Rintangan, Konduktans dan Litar Setara Talian Kuasa
Talian kuasa mempunyai rintangan aktif dan induktif dan konduktans aktif dan kapasitif teragih sama rata sepanjang panjangnya.
Dalam pengiraan elektrik praktikal rangkaian penghantaran kuasa, adalah lazim untuk menggantikan garisan DC teragih seragam dengan pemalar dalam gabungan: rintangan r aktif dan induktif x dan kekonduksian g aktif dan kapasitif b. Litar setara garis berbentuk U yang sepadan dengan keadaan ini ditunjukkan dalam Rajah. 1, a.
Apabila mengira rangkaian penghantaran kuasa tempatan dengan voltan 35 kV dan di bawah kekonduksian g dan b, anda boleh mengabaikan dan menggunakan litar setara yang lebih mudah yang terdiri daripada rintangan aktif dan induktif bersambung siri (Rajah 1, b).
Rintangan linear ditentukan oleh formula
di mana l ialah panjang wayar, m; s ialah keratan rentas wayar atau teras kabel, mmg γ ialah kekonduksian reka bentuk khusus bahan, m / ohm-mm2.
nasi. 1. Skim penggantian talian: a — untuk rangkaian penghantaran kuasa serantau; b — untuk rangkaian penghantaran kuasa tempatan.
Purata nilai pengiraan kekonduksian khusus pada suhu 20 ° C untuk wayar teras tunggal dan berbilang teras, dengan mengambil kira keratan rentas sebenar mereka dan peningkatan panjang apabila memutar wayar berbilang teras, ialah 53 m / ohm ∙ mm2 untuk kuprum, 32 m / ohm ∙ mm2 untuk aluminium.
Rintangan aktif wayar keluli tidak tetap. Apabila arus melalui wayar meningkat, kesan permukaan meningkat dan oleh itu rintangan aktif wayar meningkat. Rintangan aktif wayar keluli ditentukan oleh lengkung eksperimen atau jadual, bergantung pada nilai arus yang mengalir melaluinya.
Rintangan induktif garis. Jika garis arus tiga fasa dibuat dengan penyusunan semula (transposisi) wayar, maka pada frekuensi 50 Hz, rintangan induktif fasa 1 km panjang talian boleh ditentukan oleh formula
di mana: asr ialah jarak purata geometri antara paksi wayar
a1, a2 dan a3 ialah jarak antara paksi konduktor fasa yang berbeza, d ialah diameter luar konduktor yang diambil mengikut jadual GOST untuk konduktor; μ ialah kebolehtelapan magnet relatif konduktor logam; untuk wayar logam bukan ferus μ = 1; x'0 — rintangan induktif luar talian disebabkan oleh fluks magnet di luar konduktor; x «0 — rintangan aruhan dalaman talian disebabkan oleh fluks magnet yang tertutup di dalam konduktor.
Rintangan induktif setiap panjang talian l km
Rintangan induktif x0 talian atas dengan konduktor logam bukan ferus adalah secara purata 0.33-0.42 ohm / km.
Talian dengan voltan 330-500 kV untuk mengurangkan kehilangan korona (lihat di bawah) dilakukan bukan dengan satu teras diameter besar, tetapi dengan dua atau tiga konduktor keluli-aluminium setiap fasa, terletak pada jarak yang dekat antara satu sama lain. Dalam kes ini, rintangan induktif garisan dikurangkan dengan ketara. Dalam rajah. 2 menunjukkan pelaksanaan yang serupa bagi fasa pada talian 500 kV, di mana tiga konduktor terletak pada bucu segitiga sama sisi dengan sisi 40 cm. Konduktor fasa diikat dengan beberapa jalur tegar dalam bahagian.
Menggunakan berbilang wayar setiap fasa adalah bersamaan dengan meningkatkan diameter wayar, yang membawa kepada penurunan rintangan induktif talian. Yang terakhir boleh dikira menggunakan formula kedua, membahagi sebutan kedua di sebelah kanannya dengan n dan menggantikan diameter luar d wayar, diameter setara de ditentukan oleh formula
di mana n - bilangan konduktor dalam satu fasa talian; acp — jarak min geometri antara konduktor satu fasa.
Dengan dua wayar setiap fasa, rintangan induktif garisan berkurangan kira-kira 15-20%, dan dengan tiga wayar - sebanyak 25-30%.
Jumlah keratan rentas konduktor fasa adalah sama dengan keratan rentas reka bentuk yang diperlukan, yang kedua dibahagikan kepada dua atau tiga konduktor, itulah sebabnya garisan sedemikian secara konvensional dipanggil garisan konduktor berpecah.
Wayar keluli mempunyai nilai x0 yang jauh lebih besar kerana kebolehtelapan magnet menjadi lebih daripada satu dan sebutan kedua formula kedua adalah penentu, iaitu rintangan induktif dalaman x «0.
nasi. 2. 500 meter persegi satu fasa tiga dawai belah gantung kalungan.
