7.2. Эффекты вытеснения, близости, индуктивного переноса мощности.

Токопроводы состоят из изолированных и неизолированных проводников, изоляторов, защитных оболочек, ответвительных устройств, поддерживающих и опорных конструкций. В зависимости от исполнения токопроводящих элементов, токопроводы могут быть выполнены гибкими или жёсткими шинами, называемыми комплектными шинопроводами.

Применение ТП в следующих случаях:

1.U=6кВ, если поток передаваемой мощности от 15 до 20 МВ∙А

2.U=10 кВ 25-35МВ∙А

3.U=35кВ >35 МВ∙А

При передаче таких больших мощностей в токопроводах имеют место следующие эффекты: близости, эффект вытеснения тока(поверхностный ), индуктивного переноса мощности.

Эффект близости

При расположении проводников с током близко друг к другу их магнитные поля влияют друг на друга. Это приводит к перераспределению тока по сечению проводника. При одинаковом направлении тока наибольшая плотность тока будет в удалённый частях проводников, при разном направлении токов наибольшая плотность тока будет в частях проводников, расположенных близко друг к другу.

За счёт перераспределения токов в проводниках могут изменятся потери мощности и напряжения. Для проводников круглого сечения эффект приводит к тому, что коэффициент добавочных потерь становится >1. К_g =∆ R_~ /∆R₌ = R_~ /R₌ >1.

Этот эффект зависит от расстояния между проводами для прямоугольных шин он практически не проявляется на расстоянии 8-10 толщины шины.

Поверхностный эффект

Переменный ток распределяется неравномерно по сечению проводника, смещаясь по направлению от центра к внешней поверхности. Это обусловлено тем, что внутри и вокруг проводника, как сечение проводника, так и пространство можно разделить на ряд цилиндрических слоёв. Чем ближе слой проводника, тем с большим числом индуктивных линий он сцепляется. При изменении I в практике изменяется и м/л. Это приводит к возникновению противоЭДС, которая противодействует изменению величины тока. Внешний слой проводника имеет меньше противоЭДС, т.к. он сцепляется с меньшим количеством индуктивных линий. В связи с этим сопротивление внешнего слоя проводника оказывается меньше, чем внутреннего. Следовательно, ток, распределяющийся по поверхности проводника характеризуется коэффициентом поверхностного эффекта. К_п = R_~ /R₌ >1.

Поверхностный эффект проявляется сильнее у медных проводников, чем у алюминиевых, причём в нагретом состоянии эффект меньше, чем в холодном. Он возникает при толщине шин 10-15 мм для алюминия.

Эффект индуктивного переноса мощности.

При равенстве U, I₁, I₂ равны

I₁ = I₂ =U/R+j(wl+kx)

если U₁ =-U₂ ,то I₁ = I₂ =U/R+j(wl-kx)

U₂ =U₁ ∙e^-j120°

I₁=U₁/R-∆r₁+j(wL-∆x₁) I₂=U₂/R-∆r₂+j(wL+∆x₂)

∆r₁,∆r₂,∆x_1,∆x₂ –сопротивления ,характеризующие эффект переноса мощности из опережающего по фазе проводника в отстающий по фазе проводник. В 3х ф. цепи такой перенос осуществляется во всех 3х фазах ,если проводники расположены симметрично то эффект не проявляется.

8.2 Способы понижения сопротивления шинопроводов и токопроводов

Потери электрической энергии в шннопроводах. Они могут быть снижены за счет уменьшения их активного и индуктивного сопротивлений.

Потери мощности в шинопроводах в значительной степени опреде­ляются активным сопротивлением, которое обычно больше их омиче­ского сопротивления в 2—4 раза из-за явления поверхностного эффек­та, дополнительных потерь в крепящих строительных конструкциях (железобетоне, головках й фланцах изоляторов), а также из-за диэлек­трических потерь в кабелях и др.

Снижение потерь можно получить за счет уменьшения активного сопротивления и частично индуктивного сопротивления, вызывае­мого «эффектом близости шинопроводов». Это достигается соответст­вующим расположением шин и конфигурацией шинного пакета (2—4 полосы в пакете), применением спаренных фаз или бифилляра и др.

Снижение потерь в щинопроводах можно также получить за счет правильного выбора экономической плотности тока. Особенно важно это учитывать в электролизных установках с большими токами.