Устройство воздушных и кабельных линий электропередачи

Волновые процессы в воздушных и кабельных линиях электропередачи Лекция №1 Устройство воздушных и кабельных линий электропередачи. Основные конструктивные элементы воздушных линий Провода предназначены для передачи электроэнергии. Они могут быть изолированными (для ВЛЗ и ВЛИ) и неизолированными. Тросы воздушных линий располагаются в верхней части опор и служат для защиты линии от прямых ударов молнии. Основные конструктивные элементы воздушных линий Опоры ВЛ предназначены для поддержания проводов и тросов. Опоры изготавливают из дерева (до 110 кВ), металлическими и железобетонными (до 500 кВ). Основные конструктивные элементы воздушных линий Опоры подразделяют на анкерные, промежуточные, прямые и угловые. Также существуют специальные виды опор: переходные, транспозиционные и ответвительные. 5 Основные конструктивные элементы воздушных линий Изоляторы предназначены для крепления проводов к опорам и для изоляции проводов от опор. Изоляторы подразделяются на штыревые (используются до 35 кВ) и подвесные (35 кВ и выше). Маркировка проводов ВЛ Существуют следующие марки сталеалюминиевых проводов: АС, АСК, АСКС, АСКП, АСО, АСУ. Буква А обозначает алюминий, буква С – сталь. В проводе АСК стальной сердечник покрыт специальной антикоррозионной смазкой и двумя лентами пленки. В проводе АСКС межпроволочное пространство стального сердечника, включая его поверхность, заполнено антикоррозионной смазкой. В проводе АСКП смазкой заполнено все межпроволочное пространство провода за исключением наружной поверхности. Кроме того в марку провода входит сечение алюминия, а через дробь – сечение стали. Например, АС 120/19 – это сталеалюминиевый провод с сечением алюминиевой части 120 мм2 , и стальной части – 19 мм2 . Самонесущие изолированные провода Воздушные линии с изолированными проводами подразделяются на линии с самонесущими изолированными проводами, используемыми при напряжениях до 1000 В, и линии с защищенными проводами, используемыми выше 1000 В до 110 кВ включительно. Применяется следующая маркировка: СИП-1, СИП-2, СИП-3, СИП-4, СИП- 7. СИП-1 СИП-2А 8 СИП-4 САМОНЕСУЩИЕ ИЗОЛИРОВАННЫЕ ПРОВОДА СИП-3 СИП-7: 1-токопроводящая жила, 2 - электропроводящий ПЭ, 3- сшитый ПЭ, 4- атмосферостойкий трекингостойкий ПЭ 9 10 12 13 Кабельные линии электропередачи Наряду с применяемыми кабелями с бумажной пропитанной, пластмассовой и резиновой изоляцией, широко применяются кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ). Эта изоляция имеет высокие диэлектрические и механические характеристики, больший диапазон рабочих температур. 14 Кабельные линии электропередачи  СПЭ кабели допускают длительные токи нагрузки на 15…30% больше, чем кабели с бумажной пропитанной изоляцией.  большая термическая стойкость при КЗ.  СПЭ кабели имеют длительный срок службы (до 50 лет).  повреждаемость таких кабелей на 1-2 порядка ниже, чем кабелей с бумажной изоляцией.  меньший вес и радиус изгиба.  строительная длина до 3000 м, сечение жилы до 1000 мм2. 15 16 17 18 Определение параметров воздушных и кабельных линий электропередачи Схема замещения ЛЭП. Общие положения В общем случае линию электропередачи можно представить в виде П-образной схемы замещения четырехполюсника . Величины Rл, Хл, Вл и Gл в общем случае рассчитываются по специальным формулам с учетом распределённости параметров линий. Однако если длина воздушной линии не превышает 300 км, а кабельной – 50 км, то распределённостью можно пренебречь. Схема замещения ЛЭП. Общие положения Активное сопротивление постоянному току: можно Rл  рассчитывать как сопротивление 1 l  nц F где  – удельное сопротивление материала провода; F – сечение провода, мм2; nц – число параллельных цепей линии . Для кабельных линий величину Rл следует рассчитывать через погонное сопротивление r0, которое определяется по справочным данным. Схема замещения ЛЭП. Общие положения Погонное индуктивное сопротивление воздушной линии, Ом/км, при одном проводе на каждую фазу определяется по формуле Dср x 0  0,144  lg rпр  0,0157 где rпр – радиус провода, мм; Dср – среднегеометрическое расстояние между фазами, мм. Dср  3 D12  D13  D23 где D12, D23, D13 – расстояния между фазами. Индуктивное сопротивление линии X л  x0  l nц Схема замещения ЛЭП. Общие положения Погонная емкостная проводимость воздушной линии при частоте 50 Гц, См/км, равна 7,58  10 6 b0  lg Dср rпр Тогда емкостная проводимость линии определяется по формуле Вл  b0  l  nц / 2 Uном, кВ ВЛЗ 6, 10 35 110 220 330 500 D ср, м 0,4 1-1,5 3,5 5 8 11 14 Схема замещения ЛЭП. Общие положения Погонную активную проводимость воздушной линии можно определить по следующей формуле (потери в изоляторах обычно не учитываются): g0  Pкор, 0 2 U ном где Uном – номинальное напряжение, кВ; Ркор,0 – удельные потери на корону, МВт/км. Тогда активная проводимость линии определяется по формуле Gл  g0  l  nц / 2 Параметры ЛЭП при расщеплении фазы В воздушных линиях сверхвысокого напряжения каждая фаза расщеплена на нескольких проводов. Активное сопротивление линии при расщеплении проводов определяется по 1 l формуле: Rл   n  nц F где  – удельное сопротивление материала провода; F – сечение провода, мм2; n – число проводов на фазу (в линиях 330 кВ п=2; в линиях 500 кВ п=3; при 750 кВ п=57; при 1150 кВ n=812). При расщеплении проводов активное сопротивление линии уменьшается. Параметры ЛЭП при расщеплении фазы Погонное индуктивное сопротивление и емкостная проводимость равны x0  0,144  lg Dср rэкв 7, 58 106 b0  D lg ср rэкв 0,0157  n где Dср – среднегеометрическое расстояние между фазами, мм; rэкв – эквивалентный радиус провода, мм; rэкв  где Rр – радиус расщепления, мм: Rр  n n  rпр  R рn 1 a 2 sin   n  где a – расстояние между соседними проводами в фазе. Зарядная мощность линии Если номинальное напряжение не превышает 330 кВ, то потери на коронный разряд незначительны. Поэтому в линиях 330 кВ и ниже активную проводимость можно не учитывать. Можно использовать другой вариант схемы замещения, когда емкость заменяется генерируемой ею зарядной мощностью. Величина этой мощности, MВар, отнесенная ко всем трем фазам, равна 2 Q3  3  U Ф Bл  U 2 Bл где Uф и U – соответственно фазное и линейное напряжения, кВ. Упрощенные схемы замещения Схема замещения ВЛЭП 110-330 кВ и кабельной линии 20 кВ и выше с емкостными проводимостями Схема замещения ВЛЭП 110-330 кВ и кабельной линии 20 кВ и выше с зарядными мощностями Схема замещения ВЛЭП 35 кВ и ниже Схема замещения кабельной линии 10 кВ и ниже 30