Выбор материала и диаметра проводов вв церии по потерям напряжения

При проектировании ВВ линий большой мощности материал и диаметр проводов выбирают исходя из оптимального соотношения стоимости строительства линии и стоимости теряемой в ней энергии.

Материал и диаметр проводов этих цепей выбирают на основе расчетов потери напряжения (смотри рис.3).

Эпюра расчета потери напряжения. Рис.3

- падение напряжения (геометрическая разность)

- потеря напряжения

Видно, что всегда и что при малых углах можно заменить ае. Практически, погрешность, измеряемая отрезком еж, не превышает 0,5% линейного напряжения (около 5% потери напряжения).

Потери напряжения в цепях с нагрузкой, подключенной в конце.

Так как токи утечки в линиях электропередачи обычно невелики, благодаря высокой изоляции проводов и малой частоте тока, можно приближенно считать, что ток по всей длине линии одинаков. Тогда

Учитывая емкость цепи

(1)

где l – длина линии, км

P – полная мощность, потребляемая нагрузкой, ВА

P_A – активная мощность, потребляемая нагрузкой, Вт

P_L – индуктивная мощность, Вар

P_C = - удельная емкостная мощность, потребляемая 1 км линии

U – номинальное линейное напряжение, В

Из абд и бвг получим:

,

где X= L. Обозначим

(2)

z – эквивалентное по потере напряжения сопротивление 1 км провода.

Тогда получим формулу

(3)

удобную для стальных проводов, у которых при I>1.5А полное сопротивление z зависит от тока в проводе и от cos линии.

Сопротивление проводов из цветных металлов от тока практически не зависит.

Перепишем (3) с учетом (2)

где - активная составляющая тока

- реактивная составляющая

Теперь, потеря напряжения для двухпроводных цепей с проводами из цветного металла с нагрузкой в конце может быть вычислена по формуле

(4)

Трехфазные ВВ цепи автоблокировки можно считать симметричными. Тогда для стальных проводов получаем:

(5)

где U_ф и I_ф – фазные напряжения и ток

- полное сопротивление цепи «фаза - нуль»

(6)

(7)

Для трехфазной цепи с проводами из цветного металла, можно записать

(8)

Потери напряжения в цепях с распределенными нагрузками.

К ВВ цепям автоблокировки по всей их длине подключают сигнальные установки автоблокировки, станционные устройства автоматики и телемеханики и т.п. и ток в этих цепях изменяется ступенчато (рис. 4).

Схема изменения тока из-за подключения в цепь новых потребителей. Рис.4

Расчет потери напряжения в этих цепях можно выполнить с помощью выражения (3) или (4), а в трехфазных - используя (5) или (8), применяя их отдельно к каждому отрезку цепи между двумя соседними точками подключения нагрузок, в пределах которого ток не изменяется, а затем суммируя полученные значения потери напряжения. Однако при большом числе нагрузок такие расчеты очень громоздки. Поэтому их обычно выполняют упрощенно. Так, например, считают, что станционные нагрузки приложены только на осях станций с добавлением к ним нагрузок предыдущих перегонов. Тогда потери напряжения определяют по каждому перегону и суммируют их. При расчетах используются также метод фиктивного плеча, в котором реальное плечо питания автоблокировки заменяется более коротким фиктивным (эквивалентным) плечом, в конце которого присоединена суммарная нагрузка, а эквивалентный ток, по всей длине одинаков.

Длина этого плеча

(9)

Где P_i l_i – моменты реальных нагрузок

Эквивалентный ток плеча может быть найден из выражения

(10)

где и - суммы активных и реактивных мощностей, потребляемых от цепи всеми подключенными к ней нагрузками.

Пусть l=l_э и I=I_э , тогда потери напряжения в однофазных и трехфазных цепях с распределенными нагрузками и стальными проводами запишутся следующим образом:

(11)

(12)

Для однофазных цепей с проводами из цветного металла получаем

(13)

Для трехфазной цепи в этой формуле R=R_ф, X=X_ф, C=C_ф.

Если выражениями (11) и (12) пользоваться для расчетов потери напряжения в цепи «провод – рельс», то значения z, R, X должны определяться как сумма сопротивления одного провода и сопротивления рельсов, найденных с учетом того, что ток частично течет и в земле. Это суммарное сопротивление зависит от типа рельсов, тока в них, числа путей, проводимости почвы и т.п. и составляет примерно 0,4-0,6 Ом/км с углом 75-80⁰.

Мощности, учитываемые в расчетах.

Мощность, потребляемая устройствами автоблокировки, в значительных пределах меняется в зависимости от наличия или отсутствия поездов на рельсах, причем максимум её потребления на разных сигнальных точках не совпадает во времени. Поэтому в расчетах потери напряжения используются средние значения потребляемых автоблокировкой мощностей, специально рассчитываемые или определяемые по справочникам.

В то же время затраты энергии на освещение путевых зданий и станций следует учитывать по максимальной мощности.

Если расчет показал, что потеря напряжения превышает допустимое значение, то необходимо внести изменения в первоначально принятые решения и провести расчет вновь.

Также можно выполнить следующие действия:

- заменить провода другими, имеющими меньшее сопротивление;

- разбить плечо питания на два более коротких, предусмотрев строительство и электроснабжения дополнительных ПП;

- включить в середину плеча трехфазной линии ВВ масляных конденсаторов, соединенных треугольником или звездой;

- повысить номинальное напряжение линии.