Modstand, konduktans og ækvivalente kredsløb for kraftledninger

Elledninger har aktiv og induktiv modstand og aktiv og kapacitiv ledningsevne jævnt fordelt langs deres længde.

I praktiske elektriske beregninger af krafttransmissionsnetværk er det sædvanligt at erstatte ensartet fordelte DC-linjer med konstanter i kombination: aktiv r og induktiv x modstand og aktiv g og kapacitiv b ledningsevne. Det ækvivalente kredsløb af en U-formet linje svarende til denne tilstand er vist i fig. 1, a.

Ved beregning af lokale krafttransmissionsnetværk med en spænding på 35 kV og under ledningsevnen g og b, kan du ignorere og bruge et enklere ækvivalent kredsløb bestående af serieforbundne aktive og induktive modstande (fig. 1, b).

Lineær modstand bestemmes af formlen

hvor l er længden af ​​tråden, m; s er tværsnittet af ledningen eller kabelkernen, mmg γ er den specifikke design ledningsevne af materialet, m / ohm-mm2.

Ris. 1. Linjeudskiftningsordninger: a — for regionale eltransmissionsnet; b — for lokale krafttransmissionsnet.

Den gennemsnitlige beregnede værdi af den specifikke ledningsevne ved en temperatur på 20 ° C for enkelt- og multi-core ledninger, under hensyntagen til deres faktiske tværsnit og stigningen i længden ved snoning af multi-core ledninger, er 53 m / ohm ∙ mm2 for kobber, 32 m / ohm ∙ mm2 for aluminium.

Den aktive modstand af ståltråde er ikke konstant. Når strømmen gennem ledningen stiger, øges overfladeeffekten, og derfor øges ledningens aktive modstand. Den aktive modstand af ståltråde bestemmes af eksperimentelle kurver eller tabeller, afhængigt af værdien af ​​strømmen, der strømmer gennem dem.

Linje induktiv modstand. Hvis en trefaset strømlinje er lavet med en omarrangering (transposition) af ledninger, kan den faseinduktive modstand på 1 km af linjelængden bestemmes ved en frekvens på 50 Hz med formlen

hvor: asr er den geometriske middelafstand mellem ledningernes akser

a1, a2 og a3 er afstandene mellem ledernes akser i forskellige faser, d er den ydre diameter af lederne taget i henhold til GOST-tabellerne for ledere; μ er den relative magnetiske permeabilitet af metallederen; for ledninger af ikke-jernholdige metaller μ = 1; x'0 — ekstern induktiv modstand af ledningen på grund af den magnetiske flux uden for lederen; x «0 — intern induktiv modstand af ledningen på grund af den magnetiske flux, der er lukket inde i lederen.

Induktiv modstand pr. linjelængde l km

Den induktive modstand x0 af luftledninger med ledere af ikke-jernholdige metaller er i gennemsnit 0,33-0,42 ohm / km.

Linjer med en spænding på 330-500 kV for at reducere koronale tab (se nedenfor) udføres ikke med en kerne med stor diameter, men med to eller tre stål-aluminiumledere pr. fase, placeret i kort afstand fra hinanden. I dette tilfælde reduceres ledningens induktive modstand betydeligt. I fig. 2 viser en lignende implementering af en fase på en 500 kV-ledning, hvor tre ledere er placeret i spidserne af en ligesidet trekant med sider på 40 cm Faselederne er fastgjort med flere stive striber i snittet.

Brug af flere ledninger pr. fase svarer til at øge ledningens diameter, hvilket fører til et fald i ledningens induktive modstand. Sidstnævnte kan beregnes ved hjælp af den anden formel, ved at dividere det andet led på dets højre side med n og i stedet for den ydre diameter d af tråden erstatte den ækvivalente diameter de bestemt af formlen

hvor n — antallet af ledere i en fase af ledningen; acp — geometrisk middelafstand mellem ledere af en fase.

Med to ledninger pr. fase falder den induktive modstand af linjen med omkring 15-20%, og med tre ledninger - med 25-30%.

Det samlede tværsnit af faselederne er lig med det nødvendige designtværsnit, sidstnævnte er alligevel opdelt i to eller tre ledere, hvorfor sådanne linjer konventionelt kaldes split-lederlinjer.

Ståltråde har en meget større x0 værdi pga magnetisk permeabilitet bliver mere end én, og det andet led i den anden formel er afgørende, det vil sige den indre induktive modstand x «0.

