Схема замещения лэп 220

Схема замещения лэп 220

Номинальные напряжения электрических сетей

Номинальное напряжение электрической сети – такое напряжение, на которое эта сеть рассчитана в условиях нормальной работы. Работа с номинальным напряжением – наиболее эффективна.

Различают номинальные напряжения источников, сети и потребителей. У источников номинальное напряжение на 5-10% выше, чем у потребителей и сетей – для того, чтобы компенсировать падение напряжения при передаче от источников к потребителю.

Существует стандартный ряд напряжений, кВ:

(3); 6; 10; (20); 35; 110; (150); 220; 330; 500; 750; 1150

В скобках – не рекомендуемые значения.

Характеристики и параметры ЭЭС

Схемы замещения ЛЭП

При расчетах установившихся режимов ЭЭС используются математические модели ЛЭП, трансформаторов и других элементов. Эти модели называются схемами замещения.

Для ЛЭП относительно небольшой длины – до 400 км, используются схемы замещения с сосредоточенными параметрами.

Воздушные ЛЭП напряжением 110 кВ и выше длиной до 400 км при расчетах установившихся режимов представляются П-образной схемы замещения.

и – активное и реактивное сопротивление линии соответственно

и – активная и реактивная проводимость линии соответственно

Активное сопротивление линии обусловлено потерями мощности и энергии на нагрев проводов.

– погонное сопротивление,

Приводятся в справочниках при

Реактивное сопротивление обусловлено магнитными потоками взаимной индукции фазных проводов

— для

– радиус провода

– среднее геометрическое расстояние между фазными проводами,

Если фазы ЛЭП расщеплены, то вместо .

Расщепление фаз выполняется для увеличения эквивалентной поверхности проводов, что необходимо для уменьшения интенсивности коронного разряда.

Минимальные допустимые сечения проводов:

не бывает короны

70 мм 2

240 мм 2

600 мм 2

Например 500 кВ:

И при расщеплении фаз:

Активная проводимость обусловлена двумя видами потерь активной мощности:

– потери от тока утечки через изоляцию

– потери на коронный разряд. Так как для изоляции проводов ЛЭП используются материалы с высокой изоляционной способностью, то потери от токов утечки малы и ими можно пренебречь. Если на ЛЭП применяются провода с минимально допустимыми или бо́льшими сечениями, то потери от коронного разряда также малы и ими можно пренебречь (для линий напряжением 110-220 кВ).

Реактивная проводимость (емкостная). Обусловлена емкостями между фазными проводами и между проводами и землей.

При выполнении расчетов линий 110-220 кВ используется упрощенная схема замещения

Во второй схеме вместо ветвей с проводимостями учитывается реактивная зарядная мощность, генерируемая емкостью линии. Верхние индексы «н» и «к» означают начало и конец линии и эти мощности равны половине всей зарядной мощности:

Ic – емкостной ток

Для ВЛ 35 кВ и ниже не учитывают зарядную мощность:

Кабельные ЛЭП представляются также П-образной схемой замещения

Т.к. для КЛ Dср примерно в 100 раз меньше, чем для ВЛ, реактивное сопротивление кабеля становится малым по сравнению с активным и его не учитывают.

Несмотря на то, что емкостная проводимость КЛ больше, чем ВЛ, но для КЛ напряжением 6-10 кВ зарядная мощность Qс все равно будет незначительной, поэтому ее можно не учитывать.

Линия электрической сети теоретически рассматривается состоящей из бесконечно большого количества равномерно распределенных вдоль нее активных и реактивных сопротивлений и проводимостей.

Точный учет влияния распределенных сопротивлений и проводимостей сложен и необходим при расчетах очень длинных линий, которые в этом курсе не рассматривается.

На практике ограничиваются упрощенными методами расчета, рассматривая линию с сосредоточенными активными и реактивными сопротивлениями и проводимостями.

Для проведения расчетов принимают упрощенные схемы замещения линии, а именно: П-образную схему замещения, состоящую из последовательно соединенных активного (rл) и реактивного (xл) сопротивлений. Активная (gл) и реактивная (емкостная) (bл) проводимости включены в начале и конце линии по 1/2.

