Волновые процессы в линиях электропередач

· Электромагнитная волна на линии без потерь

В реальных ЛЭП волновой процесс при высоких напряжениях сопровождается потерями энергии на нагрев проводов и корону и описывается дифференциальными уравнениями

Для ЛЭП 110 кВ и выше Ом/км

В волновом режиме скорости изменения тока велики и сопротивление значительно возрастает за счет вытеснения тока к поверхности земли. Уменьшение амплитуды волны происходит за счет рассеяния электромагнитной энергии на джоулево тепло.

Рис. 13.1. Деформация волны при пробеге вдоль линии l, удельном сопротивлении грунта ᵖ, волновом сопротивлении линии z, высоте подвеса провода h

- эквивалентная длина фронта волны

Волновое сопротивление воздушных ЛЭП

где hпр - высота подвеса провода, а rпр - его радиус.

Для воздушных ЛЭП z = 400 Ом, для кабельных – z = 5-40 Ом (в зависимости от сечения и толщины изоляции кабеля).

· Преломление и отражение волн Рис.12.2. Падение волны на узловую точку ЛЭП

α – коэффициент преломления

коэффициент отражения

Если (разомкнутый конец первого участка), то =2, =1

Таким образом при набегании электромагнитной волны на разомкнутый конец линии происходит удвоение напряжения в узловой точке.

При (короткозамкнутый конец первого участка) =0, = -1, то есть в узловой точке напряжение будет равно нулю.

Коэффициенты α и β могут изменяться в пределах

1+β=α

· Эквивалентная схема замещения при волновых процессах

Рис. 13.3. Исходная схема

эквивалентная схема (рис. 12.4), состоящая из генератора с э.д.с. холостого хода, равной

и внутренним сопротивлением линии Z, по которой набегает волна; к зажимам генератора подключены сопротивления, емкости и индуктивности, присоединенные к узловой точке.

· Прохождение электромагнитной волны через индуктивность и мимо емкости

1)

2)

Рис. 13.6. Прохождение волны через индуктивность (1) и мимо емкости (2)

емкость С или индуктивность Lсглаживает фронт проходящей волны в соответствии с постоянной времени Т, амплитуда преломленной волны остается без изменения.

На п/ст с воздушными линиями для сглаживания фронта проходящей волны особенно эффективно применение емкостей, на п/ст с кабельными линиями – индуктивностей.

Емкости С и индуктивности L на преломленную волну действуют идентично.

Отраженные же волны существенно отличаются в обеих схемах.

Емкость в начале процесса эквивалентна закороченной цепи и в первый момент времени β = -1.

В схемах с индуктивностью волна в начале процесса отражается как от разомкнутого конца, то есть β = 1.

Рис. 13.7. Форма преломленной и отраженной волны при прохождение через индуктивность (1) и мимо емкости (2)

Защитное действие емкости простирается по всем направлениям, в то время как индуктивность, сглаживая проходящую волну, создает подпор напряжения со стороны падающей волны.

· Влияние импульсной короны
на волновой процесс

Импульсная корона, возникающая на проводах при высоких напряжениях импульсной волны, оказывает существенное влияние на волновой процесс.

Импульсная корона имеет стримерную структуру и состоит из множества радиально направленных светящихся нитей – стримеров.

Вследствие наличия значительного заряда в чехле импульсной короны емкость провода увеличивается, что ведет к уменьшению скорости распространения волны и снижению волнового сопротивления провода.

Для коронирующей линии удобно ввести понятие динамической емкости которая определяется наклоном касательной к вольт-кулоновой характеристике импульсной короны (рис. 13.8)

Дата добавления: 2015-07-10