Izaziva zagrijavanje žica (toplinski gubici) i ovisi o materijalu strujnih vodiča i njihovom presjeku. Za vodove sa žicama malog presjeka, izrađene od obojenih metala (aluminij, bakar), aktivni otpor uzima se jednak omskom (DC otpor), budući da se površinski učinak manifestira na industrijskim frekvencijama od 50-60 Hz je neprimjetan (oko 1%). Za žice velikog presjeka (500 mm ili više), fenomen skin efekta na industrijskim frekvencijama je značajan
Aktivni linearni otpor linije određuje se formulom, Ohm / km
gdje je specifični aktivni otpor materijala žice, Ohm mm / km; F- presjek fazne žice (jezgre), . Za tehnički aluminij, ovisno o njegovoj marki, možete uzeti = 29,5-31,5 Ohm mm / km, za bakar = 18,0-19,0 Ohm mm 2 / km.
Aktivni otpor ne ostaje konstantan. Ovisi o temperaturi žice koja je određena temperaturom okolnog zraka (okolina), brzinom vjetra i vrijednošću struje koja prolazi žicom.
Ohmski otpor može se pojednostavljeno tumačiti kao prepreka usmjerenom kretanju naboja čvorova kristalne rešetke materijala vodiča, koji osciliraju oko ravnotežnog stanja. Intenzitet oscilacija i, sukladno tome, omski otpor raste s temperaturom vodiča.
Ovisnost aktivnog otpora o temperaturi žice t definirano kao
gdje je standardna vrijednost otpora R 0, izračunata po formuli (4.2) , na temperaturi vodiča t= 20°C; a - temperaturni koeficijent električni otpor, Ohm / deg (za bakrene, aluminijske i čelično-aluminijske žice α = 0,00403, za čelik α = 0,00405).
Poteškoća u rafiniranju aktivnog otpora vodova prema (4.3) je u tome što temperatura žice, koja ovisi o trenutnom opterećenju i intenzitetu hlađenja, može znatno premašiti temperaturu okoline. Potreba za takvim pojašnjenjem može se pojaviti pri izračunavanju sezonskih električnih režima.
Kada se faza nadzemnog voda podijeli na n identične žice u izrazu (4.2) potrebno je uzeti u obzir ukupni presjek faznih žica:
4.2. Induktivna reaktancija
Zbog magnetsko polje koji nastaju oko i unutar vodiča pri strujanju kroz njega naizmjenična struja. U vodiču se inducira EMF samoindukcije, usmjeren prema Lenzovom principu, suprotno EMF-u izvora
Otpor koji EMF samoindukcije djeluje na promjenu EMF izvora, a određuje induktivni otpor vodiča. Što je veća promjena veze toka, određena frekvencijom struje = 2nf (brzina promjene struje di/dt), te vrijednost induktiviteta faze L, ovisno o izvedbi (grananju) faze, i trofaznog dalekovoda u cjelini, to je veći induktivni otpor elementa X = L. To jest, za isti vod (ili samo električnu zavojnicu), s povećanjem frekvencije struje napajanja f, induktivna reaktancija se povećava. Naravno, na nultoj frekvenciji =2nf=0, na primjer, u mrežama istosmjerna struja, nema induktivnog otpora dalekovoda.
Na induktivni otpor faza višefaznih dalekovoda utječe i relativni položaj faznih žica (jezgri). Uz EMF samoindukcije, u svakoj fazi inducira se i suprotni EMF međusobne indukcije. Prema tome, kod simetričnog rasporeda faza, na primjer, duž vrhova jednakostraničnog trokuta, rezultirajući suprotni EMF u svim fazama je isti, pa su stoga njemu proporcionalni induktivni fazni otpori isti. Kod horizontalnog rasporeda faznih žica, fluksna veza faza nije ista, pa se induktivni otpori faznih žica međusobno razlikuju. Da bi se postigla simetrija (identičnost) faznih parametara na posebnim nosačima, vrši se transpozicija (preuređenje) faznih žica.
Induktivna reaktancija, koja se odnosi na 1 km linije, određena je empirijskom formulom, Ohm / km,
Ako uzmemo trenutnu frekvenciju od 50 Hz, tada na naznačenoj frekvenciji = 2nf = 314 rad/s za žice izrađene od obojenih metala (|m = 1) dobivamo, Ohm/km,
Međutim, za navedene nadzemne vodove nazivni naponi karakteristični odnosi između parametara R 0<
(4.23)
gdje je a udaljenost između žica u fazi, jednaka 40-60 cm.
Analiza ovisnosti (4.23) pokazuje da ekvivalent pokazuje da ekvivalentni polumjer faze varira u rasponu od 9,3 cm (na n= 2) do 65 cm (s n= 10) i malo ovisi o presjeku žice. Glavni čimbenik koji određuje promjenu je broj žica u fazi. Budući da je ekvivalentni polumjer podijeljene faze mnogo veći od stvarnog polumjera žice nepodijeljene faze, tada induktivno
otpor takvog nadzemnog voda, određen transformiranom formulom oblika (4.24), Ohm / km, smanjuje se:
(4.24)
Smanjenje X 0, postignuto uglavnom smanjenjem vanjskog otpora X " 0, relativno je malo. Na primjer, kada se faza nadzemnog voda od 500 kV dijeli na tri žice - do 0,29-0,30 Ohm / km, tj. približno treće.Prema smanjenju otpora
Povećava se propusnost (idealna granica) linije:
(4.25)
Naravno, s povećanjem ekvivalentnog polumjera faze smanjuje se jakost električnog polja oko faze i, posljedično, gubitak snage za koronu. Ipak, ukupne vrijednosti ovih gubitaka za nadzemne vodove visokog i ultravisokog napona (220 kV i više) su značajne vrijednosti, koje se moraju uzeti u obzir pri analizi načina rada vodova ovih naponskih klasa ( riža. 4.5).
