Активная проводимость

Активная проводимость линии G_л соответствует двум видам потерь активной мощности: от тока утечки через изоляторы и на корону.

Токи утечки через изоляторы малы, и потерями мощности в изоляторах можно пренебречь. В воздушных линиях 110 кВ и выше при определенных условиях напряженность электрического поля на поверхности провода возрастает и становится больше критической. Воздух вокруг провода интенсивно ионизируется, образуя свечение – корону. Короне соответствуют потери активной мощности. Активная проводимость линии, вызванная ионизацией воздуха, может быть рассчитана в зависимости от потерь мощности из-за короны на проводах:

, (4.6)

где g₀ – погонная проводимость линии от потерь на корону,

здесь Р_кор – потери мощности из-за короны, кВт/км;

U_ном – номинальное напряжение линии, кВ.

Наиболее радикальным средством снижения потерь мощности на корону является увеличение диаметра провода либо применение расщепленных проводов. При правильном выборе сечения проводов (по условиям короны) активная проводимость воздушной линии G_л = = 0. В связи с этим ПУЭ задаются наименьшие допустимые сечения по короне: на ВЛ 110 кВ – 70 мм²; 150 кВ – 120 мм²; 220 кВ – 240 мм² .

Активная проводимость кабельной линии обуславливается только утечками тока через изоляцию и зависит от конструкции кабеля и характеристик изоляции. Практически при напряжениях до 220 кВ активной проводимостью кабельных линий пренебрегают, полагая ее равной нулю.

Емкостная проводимость

Емкостная проводимость воздушной линии В_л обусловлена емкостями между проводами разных фаз и ёмкостью провод-земля и определяется следующим образом:

(4.7)

где b₀ – погонная емкостная проводимость, См/км, которая может быть определена по прил. 4.2 или по следующей формуле:

Сим/км. (4.8)

Видно, что емкостная проводимость уменьшается с увеличением расстояния между проводами и увеличивается с возрастанием их диаметра, а следовательно, сечения. Однако эта зависимость, как и для индуктивного сопротивления, логарифмическая и слабо выраженная. В практическом диапазоне изменения сечений проводов и расстояний между ними емкостная проводимость изменяется в пределах (2,4…3,2) 10^-6 См/км. В воздушных линиях до 35 кВ емкостной проводимостью можно пренебрегать и полагать ее равной нулю.

Емкостную проводимость кабельных линий определяют по таблицам в зависимости от номинального сечения жил и номинального напряжения (прил. 4.4). Она гораздо больше, чем у воздушных линий и составляет (50…180) 10^-6 См/м. Несмотря на это емкостной проводимостью большинства кабельных линий до 10 кВ и всех электропроводок до 1000 В при расчетах потерь напряжения можно пренебречь, так как токи через проводимости при этих напряжениях незначительны.

Таким образом, распределенные параметры воздушных линий до 35 кВ могут быть с достаточно большой точностью представлены двумя сосредоточенными параметрами: активным сопротивлением R = r₀l и индуктивным сопротивлением X = x₀l, которые пропорциональны длине линии l.

ПРИМЕР 4.1. Определить погонные параметры воздушной и кабельной линий электропередачи напряжением 10 кВ, а также параметры схемы замещения этих линий при их длине 4 км. Воздушная линия выполнена проводом АС-50/8,0 при среднегеометрическом расстоянии между проводами 1 м, кабельная линия – кабелем ААБ-10-350 при среднегеометрическом расстоянии между жилами кабеля 1,3 см и радиусе жилы 0,32 см.

Решение. Для провода марки АС-50/8,0 r_0пр = 0,63 Ом/км (прил. 4.1), диаметр провода 1 см. Для кабеля марки ААБ-10-350 r_0к = = 0,62 Ом/км (прил. 4.4), x_0к = 0,09 Ом/км.

Используя выражение (4.4), при подстановке в него значений D_ср и r_пр находим погонное индуктивное сопротивление воздушной линии:

По прил. 4.2 можно непосредственно найти х_0пр = 0,35 Ом/км, что проще, чем расчет по формуле (4.4).

Погонные емкостные проводимости воздушной и кабельной линий определяются по формуле (4.8):

Емкостные проводимости воздушной и кабельной линий 10 кВ пренебрежимо малы по сравнению с активными и реактивными сопротивлениями и не учитываются.

Отношение погонного индуктивного к погонному активному сопротивлению воздушной линии составляет:

В случае кабельной линии это отношение меньше:

Активная проводимость воздушных и кабельных линий 10 кВ очень мала и не учитывается в схеме замещения.

Следовательно, схема замещения воздушной линии состоит из активного R_пр и индуктивного Х_пр сопротивления (рис. 4.2). По формулам (4.1) и (4.3) найдем:

R_пр = 0,63  4 = 2,52 Ом; Х_пр = 0,35  4 = 1,4 Ом.

Для кабельной линии соответственно имеем:

R_к = 0,62  4 = 2,48 Ом; Х_к = 0,09  4 = 0,36 Ом.

Поскольку индуктивное сопротивление кабеля намного меньше активного, то им можно пренебречь и схема замещения кабельной линии будет состоять только из активного сопротивления.