Введение

В цикле дисциплин по электроэнергетике большое место занимают вопросы анализа и моделирования режимов работы электрических сетей и систем.

Дисциплина «Электроэнергетические сети и системы» – одна из базовых, в которых закладывается фундамент специальной подготовки инженера-электрика. Цель изучения дисциплины – формирование знаний в области теории расчетов и анализа режима электрических сетей и систем, обеспечение при их эксплуатации экономичности, надежности, а также качества электроэнергии.

Основные задачи дисциплины – научить составлять схемы замещения, определять их параметры и рассчитывать режимы электрических сетей и систем; научить основам проектирования электрических сетей и систем и методам повышения их экономичности, надежности и качества электроэнергии; ознакомить с физической сущностью явлений, сопровождающих процесс производства, распределения и потребления электроэнергии; ознакомить с конструкцией линий электропередач.

Настоящие методические материалы предназначены для самостоятельной работы студентов. В них включены некоторые теоретические материалы, контрольные вопросы и упражнения. Справочные данные, необходимые при выполнении упражнений, приведены в приложении.

1. Конструкции и электрические параметры линий электропередачи

Линии электропередачи (ЛЭП) предназначены для передачи электрической энергии на расстояние по проводам. По конструктивному выполнению они разделяются на воздушные (ВЛ) и кабельные (КЛ) линии.

1.1. Конструктивные элементы вл

Основными конструктивными элементами ВЛ являются провода, тросы, опоры, изоляторы и линейная арматура.

Провода служат для передачи электроэнергии. В верхней части опор над проводами для защиты ВЛ от грозовых перенапряжений монтируют грозозащитные тросы.

Опоры поддерживают провода и тросы на определенной высоте над уровнем земли или воды.

Изоляторы изолируют провода от опоры. С помощью линейной арматуры провода закрепляются на изоляторах, а изоляторы на опорах.

На ВЛ применяются неизолированные провода. Наиболее распространены провода алюминиевые и сталеалюминиевые, а также из сплавов алюминия – АН и АЖ. Медные провода без специального технико-экономического обоснования на ВЛ не используются. Обычно не рекомендуется применять на ВЛ и стальные провода (рис. 1).

Рис. 1. Конструкции проводов ВЛ: а – однопроволочный; б – многопроволочный; в – многопроволочный из двух металлов

Однопроволочные провода имеют меньшую гибкость и механическую прочность. Многопроволочные провода из одного металла состоят из нескольких свитых между собой проволок. В сталеалюминиевых проводах внутренние проволоки (сердечник) выполняются из стали, а наружные из алюминия. Стальной сердечник увеличивает механическую прочность провода. В обозначения марок проводов входят номинальные сечения, например А 35, АЖ 150. Для сталеалюминиевых проводов записываются номинальное сечение алюминиевой части и через дробную черту сечение стального сердечника, например АС 70/11, АС 240/32. Выбор сечений проводов производят по [5].

ВЛ выполняются на одноцепных и двухцепных опорах: соответственно одно- и двухцепные ЛЭП. Одна цепь ВЛ состоит из проводов разных фаз. Иногда фаза ВЛ расщеплена на несколько проводов (2, 3, 4, ...). Это делается для повышения пропускной способности ЛЭП и снижения потерь на корону в ВЛ напряжением 330 кВ и выше. Области применения основных видов проводов приведены в табл. 2.

Таблица 2

Марки и преимущественные области применения неизолированных проводов

Грозозащитные тросы предназначены для защиты проводов ЛЭП от прямых попаданий молнии. Тросы представляют собой стальные провода или специальные стальные канаты.