Podjelom faze na nekoliko žica povećava se kapacitet nadzemnog voda i, sukladno tome, kapacitet:
(4.26)
Na primjer, pri cijepanju faze nadzemnog voda 220 kV na dvije žice, vodljivost se povećava sa 2,7 10 -6 na 3,5 10 -6 S/km. Tada je snaga punjenja nadzemnog voda od 220 kV srednje duljine, na primjer 200 km,
što je razmjerno prijenosnoj snazi na nadzemnim vodovima ovog naponskog razreda, posebno prirodnoj snazi vodova
(4.27)
4.6. Ekvivalentni dijagrami vodova
Iznad je opis pojedinih elemenata linijskih ekvivalentnih sklopova. U skladu s njihovom fizičkom manifestacijom, pri modeliranju električnih mreža koriste se dijagrami nadzemnih vodova, kabelskih vodova i sabirnica prikazani na riža. 4.5, riža. 4.6, riža. 4.7. Dajemo neka opća objašnjenja za ove sheme.
Prilikom izračunavanja simetričnih stacionarnih načina rada ES-a, ekvivalentni krug se sastavlja za jednu fazu, tj. njegove longitudinalne parametre, prikazuju se i izračunavaju otpori Z = R + JX za jednu faznu žicu (jezgru), a pri cijepanju faze , uzimajući u obzir broj žica u fazi i ekvivalentni polumjer fazne strukture nadzemnog voda.
Kapacitivna vodljivost Vs, uzima u obzir vodljivosti (kapacitivnosti) između faza, između faza i zemlje i odražava generiranje snage punjenja cijele strukture trofazne linije:
Linija aktivno provođenje g, prikazan kao shunt između faze (jezgre) i nulte potencijalne točke kruga (mase), uključuje ukupne gubitke aktivne snage u koroni (ili izolaciji) tri faze:
Poprečne vodljivosti (šantovi) Y=G+jX u ekvivalentnim krugovima, ne možete predstavljati, već zamijeniti snagama ovih shuntova ( riža. 4.5, b; riža. 4.6, b ). Na primjer, umjesto aktivne vodljivosti, oni pokazuju gubitke aktivne snage u nadzemnim vodovima:
(4.29)
ili u CL izolaciji:
Umjesto kapacitivnog provođenja, oni ukazuju na stvaranje snage punjenja
(4.30a)
Navedeno razmatranje poprečnih grana dalekovoda po opterećenjima pojednostavljuje procjenu električnih načina rada koja se izvodi ručno. Takvi linijski ekvivalentni sklopovi nazivaju se izračunati ( riža. 4.5, b; riža. 4.6, b).
U dalekovodima napona do 220 kV, pod određenim uvjetima, pojedini parametri se mogu zanemariti ako je njihov utjecaj na rad mreže neznatan. U tom smislu, ekvivalentni sklopovi vodova prikazani na riža. 4.1, u nekim slučajevima se može pojednostaviti.
U nadzemnim vodovima napona do 220 kV gubici snage na koronu, au CL naponima do 35 kV dielektrični gubici su neznatni. Stoga se u proračunima električnih režima oni zanemaruju i, sukladno tome, aktivna vodljivost uzima se jednakom nuli ( riža. 4.6). Obračunavanje aktivne vodljivosti potrebno je za nadzemne vodove napona 220 kV i za nadzemne vodove napona 110 kV i više u proračunima koji zahtijevaju proračun gubitaka električne energije, te za nadzemne vodove napona 330 kV i više, također kod izračunavanja električnih načina rada ( riža. 4.5).
Potreba da se uzme u obzir kapacitet i snaga punjenja linije ovisi o promjerljivosti snage punjenja i opterećenja. U lokalnim mrežama male duljine pri nazivnim naponima do 35 kV, struje i snage punjenja su mnogo manje od onih opterećenja. Stoga se u CL kapacitivna vodljivost uzima u obzir samo pri naponima od 20 i 35 kV, a u VL se može zanemariti.
U područnim mrežama (110 kV i više) sa značajnim duljinama (40-50 km i više), kapaciteti punjenja mogu biti razmjerni s opterećenjem i podliježu obveznom obračunu ili izravno ( riža. 4.6, b) ili uvođenjem kapacitivnih vodljivosti ( riža. 4.6, a).
U žicama nadzemnih vodova malog presjeka (16-35 mm 2) prevladavaju aktivni otpori, a kod velikih presjeka (240 mm 2 u područnim mrežama s naponom od 220 kV i više) određuju se svojstva mreža. po njihovim induktivnostima. Aktivni i induktivni otpori žica srednjeg presjeka (50-185 mm 2) su blizu jedan drugom. U CL s naponom do 10 kV malih poprečnih presjeka (50 mm 2 i manje) odlučujući je aktivni otpor, a u ovom slučaju se induktivni otpori možda neće uzeti u obzir ( riža. 4.7b).
