Die Parameter der Phasen der Stromleitungen sind entlang ihrer Länge gleichmäßig verteilt, d.h. Die Stromleitung ist eine Kette mit gleichmäßig verteilten Parametern. Eine genaue Berechnung der Schaltung, die eine solche Schaltung enthält, führt zu komplexen Berechnungen. In diesem Zusammenhang wird, wenn die Stromleitungen der Berechnung im allgemeinen vereinfacht „T“ und „U“ -förmigen Schaltungen mit konzentrierten Parametern Substitution (Abbildung №1) eingesetzt. Die Fehler in der elektrischen Berechnung der Linie bei "T" - und "P" -förmigen Substitutionsschemata sind ungefähr gleich. Sie hängen von der Länge der Linie ab.

Für die Länge gelten Annahmen über die Konzentration von real gleichmäßig verteilten Parametern entlang der Länge der Stromleitung freileitungen  (VL), die 300-350 km nicht überschreitet, und für Kabelleitungen (KL) 50-60 km. Für LEPs großer Länge werden verschiedene Methoden zur Berechnung der Verteilung ihrer Parameter verwendet.

Die Dimensionalität des ES-Schemas und dementsprechend des Systems der Modellgleichungen wird durch die Nummer der Schaltung bestimmt. Daher wird in der Praxis der Berechnung, insbesondere bei der Verwendung von Computern, verwendet häufig ein „U“ - förmige Ersatzschaltung den Vorteil hat, - die 1,5-fache im Vergleich zu kleineren Abmessung Schaltung LEP Modelling „T“ - förmiges Muster. Daher wird die weitere Darstellung unter Bezugnahme auf das "P" -förmige Schema für den Ersatz von Stromübertragungsleitungen durchgeführt.

Unterscheiden Substitution in den Schemata Längsträger - Übertragungsleitungsimpedanz Z = R + jX und Querelemente - Y = G + jB Leitung (Abbildung №2). Die Werte dieser Parameter für die Übertragungsleitungen werden durch den allgemeinen Ausdruck bestimmt

wobei P (R 0, X 0, g 0, b 0) der Wert des longitudinalen oder transversalen Parameters pro 1 km der Linie der Länge L, km ist. Manchmal werden diese Parameter aufgerufen vergänglich.

Für Stromleitungen eines bestimmten Designs und einer bestimmten Klasse wird die Spannung in Teilfällen dieser Schaltungen in Abhängigkeit von der physikalischen Erscheinungsform und dem Wert (Wert) des entsprechenden Parameters verwendet. Lassen Sie uns die kurze Essenz dieser Parameter betrachten.

Aktiver Widerstand verursacht die Erwärmung von Drähten ( wärmeverluste) und hängt vom Material stromführender Leiter und deren Querschnitte ab. Für Leitungen mit Drähten mit kleinem Querschnitt aus Nichteisenmetall (Aluminium, Kupfer) wird angenommen, dass der Widerstand gleich ohmsch (Gleichstromwiderstand) ist, da das Auftreten eines Oberflächeneffekts bei industriellen Frequenzen von 50-60 Hz nicht wahrnehmbar ist (etwa 1%). Bei Leitern mit großem Querschnitt (500 mm 2 oder mehr) ist ein Oberflächeneffekt bei industriellen Frequenzen signifikant.

Der aktive Widerstand der Linie wird durch die Formel Om / km bestimmt.

wo; - spezifischer Widerstand des Drahtmaterials, Ohm mm 2 / km; F - Querschnitt des Phasenleiters (Kern), mm 2. Für technisches Aluminium kann je nach Marke genommen werden; = 29,5-31,5 Ohmmm 2 / km, für Kupfer, = 18-19 Ohm 2 / km.

Der aktive Widerstand bleibt nicht konstant. Es hängt von der Temperatur des Drahtes ab, die durch die Temperatur der Umgebungsluft (Umgebung), die Windgeschwindigkeit und den durch den Draht fließenden Strom bestimmt wird.

