Длинные линии. Основные положения и решения. Учебное пособие
.pdf
Рис.2.9. Рис.2.10.
Зависимости между падающими и отраженными волнами определяются по (2.46). Волна отражается от места перехода на линию с другим волновым сопротивлением без перемены знака, если zв 2 zв1
(рис.2.9). Если же zв 2 zв1 , то отражение происходит с
переменой знака (рис.2.10).
Нагрузка линии также определяет значения падающих и отраженных волн. При разрыве (х.х. линии) происходит удвоение волны напряжения и обнуление волны тока (рис.2.11):
zн z |
в 2 , |
и2 |
2иn1 |
|
zв 2 |
|
2иn1 . |
|
|||||||
z |
в1 z |
2 |
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Но: |
и2 и1 |
иn1 |
и01. |
|
Откуда: u01 u2 un |
un1. |
|||||||||
Учитывая, что: |
|
i |
|
|
и0 |
|
, |
получаем: |
|
||||||
|
0 |
zв |
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
u u |
П uO 2uП ; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
uП |
|
uO |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
i iП |
iO |
|
|
|
|
|
|
0. |
|
|
|
|
|||
zB1 |
zB1 |
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
51
При коротком замыкании, когда zn zв 2 |
0 |
происходит удвоение волны тока и обнуление волны напряжения (рис.2.12):
u u |
п uо 0; |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
u |
|
|
uо |
|
|
|
|
|
|
п |
|
|
|||
i i |
п |
iо |
|
|
|
|
|
|
2iп . |
zв1 |
z |
|
|||||||
|
|
|
|
|
в1 |
|
|||
Рис.2.11. Рис.2.12.
При подключении к длинной линии нескольких линий с разными волновыми сопротивлениями линия с волновым сопротивлением zB1 разветвляется на две парал-
лельные линии с волновыми сопротивлениями zB 2 и zB3 (рис.2.13). На стыке линий:
u1 u2 u3 , i1 i2 i3 ,
где: |
u1 un1 |
u01 |
|
или: |
i |
un1 |
u01 |
|
|
||
|
1 |
|
zв1 |
|
|
|
|
и i1 un1 u01 .
zb1 zb1
|
un1 u01 |
|
un1 u01 |
. |
(2.48) |
|
|
||||
|
zв 2 |
|
zв3 |
|
|
|
|
zВ3 |
zВ1 |
u3 |
i3 |
|
u1 |
|
|
i2 |
|
|
u2 |
|
|
i1 |
zВ2 |
|
|
Если падающая волна имеет величину
Рис.2.13.
52
uП , то, в соответствии со схемой замещения, отраженная волна будет равна из (2.48):
|
|
1 |
|
1 |
|
1 |
|
|
|
1 |
|
1 |
|
1 |
|
u |
|
|
|
|
|
|
|
u |
|
|
|
|
|
|
. |
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
01 |
|
|
zв 2 |
|
|
|
|
n1 |
|
|
zв 2 |
|
|
|
|
zв1 |
|
|
zв3 |
|
zв1 |
|
|
zв3 |
||||||
Откуда: u |
|
u |
|
|
zв 2 zв3 zв1 zв3 |
zв1 zв 2 |
. |
|
|||||
01 |
n1 |
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
zв 2 zв3 zв1 zв3 |
zв1 zв 2 |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Но, т.к. u2 |
un2 |
un1 u01, значение напряжения u2, |
|||||||||||
которое пройдет через стык, будет равно: |
|
||||||||||||
|
|
|
|
zв 2 zв3 / zв 2 zв3 |
zв 2 zв3 / zв 2 zв3 |
|
|||||||
u2 2u |
п |
|
|
2uп |
|
|
|||||||
zв1 (zв 2 zв3 / zв 2 zв3 ) |
zв1 zв 2 zв1 zв3 zв 2 zв3 |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
zв 2 zв3 |
|
|
2uп |
|
|
|
zв 2 zв3 |
|
|
. |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
z |
в1 zв 2 zв1 zв3 zв 2 zв3 |
|
|
|
||||||||
Этой величине равны волны напряжения, которые |
|||||||||||||
пойдут по |
линиям с |
|
волновыми сопротивлениями zв 2 и |
||||||||||
zв3 , т.е. преломленные волны. |
|
|
|
||||||||||
Отраженная волна, которая пойдет по линии с волновым сопротивлением zв1 , будет характеризоваться напряжением:
u u |
|
u |
|
|
|
2uп zв 2 zв3 |
u |
|
|
2uп zв2 zв3 uп zв1zв2 uп zв1zв3 uп zв2 zв3 |
|
|
2 |
п |
|
|
п |
|
|||||||
O |
|
|
zв1zв 2 |
zв1zв3 zв 2 zв3 |
|
|
zв1zв 2 |
zв1zв3 zв 2 zв3 |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
zв2 zв3 zв1zв 2 zв1zв3 uп . zв1zв 2 zв1zв3 zв2 zв3
Таким образом определяются отраженные (появившиеся в результате отражения от неоднородности) и преломленные (прошедшие через неоднородность) волны, расчет которых осуществляется по схемам замещения линии с сосредоточенными параметрами.
53
Длинные линии с распределенными параметрами имеют ряд преимуществ и недостатков. Преимущества длинных линий.
1)В длинных линиях фазовая скорость не зависит от частоты и фазовые искажения практически отсутствуют.
2)В отсутствии обратной волны вся мощность, переносимая прямой волной к концу линии, поглощается сопротивлением нагрузки.
3)В линии без потерь нет ослабления волн, волновое сопротивление активное и не зависит от частоты.
К недостаткам длинных линий следует отнести:
1)В длинных линиях преобладают токи смещения и
утечки.
2)При разных сечениях длинной линии ток в проводах не одинаков.
3)Наличие в длинных линиях узлов и пучностей напряжений и токов.
4)В некоторых случаях, при прохождении волны через неоднородность, напряжение преломленной волны больше напряжения падающей волны.
10.Примеры решения задач по длинным линиям. Задача №1.
Трёхфазная сталеалюминевая воздушная линия электропередачи сечением 400 мм2 и длинной 900 км имеет следующие параметры
,
,
,
.
Найти фазное напряжение ток и активную мощность в начале линии (на станции), если фазное напряжение на
54
приемном конце 220 кВ, активная мощность 300 МВт и коэффициент мощности нагрузки равен 1.
Волновое сопротивление
Коэффициент распространения:
55
Мощность |
трёх |
фаз |
в |
начале |
линии: |
56
Задача №2.
Для линии задачи №1 вычислить фазовую скорость волны, длину волны и КПД.
λ
Задача №3.
В конце линии задачи №1 произошел сброс нагрузки. Определить линейное напряжение в конце линии и ток в начале её, считая, что фазное напряжение на станции осталось неизменным и равным 222кВ.
57
Уравнения линии связывают |
и |
, |
и |
В случае сброса нагрузки (отключение, х.х.):
Задача №4.
Определить естественную (натуральную) мощность в конце линии задачи №1. Для этого же режима найти лишнее напряжение и ток в начале линии. Фазное напряжение в конце линии равно 220 Кв.
Режим передачи естественной (натуральной) мощность:
58
кВ,
кВ,
кА
А
=
Мощность 3 фаз = 3
Или
59
МВа
Задача №5.
Кабельная линия длинной
нагружена согласованной нагрузкой.
Параметры линии:
, |
, |
, |
. |
Определить |
|
если |
. |
Построить векторную диаграмму токов и топографическую напряжений в начале и в конце линии.
Решение.
.
60