Potreba uzimanja u obzir induktivnih otpora ovisi i o udjelu reaktivne komponente struje u ukupnom električnom opterećenju. Prilikom analize električnih uvjeta s niskim faktorima snage (cos<0,8) индуктивные сопротивления КЛ необходимо учитывать. В противном случае возможны ошибки, приводящие к уменьшению действительной величины потери напряжения.
Ekvivalentni sklopovi za istosmjerne prijenosne vodove mogu se smatrati posebnim slučajem ekvivalentnih sklopova za prijenosne vodove izmjenične struje pri X = 0 i b = 0.
U većini slučajeva može se pretpostaviti da su parametri dalekovoda (aktivni i reaktivni otpor, aktivna i kapacitivna vodljivost) ravnomjerno raspoređeni duž njegove duljine. Za vod relativno kratke duljine distribucija parametara se može zanemariti te se mogu koristiti pauširani parametri: aktivni i reaktivni otpori voda Rl i Xl, aktivna i kapacitivna vodljivost voda Gl i Vl.
Nadzemni dalekovodi napona od 110 kV i više s duljinom do 300 - 400 km obično su predstavljeni ekvivalentnim krugom u obliku slova U (slika 3.1).
Aktivni otpor linije određuje se formulom:
Rl=roL, (3.1) gdje je
ro - otpornost, Ohm/km, pri temperaturi žice +20°C;
L - duljina linije, km.
Specifični otpor r0 određuje se iz tablica ovisno o presjeku. Na temperaturi žice različitoj od 200C, otpor linije je specificiran.
Reaktancija je definirana kako slijedi:
Xl=xoL,(3.2)
gdje je xo - specifična reaktancija, Ohm/km.
Specifični induktivni otpori faza nadzemnog voda općenito su različiti. Prilikom izračunavanja simetričnih načina rada koriste se prosječne vrijednosti xo:
gdje je rpr polumjer žice, cm;
Dav je srednja geometrijska udaljenost između faza, cm, određena sljedećim izrazom:
gdje su Dab, Dbc, Dca udaljenosti između žica faza a, b, c, slika 3.2.
Prilikom postavljanja paralelnih krugova na podupirače s dvostrukim krugom, veza toka svake fazne žice određena je strujama oba kruga. Promjena xo uslijed utjecaja drugog lanca prvenstveno ovisi o udaljenosti između lanaca. Razlika xo jednog kruga sa i bez uzimanja u obzir utjecaja drugog kruga ne prelazi 5-6% i ne uzima se u obzir u praktičnim proračunima.
U dalekovodima s Unom ³ ZZ0kV, žica svake faze je podijeljena na nekoliko (N) žica. To odgovara povećanju ekvivalentnog radijusa. Ekvivalentni polumjer podijeljene faze:
gdje je a razmak između žica u fazi.
Za čelično-aluminijske žice, xo se određuje iz referentnih tablica ovisno o presjeku i broju žica u fazi.
Aktivna vodljivost linije Gl odgovara dvije vrste gubitaka aktivne snage: od struje curenja kroz izolatore i do korone.
Struje propuštanja kroz izolatore su male, pa se gubici snage u izolatorima mogu zanemariti. U nadzemnim vodovima napona od 110 kV i više, pod određenim uvjetima, jakost električnog polja na površini žice raste i postaje kritičnija. Zrak oko žice se intenzivno ionizira, stvarajući sjaj - krunu. Korona odgovara gubicima aktivne snage. Najradikalniji način smanjenja gubitaka snage korone je povećanje promjera žice. Najmanji dopušteni presjeci žica nadzemnih vodova normalizirani su prema stanju nastanka korone: 110kV - 70 mm2; 220kV -240 mm2; 330kV -2x240 mm2; 500kV - 3x300 mm2; 750kV - 4x400 ili 5x240 mm2.
Prilikom izračunavanja stacionarnih načina rada električnih mreža s naponom do 220 kV, aktivna vodljivost praktički se ne uzima u obzir. U mrežama s Unom³ZZ0kV, pri određivanju gubitaka snage i pri proračunu optimalnih modova potrebno je uzeti u obzir gubitke korone:
DPk = DPk0L=U2g0L,3.6)
gdje je DRk0 - specifični gubici aktivne snage na koronu, g0 - specifična aktivna vodljivost.
Kapacitivna vodljivost voda Vl posljedica je kapacitivnosti između žica različitih faza i kapaciteta žica - uzemljenje i određuje se na sljedeći način:
gdje je bo specifična kapacitivnost, S/km, koja se može odrediti iz referentnih tablica ili iz sljedeće formule:
Za većinu proračuna u mrežama 110-220 kV, dalekovod je obično predstavljen jednostavnijim ekvivalentnim krugom (slika 3.3, b). U ovoj shemi, umjesto kapacitivnog provođenja (slika 3.3, a), uzima se u obzir jalova snaga koju stvara kapacitet vodova. Polovica kapacitivne (punjene) snage linije, Mvar, jednaka je:
UF i U – fazni i međufazni napon, kV;
Ib je kapacitivna struja prema zemlji.
Riža. 3.3. Ekvivalentni strujni krugovi:
a, b - nadzemni vod 110-220-330 kV;
c - nadzemni vod Unom £35 kV;
g - kabelski vod Unom £ 10 kV
Iz (3.8) proizlazi da snaga Qb koju generira vod jako ovisi o naponu. Za nadzemne vodove napona od 35 kV i ispod, kapacitivna snaga se može zanemariti (slika 3.3, c). Za vodove Unom ³ Z30 kV duljine veće od 300-400 km uzima se u obzir ujednačena raspodjela otpora i vodljivosti duž voda. Ekvivalentni sklop takvih linija je četveropol.
