Волновые параметры и натуральная мощность

В силу относительно незначительного влияния r_0ф и g₀ волновые пара­метры и натуральная мощность ВЛ с расщепленной фазой (330—1150 кВ) имеют слабо выраженную зависимость от сечения провода, причем тем меньшую, чем выше номинальное напряжение и число проводов в фазе. Среднее значение модуля волнового сопротивления для линий 330 кВ составляет примерно 307 Ом, для линий 500 и 750 кВ с п = 4 — 288 Ом, для линий 750 кВ с п = 5 — 272 Ома, для линий 1150кВ с п = 8 и п =10 — 257 и 242 Ома соответственно.

Уменьшение модуля волнового сопротивления с ростом (U_ном и n по сравнению с линиями с нерасщепленной фазой происходит примерно в той же степени, что и изменения х₀ и b_о, отношение которых в основном определяет величину Z_В.

Аргумент волнового сопротивления ВЛ 330—1150 кВ отрицателен и не превышает -5°, уменьшаясь с ростом U_ном и n до -0,7°. Это в свою очередь означает, что с достаточной для практики точностью волновое сопротивление можно считать вещественным числом.

Аналогично коэффициент затухания а, определяющий отличие γ от

чисто мнимой величины, лежит в пределах 9,7— 1,6 % от соответствующих значений β, уменьшаясь с ростом U_ном и n, что позволяет с достаточной для

практики точностью оценивать модуль у лишь по значению коэффициента

изменения фазы. Последний для линий 330 и 500 кВ составляет примерно 1,06∙10^-31/км, а для линий 750 и 1150 кВ близок к 1,05∙10^-3 1/км.

Изменение натуральной мощности как функции U_ном показано на рис. 10.35, где верхняя и нижняя границы заштрихованной зоны соответ­ствуют максимальному и минимальному сечениям из применяемого при данном U_ном диапазона. Являясь ориентировочным показателем пропуск­ной способности линий длиной 1000—1500 км, т. е. линий класса напря­жения 500 кВ и выше, она весьма слабо зависит от сечения провода и рас­тет пропорционально квадрату номинального напряжения [см. формулу (10.8)]. В соответствии с указанными выше средними значениями модуля волнового сопротивления среднее значение натуральной мощности ВЛ 330 кВ составляет примерно

355 МВт, 500 кВ — 868 МВт, 750 кВ с п = 4 и п = 5 — соответственно 1954 и 2068 МВт, 1150 кВ с п = 8 и п = 10 — соответственно 5146 и 5468 МВт. Таким образом, увеличение напряжения примерно в 10 раз (со 11О до 1150 кВ) наряду с увеличением числа про­водов в фазе с 1 до 10 позволяет увеличить натуральную мощность (а сле­довательно, и пропускную способность) ВЛ с 28 до 5468 МВт, т. е. почти в 200 раз.

10.11.3. Двухцепная транспонированная воздушная линия

Двухцепные воздушные линии могут сооружаться в двух вариантах — либо на отдельно стоящих одноцепных опорах, либо на общих (двухцепных) опорах (см. § 10.4).

В том случае, когда обе цепи находятся под напряжением, между ними существует взаимное электромагнитное и электростатическое влияние, приводящее к тому, что погонные реактивные параметры двухцепной линии в общем случае отличны от соответствующих параметров анало­гичной одноцепной линии. Это обстоятельство можно отразить аналити­чески, представив погонные реактивные параметры двухцепной линии х_0II , b_0II суммы погонных реактивных параметров одноцепной линии х_0I , b_0I и поправок Δх_{0 1-II} , Δb_{0 1-II}, учитывающих взаимное влияние цепей:

х_{0 II} = х_{0 1} + Δх_{0 1-II} (10.13)

b_{0 II} = b_{0 1} + Δb_{0 1-II} (10.14)

Степень взаимного влияния цепей при их одинаковом номинальном напряжении и соответственно величины Δх_{0 1-II} , Δb_{0 1-II} зависят от взаим­ного расположения проводов одноименных фаз разных цепей, расстояний

между ними и от угла сдвига симметричных систем векторов фазных напряжений (и соответственно токов) разных цепей. Согласно существу­ющей практике провода одноименных фаз разных цепей (например, А₁ и А₂) присоединяются к одной и той же шине (А) как на передающей, так и на приемной подстанции. В этом случае угол сдвига указанных систем векторов равен нулю. Кроме того, при сооружении двухцепной линии по первому варианту одноименные фазы занимают идентичное положение на опорах, а при сооружении по второму варианту одноименные фазы подвешиваются к общей траверсе. Оба этих фактора определяют то, что взаимное индуктивное влияние цепей в этом случае является положительным (Δх_{0 1-II} >0), а взаимное электростатическое влияние — отрицатель­ным (Δb_{0 1-II} < 0).

