Отпор, проводљивост и еквивалентна кола електричних водова

Електрични водови имају активни и индуктивни отпор и активну и капацитивну проводљивост равномерно распоређену по дужини.

У практичним електричним прорачунима мрежа за пренос енергије уобичајено је да се равномерно распоређени водови једносмерне струје замењују константама у комбинацији: активни р и индуктивни к отпор и активна г и капацитивна б проводљивост. Еквивалентно коло линије у облику слова У која одговара овом услову приказано је на Сл. 1, а.

Приликом прорачуна локалних мрежа за пренос електричне енергије са напоном од 35 кВ и испод проводљивости г и б, можете занемарити и користити једноставније еквивалентно коло које се састоји од серијски повезаних активних и индуктивних отпора (слика 1, б).

Линеарни отпор се одређује формулом

где је л дужина жице, м; с је попречни пресек језгра жице или кабла, ммг γ је специфична пројектована проводљивост материјала, м / охм-мм2.

Пиринач. 1. Шеме замене водова: а — за регионалне преносне мреже; б — за локалне мреже за пренос електричне енергије.

Просечна израчуната вредност специфичне проводљивости на температури од 20 ° Ц за једножилне и вишежилне жице, узимајући у обзир њихов стварни попречни пресек и повећање дужине при увртању вишежилних жица, износи 53 м / охм. ∙ мм2 за бакар, 32 м / охм ∙ мм2 за алуминијум.

Активни отпор челичних жица није константан. Како се струја кроз жицу повећава, површински ефекат се повећава и стога се повећава активни отпор жице. Активни отпор челичних жица одређује се експерименталним кривама или табелама, у зависности од вредности струје која тече кроз њих.

Индуктивни отпор линије. Ако је трофазна струјна линија направљена са преуређивањем (транспозицијом) жица, онда се на фреквенцији од 50 Хз, фазни индуктивни отпор од 1 км дужине линије може одредити по формули

где је: аср средње геометријско растојање између оса жица

а1, а2 и а3 су растојања између оса проводника различитих фаза, д је спољни пречник проводника узетих према ГОСТ табелама за проводнике; μ је релативна магнетна пермеабилност металног проводника; за жице од обојених метала μ = 1; к'0 — спољни индуктивни отпор линије услед магнетног флукса изван проводника; к «0 — унутрашњи индуктивни отпор вода услед магнетног флукса који је затворен унутар проводника.

Индуктивни отпор по дужини водова л км

Индуктивни отпор к0 надземних водова са проводницима од обојених метала је у просеку 0,33-0,42 ома/км.

Линије са напоном од 330-500 кВ за смањење короналних губитака (види доле) се изводе не са једним језгром великог пречника, већ са два или три челично-алуминијумска проводника по фази, која се налазе на малој удаљености један од другог. У овом случају, индуктивни отпор линије је значајно смањен. На сл. На слици 2 приказана је слична реализација фазе на далеководу 500 кВ, где су три проводника смештена на врховима једнакостраничног троугла са страницама од 40 цм.. Фазни проводници су причвршћени са неколико крутих пруга у пресеку.

Коришћење више жица по фази је еквивалентно повећању пречника жице, што доводи до смањења индуктивног отпора линије. Ово последње се може израчунати коришћењем друге формуле, поделивши други члан на његовој десној страни са н и заменивши уместо спољашњег пречника д жице, еквивалентни пречник де одређен формулом

где је н - број проводника у једној фази линије; ацп — средње геометријско растојање између проводника једне фазе.

Са две жице по фази, индуктивни отпор линије се смањује за око 15-20%, а са три жице - за 25-30%.

Укупан попречни пресек фазних проводника је једнак потребном пројектованом пресеку, овај други је ионако подељен на два или три проводника, због чега се такви водови конвенционално називају водови са подељеним проводницима.

Челичне жице имају много већу вредност к0 јер магнетна пермеабилност постају више од једног и одлучујући је други члан друге формуле, односно унутрашњи индуктивни отпор к «0.