Kabelske dalekovode također predstavlja ekvivalentni krug u obliku slova U. Specifični aktivni i reaktivni otpori ro, xo određuju se iz referentnih tablica, kao i za nadzemne vodove. Iz (3.3), (3.7) može se vidjeti da se xo smanjuje, a bo povećava kako se fazni vodiči međusobno približavaju. Za kabelske vodove razmaci između vodiča su mnogo manji nego za zračne vodove, stoga je xo mali i pri proračunu načina za kabelske mreže napona od 10 kV i niže može se uzeti u obzir samo aktivni otpor (slika 3.3, d ). Kapacitivna struja i snaga punjenja Qb u kabelskim vodovima veća je nego u zračnim vodovima. Kod visokonaponskih kabelskih vodova uzima se u obzir Qb (slika 3.3, b). Aktivna vodljivost Gl uzima se u obzir za kabele od 110 kV i više.
3.2. Gubici snage u vodovima
Gubici aktivne snage u dalekovodima dijele se na gubitke u praznom hodu DRHH (korona gubitke) i gubitke opterećenja (za grijanje žice) DRN:
U vodovima se gubici jalove snage troše na stvaranje magnetskog toka u i oko žice. 
Fazni parametri vodova ravnomjerno su raspoređeni duž njegove duljine, t.j. Prijenosni vod je krug s jednoliko raspoređenim parametrima. Precizan proračun kruga koji sadrži takav krug dovodi do složenih proračuna. S tim u vezi, pri proračunu dalekovoda, u općem slučaju, koriste se pojednostavljeni ekvivalentni krugovi u obliku slova “T” i “P” s pauširanim parametrima (slika br. 1). Pogreške u električnom proračunu linije za ekvivalentne krugove u obliku slova "T" i "P" približno su iste. Oni ovise o duljini linije.
Pretpostavke o koncentraciji stvarnih ravnomjerno raspoređenih parametara duž duljine dalekovoda vrijede za duljinu nadzemnih vodova (VL) koja ne prelazi 300-350 km, a za kabelske vodove (CL) 50-60 km. Za dalekovode velike duljine koriste se različite metode kako bi se uzela u obzir raspodjela njihovih parametara.
Dimenzija ES sheme i, sukladno tome, sustava jednadžbi modeliranja određena je brojem sheme. Stoga se u praktičnim proračunima, osobito uz korištenje računala, često koriste ekvivalentni sklop u obliku slova "P", koji ima jednu prednost - 1,5 puta manju dimenziju kruga u usporedbi s modeliranjem dalekovoda s " T” - krug u obliku. Stoga će se daljnji prikaz provesti u odnosu na "P" - figurativni ekvivalentni sklop dalekovoda.
Izdvojimo u ekvivalentnim sklopovima uzdužne elemente - otpor dalekovoda Z=R+jX i poprečne elemente - vodljivost Y=G+jB (slika br. 2). Vrijednosti ovih parametara za vodove za prijenos električne energije određene su općim izrazom
gdje je P ( R 0 ,X 0 ,g 0 ,b 0 ) vrijednost uzdužnog ili poprečnog parametra koji se odnosi na 1 km linije duljine L, km. Ponekad se te opcije nazivaju linearni.
Za električne vodove određene izvedbe i klase napona koriste se djelomični slučajevi ovih sklopova, ovisno o fizičkoj manifestaciji i veličini (vrijednosti) odgovarajućeg parametra. Pogledajmo ukratko ove parametre.
Aktivni otpor uzrokuje zagrijavanje žica (toplinske gubitke) i ovisi o materijalu strujnih vodiča i njihovom presjeku. Za vodove sa žicama malog presjeka, izrađene od obojenih metala (aluminij, bakar), aktivni otpor uzima se jednak omskom (DC otpor), budući da se površinski učinak manifestira na industrijskim frekvencijama od 50-60 Hz je neprimjetan (oko 1%). Za vodiče velikog presjeka (500 mm 2 ili više), površinski učinak na industrijskim frekvencijama je značajan.
Aktivni otpor linije određuje se formulom, Ohm / km,
gdje; - specifični aktivni otpor materijala žice, Ohm mm 2 / km; F-presjek fazne žice (jezgre), mm 2. Za tehnički aluminij, ovisno o njegovoj klasi, možete prihvatiti; \u003d 29,5-31,5 Ohmm 2 / km, za bakar; \u003d 18-19 Ohmm 2 / km.
Aktivni otpor ne ostaje konstantan. Ovisi o temperaturi žice koja je određena temperaturom okolnog zraka (okolina), brzinom vjetra i vrijednošću struje koja prolazi žicom.
Ohmski otpor može se pojednostavljeno tumačiti kao prepreka usmjerenom kretanju naboja čvorova kristalne rešetke materijala vodiča, koji izvode oscilatorna gibanja oko ravnotežnog stanja. Intenzitet oscilacija i, sukladno tome, omski otpor raste s temperaturom vodiča.
Ovisnost aktivnog otpora o temperaturi žice t definira se kao
gdje je standardna vrijednost otpora R 0, izračunata prema formuli br. 2, pri temperaturi vodiča t = 20 0 C; α-temperaturni koeficijent električnog otpora, Ohm/deg (za bakrene, aluminijske i čelično-aluminijske žice α=0,00403, za čelik α=0,00455).
