Эл. сети напряжением 110 кВ и выше. Схемы замещения ЛЭП и трансформаторов

Лекция 18

Напомним, что эл. сеть это есть совокупность линий электропередач и подстанций, служащих для передачи и распределения эл. энергии. О подстанциях речь шла в I части курса, поэтому здесь более подробно остановимся на линиях электропередач и, прежде всего, на их классификации – см. след. схему (рис. 1).

Рис. 1

Можно было бы и дальше детализировать классификацию ЛЭП: по напряжению, по материалу и конструкции опор воздушных ЛЭП, по способам прокладки кабелей и т.д. Однако главным, принципиальным отличием ЛЭП, конечно же, является их назначение. Питающие – это системообразующие линии напряжением 110220750 кВ, работающие в замкнутом режиме, т.е. с несколькими источниками питания.

Распределительные же ЛЭП как следует из их названия служат для распределения эл. энергии от эл. станций или от крупных районных подстанций к потребителю. В целях ограничения токов К.З. они, как правило, работают в разомкнутом режиме.

В конструктивном отношении все ЛЭП делятся на воздушные и кабельные, причем область применения кабелей практически ограничена напряжением 110 кВ.

Какая бы ни была ЛЭП – кабельная или воздушная – она обладает емкостью и сопротивлением, активным и индуктивным, равномерно распределенным по её длине. Это усложняет эл. расчет линий.

Для удобства расчетов её представляют с сосредоточенными параметрами, в виде «П» или «Т» - образных схем замещения (см. рис. 2).

Рис. 2

Чаще используется первая из них, «П» - образная, т.к. при длине до 100 км дает погрешность не 2 %.

Здесь R – активное (не омическое) сопротивление, т.е. сопротивление переменному току с учетом ЭДС самоиндукции и поверхностного эффекта. Определяется опытным путем исходя из потерь мощности в ЛЭП

,

откуда

.

У цветных металлов .

С другой стороны активное сопротивление может быть определено по известной формуле:

.

Напомним также, что оно ещё зависит от температуры:

.

Индуктивное сопротивление, в отличие от активного, не зависит ни от сечения проводов, ни от температуры. Оно определяется по формуле:

(для одного провода).

Обычно в инженерных расчетах его принимают равным для воздушных ЛЭП и для кабельных.

Соотношение активного и индуктивного сопротивления в зависимости от их сечения иллюстрируется кривой, приведенной на рис. 3.

Рис. 3

Из этой зависимости следует, что при больших сечениях проводов активным сопротивлением можно пренебречь, при малых , особенно при расчетах кабельных ЛЭП, этого делать нельзя.

Наконец, рассмотрим емкость ЛЭП и емкостную проводимость .

Емкость одной фазы определяется по известной формуле:

,

а 3-ехфазной ЛЭП

,

а - это величина, обратная , т.е.

.

Т.к. при эл. расчетах ЛЭП в неё включают и понизительный трансформатор, то здесь уместно рассмотреть и схемы замещения трансформаторов.

Чаще всего применяется «Г» - образная схема (рис. 4).

Рис. 4

При такой схеме все потери Х.Х переносят в стальной сердечник и потери в нем можно определить из опыта Х.Х:

,

откуда

.

Ток Х.Х. у трансформаторов составляет от 0,7 до 3 % от , и он зависит от . Поэтому реактивную слагающую определяют по формуле:

.

Активное сопротивление трансформатора определяют из опыта К.З.:

откуда

.

Тогда, при известном значении определяют сначала полное сопротивление:

,

а потом и

.

Значения , , , а также находят в справочниках.

Зная параметры ЛЭП: , и , а также трансформаторов , , и можно определить потери мощности в них.

В ЛЭП различают активные потери и реактивные . Первые отражают нагрев проводов, а вторые отражают наличие магнитных полей, что вызывает дополнительные потери активной мощности, т.к. на передачу реактивной мощности затрачивается определенное количество активной мощности. Кроме того потери мощности вызывают дополнительные потери напряжения в ЛЭП.

В 3-ехфазных ЛЭП имеем:

,

и далее

.

- вызываются протеканием активной мощности в сопротивлении ,

- протеканием реактивной мощности в сопротивлении .

Это иллюстрируется на схеме, приведенной на рис. 5.

Рис. 5

Баланс мощностей запишется так:

.

Если ЛЭП состоит из нескольких участков, то:

.

По аналогии можно записать, что

,

а полные потери в ЛЭП:

.

Потери мощности в трансформаторах, также как и в ЛЭП, состоят из потерь активной мощности и реактивной .

В каталогах на силовые трансформаторы указываются 4 параметра: потери в меди , потери в стали , ток Х.Х. в % и . Зная эти величины, нетрудно определить потери, т.е. и , а также, в соответствии с «Г» - образной схемой замещения, и , состоящей из потерь в обмотках трансформатора () и потерь в стали ().

.

Потери активной мощности:

,

где ,

а .

определяются током Х.Х. трансформатора:

,

а вторая слагающая последнего выражения может быть представлена так:

это это

Потери реактивной мощности в трансформаторах запишутся так:

.

Выше уже было отмечено, что

.

Для электрического расчета сети удобно полные потери в трансформаторе представить составляющими из потерь в обмотках () и потери в стали (), т.е.

и

.

Здесь - расчетная мощность;

(из справочника);

(из справочника).

Литература:

1. Караев Р.И. и др. Эл. сети и системы. Желдориздат, 1987 г.

Дата добавления: 2014-01-07