3.2.3 Параметры воздушных и кабельных линий переменного тока

К электрическим параметрам ЛЭП относятся сопротивления и проводимости проводов воздушных линий и токопроводящих жил кабелей.

Активное сопротивлениепровода или жилы кабеля больше омического сопротивления вследствие поверхностного эффекта (вытеснения тока по направлению к поверхности провода). Однако это отличие несущественно для промышленной частоты. В справочной литературе приводятся погонные (на 1 км) сопротивления постоянному току для проводов и кабелейr₀при температуре θ = 20ºC. При необходимости это сопротивление можно пересчитать к любой температуре по формуле

r_θ=r_20ºC[1 + 0,004(θ – 20)],Ом/км.

Индуктивное сопротивлениефазы линии обусловлено противодействием ЭДС самоиндукции и влиянием взаимоиндукции соседних фаз. Влияние взаимоиндукции частично компенсирует ЭДС самоиндукции, и, следовательно, результирующее индуктивное сопротивление будет равно

X = X_L – X_M,

где X_L— индуктивное сопротивление самоиндукции;X_M— индуктивное сопротивление взаимоиндукции. С удалением фаз друг от друга уменьшается взаимная индуктивность иX→X_L.

Для проводов из цветных металлов погонное (на 1 км) индуктивное сопротивление x₀одной фазы линии может быть определено по формуле

x₀= 0,144lg(2D_ср/d) + 0,0156,Ом/км,

где d— диаметр провода, аD_ср— среднегеометрическое расстояние между фазами, которое, в свою очередь, определяется по формуле

.

С ростом номинального напряжения среднегеометрическое расстояние между фазами увеличивается сильнее, чем диаметр провода и x₀растет. Значенияx₀находятся в пределах 0,38…0,44 Ом/км. В среднемx₀принимается равным 0,4 Ом/км.

Провода воздушной линии находятся в разных положениях относительно друг друга и земли. Поэтому индуктивные сопротивления фаз различаются между собой. Для выравнивания сопротивлений фаз применяют транспозицию проводов, о которой говорилось выше (см. рис. 3.8).

У кабельных линий вследствие близости токоведущих жил фаз индуктивное сопротивление в несколько раз ниже, чем у воздушных линий и в среднем составляет, Ом/км:

• у трехжильных кабелей напряжением до 1 кВ………..0,06

• то же, напряжением 6…10 кВ……………………….....0,08

• то же, напряжением 35…220 кВ……………………….0,15

Емкостная проводимостьлиний обусловлена наличием емкостей между проводниками фаз линий, а также между проводниками и землей (заземленными частями ЛЭП).

Емкостная проводимость одной фазы учитывает междуфазные и фазные емкости. Погонная емкостная проводимость определяется по формуле, См/км:

.

Среднее значение b₀для воздушных ЛЭП напряжением 110…220 кВ составляет 2,7 мкСм/км.

У кабельных линий емкостная проводимость больше, чем у воздушных линий вследствие малых расстояний между жилами кабелей.

Активная проводимость линийобусловлена несовершенством изоляции и потерями на корону, которые вызваны ионизацией воздуха вокруг проводов, когда напряженность поля у поверхности проводов превышает электрическую прочность воздуха. При этом наблюдается голубоватое свечение и потрескивание. Особенно сильно коронируют провода в сырую погоду и при атмосферных осадках.

Корона снижает КПД ЛЭП, усиливает окисление проводов и является источником радиопомех. Поэтому при сооружении воздушных линий применяют провода с диаметрами, создающими меньшую напряженность поля, чем требуется для развития короны. Поэтому потери на корону в линиях напряжением до 220 кВ пренебрежимо малы. При напряжениях 500 кВ и выше радикальным способом снижения потерь на корону является расщепление проводов. Расщепление фазы может быть на 2, 3 4 и более параллельных проводов. При этом увеличивается эффективный диаметр фазы и снижается напряженность поля и потери на корону. Однако потери все же остаются большими и их необходимо учитывать.

Средние значения потерь на корону приведены в таблице 3.1.

Таблица 3.1. Удельные потери на корону для воздушных линий

Номинальное напряжение, кВ	220	330	500	750	1150
Потери на корону, кВт/км	0,84	2,9…3,8	5,5…9,0	13,0…15,0	27,0…32,0

Для кабельных линий напряжением свыше 35 кВ диэлектрические потери на 1 км указываются заводом-изготовителем.

Средние значения индуктивного сопротивления и емкостной проводимости для воздушных линий сверх- и ультравысокого напряжения приведены в таблице 3.2.

Таблица 3.2. Средние значения параметров

расщепленной фазы воздушной линии

Напряжение, кВ	x0, Ом/км	b0, мкСм/км
330, 500 750 1150	0,32 0,29 0,23	3,7 4,2 4,6

Для различных расчетов очень удобно пользоваться схемами замещения. Для ЛЭП напряжением свыше 35 кВ используют П-образную симметричную схему замещения (рис. 3.12). Эта схема не учитывает потерь на корону, которые удобнее моделировать в виде дополнительных нагрузок по концам ЛЭП. Для ЛЭП среднего из низкого напряжения схемы замещения упрощают. Например, у распределительных сетей среднего и низкого напряжения не учитывают емкостную проводимость, у кабельных линий пренебрегают индуктивным сопротивлением, а короткие кабельные линии моделируют активным сопротивлением, пренебрегая и индуктивным сопротивлением и емкостной проводимостью.