Пиринач. 2. 500 квадратних метара једнофазни вијенац са три раздвојене жице.

Због зависности магнетне пермеабилности челика од вредности струје која тече кроз жицу, прилично је тешко одредити к «0 од челичних жица. Стога се у практичним прорачунима к» 0 челичних жица одређује из кривих или табела добијених експериментално.

Индуктивни отпори трожилних каблова могу се узети на основу следећих просечних вредности:

• за трожилне каблове 35 кВ — 0,12 ома / км

• за трожилне каблове 3-10 кв-0,07-0,03 ома/км

• за трожилне каблове до 1 кВ-0,06-0,07 ома/км

Активна проводна линија је дефинисана губитком активне снаге у њеним диелектрицима.

У надземним водовима свих напона губици кроз изолаторе су мали чак и у подручјима са јако загађеним ваздухом, па се не узимају у обзир.

У надземним водовима напона од 110 кВ и више, под одређеним условима, на жицама се јавља корона, услед интензивне јонизације ваздуха који окружује жицу и праћена љубичастим сјајем и карактеристичним пуцкетањем. Жичана круна је посебно интензивна у влажном времену. Најрадикалније средство за смањење губитака снаге короне је повећање пречника проводника, јер како се овај други повећава, јачина електричног поља, а самим тим и јонизација ваздуха у близини проводника опада.

За водове 110 кВ пречник проводника из коронских услова треба да буде најмање 10-11 мм (проводници АЦ-50 и М-70), за водове 154 кВ - најмање 14 мм (проводник АЦ-95), и за вод 220 кВ — не мање од 22 мм (проводник АЦ -240).

Губици активне снаге за корону у проводницима надземних водова 110-220 кВ наведеног и великог пречника проводника су незнатни (десетине киловата по 1 км дужине водова), па се не узимају у обзир у прорачунима.

У водовима од 330 и 500 кВ користе се два или три проводника по фази, што је, као што је раније поменуто, еквивалентно повећању пречника проводника, услед чега је јачина електричног поља у близини проводника значајно смањен, а проводници су мало кородирали.

У кабловским водовима од 35 кВ и испод, губици снаге у диелектрицима су мали и такође се не узимају у обзир. У кабловским водовима напона од 110 кВ и више, диелектрични губици износе неколико киловата по 1 км дужине.

Капацитивна проводљивост вода због капацитивности између проводника и између проводника и земље.

Са тачношћу довољном за практичне прорачуне, капацитивна проводљивост трофазног надземног вода може се одредити по формули

где је Ц0 радни капацитет линије; ω — угаона фреквенција наизменичне струје; ацп и д — види горе.

У овом случају се не узимају у обзир проводљивост тла и дубина повратка струје у земљу, а претпоставља се да су проводници преуређени дуж линије.

За каблове, радни капацитет се одређује према фабричким подацима.

Линеарна проводљивост л км

Присуство капацитивности у линији изазива проток капацитивних струја. Капацитивне струје су 90° испред одговарајућих фазних напона.

У реалним водовима са константним капацитивним струјама равномерно распоређеним по дужини, капацитивне струје нису равномерне по дужини линије јер напон преко линије није константне величине.

Капацитивна струја на почетку линије која прихвата једносмерни напон

где је Упх линијски фазни напон.

Капацитивна снага линије (снага коју генерише линија)

где је У напон фаза-фаза, ск.

Из треће формуле произилази да капацитивна проводљивост линије мало зависи од растојања између проводника и пречника проводника. Снага коју производи линија у великој мери зависи од мрежног напона. За надземне водове 35 кВ и испод је веома мали. За вод 110 кВ дужине 100 км, Кц≈3 Мвар. За вод 220 кВ дужине 100 км, Кц≈13 Мвар. Подела жица повећава капацитет линије.

Капацитивне струје кабловских мрежа узимају се у обзир само при напонима од 20 кВ и више.