Der ohmsche Widerstand kann vereinfacht als Hindernis für die gerichtete Bewegung der Ladungen der Knoten des Kristallgitters des Leitermaterials interpretiert werden, die eine Schwingungsbewegung nahe dem Gleichgewichtszustand ausführen. Die Intensität der Schwingungen und damit der ohmsche Widerstand nehmen mit steigender Leitertemperatur zu.

Die Abhängigkeit des aktiven Widerstandes von der Temperatur des Drahtes t wird in der Form bestimmt

wo - der Standardwert des Widerstands R 0, durch die Formel № 2 berechnet wird, bei der Leitertemperatur t = 20 0 С; α-Temperaturkoeffizient des elektrischen Widerstands, Ohm / Grad (für Kupfer-, Aluminium- und Stahl-Aluminium-Drähte α = 0,00403, für Stahl α = 0,00455).

Die Schwierigkeit bei der Bestimmung des aktiven Widerstandes der Leitungen gemäß Formel Nr. 3 besteht darin, dass die Temperatur des Drahtes in Abhängigkeit von der aktuellen Belastung und der Kühlintensität die Umgebungstemperatur deutlich übersteigen kann. Die Notwendigkeit für eine solche Verfeinerung kann bei der Berechnung saisonaler elektrischer Regimes auftreten.

Wenn die Phase einer Freileitung in n identische Leitungen in dem Ausdruck Nr. 2 aufgeteilt wird, ist es erforderlich, den Gesamtquerschnitt der Phasenleiter zu berücksichtigen:

Der induktive Widerstand wird durch ein Magnetfeld verursacht, das um und innerhalb des Leiters entsteht, wenn ein Strom durch ihn fließt. In der Leiter induzierte EMF-Selbstinduktion, gerichtet nach dem Lenz-Prinzip, die entgegengesetzte EMF-Quelle

Die Gegenwirkung, die die Selbstinduktions-EMF auf die Änderung der Quellen-EMK ausübt und den induktiven Widerstand des Leiters verursacht. Je größer die Flußverkettung definierten Frequenzstrom; f (Strom di / dt-Änderungsrate), und die Phasen Induktivitätswert L, die von der Struktur abhängt (Verzweigung) Phase und Dreiphasen-Stromübertragungsleitung als Ganze, das mehr induktiven Reaktanzelement X = & omega; L. Das heißt, für die gleiche Leitung (oder einfach eine elektrische Spule) mit zunehmender Frequenz des Versorgungsstroms f erhöht sich der induktive Widerstand. Natürlich bei Nullfrequenz (; f = 0), zum Beispiel in Netzwerken gleichstrom, es gibt keinen induktiven Widerstand der Stromleitung.

Die gegenseitige Anordnung von Phasenleitern (Venen) beeinflusst auch den induktiven Widerstand von Phasen von mehrphasigen Übertragungsleitungen. Zusätzlich zu dem EMF der Selbstinduktion wird in jeder Phase eine entgegengesetzte EMF gegenseitiger Induktion induziert. Daher wird, wenn eine symmetrische Anordnung der Phasen, beispielsweise an den Eckpunkten eines gleichseitigen Dreiecks, das sich ergebende Gegenkraft EBW in allen Phasen des gleichen, und somit die gleiche Phase proportional induktiven Widerstand. Bei der horizontalen Anordnung der Phase-Phase-Phase-Phase-Verdrahtung unterscheiden sich die Induktivitäten der Phasenleiter voneinander. Um die Symmetrie (Gleichmäßigkeit) der Phasenparameter auf speziellen Trägern zu erreichen, wird eine Umlagerung (Umordnung) der Phasendrähte durchgeführt.

Der induktive Widerstand, bezogen auf 1 km der Linie, wird durch die empirische Formel Om / km bestimmt.

