участков разных напряжений, рассматриваемых вместе, то в схему замещения вносится элемент трансформации, который отражает изменение напряжений и токов. Значения полной мощности при этом не меняются (потери мощности в трансформаторах отражаются другими элементами схемы).

Особыми являются элементы, отражающие работу источников питания и потребителей.

Поскольку они отражают факты генерации и потребления мощности, их целесообразно представлять активными элементами схемы - нагрузками. При этом генерация мощности рассматривается как отрицательная нагрузка. !!!!!!!

Погонные параметры линий

Активное сопротивление. Погонное (на единицу длины) активное сопротивление г при частоте 50 Гц и обычно применяемых сечениях алюминиевых или медных проводов и жил кабелей можно принять равным погонному омическому сопротивлению. Явление поверхностного эффекта начинает заметно сказываться только при сечениях порядка 500 мм2.

Большое влияние оказывает температура материала проводника, которая зависит как от температуры окружающей среды, так и от дополнительного нагрева проводников током нагрузки. Температура материала проводника может меняться в пределах 100°С. При одинаковом сечении и одинаковой длине провода сопротивление на 2...3% превышает сопротивление одножильного вследствие увеличения длины свитых проволок многожильного провода.

При расчетах электрических сетей исходят из средних значений удельных сопротивлений: для алюминиевых проводов и кабелей ρ = 31,5 Ом·мм2 на 1 км; для медных проводов и кабелей ρ = 18,9 Ом·мм2 на 1 км.

Практически погонное омическое сопротивление, отнесенное к нормальной температуре , указывается в справочных таблицах. Если температура и материала провода известна, то можно произвести пересчет сопротивления:

где - сопротивление провода при температуре ,°С; r0- сопротивление провода при температуре , °С; α - температурный коэффициент, для алюминия α = 0,0044 (1/°С), для меди α = 0,0041 (1/°С).

Активное сопротивление стальных проводов значительно отличается от их омического сопротивления. Это объясняется тем, что внутри стального провода вследствие большой магнитной проницаемости стали возникает магнитный поток. В справочниках приводятся кривые и таблицы, в которых даны экспериментальные зависимости активного сопротивления стальных

проводов от протекающего по ним электрического тока.

Реактивное (индуктивное) сопротивление. Электрический ток, протекающий по проводам линии, создает в пространстве между проводами и внутри самих проводов магнитное поле. При постоянном токе это поле тоже постоянно и не представляет для тока сопротивления.

Переменный ток влечет за собой появление переменного магнитного поля и обусловленного им реактивного (индуктивного) сопротивления.

Реактивное сопротивление воздушной линии трехфазного тока, обусловленное магнитным полем в пространстве между проводами, носит название внешнего реактивного сопротивления и определяется по формуле

где f – частота переменного тока, Гц; d – внешний расчетный диаметр провода, мм;

D cp – среднегеометрическое расстояние между проводами, мм.

где - расстояния между проводами фаз а, b, с.

Реактивное сопротивление, обусловленное магнитным полем внутри провода, носит название внутреннего реактивного сопротивления и определяется по формуле

где μ - магнитная проницаемость материала провода.

Внутреннее реактивное сопротивление для стальных проводов во много раз больше внутреннего сопротивления линии, выполненной из немагнитного материала, вследствие большой магнитной проницаемости, зависящей от силы протекающего по проводу тока.

Суммарное реактивное сопротивление воздушной линии определяется как сумма внешнего и внутреннего сопротивлений:

Для стандартной частоты переменного тока 50 Гц погонное реактивное сопротивление линий со сталеалюминевыми проводами определяется по справочным данным или по формуле

Реактивные сопротивления кабельных линий в несколько раз меньше реактивных сопротивлений воздушных линий, так как жилы кабелей расположены в непосредственной близости друг от друга.

Реактивные сопротивления линий мало зависят от величин сечений проводов и кабелей.

В табл. 12.1 приведены некоторые средние значения погонных реактивных сопротивлений для линий разных номинальных напряжений при практически применяемых конструкциях.

Реактивная (емкостная) проводимость. Реактивная (емкостная) проводимость линии обусловлена емкостями каждого проводника линии по отношению к другим проводникам и к земле.

Для линий со сталеалюминевыми проводами емкостная проводимость при стандартной частоте переменного тока 50 Гц может быть определена по формуле

Строго говоря, формула дает точное значение проводимости при отсутствии влияния земли, при расположении проводов по углам равностороннего треугольника или при выполнении на линии полного цикла транспозиции. При отсутствии указанных условий имеет место некоторая ошибка, величина которой даже в самых неблагоприятных условиях не превышает нескольких процентов, что допустимо при расчетах распределительных сетей.

В среднем значение погонных емкостных проводимостей для воздушных линий напряжением до 220 кВ при практически применяемых конструкциях может быть принято 2,7·10^-6 См/км.

Емкостные проводимости кабельных линий зависят от сечения жилы кабеля и его конструкции и, по заводским данным, изменяются в пределах (50... 185) ·10-6 См/км.

Реактивная проводимость обусловливает протекание по линии емкостного тока, опережающего соответствующие фазы напряжений на 90°. Емкостные токи проходят по линии и при холостом ходе, т. е. когда линия не несет нагрузки. При практически неизменном напряжении вдоль линии (при длине L) емкостной ток в начале ее

Реактивная мощность, обусловленная емкостью линии,

- для воздушных линий; при напряжении 20 кВ и выше - для кабельных линий.

Активная проводимость. Активная проводимость g обусловлена потерями активной мощности АРК, вызванными ионизацией воздуха («коронирование» воздушных линий), и диэлектрическими потерями (кабельные линии). В воздушных линиях потери активной мощности из-за коронирования существенно зависят от состояния погоды и величины напряжения, поэтому активная проводимость линии является переменным и нелинейным параметром. Погон-

ные потери активной мощности на коронирование изменяются в пределах от 1 кВт/км при хорошей погоде до 130 кВт/км при плохой (влажной) погоде.

Для распределительных сетей можно принимать активную проводимость линии, равную нулю.

Дата добавления: 2015-07-08