Читайте также:  Комферматы на 16 мм фото

П-образная схема замещения характерна для воздушных ЛЭП напряжением 110-220 кВ длиной до 300-400 км.

Активное сопротивление определяется по формуле:

где rо – удельное сопротивление Ом/км при t о провода + 20 о , l – длина линии, км.

Активное сопротивление проводов и кабелей при частоте 50 Гц обычно примерно равно омическому сопротивлению. Не учитывается явление поверхностного эффекта.

Удельное активное сопротивление rо для сталеалюминиевых и других проводов из цветных металлов определяется по таблицам в зависимости от поперечного сечения.

Для стальных проводов нельзя пренебрегать поверхностным эффектом. Для них rо зависит от сечения и протекающего тока и находится по таблицам.

При температуре провода, отличной от 20 о С сопротивление линии уточняется по соответствующим формулам.

Реактивное сопротивление определяется:

где xо — удельное реактивное сопротивление Ом/км.

Удельные индуктивные сопротивления фаз ВЛ в общем случае различны. При расчетах симметричных режимов используют средние значения xо:

где rпр — радиус провода, см;

Дср — среднегеометрическое расстояние между фазами, см, определяется следующим выражением:

Где ДАВ, ДАВ, ДСА — расстояния между проводами соответствующих фаз А, В, С.

Например, при расположении фаз по углам равностороннего треугольника со стороной Д, среднегеометрическое расстояние равно Д.

При расположении проводов ЛЭП в горизонтальном положении:

При размещении параллельных цепей на двухцепных опорах потокосцепление каждого фазного провода определяется токами обеих цепей. Изменение Х из-за влияния второй цепи зависит от расстояния между цепями. Отличие Х одной цепи при учете и без учета влияния второй цепи не превышает 5-6% и не учитывается в практических расчетах.

В линиях электропередач при Uном≥330 кВ (иногда и при напряжении 110 и 220 кВ) провод каждой фазы расщепляется на несколько проводов. Это соответствует увеличению эквивалентного радиуса. В выражении для Х:

вместо rпр используется

где rэк — эквивалентный радиус провода, см;

аср — среднегеометрическое расстояние между проводами одной фазы, см;

nф— число проводов в одной фазе.

Для линии с расщепленными проводами последнее слагаемое в формуле 1 уменьшается в nф раз, т.е. имеет вид 0,0157/nф.

Удельное активное сопротивление фазы линии с расщепленными проводами определяются так:

где r0пр — удельное сопротивление провода данного сечения, определенное по справочным таблицам.

Для сталеалюминиевых проводов Х определяется по справочным таблицам, в зависимости от сечения, для стальных в зависимости от сечения и тока.

Активная проводимость (gл) линии соответствует двум видам потерь активной мощности:

1) от тока утечки через изоляторы;

2) потери на корону.

Токи утечки через изоляторы (ТФ-20) малы и потерями в изоляторах можно пренебречь. В воздушных линиях (ВЛ) напряжением 110 кВ и выше при определенных условиях напряженность электрического поля на поверхности провода возрастает и становится больше критической. Воздух вокруг провода интенсивно ионизируется, образуя свечение — корону. Короне соответствуют потери активной мощности. Наиболее радикальными средствами уменьшения потерь мощности на корону является увеличение диаметра провода, для линий высокого напряжения (330 кВ и выше) использование расщепления проводов. Иногда можно использовать так называемый системный способ уменьшения потерь мощности на корону. Диспетчер уменьшает напряжение в линии до определенной величины.

В связи с этим задаются наименьшие допустимые сечения по короне:

110 кВ — 70 мм 2 (сейчас рекомендуется использовать сечение 95 мм 2 );

150 кВ — 120 мм 2 ;

220 кВ — 240 мм 2 .

Коронирование проводов приводит:

-к усиленному окислению поверхности проводов,

Читайте также:  Консервирование яблок без стерилизации

-к появлению радиопомех.