(5)

Wenn wir den Strom von 50 Hz Frequenz nehmen, wenn der Frequenz f = 314 rad / s für Nichteisen-Metalldrähte (μ = 1) erhalten ohm / km,

(6)

und bei einer Frequenz von 60 Hz (ω = 376,8 rad / s), Ohm / km

(7)

Wenn sich die Phasendrähte einander nähern, nimmt der Einfluss der EMF gegenseitiger Induktion zu, was zu einer Verringerung des induktiven Widerstands der Übertragungsleitung führt. Besonders bemerkbare Abnahme des induktiven Widerstandes (3-5 mal) in kabellinien. Kompakte Hochspannung und Hochspannung hochspannung  Erhöhte Kapazität mit einem um 25-20% geringeren induktiven Widerstand.

Der Wert der mittleren geometrischen Entfernung zwischen den Phasenleitern (Venen), m,

(8)

hängt von der Position der Phasendrähte (Busse) ab. Phase VL kann horizontal oder entlang der Eckpunkte eines Dreiecks liegen, phasenschienen  Leiter in einer horizontalen oder vertikalen Ebene, Adern eines dreiadrigen Kabels - auf den Spitzen eines gleichseitigen Dreiecks. Die Werte von D cp und r pr müssen die gleiche Dimension haben.

In Ermangelung von Referenzdaten kann der tatsächliche Radius der Litzendrähte aus der Gesamtquerschnittsfläche des stromführenden und des Stahlteils des Drahtes bestimmt werden, unter Berücksichtigung der Verdrillung um 15-20% erhöht werden;

(9)

Beachten Sie, dass der induktive Widerstand aus zwei Komponenten besteht: extern und intern. Der externe induktive Widerstand wird durch den externen Magnetfluss, der um die Drähte herum gebildet wird, und die Werte von D CP und R PR bestimmt. Wenn der Abstand zwischen den Phasen abnimmt, nimmt natürlich der Einfluss der EMF gegenseitiger Induktion zu und der induktive Widerstand nimmt ab und umgekehrt. Bei Kabelleitungen mit ihren geringen Abständen zwischen stromführenden Leitern (zwei Größenordnungen weniger als in VL) ist der induktive Widerstand signifikant (3-5 mal) geringer als der von Luftleitern. Zur Bestimmung der X 0 -Kabellinien werden die Formeln Nr. 5 und Nr. 6 nicht verwendet, da sie die Konstruktionsmerkmale der Kabel nicht berücksichtigen.

Daher werden in den Berechnungen die Fabrikdaten zum induktiven Widerstand der Kabel verwendet. Der innere induktive Widerstand wird durch den internen Fluss bestimmt, der sich in den Drähten schließt.

Für Stahldrähte hängt der Wert von der Strombelastung ab und ist in der Literatur angegeben.

Somit hängt der aktive Widerstand der Übertragungsleitung von dem Material, dem Querschnitt und der Temperatur des Drahtes ab. Die Abhängigkeit ist umgekehrt proportional zum Drahtquerschnitt, deutlich ausgedrückt bei kleinen Querschnitten, wenn R 0 ist große Werte, und ist bei großen Querschnitten von Drähten nicht bemerkbar. Der induktive Widerstand der Übertragungsleitung wird durch die Ausführung der Leitungen, den Aufbau der Phase und praktisch unabhängig vom Leitungsquerschnitt bestimmt (der Wert von lg (D CP / r PR) = const).

Die kapazitive Leitfähigkeit beruht auf Kapazitäten zwischen Phasen, Phasenleitern (Wohngebäude) und Erde. In der Schaltung zum Ersetzen der Übertragungsleitung wird die berechnete (Arbeits-) Kapazität des äquivalenten Sternarms aus der Umwandlung des Leitungsdreiecks in einen Stern verwendet (Abbildung 3, c).

