Параметры воздушных и кабельных линий

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

Активное сопротивление провода или жилы кабеля больше сопротивления постоянному току вследствие поверхностного эффекта, однако это отличие несущественно для промышленной частоты. В справочной литературе приводятся погонные (на 1 км) сопротивления постоянному току проводов и кабелей /*о при температуре 9 = 20 °C. При необходимости это сопротивление можно пересчитать к любой температуре по формуле.

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

где X_L — индуктивное сопротивление самоиндукции; X_м — 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:

где со — круговая частота  — среднегеометрическое расстояние между фазами; d — диаметр провода; ц — относительная магнитная проницаемость материала проводника.

Для проводов из цветных металлов ц = 1 и т₍₎ одной фазы линии может быть определено по формуле.

С повышением номинального напряжения ВЛ среднегеометрическое расстояние между фазами увеличивается сильнее, чем диаметр провода, и х₀ растет.

Значения х_{) для ВЛ 35…220 кВ находятся в пределах 0,38…0,44 Ом/км и в среднем х₍₎ принимается равным 0,4 Ом/км. Для ВЛ других напряжений среднее значение х₀ приведено в табл. П. 2.

Провода ВЛ находятся в разных положениях относительно друг друга и земли (см. рис. 1.3), поэтому, строго говоря, индуктивные сопротивления фаз различаются 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, оиределяегся по формуле.

Среднее значение Ь₍₎ составляет для ЛЭП напряжением 35…220кВ 2,7 мкСм/км.

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

Активная проводимость линий обусловлена потерями на корону на ВЛ и несовершенством изоляции ВЛ и КЛ. Потери на корону вызваны 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 служит источником радиопомех. Поэтому при сооружении ВЛ применяют только такие провода, диаметры которых при данном номинальном напряжении определяют меньшую напряженность электрического поля, чем 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 будет расщепление проводов (более одного провода в фазе), однако все же потери на корону в этих ВЛ велики и их необходимо учитывать.

Потери на корону, отмеченные в ряде районов России, составляют в среднем для ЛЭП:

Потери на корону существенно зависят от фактического значения напряжения ЛЭП. Так, например, для ВЛ 750 кВ:

Проводимость, обусловленная короной, является существенно переменной величиной, гак как зависит от влажноеги воздуха и других метеорологических факторов. Усредненное значение за год активной проводимости можно получить по статистическим данным для каждой ВЛ через средние потери на корону:

Потери из-за несовершенства изоляции ВЛ вызваны в основном загрязнением изоляторов и влажной погодой. Эти потери также влияют на активную проводимость ВЛ, однако в расчетах обычно не учитываются.

Для кабельных линий свыше 35 кВ диэлектрические потери в изоляции на 1 км указываются заводом-изготовитслсм и могут быть вычислены через тангенс угла диэлектрических потерь, который измеряется при испытаниях кабелей.

Для расщепленной фазы погонные сопротивления и емкостная проводимость вычисляются по формулам:

где п — число проводов в фазе (л > 1); г_0пр — погонное активное сопротивление одного провода; d._jKH — эквивалентный радиус провода:

где а_и — расстояние между одним проводом и другими проводами в фазе.

Средние значения индуктивного сопротивления и емкостной проводимости для ВЛ СВН и УВН с расщепленной фазой приведены в табл. 1.1.

Таблица 1.1.

Средние значения параметров расщепленной фазы ВЛ

Расщепление фазы может быть на 2, 3, 4 и более проводов — до 14 проводов (для ВЛ напряжением 1150 кВ).