Elektriliinide takistus, juhtivus ja ekvivalentsed ahelad

Elektriliinidel on aktiivne ja induktiivne takistus ning aktiivne ja mahtuvuslik juhtivus, mis on ühtlaselt jaotunud kogu pikkuses.

Jõuülekandevõrkude praktilistes elektriarvutustes on tavaks asendada ühtlaselt jaotatud alalisvooluliinid konstantidega kombinatsioonis: aktiivne r ja induktiivne x takistus ning aktiivne g ja mahtuvuslik b juhtivus. Sellele tingimusele vastava U-kujulise joone ekvivalentne ahel on näidatud joonisel fig. 1, a.

Kohalike elektriülekandevõrkude arvutamisel, mille pinge on 35 kV ja alla juhtivuse g ja b, võite ignoreerida ja kasutada lihtsamat samaväärset vooluahelat, mis koosneb järjestikku ühendatud aktiiv- ja induktiivtakistustest (joonis 1, b).

Lineaarne takistus määratakse valemiga

kus l on traadi pikkus, m; s on traadi või kaabli südamiku ristlõige, mmg γ on materjali erijuhtivus, m / ohm-mm2.

Riis. 1. Liini asendamise skeemid: a — piirkondlike elektriülekandevõrkude jaoks; b — kohalike elektriülekandevõrkude jaoks.

Ühesooneliste ja mitmesooneliste juhtmete erijuhtivuse keskmine arvutatud väärtus temperatuuril 20 ° C, võttes arvesse nende tegelikku ristlõiget ja pikkuse suurenemist mitmesooneliste juhtmete keeramisel, on 53 m / oomi ∙ mm2 vase puhul, 32 m / oomi ∙ mm2 alumiiniumi puhul.

Terastraatide aktiivne takistus ei ole konstantne. Traadi läbiva voolu suurenedes suureneb pinnaefekt ja seetõttu suureneb traadi aktiivtakistus. Terastraatide aktiivtakistus määratakse eksperimentaalsete kõverate või tabelitega, sõltuvalt neid läbiva voolu väärtusest.

Liini induktiivne takistus. Kui kolmefaasiline vooluliin tehakse juhtmete ümberpaigutamise (transponeerimisega), siis sagedusel 50 Hz saab liini pikkuse 1 km faasiinduktiivtakistuse määrata valemiga

kus: asr on juhtmete telgede vaheline geomeetriline keskmine kaugus

a1, a2 ja a3 on erinevate faaside juhtmete telgede vahelised kaugused, d on juhtmete välisläbimõõt, mis on võetud GOST-i juhtide tabelite järgi; μ on metalljuhi suhteline magnetiline läbilaskvus; värvilistest metallidest traatidele μ = 1; x'0 — liini väline induktiivne takistus, mis tuleneb juhi välisest magnetvoost; x «0 — juhtme sisemine induktiivne takistus, mis tuleneb juhtme sees suletud magnetvoost.

Induktiivne takistus liini pikkuse kohta l km

Värviliste metallide juhtidega õhuliinide induktiivne takistus x0 on keskmiselt 0,33-0,42 oomi / km.

Koronaalsete kadude vähendamiseks pingega 330–500 kV (vt allpool) liine teostatakse mitte ühe suure läbimõõduga südamikuga, vaid kahe või kolme teras-alumiiniumjuhiga faasi kohta, mis asuvad üksteisest lühikese vahemaa kaugusel. Sel juhul väheneb liini induktiivne takistus oluliselt. Joonisel fig. 2 kujutab sarnast faasi teostust 500 kV liinil, kus 40 cm külgedega võrdkülgse kolmnurga tippudes paiknevad kolm juhti.Faasijuhtmed on sektsioonis fikseeritud mitme jäiga triibuga.

Mitme juhtme kasutamine faasi kohta võrdub traadi läbimõõdu suurendamisega, mis viib liini induktiivse takistuse vähenemiseni. Viimast saab arvutada teise valemi abil, jagades selle parempoolse teise liikme n-ga ja asendades traadi välisläbimõõdu d asemel valemiga määratud ekvivalentdiameetri de

kus n — juhtmete arv liini ühes faasis; acp — ühe faasi juhtide vaheline geomeetriline keskmine kaugus.

Kahe juhtmega faasi kohta väheneb liini induktiivne takistus umbes 15-20% ja kolme juhtmega - 25-30%.

Faasijuhtmete koguristlõige on võrdne nõutava projekteeritud ristlõikega, viimane on nagunii jagatud kaheks-kolmeks juhiks, mistõttu nimetatakse selliseid liine tinglikult split-conductor -liinideks.

Terastraatidel on palju suurem x0 väärtus, sest magnetiline läbilaskvus muutuda rohkemaks kui üks ja määrav on teise valemi teine ​​liige, see tähendab sisemine induktiivne takistus x «0.

