10.11. Электрические характеристики линий электропередачи переменного тока

При расчетах режимов электрических сетей и систем линии электропе­редачи представляются той или иной математической моделью, адекватно отражающей соотношения параметров режима (токов и напряжений) в ее начале и конце [10.7]. Каждая из таких моделей характеризуется двумя комплексными пассивными параметрами, отражающими физические (электромагнитные) свойства линии. Наиболее простой и чаще всего применяемой при расчетах установившихся режимов ЭЭС моделью является П-образная симметричная схема замещения линии (см. рис. 10,32, а). Ее параметрами в общем случае являются

комплексное сопротивление продольной ветви ,

комплексная проводимость , где — активное и индуктивное сопротивления; — активная и емкостная проводимости соответственно. Комплексная проводимость . будучи разделенной пополам, образует поперечные ветви в схеме замещения, включенные по концам продольной ветви.

При исследованиях режимов работы протяженных электропередач сверхвысокого напряжения (СВН) часто используется и волновая модель линии, параметрами которой являются комплексное волновое сопротив­ление и комплексный коэффициент распространения электромаг­нитной волны где — коэффициент затухания (ослабления) волны, — коэффициент изменения фазы волны.

Для определения волновых параметров (Z_B, ), а также параметров П-образной схемы замещения ( , ) необходимо знать значения погонных (т.е. отнесенных к 1 км длины) параметров линии (r₀ , g₀ , х₀ = ). Величины этих параметров определяются типом линии (воздушная или кабельная), ее номинальным напряжением _ном и кон­структивными характеристиками (числом цепей, материалом и сечением токоведущих элементов, их расположением относительно друг друга и земли, наличием расщепления фаз ВЛ и т. п.). Рассмотрим определение этих параметров применительно к наиболее характерным типам линии электропередачи.

.

10.11.1. Одноцепная транспонированная воздушная линия с нерасщепленной фазой

Линии без расщепления фаз сооружаются в России при _ном 220кВ. Они имеют всего три фазных провода, которые с целью обеспечения равенства реактивных параметров подвергнуты полной циклической перестановке на длине цикла транспозиции (см. § 10.4).

Погонное активное сопротивление

Активным сопротивлением проводов называется их сопротивление переменному току, определенное с учетом влияния поверхностного эффекта, наличия продольного магнитного потока, потерь в сердечнике и скрутки проволок [10.7]. Проводимость стального сердечника в сталеалюминиевых проводах обычно не учитывается и считается, что сопротивле­ние определяется лишь алюминиевой частью провода. Отличие погонного

активного сопротивления (r_о) от омического (r_{о омич} ) может быть учтено некоторым коэффициентом k_а >1, т.е. r_о = r_{о омич} k_а . Коэффициент k_а, учи­тывающий увеличение сопротивления за счет перечисленных выше фак­торов, в обшем случае зависит от частоты и значения тока, от материала и диаметра провода, от числа повивов алюминиевых проволок. В самом худшем случае его значение не превышает 1,15.

Погонное сопротивление сталеалюминиевого провода постоянному току при температуре 20 °С определяется выражением

r_{о омич (20)} = ρ_{ал (20)} k_скр/ F_ал (10.1)

где ρ_{ал (20)}— удельное электрическое сопротивление алюминия при 20°С; F_ал — расчетное поперечное сечение токо проводя щей (алюминиевой) части провода; k_скр ≈ 1,02 — коэффициент, учитывающий удлинение про­волок за счет скрутки. В соответствии с ГОСТ 839—80 используемый для изготовления проводов алюминий характеризуется значением ρ_{ал (20)} = 29 Ом • мм²/км. В качестве примера в табл. 10.10 приведены значения r_{о омич (20)} и внешнего диаметра (D_пр ) для ряда сталеалюминиевых прово­дов нормального исполнения (с соотношением сечений алюминиевой и стальной части F_ал / F_ст ≈ 6), используемых при сооружении воздушных линий 35—150 кВ.

Активное сопротивление проводов воздушных линий меняется при их нагреве или охлаждении, обусловленном изменением протекающего по ним тока и температуры окружающей среды. Строго говоря, значения r_о должны определяться с учетом действительной температуры провода Т_пр по известной формуле

(10.2)

где — погонное активное сопротивление при температуре Т_пр , выраженной в градусах Цельсия; — температурный коэффициент увеличения сопротивления, который для алюминия в интервале 0—100 °С составляет 0,004 1/°С.

При выполнении расчетов установившихся режимов электрических сетей, в особенности на стадии проектирования, когда исходная информа­ция о нагрузках элементов сети и их изменении во времени (в суточном,

Погонные омические сопротивления и диаметры сталеалюминиевых проводов нормального исполнения (по ГОСТ 839—80)

Fал / Fст, мм2/мм2	50/8	70/11	95/16	120/19	150/24	185/29	240/39
rо омич (20) , Ом/км	0.603	0,429	0,306	0,249	0,198	0.162	0,124
Dпр , мм	9,6	11,4	13,5	15,2	17,1	18,8	21,6

годовом и многолетнем разрезах) является ориентировочной, при опреде­лении погонного активного сопротивления обычно используются два общепринятых допущения:

отличием r₀ от r_{0 омич} при частоте 50 Гц можно пренебречь;

отличие сред неэксплуатационной температуры провода от 20 °С не учи­тывается.

Возникающая при этих допущениях погрешность, как правило, лежит в пределах точности задания других исходных данных.