Enerji Hatlarının Direnç, İletkenlik ve Eşdeğer Devreleri

Güç hatları, uzunlukları boyunca eşit olarak dağılmış aktif ve endüktif dirence ve aktif ve kapasitif iletkenliğe sahiptir.

Güç iletim şebekelerinin pratik elektrik hesaplamalarında, düzgün dağılmış doğru akım hatlarını kombinasyon halinde sabitlerle değiştirmek alışılmış bir durumdur: aktif r ve endüktif x direnci ve aktif g ve kapasitif b iletkenlik. Bu duruma karşılık gelen U şeklindeki bir çizginin eşdeğer devresi Şekil 1'de gösterilmektedir. 1 A.

35 kV voltajlı ve g ve b iletkenliğinin altındaki yerel güç iletim ağlarını hesaplarken, seri bağlı aktif ve endüktif dirençlerden oluşan daha basit bir eşdeğer devreyi göz ardı edebilir ve kullanabilirsiniz (Şekil 1, b).

Doğrusal direnç formülle belirlenir

l, telin uzunluğu, m; s, tel veya kablo çekirdeğinin enine kesitidir, mmg γ, malzemenin özel tasarım iletkenliğidir, m / ohm-mm2.

Pirinç. 1. Hat değiştirme şemaları: a — bölgesel enerji nakil şebekeleri için; b — yerel güç iletim ağları için.

Tek damarlı ve çok damarlı teller için 20 ° C sıcaklıkta özgül iletkenliğin ortalama hesaplanan değeri, gerçek kesitleri ve çok damarlı telleri bükerken uzunluk artışı dikkate alınarak 53 m / ohm'dur. ∙ mm2 bakır için, 32 m / ohm ∙ mm2 alüminyum için.

Çelik tellerin aktif direnci sabit değildir. Telden geçen akım arttıkça yüzey etkisi artar ve dolayısıyla telin aktif direnci artar. Çelik tellerin aktif direnci, içinden geçen akımın değerine bağlı olarak deneysel eğriler veya tablolarla belirlenir.

Hat endüktif direnci. Tellerin yeniden düzenlenmesi (yer değiştirmesi) ile üç fazlı bir akım hattı yapılırsa, 50 Hz frekansta, hat uzunluğunun 1 km'lik faz endüktif direnci formülle belirlenebilir.

burada: asr, tellerin eksenleri arasındaki geometrik ortalama mesafedir

a1, a2 ve a3, farklı fazlardaki iletkenlerin eksenleri arasındaki mesafelerdir, d, iletkenler için GOST tablolarına göre alınan iletkenlerin dış çapıdır; μ, metal iletkenin bağıl manyetik geçirgenliğidir; demir dışı metal teller için μ = 1; x'0 — iletkenin dışındaki manyetik akı nedeniyle hattın harici endüktif direnci; x «0 - iletken içinde kapalı olan manyetik akı nedeniyle hattın dahili endüktif direnci.

Hat uzunluğu l km başına endüktif direnç

Demir dışı metal iletkenlere sahip havai hatların endüktif direnci x0 ortalama 0,33-0,42 ohm / km'dir.

Koronal kayıpları azaltmak için 330-500 kV gerilime sahip hatlar (aşağıya bakınız), büyük çaplı bir çekirdek ile değil, birbirinden kısa bir mesafede bulunan faz başına iki veya üç çelik-alüminyum iletken ile gerçekleştirilir. Bu durumda, hattın endüktif direnci önemli ölçüde azalır. İncirde. Şekil 2, kenarları 40 cm olan bir eşkenar üçgenin köşelerinde üç iletkenin bulunduğu 500 kV'luk bir hat üzerindeki bir fazın benzer bir uygulamasını göstermektedir.Faz iletkenleri, kesitte birkaç sert çizgi ile sabitlenmiştir.

Faz başına birden fazla tel kullanmak, telin çapını arttırmaya eşdeğerdir, bu da hattın endüktif direncinde bir azalmaya yol açar. İkincisi, sağ taraftaki ikinci terimi n'ye bölerek ve telin dış çapı d yerine formül tarafından belirlenen eşdeğer çapı de koyarak ikinci formül kullanılarak hesaplanabilir.

nerede n - hattın bir fazındaki iletken sayısı; acp - bir fazın iletkenleri arasındaki geometrik ortalama mesafe.

Faz başına iki telli hattın endüktif direnci yaklaşık %15-20 ve üç telli - %25-30 azalır.

Faz iletkenlerinin toplam kesiti, gerekli tasarım kesitine eşittir, ikincisi zaten iki veya üç iletkene bölünmüştür, bu nedenle bu tür hatlara geleneksel olarak ayrık iletken hatlar denir.

Çelik teller çok daha büyük bir x0 değerine sahiptir çünkü manyetik geçirgenlik birden fazla olur ve ikinci formülün ikinci terimi belirleyicidir, yani dahili endüktif direnç x «0.