Teškoća razjašnjavanja aktivnog otpora vodova prema formuli br. 3 leži u činjenici da temperatura žice, ovisno o trenutnom opterećenju i intenzitetu hlađenja, može znatno premašiti temperaturu okoliš. Potreba za takvim pojašnjenjem može se pojaviti pri izračunavanju sezonskih električnih režima.
Prilikom cijepanja faze nadzemnog voda na n identičnih žica u izrazu br. 2, potrebno je uzeti u obzir ukupni presjek faznih žica:
Induktivna reaktancija je posljedica magnetskog polja koje nastaje oko i unutar vodiča kada struja teče kroz njega. U vodiču se inducira EMF samoindukcije, usmjeren prema Lenzovom principu, suprotno EMF-u izvora
Otpor koji EMF samoindukcije djeluje na promjenu EMF izvora, a određuje induktivni otpor vodiča. Što je veća promjena toka, određena frekvencijom struje; f (brzina promjene struje di/dt), i vrijednost fazne induktivnosti L, ovisno o dizajnu (grananju) faze i trofaznog dalekovoda u cjelini, to je veći induktivni otpor elementa X = ωL. To jest, za isti vod (ili samo električnu zavojnicu), s povećanjem frekvencije struje napajanja f, induktivna reaktancija raste. Naravno, kod nulte frekvencije (; f = 0), na primjer, u DC mrežama, nema induktivnog otpora dalekovoda.
Na induktivni otpor faza višefaznih dalekovoda utječe i relativni položaj faznih žica (jezgri). Uz EMF samoindukcije, u svakoj fazi inducira se i suprotni EMF međusobne indukcije. Stoga je kod simetričnog rasporeda faza, na primjer, duž vrhova jednakostraničnog trokuta, rezultirajuća suprotna EBW jednaka u svim fazama, pa su stoga induktivni fazni otpori proporcionalni tome isti. Kod horizontalnog rasporeda faznih žica, fluksna veza faza nije ista, pa se induktivni otpori faznih žica međusobno razlikuju. Da bi se postigla simetrija (identičnost) faznih parametara na posebnim nosačima, vrši se transpozicija (preuređenje) faznih žica.
Induktivna reaktancija, koja se odnosi na 1 km linije, određena je empirijskom formulom, Ohm / km,
(5)
Ako uzmemo trenutnu frekvenciju od 50 Hz, tada na naznačenoj frekvenciji; f = 314 rad / s za žice izrađene od obojenih metala (μ = 1) dobivamo, Ohm / km,
(6)
i na frekvenciji od 60 Hz (ω = 376,8 rad / s), Ohm / km
(7)
Kada se fazne žice približavaju jedna drugoj, povećava se utjecaj EMF-a međusobne indukcije, što dovodi do smanjenja induktivnog otpora dalekovoda. Posebno je uočljivo smanjenje induktivnog otpora (3-5 puta) u kabelskim vodovima. Razvijeni su kompaktni visokonaponski i ultravisokonaponski nadzemni vodovi povećanog kapaciteta s 25-20% bližom induktivnom reaktancijom.
Vrijednost srednje geometrijske udaljenosti između faznih žica (žila), m,
(8)
ovisi o mjestu faznih žica (guma). Faze nadzemnih vodova mogu se nalaziti vodoravno ili duž vrhova trokuta, fazne sabirnice strujnih vodiča u vodoravnoj ili okomitoj ravnini, jezgre trožilnog kabela - duž vrhova jednakostraničnog trokuta. Vrijednosti D cf i r pr moraju imati istu dimenziju.
U nedostatku referentnih podataka, stvarni polumjer upletenih žica r pr može se odrediti iz ukupne površine poprečnog presjeka strujnih i čeličnih dijelova žice, povećavajući ga za 15-20%, uzimajući u obzir uvijanje, t.j.
(9)
Imajte na umu da se induktivna reaktancija sastoji od dvije komponente: vanjske i unutarnje. Vanjski induktivni otpor određen je vanjskim magnetskim tokom formiranim oko žica i vrijednostima D SR i r PR. Naravno, sa smanjenjem udaljenosti između faza povećava se utjecaj EMF-a međusobne indukcije i smanjuje se induktivni otpor, i obrnuto. Za kabelske vodove s malim udaljenostima između strujnih jezgri (dva reda veličine manje nego kod nadzemnih vodova), induktivni otpor je znatno (3-5 puta) manji od otpora zračnih vodova. Formule br. 5 i br. 6 ne koriste se za određivanje X 0 kabelskih vodova, jer ne uzimaju u obzir konstrukcijske značajke kabela.
Stoga se u proračunima koriste tvornički podaci o induktivnom otporu kabela. Unutarnja induktivna reaktancija određena je unutarnjim fluksom koji se zatvara u žicama.
Za čelične žice njegova vrijednost ovisi o trenutnom opterećenju i navedena je u referentnoj literaturi.
Dakle, aktivni otpor dalekovoda ovisi o materijalu, presjeku i temperaturi žice. Ovisnost je obrnuto proporcionalna poprečnom presjeku žice, izražena je na malim presjecima, kada R 0 ima velike vrijednosti, i jedva je primjetna na velikim presjecima žice. Induktivni otpor dalekovoda određen je dizajnom vodova, dizajnom faze i praktički ne ovisi o presjeku žica (vrijednost lg (D SR / r PR) ≈const).
Kapacitivna vodljivost nastaje zbog kapacitivnosti između faza, faznih vodiča (živih) i zemlje. U nadomjesnom krugu dalekovoda koristi se izračunata (radna) kapacitivnost kraka ekvivalentne zvijezde, dobivena transformacijom trokuta vodljivosti u zvijezdu (slika br. 3, c).