Oleh kerana pergantungan kebolehtelapan magnet keluli pada nilai arus yang mengalir melalui wayar, agak sukar untuk menentukan x «0 daripada wayar keluli. Oleh itu, dalam pengiraan praktikal, x» 0 wayar keluli ditentukan daripada lengkung atau jadual yang diperoleh secara eksperimen.
Rintangan induktif bagi kabel tiga teras boleh diambil berdasarkan nilai purata berikut:
• untuk kabel tiga wayar 35 kV — 0.12 ohm / km
• untuk kabel tiga wayar 3-10 kv-0.07-0.03 ohm / km
• untuk kabel tiga wayar sehingga 1 kV-0.06-0.07 ohm / km
Talian pengaliran aktif ditakrifkan oleh kehilangan kuasa aktif dalam dielektriknya.
Dalam talian atas semua voltan, kerugian melalui penebat adalah kecil walaupun di kawasan yang mempunyai udara yang sangat tercemar, jadi ia tidak diambil kira.
Dalam talian overhed dengan voltan 110 kV dan ke atas, dalam keadaan tertentu, korona muncul pada wayar, disebabkan oleh pengionan udara yang sengit di sekeliling wayar dan disertai dengan cahaya ungu dan gemersik ciri. Mahkota dawai sangat sengit dalam cuaca basah. Cara paling radikal untuk mengurangkan kehilangan kuasa kepada korona adalah untuk meningkatkan diameter konduktor, kerana apabila konduktor meningkat, kekuatan medan elektrik dan, oleh itu, pengionan udara berhampiran konduktor berkurangan.
Untuk talian 110 kV, diameter konduktor dari keadaan korona hendaklah sekurang-kurangnya 10-11 mm (konduktor AC-50 dan M-70), untuk talian 154 kV - sekurang-kurangnya 14 mm (konduktor AC-95), dan untuk talian 220 kV — tidak kurang daripada 22 mm (konduktor AC -240).
Kehilangan kuasa aktif untuk korona dalam konduktor talian atas 110-220 kV diameter konduktor yang ditentukan dan besar adalah tidak penting (berpuluh-puluh kilowatt setiap 1 km panjang talian), oleh itu ia tidak diambil kira dalam pengiraan.
Dalam talian 330 dan 500 kV, dua atau tiga konduktor setiap fasa digunakan, yang, seperti yang dinyatakan sebelum ini, adalah bersamaan dengan peningkatan diameter konduktor, akibatnya kekuatan medan elektrik berhampiran konduktor adalah ketara. berkurangan, dan konduktor telah terhakis sedikit.
Dalam talian kabel 35 kV dan ke bawah, kehilangan kuasa dalam dielektrik adalah kecil dan juga tidak diambil kira. Dalam talian kabel dengan voltan 110 kV dan lebih, kerugian dielektrik berjumlah beberapa kilowatt setiap 1 km panjang.
Pengaliran kapasitif talian disebabkan oleh kapasitansi antara konduktor dan antara konduktor dengan tanah.
Dengan ketepatan yang mencukupi untuk pengiraan praktikal, kekonduksian kapasitif bagi talian atas tiga fasa boleh ditentukan oleh formula
di mana C0 ialah kapasiti kerja talian; ω - frekuensi sudut arus ulang alik; acp dan d — lihat di atas.
Dalam kes ini, kekonduksian tanah dan kedalaman arus kembali ke tanah tidak diambil kira, dan diandaikan bahawa konduktor disusun semula di sepanjang garisan.
Untuk kabel, kapasiti kerja ditentukan mengikut data kilang.
Kekonduksian linear l km
Kehadiran kapasitansi dalam talian menyebabkan arus kapasitif mengalir. Arus kapasitif adalah 90° di hadapan voltan fasa yang sepadan.
Dalam talian sebenar dengan arus kapasitif malar teragih seragam sepanjang panjang, arus kapasitif tidak seragam sepanjang garis kerana voltan merentasi talian tidak tetap magnitud.
Arus kapasitif pada permulaan talian menerima voltan DC
di mana Uph ialah voltan fasa talian.
Kuasa talian kapasitif (kuasa yang dijana oleh talian)
di mana U ialah voltan fasa ke fasa, persegi.
Daripada formula ketiga ia mengikuti bahawa kekonduksian kapasitif talian bergantung sedikit pada jarak antara konduktor dan diameter konduktor. Kuasa yang dijana oleh talian sangat bergantung kepada voltan talian. Untuk talian atas 35 kV dan di bawahnya adalah sangat kecil. Untuk talian 110 kV dengan panjang 100 km, Qc≈3 Mvar. Untuk talian 220 kV dengan panjang 100 km, Qc≈13 Mvar. Mempunyai wayar berpecah meningkatkan kapasiti talian.
Arus kapasitif rangkaian kabel diambil kira hanya pada voltan 20 kV dan ke atas.