Pirinç. 2. 500 metrekare tek fazlı üç ayrık telli asma çelenk.

Çeliğin manyetik geçirgenliğinin telden geçen akımın değerine bağlı olması nedeniyle, çelik tellerden x «0'ı belirlemek oldukça zordur. Bu nedenle, pratik hesaplamalarda, deneysel olarak elde edilen eğrilerden veya tablolardan çelik tellerin x» 0'ı belirlenir.

Üç damarlı kabloların endüktif dirençleri aşağıdaki ortalama değerlere göre alınabilir:

• üç telli kablolar için 35 kV — 0,12 ohm / km

• üç telli kablolar için 3-10 kv-0,07-0,03 ohm / km

• 1 kV-0,06-0,07 ohm/km'ye kadar üç telli kablolar için

Aktif bir iletim hattı, dielektriklerinde aktif güç kaybı ile tanımlanır.

Tüm gerilimlerdeki havai hatlarda, havanın çok kirli olduğu alanlarda bile izolatörlerden kaynaklanan kayıplar küçüktür, bu nedenle dikkate alınmazlar.

110 kV ve üzeri gerilime sahip havai hatlarda, belirli koşullar altında, teli çevreleyen havanın yoğun iyonlaşması nedeniyle ve mor bir parıltı ve karakteristik bir çıtırtı eşliğinde tellerde korona oluşur. Tel taç, özellikle yağışlı havalarda yoğundur. Koronaya olan güç kayıplarını azaltmanın en radikal yolu, iletkenin çapını artırmaktır çünkü ikincisi arttıkça elektrik alanın gücü ve dolayısıyla iletkenin yakınındaki havanın iyonlaşması azalır.

110 kV hatlar için, korona koşullarından iletken çapı en az 10-11 mm (AC-50 ve M-70 iletkenleri), 154 kV hatlar için - en az 14 mm (AC-95 iletken) ve 220 kV hat için — en az 22 mm (iletken AC -240).

Belirtilen ve büyük iletken çapına sahip 110-220 kV havai hatların iletkenlerinde korona için aktif güç kayıpları önemsizdir (hat uzunluğunun 1 km'si başına onlarca kilovat), bu nedenle hesaplamalarda dikkate alınmazlar.

330 ve 500 kV hatlarda, faz başına iki veya üç iletken kullanılır; bu, daha önce de belirtildiği gibi, iletkenin çapındaki bir artışa eşdeğerdir ve bunun sonucunda iletkenlerin yakınındaki elektrik alanının gücü önemli ölçüde artar. azaldı ve iletkenler hafifçe aşındı.

35 kV ve altındaki kablo hatlarında dielektriklerdeki güç kayıpları küçüktür ve ayrıca dikkate alınmaz. 110 kV ve daha fazla gerilime sahip kablo hatlarında, dielektrik kayıpları 1 km uzunluk başına birkaç kilovat tutarındadır.

İletkenler arasındaki ve iletkenler ile toprak arasındaki kapasitans nedeniyle hattın kapasitif iletimi.

Pratik hesaplamalar için yeterli bir doğrulukla, üç fazlı bir havai hattın kapasitif iletkenliği formülle belirlenebilir.

burada C0, hattın çalışma kapasitesidir; ω - alternatif akımın açısal frekansı; acp ve d — yukarıya bakın.

Bu durumda toprağın iletkenliği ve akımın toprağa dönüş derinliği dikkate alınmaz ve iletkenlerin hat boyunca yeniden düzenlendiği varsayılır.

Kablolar için fabrika verilerine göre çalışma kapasitesi belirlenir.

Lineer iletkenlik l km

Hattaki kapasitansın varlığı, kapasitif akımların akmasına neden olur. Kapasitif akımlar, ilgili faz gerilimlerinin 90° ilerisindedir.

Uzunluk boyunca düzgün dağılmış sabit kapasitif akımlara sahip gerçek hatlarda, kapasitif akımlar hat boyunca tekdüze değildir çünkü hat boyunca voltaj sabit değildir.

DC gerilimi kabul eden hattın başındaki kapasitif akım

Uph, hat faz voltajıdır.

Kapasitif hat gücü (hat tarafından üretilen güç)

burada U, faz-faz voltajıdır, sq.

Üçüncü formülden, hattın kapasitif iletkenliğinin iletkenler arasındaki mesafeye ve iletkenlerin çapına çok az bağlı olduğu sonucu çıkar. Hat tarafından üretilen güç büyük ölçüde hat voltajına bağlıdır. 35 kV ve altındaki havai hatlar için çok küçüktür. 100 km uzunluğundaki 110 kV'luk bir hat için, Qc≈3 Mvar. 100 km uzunluğunda 220 kV hat için Qc≈13 Mvar. Bölünmüş kablolara sahip olmak hat kapasitesini artırır.

Kablo şebekelerinin kapasitif akımları sadece 20 kV ve üzeri gerilimlerde dikkate alınır.