При расчете установившихся режимов сетей до 220 кВ активная проводимость практически не учитывается.

В сетях с Uном≥330 кВ при определении потерь мощности при расчете оптимальных режимов, необходимо учитывать потери на корону.

Емкостная проводимость (вл) линии обусловлена емкостями между проводами разных фаз и емкостью провод — земля и определяется следующим образом:

где в — удельная емкостная проводимость См/км, которая может быть определена по справочным таблицам или по следующей формуле:

где Дср — среднегеометрическое расстояние между проводами фаз; rпр — радиус провода.

Для большинства расчетов в сетях 110-220 кВ ЛЭП (линия электропередачи) представляется более простой схемой замещения:

Иногда в схеме замещения вместо емкостной проводимости вл/2 учитывается реактивная мощность, генерируемая емкостью линий (зарядная мощность).

Половина емкостной мощности линии, МВАр, равна:

где Uф и U – соответственно фазное и междуфазное (линейное) напряжения, кВ;

Iс — емкостный ток на землю:

Из выражения для QC (*) следует, что мощность QC, генерируемая линий сильно зависит от напряжения. Чем выше напряжение, тем больше емкостная мощность.

Для воздушных линий напряжением 35 кВ и ниже емкостную мощность (QC) можно не учитывать, тогда схема замещения примет следующий вид:

Для линий с Uном≥330 кВ при длине больше 300-400 км учитывают равномерное распределение сопротивлений и проводимостей вдоль линии.

Кабельные линии электропередачи представляют такой же П-образной схемой замещения как и ВЛ.

Удельные активные и реактивные сопротивления r, х определяют по справочным таблицам, так же как и для ВЛ.

видно, что X уменьшается, а в растет при сближении разных проводов.

Для кабельных линий расстояние между проводами фаз значительно меньше, чем для ВЛ и Х очень мало.

При расчетах режимов КЛ (кабельных линий) напряжением 10кВ и ниже можно учитывать только активное сопротивление.

Емкостный ток и QC в кабельных линиях больше чем в ВЛ. В кабельных линиях (КЛ) высокого напряжения учитывают QC, причем удельную емкостную мощность QC0 кВАр/км можно определить по таблицам в справочниках.

Активную проводимость (gл)учитывают для кабелей 110 кВ и выше.

Удельные параметры кабелей X, а также QC0 приведенные в справочных таблицах ориентировочны, более точно их можно определить по заводским характеристикам кабелей.

В большинстве случаев можно полагать, что параметры линии электропередачи (активное и реактивное сопротивления, активная и емкостная проводимости) равномерно распределены по ее длине. Для линии сравнительно небольшой длины распределенность параметров можно не учитывать и использовать сосредоточенные параметры: активное и реактивное сопротивления линии Rли Xл, активную и емкостную проводимости линии Gл иBл.

Воздушные линии электропередачи напряжением 110 кВ и выше длиной до 300 — 400 км обычно представляются П-образной схемой замещения (рис.3.1).

Рис. 3.1. П-образная схема замещения воздушной линийэлектропередачи

Активное сопротивление линии определяется по формуле:

Rл=roL, (3.1)
где ro — удельное сопротивление, Ом/км, при температурепровода +20°С;
L — длина линии, км.

Удельное сопротивление г определяется по таблицам в зависимости от поперечного сечения. При температуре провода, отличной от 20 0 С, сопротивление линии уточняется.

Реактивное сопротивление определяется следующим образом:

Xл=xoL, (3.2)
где xo -удельное реактивное сопротивление, Ом/км.

Удельные индуктивные сопротивления фаз воздушной линии в общем случае различны. При расчетах симметричных режимов используют средние значения xo:

где rпр – радиус провода, см;
Dср – среднегеометрическое расстояние между фазами, см, определяемое следующим выражением:

где Dab, Dbc, Dca – расстояния между проводами соответственно фаз a, b, c, рис.3.2.

При размещении параллельных цепей на двухцепных опорах потокосцепление каждого фазного провода определяется токами обеих цепей. Изменение xo из-за влияния второй цепи в первую очередь зависит от расстояния между цепями. Отличие xo одной цепи при учете и без учета влияния второй цепи не превышает 5—6 % и не учитывается при практических расчетах.