Riis. 2. 500 ruutmeetri ühefaasiline kolme lõhestatud traadi rippuv vanik.

Terase magnetilise läbilaskvuse sõltuvuse tõttu traati läbiva voolu väärtusest on terastraatidest x «0 üsna raske määrata. Seetõttu määratakse praktilistes arvutustes katseliselt saadud kõverate või tabelite põhjal terastraatide x» 0.

Kolmesooneliste kaablite induktiivtakistusi saab võtta järgmiste keskmiste väärtuste alusel:

• kolmejuhtmelistele kaablitele 35 kV — 0,12 oomi / km

• kolmejuhtmelistele kaablitele 3-10 kv-0,07-0,03 oomi / km

• kolmejuhtmelistele kaablitele kuni 1 kV-0,06-0,07 oomi / km

Aktiivne juhtivusjoon on määratletud selle dielektrikute aktiivvõimsuse kadumisega.

Igasuguse pingega õhuliinides on kaod isolaatorite kaudu väikesed isegi väga saastunud õhuga piirkondades, mistõttu neid ei võeta arvesse.

110 kV ja kõrgema pingega õhuliinides ilmub teatud tingimustel juhtmetele koroona, mis on tingitud traati ümbritseva õhu intensiivsest ionisatsioonist ning sellega kaasneb violetne kuma ja iseloomulik praksumine. Traadikroon on eriti intensiivne märja ilmaga. Kõige radikaalsem vahend koroona võimsuskadude vähendamiseks on juhi läbimõõdu suurendamine, sest viimase suurenedes väheneb elektrivälja tugevus ja sellest tulenevalt ka juhi läheduses oleva õhu ionisatsioon.

110 kV liinide puhul peaks juhtme läbimõõt koroonatingimustest olema vähemalt 10-11 mm (juhid AC-50 ja M-70), 154 kV liinide puhul - vähemalt 14 mm (juht AC-95) ja 220 kV liini jaoks - mitte vähem kui 22 mm (juht AC -240).

Korona aktiivvõimsuskaod määratud ja suure läbimõõduga 110-220 kV õhuliinide juhtmetes on ebaolulised (kümneid kilovatte 1 km liini pikkuse kohta), mistõttu neid arvutustes arvesse ei võeta.

330 ja 500 kV liinides kasutatakse faasi kohta kahte või kolme juhti, mis, nagu varem mainitud, võrdub juhtme läbimõõdu suurenemisega, mille tulemusena on elektrivälja tugevus juhtide läheduses oluliselt vähenenud ja juhtmed on kergelt korrodeerunud.

Kaabelliinides pingega 35 kV ja alla selle on dielektrikute võimsuskaod väikesed ja neid ei võeta arvesse. Kaabelliinides, mille pinge on 110 kV ja rohkem, ulatuvad dielektrilised kaod mitme kilovatini 1 km pikkuse kohta.

Liini mahtuvuslik juhtivus juhtidevahelise ning juhtide ja maanduse vahelise mahtuvuse tõttu.

Praktilisteks arvutusteks piisava täpsusega saab kolmefaasilise õhuliini mahtuvusliku juhtivuse määrata valemiga

kus C0 on liini töövõime; ω — vahelduvvoolu nurksagedus; acp ja d – vt ülalt.

Sel juhul ei võeta arvesse pinnase juhtivust ja voolu maapinnale tagasivoolu sügavust ning eeldatakse, et juhid on ümber paigutatud piki joont.

Kaablite puhul määratakse töövõime tehaseandmete järgi.

Lineaarne juhtivus l km

Mahtuvuse olemasolu liinis põhjustab mahtuvuslike voolude voolamist. Mahtuvuslikud voolud on 90° eespool vastavatest faasipingetest.

Reaalsetes liinides, kus konstantsed mahtuvuslikud voolud on ühtlaselt jaotatud kogu pikkuses, ei ole mahtuvuslikud voolud liini pikkuses ühtlased, kuna liini pinge ei ole konstantne.

Mahtuvuslik vool liini alguses, mis võtab vastu alalispinge

kus Uph on liini faasipinge.

Mahtuvuslik liini võimsus (liini poolt toodetud võimsus)

kus U on faasidevaheline pinge, sq.

Kolmandast valemist järeldub, et liini mahtuvuslik juhtivus sõltub vähe juhtide vahelisest kaugusest ja juhtmete läbimõõdust. Liini poolt toodetav võimsus sõltub suuresti liini pingest. Õhuliinide puhul 35 kV ja alla selle on see väga väike. 110 kV liinil pikkusega 100 km Qc≈3 Mvar. 220 kV liinil pikkusega 100 km Qc≈13 Mvar. Juhtmete poolitamine suurendab liini läbilaskevõimet.

Kaabelvõrkude mahtuvuslikke voolusid võetakse arvesse ainult pingetel 20 kV ja üle selle.