Линии электропередач сверхвысокого напряжения. Расщепление фазы
Линия электропередачи сверхвысокого напряжения – это линия электропередачи, функционирующая под напряжением 300, 500, 750 или 1150 киловольт.
Линии передачи сверхвысокого напряжения являются системообразующими, так как образуют единую энергосистему государства и обеспечивают энергетическую связь с соседними странами. Основное назначение таких линий заключается в минимизации потерь при передаче больших мощностей. По это причине к линиям передачи сверхвысокого напряжения предъявляются особые требования. И одно из конструктивных решений, которое способно обеспечить высокую надежность линии - расщепление фазного провода.
Расщепленная фаза представляет собой конструкцию из нескольких проводов, ориентированных в пространстве таким образом, что они находятся в вершинах правильных треугольников. В настоящее время фазы сверхвысокого напряжения расщепляются следующим образом:
- 330 киловольт - по два провода в фазе.
- 500 киловольт - по три провода в фазе.
- 750 киловольт - по четыре провода в фазе.
- 1150 киловольт - по восемь проводов в фазе.
Расщепление фазы не только значительно увеличивает надежность линии, но и увеличивает пропускную способность, уменьшает генерацию помех (при высокочастотной связи) и способствует снижению потерь из-за коронных разрядов.
Конструктивные особенности линий электропередачи сверхвысокого напряжения
Одной из конструктивных особенностей сверхвысокой линии передач является увеличенные габариты, визуально заметны расстояния между фазными проводами и землей, между фазными проводами, а также большая длина изоляционных гирлянд.
Изолятор линии электропередачи – это устройство, которое предназначено для изоляции проводов линии электропередачи от опорной конструкции.
Длина изоляторов определяется величиной рабочего напряжения без учета внешнего или внутреннего перенапряжения, а их количество определяется, как отношение рабочего напряжения к длине пути утечки единичного изолятора. Величина пути утечки зависит от материала, из которого сделан изолятор и его формы, а удельная длина утечки находится в диапазоне от 1,3 - 1,35 см/кВ
Опоры для линий передач сверхвысокого напряжения изготавливаются из металлических ферм или железобетона, иногда эти материалы комбинируются. Все опоры делятся на одностоечные, портальные (двухстоечные) и многостоечные. Для линий 500 кВ применяются портальные опоры (в качестве промежуточных) с горизонтальным расположением фазных проводов, с расстоянием между ними 12 метров. Линии 330 кВ могут быть двухцепными и одноцепными (в отличии от линий 50 кВ, которые могут быть только одноцепными), в этом случае применяют свободностоящие опоры. Для линий 750 кВ применяются портальные опоры с оттяжками, а также V-образные на оттяжках, а для линий 1150 кВ V-образные типа ПОГ 1150 кВ.
Внушительные размеры опор линий передач сверхвысоких напряжений, обусловлены не только требованиями изоляционных расстояний между фазными проводами и землей, но они также должны способствовать уменьшению воздействия напряженности на живые организмы, находящиеся в пределах линий. Напряженность линии зависит от класса напряжения линии и может составлять от 5 до 25 киловольт на метр. Допустимый уровень - 5 киловольт на метр, а более высокие наносит ущерб здоровью человека, если не использовать специальную защиту.
Основные параметры линий передачи сверхвысокого напряжения
К основным параметрам линий передачи сверхвысоких напряжений относятся:
- Удельное активное сопротивление.
- Удельное индуктивное сопротивление.
- Удельная активная проводимость.
- Удельная емкостная проводимость.
- Волновое сопротивление линии сверхвысокого напряжения.
- Коэффициент распространения линии сверхвысокого напряжения
Удельное активное сопротивление рассчитывается по следующей формуле:
$r0 = r0опр / n,$
где, r0опр - удельное погонное сопротивление провода; n - количество проводов фазе.
Формула для расчета удельного индуктивного сопротивления выглядит следующим образом
$Хо = 0,1445 * lg * (Дсг / rэкв) + (0,0157 / n)$
где, Дсг - среднегеометрическое расстояние между фазами; rэкв - эквивалентный радиус провода.
Удельная активная проводимость:
Рисунок 1. Формула. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
где, Ркоп0 - удельные среднегодовые потери активной мощности на коронный разряд; Uном - номинальное напряжение.
Удельная емкостная проводимость рассчитывается следующим образом:
Рисунок 2. Формула. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Выражение для расчета волнового сопротивления линии сверхвысокого напряжения выглядит следующим образом
Рисунок 3. Формула. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
где,
Z0 = r0+jx0; Y0 = g0+jb0; hB = [(-1)-(-2)] - аргумент волнового сопротивления (градусы).
Коэффициент распространения линии сверхвысокого напряжения:
$y = a + iБ$
где, Б - коэффициент затухания; a - коэффициент фазы, который показывает ее изменение на единице длины.