U praktičnim proračunima radni kapacitet trofaznog nadzemnog voda s jednom žicom po jedinici duljine (F / km) određuje se formulom
(10)
Radni kapacitet kabelskih vodova znatno je veći od kapaciteta nadzemnih vodova, budući da su jezgre vrlo blizu jedna drugoj i uzemljene metalnim omotačima. Osim toga, dielektrična konstanta izolacije kabela je mnogo veća od jedinice - dielektrične konstante zraka. Širok izbor dizajna kabela, odsutnost njihovih geometrijskih dimenzija komplicira određivanje njegove radne sposobnosti, pa se stoga u praksi koriste podaci operativnih ili tvorničkih mjerenja.
Kapacitivna vodljivost nadzemnih vodova i vodova, Sm/km, određena je općom formulom
Tablica br. 1 radni kapacitet C 0 (10 -6), F / km, trožilni kabeli s izolacijom remena
|
Napon, kV |
Presjek vodiča, mm 2 |
||||||||||
Uzimajući u obzir izraz br. 10, (a) za nadzemni vod na trenutnoj frekvenciji od 50 Hz, imamo, S/km,
(11)
a za nadzemne vodove frekvencije napona napajanja od 60 Hz dobivamo, S/km,
(12)
Kapacitet ovisi o izvedbi kabela i određuje ga proizvođač, ali za približne izračune može se procijeniti pomoću formule br. 11.
Pod djelovanjem napona primijenjenog na vod, kroz kapacitete vodova projiciraju se kapacitivne (punjene) struje. Zatim izračunata vrijednost kapacitivne struje po jedinici duljine, kA/km,
(13)
i odgovarajuću snagu punjenja trofaznog dalekovoda, Mvar/km,
ovisi o naponu u svakoj točki.
Vrijednost snage punjenja za cijeli dalekovod utvrđuje se kroz stvarne (izračunate) napone početka i kraja voda, Mvar,
ili približno prema nazivnom naponu voda
Za kabele od 6-35 kV s papirnom izolacijom i viskoznom impregnacijom poznata je proizvodnja jalove snage q 0 po jednom kilometru vodova, uzimajući u obzir što se ukupna proizvodnja CL određuje kao
Prijenosni vod s poprečnim kapacitivnim vođenjem, koji troši vodeću kapacitivnu struju iz mreže, treba smatrati izvorom jalove (induktivne) snage, što se češće naziva punjenjem. Imajući kapacitivnu prirodu, snaga punjenja smanjuje induktivnu komponentu opterećenja koja se prenosi kroz vod do potrošača.
U ekvivalentnim krugovima za nadzemne vodove, počevši od nazivnog napona od 110 kV, a kod CL-35 kV i više, treba uzeti u obzir poprečne grane (shuntove) u obliku kapacitivnih vodljivosti V s, odnosno generiranih snaga Q C .
Udaljenost između faza elektroenergetskih dalekovoda u svakom razredu napona, posebno za nadzemne vodove, gotovo je jednaka, što određuje nepromjenjivost rezultirajuće fluksne povezanosti faza i kapacitivnog učinka vodova. Dakle, za nadzemne vodove tradicionalnom dizajnu (bez dubokog cijepanja faze i posebnih konstrukcija potpore), reaktivni parametri ne ovise puno o linijama projektnih karakteristika, budući da je omjer udaljenosti između faza i poprečnog presjeka (radijusa) žica praktički nepromijenjen, što se u gornjim formulama odražava logaritamskom funkcijom.
Prilikom izvođenja faza nadzemnih vodova 35-220 kV s pojedinačnim žicama, njihov induktivni otpor je unutar uskih granica: X 0 = (0,40-0,44) Ohm / km, a kapacitivna vodljivost leži unutar b 0 = (2,6-2,8) 10 -6 cm/km. Učinak promjene površine poprečnog presjeka (radijusa) jezgri kabela na X 0 je uočljiviji nego kod nadzemnih vodova. Stoga za CL imamo širu promjenu induktivnog otpora: X 0 ≈ (0,06-0,15) Ohm / km. Za kabelske vodove svih marki i presjeka napona 0,38-10 kV, induktivni otpor leži u užem rasponu (0,06-0,1 Ohm / km) i određuje se iz tablica fizičkih i tehničkih podataka kabela.
Prosječna vrijednost snage punjenja na 100 km za DV 110 kV je oko 3,5 Mvar, za 220 kV - 13,5 Mvar, za DV 500 kV - 95 Mvar.
Računovodstvo ovih pokazatelja omogućuje otklanjanje značajnih pogrešaka u izračunu parametara vodova ili korištenje tih parametara u približnim izračunima, na primjer, za procjenu njegove duljine (km) iz reaktivnih parametara nadzemnog voda u obliku
Aktivno vođenje nastaje zbog gubitaka aktivne snage ΔR zbog nesavršenosti izolacije (curenja na površini izolatora, struje vodljivosti (pomaka) u materijalu izolatora) i ionizacije zraka oko vodiča zbog koronskog pražnjenja. Specifična aktivna vodljivost određena je općom formulom šanta, S/km,
gdje je U nom nazivni napon dalekovoda u kV.