Ris. 2. 500 kvadratmeter enkeltfaset tre splittrådshængende guirlande.

På grund af afhængigheden af ​​stålets magnetiske permeabilitet af værdien af ​​strømmen, der strømmer gennem ledningen, er det ret vanskeligt at bestemme x «0 fra ståltråde. Derfor bestemmes i praktiske beregninger x» 0 af ståltråde ud fra de eksperimentelt opnåede kurver eller tabeller.

De induktive modstande af trelederkabler kan tages baseret på følgende gennemsnitsværdier:

• for tre-leder kabler 35 kV — 0,12 ohm / km

• til trelederkabler 3-10 kv-0,07-0,03 ohm/km

• til trelederkabler op til 1 kV-0,06-0,07 ohm/km

En aktiv ledningslinje er defineret ved tabet af aktiv effekt i dens dielektrikum.

I luftledninger af alle spændinger er tab gennem isolatorer små selv i områder med stærkt forurenet luft, så de tages ikke i betragtning.

I luftledninger med en spænding på 110 kV og derover, under visse forhold, forekommer korona på ledningerne, på grund af den intense ionisering af luften, der omgiver ledningen og ledsaget af en violet glød og en karakteristisk knitren. Trådkronen er især intens i vådt vejr. Det mest radikale middel til at reducere effekttab til koronaen er at øge lederens diameter, fordi når sidstnævnte øges, falder styrken af ​​det elektriske felt og derfor ioniseringen af ​​luften nær lederen.

For 110 kV-ledninger skal lederens diameter fra koronaforholdene være mindst 10-11 mm (leder AC-50 og M-70), for 154 kV-ledninger - mindst 14 mm (leder AC-95), og for 220 kV-ledning — ikke mindre end 22 mm (leder AC -240).

Aktive effekttab for korona i ledere på 110-220 kV luftledninger med den specificerede og store lederdiameter er ubetydelige (tibevis af kilowatt pr. 1 km linjelængde), derfor tages de ikke i betragtning i beregningerne.

I 330 og 500 kV ledninger anvendes to eller tre ledere pr. fase, hvilket, som tidligere nævnt, svarer til en stigning i lederens diameter, som et resultat af, at styrken af ​​det elektriske felt nær lederne er betydeligt reduceret, og lederne er korroderet lidt.

I kabelledninger på 35 kV og derunder er effekttabene i dielektrikkerne små, og der tages heller ikke højde for dem. I kabelledninger med en spænding på 110 kV og mere udgør dielektriske tab flere kilowatt pr. 1 km længde.

Kapacitiv ledning af ledningen på grund af kapacitans mellem ledere og mellem ledere og jord.

Med en nøjagtighed, der er tilstrækkelig til praktiske beregninger, kan den kapacitive konduktans af en trefaset luftledning bestemmes med formlen

hvor C0 er ledningens arbejdskapacitet; ω — vekselstrøms vinkelfrekvens; acp og d — se ovenfor.

I dette tilfælde tages der ikke hensyn til jordens ledningsevne og dybden af ​​strømmens tilbagevenden til jorden, og det antages, at lederne omarrangeres langs linjen.

For kabler er arbejdskapaciteten bestemt i henhold til fabriksdata.

Lineær ledningsevne l km

Tilstedeværelsen af ​​kapacitans i ledningen får kapacitive strømme til at flyde. Kapacitive strømme er 90° foran de tilsvarende fasespændinger.

I reelle linjer med konstante kapacitive strømme ensartet fordelt langs længden, er de kapacitive strømme ikke ensartede langs linjens længde, fordi spændingen over linjen ikke er konstant i størrelse.

Kapacitiv strøm i begyndelsen af ​​linjen, der accepterer en jævnspænding

hvor Uph er linjefasespændingen.

Kapacitiv linjeeffekt (strøm genereret af linjen)

hvor U er fase-til-fase spændingen, sq.

Af den tredje formel følger det, at ledningens kapacitive ledningsevne kun afhænger lidt af afstanden mellem lederne og ledernes diameter. Den effekt, der genereres af ledningen, er meget afhængig af ledningsspændingen. For luftledninger 35 kV og derunder er den meget lille. For en 110 kV-ledning med en længde på 100 km, Qc≈3 Mvar. For en 220 kV-ledning med en længde på 100 km, Qc≈13 Mvar. At have delte ledninger øger linjekapaciteten.

Kapacitive strømme af kabelnetværk tages kun i betragtning ved spændinger på 20 kV og derover.