Читайте также:  Светильник аварийного освещения с аккумулятором схема

В линиях электропередачи при Uном  ЗЗ0кВ провод каждой фазы расщепляется на несколько (N) проводов. Это соответствует увеличению эквивалентного радиуса. Эквивалентный радиус расщепленной фазы:

где a – расстояние между проводами в фазе.

Для сталеалюминиевых проводов xo определяется по справочным таблицам в зависимости от сечения и числа проводов в фазе.

Активная проводимость линии Gл соответствует двум видам потерь активной мощности: от тока утечки через изоляторы и на корону.

Токи утечки через изоляторы малы, поэтому потерями мощности в изоляторах можно пренебречь. В воздушных линиях напряжением 110кВ и выше при определенных условиях напряженность электрического поля на поверхности провода возрастает и становится больше критической. Воздухвокруг провода интенсивно ионизируется, образуя свечение — корону. Короне соответствуют потери активной мощности. Наиболее радикальным средством снижения потерь мощности на корону является увеличение диаметра провода. Наименьшие допустимые сечения проводов воздушных линий нормируются по условию образования короны: 110кВ — 70 мм 2 ; 220кВ —240 мм 2 ; 330кВ –2х240 мм 2 ; 500кВ – 3х300 мм 2 ; 750кВ – 4х400 или 5х240 мм 2 .

При расчете установившихся режимов электрических сетей напряжением до 220кВ активная проводимость практически не учитывается. В сетях с UномЗЗ0кВ при определении потерь мощности и при расчете оптимальных режимов необходимо учитывать потери на корону:

где Рк0 — удельные потери активной мощности на корону, g -удельная активная проводимость.

Емкостная проводимость линии Bл обусловлена емкостями между проводами разных фаз и емкостью провод — земля и определяется следующим образом:

Bл= boL, (3.7)
где bо — удельная емкостная проводимость, См/км, котораяможет быть определена по справочным таблицам или последующей формуле:

Для большинства расчетов в сетях 110-220 кВ линия электропередачи обычно представляется более простой схемой замещения (рис.3.3,б). В этой схеме вместо емкостной проводимости (рис.3.3,а) учитывается реактивная мощность, генерируемая емкостью линий. Половина емкостной (зарядной) мощности линии, Мвар, равна:

где UФ и U – фазное и междуфазное напряжение, кВ;
Ib – емкостный ток на землю.

Рис. 3.3. Схемы замещения линий электропередачи:а, б — воздушная линия 110-220-330 кВ; в — воздушная линия Uном 35 кВ; г -кабельная линия Uном10 кВ

Из (3.8) следует, что мощность Qb, генерируемая линией, сильно зависит от напряжения. Для воздушных линий напряжением 35 кВ и ниже емкостную мощность можно не учитывать (рис.3.3, в). Для линий Uном  ЗЗ0 кВ при длине более 300-400 км учитывают равномерное распределение сопротивлений и проводимостей вдоль линии. Схема замещения таких линий – четырехполюсник.

Кабельные линии электропередачи также представляют П-образной схемой замещения. Удельные активные и реактивные сопротивления ro, xoопределяют по справочным таблицам, так же как и для воздушных линий. Из (3.3), (3.7) видно, что xo уменьшается, а bo растет при сближении фазных проводников. Для кабельных линий расстояния между проводниками значительно меньше, чем для воздушных, поэтому xo мало и при расчетах режимов для кабельных сетей напряжением 10 кВ и ниже можно учитывать только активное сопротивление (рис.3.3, г). Емкостный ток и зарядная мощность Qb в кабельных линиях больше, чем в воздушных. В кабельных линиях высокого напряжения учитывают Qb (рис.3.3, б). Активнуюпроводимость Gл учитывают для кабелей 110 кВ и выше.

Вопрос 13 Схемы замещения, трансформаторов, автотрансформаторов и методы определения их параметров при различных конструктивных исполнениях?

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector