Лекция ИПК: СВОЙСТВА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ, ОБУСЛОВЛЕННЫЕ РЕЖИМОМ ЗАЗЕМЛЕНИЯ НЕЙТРАЛИ
1. Сопротивления и проводимости воздушных и кабельных линий
Провода линий электропередач переменного тока обладают продольными активными и индуктивными сопротивлениями, а также поперечными активными и емкостными проводимостями.
Активное сопротивление проводов ЛЭП переменному току при частоте 50 Гц практически равно омическому сопротивлению постоянному току. Оно зависит от сечения и материала провода и определяется по формулам курсов физики и электротехники.
Индуктивное сопротивление фазного провода трехфазной ЛЭП зависит, во-первых от собственной индуктивности фазного провода, а во-вторых - от взаимной индуктивности с двумя другими фазами. При симметричной нагрузке результирующее индуктивное сопротивление провода одной фазы трехфазной линии равно
,
где ХL- собственное индуктивное сопротивление провода линии;
ХМ - индуктивное сопротивление, обусловленное взаимоиндукцией с двумя другими фазами.
Индуктивное сопротивление линии не зависит от материала и сечения провода и зависит только от взаимного расположения фазных проводов. Для ВЛ индуктивное сопротивление изменяется от 0,37 до 0,47 Ом/км., а для КЛ от 0,07 до 0,1 Ом/км. В приближенных расчетах допускается принимать ХЛ=0,4 Ом/км для ВЛ и ХЛ=0,08 Ом/км для КЛ.
Активная поперечная проводимость обусловлена несовершенством изоляции КЛ и ионизацией воздуха (коронированием) вблизи проводов ВЛ и представляет собой величину, обратную сопротивлению утечки. . В практических расчетах нормального режима поперечная активная проводимость КЛ и ВЛ обычно не учитывается. Она учитывается только в местах нарушения изоляции.
Емкостная поперечная проводимость обусловлена наличием емкостных
связей между проводом и землей, а также между фазами. Схема замещения ВЛ из конденсаторов с ёмкостями фаз относительно земли и между фазами, которые называют частичными емкостями, показана на рисунке 1.1.а.
В инженерных расчетах ЛЭП принимаются симметричными. Для симметричных трёхфазных ЛЭП (рисунок 1,1,б)
=
С0;
,
(1.1)
где СФЗ - емкость фазного провода по отношению к земле;
СМ - междуфазная емкость;
С0 – ёмкость нулевой последовательности, которая для симметричной линии равна емкости фазного провода по отношению к земле.
Рисунок 1.1. – Эквивалентные схемы замещения с частичными ёмкостями:
а) для несимметричных трёхфазных ЛЭП,
б) для симметричных трёхфазных ЛЭП.
Значение ёмкости фазы ВЛ по отношению к земле, равное для симметричной линии значению емкости нулевой последовательности С0, для ВЛ длиной один километр может быть определено по выражению
. (1.2)
где:
- среднеарифметическая высота подвески
проводов ВЛ над землей; r
- эквивалентный радиус фазного провода;
D
- среднегеометрическое расстояние
между фазными проводами. При известной
емкости нулевой последовательности
удельная емкостная проводимость фазы
относительно земли определяется по
выражению
b = w С0
У ВЛ со сталеалюминиевыми проводами сечением 25…150 кв.мм и среднегеометрическим расстоянием между проводами 1…3 м удельная емкостная проводимость находится в пределах 2.7…3.6 нСм/м [Ристхейн Э.М]. При этом удельная емкость одного километра линии составляет от 8600 до 115000 нФ (10-9 Ф).
Для кабельных линий (КЛ) значение удельной емкостной проводимости относительно земли указывается в государственных стандартах на кабели и в справочниках. В расчетах промышленных сетей для удельной емкостной проводимости кабелей с бумажной пропитанной изоляцией длиной один метр можно пользоваться формулой [Ристхейн, c.78]
B = 31 + 9 s ,
где s – сечение жилы в квадратных миллиметрах; В- емкостная проводимость в наносименсах..
Для расчета емкостных токов в симметричном режиме (например, нагрузочном) необходимо знать ёмкость прямой С1 последовательности, которая для ВЛ длиной один километр может быть определена по выражению
, (1.3)
Междуфазные ёмкости, ёмкости прямой и нулевой последовательностей
связаны выражением
.
(1.4)