4. Выбор напряжения и сечения провода лэп

Линия обладает активным и индуктивным сопротивлениями, активной и емкостной про-водимостями. Активное сопротивление переменному току несколько больше омического сопротивления постоянному току вследствие поверх­ностного эффекта, эффекта близости и потерь мощности на гисте­резис и вихревые токи.

Поверхностный эффект возникает из-за самоиндукции про­водника. Ток как бы вытесняется к поверхности, плотность его в центральной части становится меньше; сечение проводника используется не полностью, что повышает его сопротивление.

Эффект близости создается в результате взаимодействия маг­нитных полей близко расположенных проводников. При этом нарушается симметрия распределения тока по сечению — плот­ность его становится неодинаковой, что ведет к увеличению сопротивления.

Гистерезис и вихревые токи вызывают потери активной мощ­ности на нагрев несущих металлических конструкций и арматуры линий.

В кабельных и воздушных линиях (ВЛ) упомянутые явления не оказывают заметного влияния на изменение сопротивления. Активная проводимость линий обусловлена несовершенством изоляции и вызывает потери активной мощности из-за токов утечки через изоляцию и явления короны на проводах ЛЭП. При нормальной изоляции токи утечки малы, поэтому потерями активной мощности пренебрегают, а потери на корону не учитывают.

Явление короны заключается в ионизации воздуха у проводов и протекании разрядного тока между ними, сопровождающемся характерным потрескиванием, образованием озона и азота, фиолетовым свечением (ореолом) вблизи поверху проводов. Коронный разряд приводит к коррозии. Высокочастотные электромагнитные колебания при таком ряде ухудшают работу высокочастотной защиты и высокочастотной связи, осуществляемых по проводам воздушных ЛЭП дают помехи радиоприему и влияют на работу линий связи.

Корона образуется при напряженности электрического поля между проводами, превышающей электрическую прочность воздуха, равную приблизительно 30 кВ/см. Критическое напряжение может быть увеличено либо за увеличения расстояния между проводами, либо за счет увеличения диаметра провода. Наиболее действенно увеличение диаметра или расщепление проводов фазы.

В соответствии с ПУЭ на коронирование проверяются для ВЛ 35 кВ и выше. С учетом минимальных потерь на корону ПУЭ установлены диаметры проводов: для линий 35 кВ — не менее 6,5 мм, что соответствует сечению не менее 50 мм² для линий 110 кВ — не менее 9,5 мм, что соответствует сечению не менее 70 мм²; для линии 150 кВ— не менее 13,5 мм, что отвечает сечению не менее 120 мм², для линий 220 кВ — не менее 21,6 мм, что соответствует сечению не менее 240 мм².

Электрический ток в проводнике выделяет тепловую энергию, часть которой расходуется на повышение его температуры а часть выделяется в окружающую среду. При изменении тока в проводнике или изменении условий охлаждения изменяется температура его нагрева. Если величина тока в проводнике или условия охлаждения не меняются, то количество выделяемого им тепла соответствует количеству тепла выделяемого в окружающую среду. Наступает тепловое равновесие, и проводник нагревается до установившейся температуры.

Нагрев изменяет физические свойства проводника. Повышается его сопротивление, а значит, увеличивается бесполезный расход электроэнергии на нагрев токоведущих частей. Чрезмерный нагрев проводников опасен для изоляции, вызывает грев контактных соединений, что может привести к пожару или взрыву.

Надежная, длительная работа проводов и кабелей определяется длительной допустимой температурой их нагрева, величина которой зависит от вида изоляции. Учитывая условия надежности, безопасности и экономичности, ПУЭ устанавливав предельную температуру нагрева проводников в зависимости длительности прохождения тока, материала токоведущей и изоляции провода или кабеля.

По нагреву длительным током нагрузки проверяются все проводники электрических сетей в нормальном и послеаварийном режимах. Послеаварийный режим возникает при отключе­нии поврежденного элемента системы электроснабжения (линии, трансформатора) и длится до восстановления нормального ре­жима, но не более одних суток. Оставшиеся включенными па­раллельные линии или трансформаторы в послеаварийном ре­жиме работают с допустимой перегрузкой, обеспечивая питанием нагрузки поврежденного элемента.

Для кабельных и воздушных линий до 10 кВ включительно разрешается увеличивать табличные значения допустимого тока по нагреву, если при нормальном режиме нагрузка на линию составляла 80 % от длительного допустимого тока по нагреву, причем перегрузка может продолжаться не более 5 суток подряд по 6 ч в сутки. Значения длительно допустимого тока нагрузки увеличиваются на 25 % на В Л и кабелях, проложенных в земле — в траншее или открыто, и на 15 % при прокладке кабелей в земле — в кабельной канализации.

Выбор сечения проводника только по нагреву допустимым током приводит к большим потерям активной мощности на на­грев и к значительной потере напряжения. Поэтому для окон­чательного выбора сечения следует провести все расчеты, тре­буемые ПУЭ: по потере напряжения или мощности, по экономи­ческой плотности тока. Принять надо наибольшее, определенное этими расчетами, сечение проводника.