Gubici u izolaciji nadzemnih vodova su neznatni, a pojava korone u nadzemnim vodovima nastaje samo kada je jakost električnog polja na površini žice prekoračena kV MAX/cm:
kritična vrijednost je oko 17-19 kV/cm. Takvi uvjeti za koronu javljaju se u nadzemnim vodovima od 110 kV i višeg napona.
Gubici korone, a time i aktivne snage, jako ovise o naponu nadzemnog voda, polumjeru žice, atmosferskim uvjetima i stanju površine žice. Što je veći radni napon i manji polumjer žica, to je veća jakost električnog polja. Pogoršanje atmosferskih uvjeta (visoka vlažnost zraka, susnježica, mraz na površini žica), neravnine, ogrebotine također pridonose povećanju jakosti električnog polja i, sukladno tome, gubicima aktivne snage za krunjenje. Koronsko pražnjenje uzrokuje smetnje u radijskom i televizijskom prijemu, koroziju površine nadzemnih vodova.
Kako bi se gubici od korone sveli na ekonomski prihvatljivu razinu, pravilima za ugradnju električnih instalacija (PUE) utvrđuju se minimalni poprečni presjeci (promjeri) žica. Na primjer, za VL 110 kV-AS 70 (11,8 mm), za VL 220 kV-AS 240 (21,6 mm).
Gubici snage za koronu uzimaju se u obzir pri modeliranju nadzemnih vodova nazivnog napona od 330 kV ili više.
U CL, pod utjecajem najveće napetosti, postoje slojevi izolacije pojasa u blizini površine jezgri kabela. Što je veći radni napon kabela, to su uočljivije struje curenja kroz izolacijske materijale i kršenje njegovih dielektričnih svojstava. Nakon toga karakterizira ih tangenta dielektričnog gubitka tg δ, uzeta prema podacima proizvođača.
Aktivna vodljivost kabela po jedinici duljine
(20)
i odgovarajuću struju curenja u izolaciji kabela, A,
(21)
Tada dielektrični gubici u CL izolacijskom materijalu, MW,
Treba ih uzeti u obzir za kabelske vodove nazivnog napona od 110 kV i više.
Objavljeno 01/10/2012 (vrijedi do 04/10/2013)
Teoretski se smatra da se linija električne mreže sastoji od beskonačnog broja aktivnih i reaktivnih otpora i vodljivosti ravnomjerno raspoređenih duž nje.
Točno razmatranje utjecaja distribuiranih otpora i vodljivosti je teško i potrebno pri proračunu vrlo dugih vodova, koji se u ovom kolegiju ne razmatraju.
U praksi su ograničeni na pojednostavljene metode proračuna, s obzirom na liniju s koncentriranim aktivnim i reaktivnim otporima i vodljivostima.
Za proračune se uzimaju pojednostavljeni linijski ekvivalentni krugovi, i to: ekvivalentni krug u obliku slova U, koji se sastoji od serijski spojenih aktivnih (r l) i reaktivnih (x l) otpora. Aktivno (g l) i reaktivno (kapacitivno) (b l) vođenje uključene su na početku i na kraju linije po 1/2.
Ekvivalentni krug u obliku slova U tipičan je za nadzemne dalekovode napona 110-220 kV i duljine do 300-400 km.
Aktivni otpor određuje se formulom:
r l \u003d r oko ∙l,
gdje je r o - specifični otpor Ohm / km na t o žice + 20 o, l - duljina linije, km.
Aktivni otpor žica i kabela na frekvenciji od 50 Hz obično je približno jednak omskom otporu. Fenomen površinskog učinka se ne uzima u obzir.
Specifični aktivni otpor r o za čelično-aluminijske i druge žice izrađene od obojenih metala određuje se iz tablica ovisno o presjeku.
Za čelične žice, skin efekt se ne može zanemariti. Za njih r o ovisi o presjeku i struji koja teče i nalazi se u tablicama.
Na temperaturi žice različitoj od 20 ° C, otpor vodova određuje se prema odgovarajućim formulama.
Reaktancija je određena:
x l \u003d x oko ∙l,
gdje je x o specifična reaktancija Ohm / km.
Specifični induktivni otpori faza nadzemnih vodova općenito su različiti. Prilikom izračunavanja simetričnih načina rada koriste se prosječne vrijednosti x o:
gdje je r pr - polumjer žice, cm;
D cf - srednja geometrijska udaljenost između faza, cm, određena je sljedećim izrazom:
D av = (D AV D AV D SA) 1/3
Gdje su D AB, D AB, D SA udaljenosti između žica odgovarajućih faza A, B, C.
Na primjer, kada se faze nalaze u kutovima jednakostraničnog trokuta sa stranom D, srednja geometrijska udaljenost je D.
D AB = D BC = D SA = D
S položajem žica dalekovoda u vodoravnom položaju:
D AB \u003d D BC \u003d D
D SA \u003d 2D
Prilikom postavljanja paralelnih krugova na podupirače s dvostrukim krugom, veza toka svake fazne žice određena je strujama oba kruga. Promjena X 0 zbog utjecaja drugog lanca ovisi o udaljenosti između lanaca. Razlika X 0 jednog kruga sa i bez uzimanja u obzir utjecaja drugog kruga ne prelazi 5-6% i ne uzima se u obzir u praktičnim proračunima.
U dalekovodima s U nom ≥330 kV (ponekad na naponu od 110 i 220 kV), žica svake faze se dijeli na nekoliko žica. To odgovara povećanju ekvivalentnog radijusa. U izrazu za X 0:
X o \u003d 0,144lg (D cf / r pr) + 0,0157 (1)
umjesto r koristi se pr
r eq \u003d (r pr a cf pf-1) 1 / pF,
gdje je r eq ekvivalentni polumjer žice, cm;
a cf je srednja geometrijska udaljenost između žica jedne faze, cm;
n f - broj žica u jednoj fazi.