Абсолютная величина Δх_{0 1-II} и Δb_{0 1-II} в основном определяется рассто­янием между цепями. При сооружении двухцепных линий по первому варианту (на отдельно стоящих опорах) это расстояние значительно. В свою очередь это приводит к тому, что абсолютная величина Δх_{0 1-II} и Δb_{0 1-II} не превышает 1—2 % от х₀₁, b₀₁ соответственно. В случае же сооружения линии на двухцепных опорах (по второму варианту) эквива­лентное расстояние между цепями существенно меньше, и значения Δх_{0 1-II} и Δb_{0 1-II} в ряде случаев достигают 5—6 % от х₀₁ и b₀₁. Однако при опре­делении реактивных параметров схем замещения двухцепных воздушных линий для токов прямой последовательности (особенно при проектирова­нии) поправками, учитывающими взаимное влияние цепей, обычно пре­небрегают не только в первом, но и во втором случае, полагая х_{0 11} ≈ х₀₁, и b_{0 11} ≈ b_01.

Вместе с тем наличие взаимного влияния цепей может быть использо­вано для изменения эквивалентных реактивных параметров цепей в нуж­ном направлении. Реализации этой идеи был посвящен ряд проектно-конструкторских разработок и экспериментальных исследований на моде­лях и опытных участках. Эффект от наличия взаимного влияния цепей более существенный, чем на существующих линиях, может быть достиг­нут при дальнейшем сближении одноименных фаз линии. Это может быть реализовано при использовании изолирующих элементов в конструкции опоры и фиксации проводов фаз на опоре и в пролете с помощью изоли­рующих распорок, исключающих взаимное перемещение проводов отно­сительно друг друга и относительно элементов опоры. В последнем слу­чае соответствующие ВЛ получили название «компактных».

Наряду со сближением цепей, влияющим лишь на абсолютную вели­чину

Δх_{0 1-II} и Δb_{0 1-II} для получения эффекта уменьшения х_{0 11} по сравне­нию с х₀₁ (что эквивалентно компенсации индуктивного сопротивления) и одновременного увеличения b_{0 11} по сравнению с b₀₁, и соответствующего снижения волнового сопротивления (аналогично эффекту от расщепления

фаз), необходимо изменить знаки Δх_{0 1-II} и Δb_{0 1-II} . Это может быть достиг­нуто как за счет соответствующего изменения взаимного расположения проводов одноименных фаз по сравнению с общепринятым (рассмотрен­ным выше для двухцепных опор), так и за счет отличия угла сдвига сис­тем векторов напряжений одноименных фаз от нуля.

Изменение угла сдвига векторов может быть обеспечено как за счет отличия групп соединений трансформаторов, работающих в блоке с каж­дой из цепей, так и включением последовательно с одной из цепей специ­альных фазосдвигающих устройств. Если в первом случае возможно лишь дискретное изменение угла сдвига вплоть до 180 °, что соответ­ствует работе цепей в противофазе, то во втором он может регулироваться плавно по некоторому закону, зависящему от режима работы линии. Раз­работка линий такого типа, получивших название «управляемых само­компенсирующихся воздушных линий» (УСВЛ), является одним из перспективных направлений развития техники передачи электрической энергии на расстояние, преследующих цель создания линий повышенной пропускной способности и пониженного экологического влияния.

Другим новым направлением, также базирующимся на использовании эффекта взаимного влияния цепей, является создание так называемых «комбинированных» линий, отличающихся от обычных двухцепных тем, что размещаемые на одной опоре цепи имеют различные номиналь­ные напряжения (например, 220 и 110 кВ, 500 и 220 кВ, 750 и 330 кВ, 1150 и 500 кВ). При этом цепь с большим номинальным напряжением располагается над цепью более низкого напряжения. В результате дости­гается значительное уменьшение полосы отчуждения земли под трассу (по сравнению с сооружением цепей на отдельно стоящих опорах), а также снижение электростатического влияния на объекты, находящиеся в поле линии, однако конструкции опор усложняются, и их вертикальные габариты резко увеличиваются по сравнению с одноцепными опорами линии большего номинального напряжения (см., например, рис. 10.4). Ограничиваясь здесь лишь этой краткой информацией, отметим, что более подробное рассмотрение технических и экономических характерис­тик таких новых типов воздушных линий является предметом специаль­ного курса, посвященного передаче электроэнергии на расстояние.