In praktischen Berechnungen wird die Arbeitskapazität eines dreiphasigen OL mit einem Draht pro Längeneinheit (F / km) durch die Formel bestimmt

(10)

Die Arbeitskapazität der Kabelleitungen ist wesentlich höher als die Kapazität der Freileitung, da die Adern sehr nahe beieinander liegen und zu Metallmänteln geerdet sind. Außerdem ist die Dielektrizitätskonstante der Kabelisolierung viel größer als Eins - die Dielektrizitätskonstante der Luft. Eine große Vielfalt von Kabelausführungen, das Fehlen ihrer geometrischen Abmessungen macht es schwierig, ihre Arbeitskapazität zu bestimmen, und in diesem Zusammenhang werden in der Praxis die Daten von Betriebs- oder Fabrikmessungen verwendet.

Die kapazitive Leitfähigkeit von HL und CL, cm / km, wird durch die allgemeine Formel bestimmt

Tabelle №1 Arbeitskapazität C 0 (10 -6), F / km, dreiadrige Kabel mit Riemenisolierung

Spannung, kV	Abschnitt einer Vene, mm 2

Unter Berücksichtigung des Ausdrucks # 10, (a) für eine Freileitung mit einer aktuellen Frequenz von 50 Hz, haben wir, S / km,

(11)

und für eine VL mit einer Frequenz der Versorgungsspannung von 60 Hz erhalten wir, S / km,

(12)

Die kapazitive Leitfähigkeit hängt von der Konstruktion des Kabels ab und wird vom Hersteller angegeben, aber für grobe Berechnungen kann sie mit Formel Nr. 11 geschätzt werden.

Unter der Einwirkung der an den Kapazitätsleitungen anliegenden Spannung werden kapazitive (Lade-) Ströme ausgelegt. Dann der berechnete Wert des kapazitiven Stromes pro Längeneinheit, kA / km,

(13)

und die entsprechende Ladeleistung einer dreiphasigen Stromleitung, Mvar / km,

hängt von der Spannung an jedem Punkt ab.

Der Wert der Ladeleistung für die gesamte Stromleitung wird durch die tatsächliche (geschätzte) Spannung am Anfang und am Ende der Leitung, Mvar, bestimmt.

oder ungefähr bei der Nennleitungsspannung

Für Kabel 6-35 kV Papier isoliert und viskoses Imprägnierungs bekannte Blindleistung q 0 pro Kilometer der Linie zu erzeugen, wenn man bedenkt, dass die Gesamterzeugung des CR wird in der Form bestimmt werden,

Übertragungsleitung mit kapazitiver Querleitfähigkeit, raubend Netz von kapazitivem Strom führt, soll die Spannung als eine Quelle von reaktiver (induktiv) Leistung in Betracht gezogen werden, die oft als Lade. Mit einem kapazitiven Charakter reduziert die Ladeleistung die induktive Komponente der Last, die entlang der Leitung zum Verbraucher übertragen wird.

Die Ersatzschaltbilder von Freileitungen, da die Nennspannung von 110 kV und einer CL-35 kV oder mehr sollte Querzweig (Shunts) in Form eines kapazitiven Leitfähigkeiten in oder erzeugte Leistung Q C betrachtet werden

Der Abstand zwischen der Übertragungsleitung Phasen in jeder Klasse von Spannung, insbesondere für die Overhead, die im wesentlichen die gleiche wie die bestimmt Unveränderlichkeit resultierende Flußmittel Phasen und kapazitive Leitungen Wirkung Daher Overhead von traditionellem Design (ohne tiefe Aufspalten Phase und Sonderausführungen von Stützen) reaktive Parameter hängen nicht stark von den strukturellen Eigenschaften von Linie, da das Verhältnis der Abstände zwischen den Phasen und den Sektionen (Radius) von Drähten im wesentlichen unverändert, in den obigen Formeln durch eine logarithmische Funktion widerspiegelt.