Za liniju s razdvojenim žicama, zadnji član u formuli 1 smanjuje se za n f puta, t.j. ima oblik 0,0157/n f.
Specifični aktivni otpor linije linije s razdvojenim žicama određuje se kako slijedi:
r 0 \u003d r 0pr / n f,
gdje je r 0pr otpornost žice određenog presjeka, određena iz referentnih tablica.
Za čelično-aluminijske žice, X 0 se određuje iz referentnih tablica, ovisno o presjeku, za čelične žice, ovisno o presjeku i struji.
Aktivna vodljivost (g l) linije odgovara dvije vrste gubitaka aktivne snage:
1) od struje curenja kroz izolatore;
2) gubici na kruni.
Struje propuštanja kroz izolatore (TF-20) su male i gubici u izolatorima se mogu zanemariti. U nadzemnim vodovima (VL) napona od 110 kV i više, pod određenim uvjetima, jakost električnog polja na površini žice raste i postaje kritičnija. Zrak oko žice se intenzivno ionizira, stvarajući sjaj - krunu. Korona odgovara gubicima aktivne snage. Najradikalniji način smanjenja gubitaka snage na koronu je povećanje promjera žice, za visokonaponske vodove (330 kV i više) korištenje cijepanja žice. Ponekad možete koristiti takozvanu sistemsku metodu za smanjenje gubitaka energije u koroni. Dispečer smanjuje mrežni napon na određenu vrijednost.
U tom smislu, postavljeni su najmanji dopušteni dijelovi duž krune:
150 kV - 120 mm 2;
220 kV - 240 mm2.
Korona žica dovodi do:
do smanjenja učinkovitosti,
Za povećanu oksidaciju površine žica,
Do pojave radio smetnji.
Prilikom izračunavanja stacionarnih načina rada mreža do 220 kV, aktivna vodljivost praktički se ne uzima u obzir.
U mrežama s U nom ≥330 kV, pri određivanju gubitaka snage pri proračunu optimalnih režima potrebno je uzeti u obzir gubitke korone.
Kapacitivna vodljivost (u l) voda je posljedica kapacitivnosti između žica različitih faza i kapaciteta žica - uzemljenje i određuje se na sljedeći način:
u l \u003d u 0 l,
gdje je u 0 specifična kapacitivnost S/km, koja se može odrediti iz referentnih tablica ili iz sljedeće formule:
u 0 =7,58∙10- 6 /lg(D cf /r pr) (2),
gdje je D cf srednja geometrijska udaljenost između žica faza; r pr - polumjer žice.
Za većinu proračuna u mrežama od 110-220 kV, dalekovod (električni vod) izgleda kao jednostavniji ekvivalentni krug:
Ponekad se u ekvivalentnom krugu, umjesto kapacitivne vodljivosti u l / 2, uzima u obzir jalova snaga generirana kapacitivnošću vodova (snaga punjenja).
Polovica kapacitivne snage linije, MVAr, jednaka je:
Q C \u003d 3I c U f \u003d 3U f u 0 l / 2 \u003d 0,5V 2 u l, (*),
gdje su U f i U fazni, odnosno međufazni (linearni) naponi, kV;
I s - kapacitivna struja prema zemlji:
Ic \u003d U f u l / 2
Iz izraza za Q C (*) slijedi da snaga Q C koju generiraju vodovi jako ovisi o naponu. Što je napon veći, to je veća kapacitivna snaga.
Za nadzemne vodove napona od 35 kV i ispod, kapacitivna snaga (Q C) se može zanemariti, tada će ekvivalentni krug imati sljedeći oblik:
Za vodove s U nom ≥330 kV duljine veće od 300-400 km uzima se u obzir ujednačena raspodjela otpora i vodljivosti duž voda.
Kabelski vodovi su predstavljeni istim ekvivalentnim krugom u obliku slova U kao i nadzemni vodovi.
Specifični aktivni i reaktivni otpori r 0, x 0 određuju se iz referentnih tablica, kao i za nadzemne vodove.
Iz izraza za X 0 i na 0:
X o \u003d 0,144lg (D cf / r pr) + 0,0157
u 0 \u003d 7,58 ∙ 10 -6 / lg (D cf / r pr)
može se vidjeti da se X 0 smanjuje, a na 0 raste kada se različite žice međusobno približavaju.
Za kabelske vodove, razmak između žica faza je mnogo manji nego za nadzemne vodove i X 0 je vrlo mali.
Prilikom izračunavanja načina rada kabelskih vodova (kabelskih vodova) s naponom od 10 kV i ispod može se uzeti u obzir samo aktivni otpor.
Kapacitivna struja i Q C u kabelskim vodovima je veći nego u nadzemnim vodovima. Kod kabelskih vodova (CL) visokog napona uzima se u obzir Q C, a specifična kapacitivna snaga Q C0 kVAr/km može se odrediti iz tablica u priručniku.
Aktivna vodljivost (g l) uzima se u obzir za kabele od 110 kV i više.
Specifični parametri kabela X 0 , kao i Q C0 navedeni u referentnim tablicama su indikativni, mogu se točnije odrediti prema tvorničkim karakteristikama kabela.
| Raspravljajte na forumu |
|
| |
|