Лекция 4 Параметры воздушных и кабельных линий

4.1. Электрические параметры

К электрическим параметрам линии электропередачи относятся сопротивления и проводимости проводов ВЛ и токопроводящих жил кабелей.

Активное сопротивление провода или жилы кабеля больше омического сопротивления вследствие поверхностного эффекта, однако, это отличие несущественно для промышленной частоты. В справочной литературе приводятся погонные (на 1 км) сопротивления постоянному току проводов и кабелей r₀ при температуре q = 20 °C. При необходимости это сопротивление можно пересчитать к любой температуре по формуле:

. (4.1)

Индуктивное сопротивление фазы линии обусловлено противодействием ЭДС самоиндукции и влиянием взаимоиндукции соседних фаз. Это влияние частично компенсирует ЭДС самоиндукции и в результате результирующее индуктивное сопротивление равно

, (4.2)

где X_L – индуктивное сопротивление самоиндукции; X_M – индуктивное сопротивление взаимоиндукции.

С удалением фаз друг от друга уменьшается взаимная индуктивность и X стремится к X_L.

Известна формула для погонного индуктивного сопротивления, Ом/км:

, (4.3)

где w – круговая частота w = 2pf = 314; – среднегеометрическое расстояние между фазами; d – диаметр провода; m – относительная магнитная проницаемость материала проводника.

Для проводов из цветных металлов m = 1 и x₀ одной фазы линии может быть определено по формуле

. (4.4)

С ростом номинального напряжения ЛЭП среднегеометрическое расстояние между фазами увеличивается сильнее, чем диаметр провода, и x₀ растет.

Значения x₀ находятся в пределах 0,38…0,44 Ом/км. В среднем x₀ принимается равным 0,4 Ом/км.

Провода ВЛ находятся в разных положениях относительно друг друга и земли, поэтому, строго говоря, индуктивные сопротивления фаз отличаются между собой. Для выравнивания сопротивлений фаз применяется транспозиция проводов. Как правило, это выполняется для ВЛ, длина которых свыше 100 км, так как при меньших длинах несимметрия сопротивлений фаз оказывается незначительной.

У КЛ вследствие близости токоведущих жил фаз индуктивное сопротивление в несколько раз ниже, чем у ВЛ, и в среднем составляет:

· 0,06 Ом/км у трехжильных кабелей до 1 кВ;

· 0,08 Ом/км у трехжильных кабелей 6…10 кВ;

· 0,15 Ом/км у одножильных кабелей 35…220 кВ.

Емкостная проводимость линий вызвана наличием емкостей между проводниками фаз линий, а также между проводниками и землей (заземленными частями ВЛ).

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

. (4.5)

Среднее значение b₀ составляет для ЛЭП напряжением 110…220 кВ 2,7 мкСм/км;

У КЛ емкостная проводимость больше, чем у ВЛ вследствие малых расстояний между жилами кабелей.

Активная проводимость линий обусловлена несовершенством изоляции и потерями на корону на ВЛ.

Потери на корону обусловлены ионизацией воздуха вокруг проводов, возникающей в том случае, когда напряженность электрического поля у поверхности проводов превышает электрическую прочность воздуха, При этом наблюдается голубоватое свечение и потрескивание.

Особенно сильно коронируют провода в сырую погоду и при различных атмосферных осадках.

Корона на ВЛ – нежелательное явление, так как снижает КПД линий и способствует усилению окисления поверхности проводов и является источником радиопомех. Поэтому при сооружении ВЛ применяют только такие провода, диаметры которых при данном номинальном напряжении определяют меньшую напряженность электрического поля, нежели это требуется для заметного развития короны и позволяют не считаться с короной для ВЛ до 220 кВ. Для ВЛ 500 кВ и выше радикальным средством снижения потерь на корону является расщепление проводов, однако все же потери на корону в этих ВЛ велики и их требуется учитывать.