Wenn die Phase von 35-220 kV Einzeldrähten der induktiven Reaktanz in engen Grenzen: X 0 = (0,40-0,44) Ohm / km, und kapazitive Leitfähigkeit reicht b 0 = (2,6-2,8) 10 -6 Sm / km. Die Auswirkung der Änderung der Querschnittsfläche (Radius) der Kabeladern auf X 0 ist deutlicher als in der Freileitung. Daher haben wir für CL eine größere Variation des induktiven Widerstands: X 0 ≈ (0,06-0,15) Ohm / km. Für alle Marken von Kabeltrassen und Abschnitten 0,38-10 kV Spannung induktiver Widerstand in einem engeren Bereich liegt (0,06 bis 0,1 W / km) aus den Tabellen der physikalisch-technischer Datenleitungen bestimmt.

Der Durchschnittswert der Ladekapazität pro 100 km für die HVL 110 kV beträgt etwa 3,5 Mvar, für die 220 kV - 13,5 Mvar, für die HV 500 kV-95 Mvar.

Die Berücksichtigung dieser Indikatoren ermöglicht es Ihnen, signifikante Fehler bei der Berechnung von Linienparametern auszuschließen oder diese Parameter in ungefähren Berechnungen zu verwenden, z. B. um die reaktiven Parameter ihrer Länge (km) im Formular zu schätzen

Aktive Leitfähigkeitsverluste durch Wirkleistung verursacht? P durch mangelhafte Isolierung (Leckage auf der Oberfläche des Isolators, Leitungsströme (bias) in dem Isolatormaterial) und Luftionisation um den Leiter aufgrund von Koronaentladung. Die spezifische aktive Leitfähigkeit wird durch die allgemeine Formel des Shunts, Sm / km, bestimmt.

wobei U nom die Nennspannung der Übertragungsleitung in kV ist.

Verluste in der Isolierung der Freileitungen sind unbedeutend, und das Phänomen der Krönung in der Freileitung tritt nur auf, wenn die elektrische Feldstärke die Drahtoberfläche kV MAKS / cm überschreitet:

der kritische Wert beträgt etwa 17-19 kV / cm. Solche Krönungsbedingungen treten in einer 110 kV Freileitung und einer höheren Spannung auf.

Die Krönung und damit die Verluste an Wirkleistung sind stark abhängig von der Spannung der Oberleitung, dem Drahtradius, den atmosphärischen Bedingungen und dem Oberflächenzustand des Drahtes. Je mehr betriebsspannung  und je kleiner der Radius der Drähte ist, desto größer ist die elektrische Feldstärke. Verschlimmerung Wetterbedingungen (hohe Luftfeuchtigkeit, der nasse Schnee, Frost auf der Oberfläche der Drähte), Grate, Kratzer fördern auch das Wachstum des elektrischen Feldes und dementsprechend koronikovanie die aktiven Leistungsverluste. Koronaentladung verursacht Störungen des Radio- und Fernsehempfangs, Korrosion der Oberfläche von Kabeln von Freileitungen.

Um die Verluste an der Krone auf ein wirtschaftlich vertretbares Maß zu reduzieren, legen die Regeln für die Installation von elektrischen Anlagen (PUE) Mindestquerschnitte (Durchmesser) von Drähten fest. Zum Beispiel für VL 110kV-AS 70 (11,8 mm), für HV 220 kV-AC 240 (21,6 mm).

Die Wechselstromverluste für die Krönung werden bei der Modellierung von Freileitungen mit Nennspannungen von 330 kV oder mehr berücksichtigt.

In der CL, unter dem Einfluss der größten Spannung, gibt es Schichten der Taillenisolierung an der Oberfläche der Kabeladern. Je größer die Betriebsspannung des Kabels ist, desto auffälliger sind die Leckströme durch die Isolationsmaterialien und die Verletzung ihrer dielektrischen Eigenschaften. Danach werden sie durch den Tangens des dielektrischen Verlustwinkels tan & dgr ;, der gemäß den Daten des Herstellers genommen wird, charakterisiert.

Die aktive Leitfähigkeit des Kabels pro Längeneinheit

(20)

und der entsprechende Leckstrom in der Kabelisolierung, A,

(21)

Dann sind die dielektrischen Verluste im Isolationsmaterial von CR, MW,

Sie sollten für ein Kabel mit einer Nennspannung von 110 kV oder höher berücksichtigt werden.

