3. Полное сопротивление фазы трёхфазной линии.
3.1. Сопротивление взаимной индукции двух систем провод-земля.
Рассмотрим две системы провод-земля, когда провода подвешены параллельно.
Предположим, что в проводах текут токи равные по величине, но противоположные по фазе. Тогда ток в земле равен 0. Поэтому две такие системы провод-земля эквивалентны двухпроводной линии и падение напряжения в проводе двухпроводной линии и в проводе системы провод-земля с учётом взаимной индукции систем будут равны друг другу.
Падение напряжения
на единицу длины равно
.
Падение напряжения
в проводе двухпроводной линии
Приравняв правые части двух последних выражений получим
(10)
После подстановки соответствующих величин преобразования, имеем
(11).
3.2. Сопротивление фазы трёхфазной линии.
Рассмотрим случай, когда фазы нагружены одинаково, а провода расположены симметрично. При определении сопротивления одной фазы трёхфазной линии необходимо учесть влияние двух других фаз, осуществляемое потоками взаимной индукции. Для этого представим трёхфазную линию в виде трёх систем провод-земля (см.рис.)
Сопротивление системы провод-земля практически не зависит от высоты провода над землёй h1 ≈ h2 ≈ h3 ≈ h, но h << Dз следовательно Dз1 ≈ Dз2 ≈ Dз3 = Dз
поэтому сопротивление Zпр1-з = Zпр2-з = Zпр3-з = Zпр-з.
Запишем падение напряжения в фазе А линии на длине 1 км.
При симметричном расположении проводов
Поэтому
Учитывая, что
,
получим.
С учётом этого, разделив последнее выражение на ток, получим
(12)
С учётом выражений 9 и 11 вместо 12 имеем
(13)
При горизонтальном расположении проводов (см. рис.) Z0 определяем по формуле 13 с подстановкой в неё средней геометрической расстояния между проводами.
Последнее выражение справедливо для транспонированных проводов.
Снизить сопротивление линии возможно увеличением радиуса провода, что осуществляется расщеплением фазы на несколько проводов. В РФ расщепляют не более, чем на три провода.
Сопротивление трёхфазной линии с расщеплённой фазой определяется по формуле аналогичной формуле 13
(14),
где n – число проводов в расщеплённой фазе;
- активное
сопротивление параллельно включённых
проводов расщеплённой фазы;
- эквивалентный
радиус расщеплённой фазы.
4.Параметры линии передачи.
Активная проводимость линии.
В высоковольтных сетях кроме потерь энергии на нагрев проводов имеются потери обусловленные утечкой тока по поверхности изолятора, в следствии несовершенства изоляции и ионизации воздуха (явление короны). Токи утечки оказывают влияние только в линиях связи.
Потери активной мощности из-за несовершенства изоляции (диэлектрики) значительны лишь при кабельных линиях 110-220 кВ и составляют несколько кВ на один км кабеля. Эти потери зависят от конструкции кабеля и приводятся в каталогах завода производителя.
Потери мощности, связаны с ионизацией воздуха около проводов, называется потерей на корону. Эти потери достигают значительной величины при напряжении линии 110 кВ и выше, ниже их обычно не учитывают.
Величина напряжения, при котором наступает явление короны называется критическим напряжением короны. Коронирование воздушных линий оказывает влияние на радио приём. Помехи увеличиваются с ростом потерь мощности на корону и быстро снижаются при увеличении расстояния от приёмника до линии.
Для определения критического напряжения короны используют формулы, полученные опытным путём. Критическое фазное напряжение короны определяется следующей формулой:
кВ
, где
– коэффициент
учитывающий состояние поверхности
провода, равный для однопроволочных
проводов, длительно находящихся на
воздухе 0,93-0,98, а для многопроволочных
0,83-0,87
– коэффициент
учитывающий состояние погоды. При
хорошей сухой и ясной погоде равен 1.
При плохой погоде (туман, гололёд, снежные
бури) равен 0,8.
-
коэффициент, учитывающий барометрическое
давление в см.рт.ст. и температуру воздуха
θ0С.
rпр – наружный радиус провода в см.
D – расстояние между осями проводов в см.
Коронирование наступает, когда Uф кр>Uф. Для уменьшения потерь на корону наиболее эффективно увеличение радиуса провода, что достигается увеличением его сечения или расщеплением фазы.
ПУЭ устанавливает минимальные диаметры воздушных проводов по условиям коронирования. Например, для линии 110 кВ минимальный диаметр Dmin= 11,4 мм., что соответствует проводу АЭС-70.