In den meisten Fällen kann angenommen werden, dass die Übertragungsleitungsparameter (aktive und reaktive Widerstände, aktive und kapazitive Leitfähigkeiten) entlang ihrer Länge gleichmäßig verteilt sind. Für eine Linie von vergleichsweise geringer Länge kann die Verteilung der Parameter ignoriert werden und die konzentrierten Parameter können verwendet werden: die aktiven und reaktiven Widerstände der R1- und X1-Linien, die aktiven und kapazitiven Leitfähigkeiten der G- und B-Linien.

Freileitungen mit einer Spannung von 110 kV und mehr, bis zu einer Länge von 300-400 km, werden normalerweise durch eine U-förmige Ersatzschaltung dargestellt (Abb. 3.1).

Der aktive Widerstand der Linie wird durch die Formel bestimmt:

Rl = roL, (3.1) wo

ro - spezifischer Widerstand, Ohm / km, bei Kabeltemperatur + 20 ° С;

L - Länge der Linie, km.

Spezifischer Widerstand  r0 wird aus den Tabellen als eine Funktion des Querschnitts bestimmt. Bei einer anderen Drahttemperatur als 200 ° C wird der Widerstand der Leitung verfeinert.

Die Reaktanz ist wie folgt definiert:

Xl = xoL,(3.2)

wo xo ist die spezifische Reaktanz, Ohm / km.

Die spezifischen induktiven Impedanzen der Phasen der Luftleitung sind im Allgemeinen unterschiedlich. In den Berechnungen symmetrische Modi  verwende die Mittelwerte von xo:

wo rpr ist der Radius des Drahtes, cm;

Dcp ist der mittlere geometrische Abstand zwischen den Phasen cm, bestimmt durch den folgenden Ausdruck:

wo Dab, Dbc, Dca die Abstände zwischen den Drähten der Phasen a, b, c sind, Abb. 3.2.

Bei der Anordnung von Parallelschaltungen auf zweikreisigen Trägern wird die Flussverkettung jedes Phasenleiters durch die Ströme beider Stromkreise bestimmt. Die Änderung von x0 aufgrund des Einflusses der zweiten Kette hängt hauptsächlich vom Abstand zwischen den Ketten ab. Die Differenz x0 einer Kette mit und ohne Berücksichtigung des Einflusses der zweiten Kette überschreitet nicht 5-6% und wird in praktischen Berechnungen nicht berücksichtigt.

In den Stromübertragungsleitungen mit U om ³ ЗЗ0кВ ist der Draht jeder Phase in mehrere (N) Drähte aufgeteilt. Dies entspricht einer Zunahme des äquivalenten Radius. Äquivalenter Radius der Teilungsphase:

wo a ist der Abstand zwischen den Drähten in Phase.

Für Stahl-Aluminium-Drähte wird xo durch Referenztabellen in Abhängigkeit von dem Querschnitt und der Anzahl der Drähte in der Phase bestimmt.

Die aktive Leitfähigkeit der G-Leitung entspricht zwei Arten von Wirkleistungsverlusten: vom Leckstrom über die Isolatoren bis zur Korona.

Die Leckströme durch die Isolatoren sind gering, so dass die Leistungsverluste in den Isolatoren vernachlässigt werden können. In Freileitungen mit einer Spannung von 110 kV und darüber erhöht sich unter bestimmten Bedingungen die elektrische Feldstärke auf der Drahtoberfläche und wird kritischer. Die Luft um den Draht ionisiert intensiv und bildet ein Leuchten - die Krone. Korona entspricht dem Verlust der Wirkleistung. Die radikalste Möglichkeit, die Leistungsverluste der Krone zu reduzieren, besteht darin, den Durchmesser des Drahtes zu erhöhen. Die kleinsten zulässigen Querschnitte der Drähte von Freileitungen werden durch den Zustand der Koronabildung normiert: 110 kV - 70 mm2; 220 kV -240 mm 2; 330 kV -2 × 240 mm 2; 500 kV - 3 × 300 mm 2; 750 kV - 4x400 oder 5x240 mm2.

Bei der Berechnung von stationären Regimen elektrische Netzwerke  Spannung bis 220kV wird die aktive Leitfähigkeit praktisch nicht berücksichtigt. In Netzwerken mit Uom3SZ0kV bei der Bestimmung der Leistungsverluste und bei der Berechnung der optimalen Modi ist es notwendig, die Verluste auf der Krone zu berücksichtigen:

D Pk = D PkL = U2g0L, 3.6)

wobei ΔPk0 der spezifische Verlust der Wirkleistung pro Krone ist und g0 die spezifische aktive Leitfähigkeit ist.

Die kapazitive Leitfähigkeit der B-Leitung wird durch die Kapazitäten zwischen den Drähten unterschiedlicher Phasen und der Draht-Erde-Kapazität bestimmt und ist wie folgt definiert:

wobei b & sub0; die spezifische kapazitive Leitfähigkeit S / km ist, die durch Referenztabellen oder durch die folgende Formel bestimmt werden kann:

Für die meisten Berechnungen in 110-220 kV-Netzen wird die Übertragungsleitung üblicherweise durch eine einfachere Substitutionsschaltung dargestellt (Abb.3.3, b). In diesem Schema wird anstelle der kapazitiven Leitfähigkeit (Abb.3.3, a) die Blindleistung berücksichtigt, die durch die Kapazität der Leitungen erzeugt wird. Die Hälfte der kapazitiven (Lade-) Netzleistung, Mvar, ist gleich:

UF und U - Phase und Phase-zu-Phase Spannung, kV;

Ib - kapazitiver Strom zur Masse.

Abb. 3.3. Stromleitungs-Ersatzschemata:

a, b - die Luftleitung 110-220-330 kV;

c - eine Luftlinie mit Unem von £ 35 kV;

d-Kabel-Leitung Unom £ 10 kV

Aus (3.8) folgt, dass die von der Leitung erzeugte Leistung Qb stark von der Spannung abhängt. Bei Luftleitungen mit einer Spannung von 35 kV oder weniger kann die kapazitive Leistung ignoriert werden (Abb.3.3, c). Um Un Linien ³ ZZ0 kV mit einer Länge von mehr als 300 bis 400 km eine gleichmäßige Verteilung des spezifischen Widerstands und die Leitfähigkeit entlang der Linie betrachten. Die Ersatzschaltung für solche Leitungen ist ein Vier-Anschluß-Netzwerk.

Kabelstromleitungen stellen ebenfalls eine U-förmige Ersatzschaltung dar. Spezifische Wirk- und Blindwiderstände ro, xo werden durch Referenztabellen sowie für Freileitungen bestimmt. Aus (3.3), (3.7) ist ersichtlich, dass xo abnimmt und bo zunimmt, wenn die Phasenleiter sich einander nähern. Für Kabelleitungen ist der Abstand zwischen den Leitern wesentlich geringer als die für Luft, so xo klein ist und die Berechnungsmodi für die Kabelspannung von 10 kV oder weniger kann nur Widerstand (Abb.3.3, d) berücksichtigt werden. Kapazitiver Strom  und die Ladeleistung Qb in den Kabelleitungen ist größer als in den Luftleitungen. In Kabelstrecken mit hoher Spannung wird Qb berücksichtigt (Abb.3.3, b). Die aktive Leitfähigkeit G, wird für Kabel von 110 kV und höher berücksichtigt.

3.2. Leistungsverlust in Leitungen

Wirkverluste in den Übertragungsleitungsverluste werden in Leerlauf DRHH (corona Verluste) und Lastverlust (zum Heizdraht) DRN unterteilt:

In den Leitungen wird der Verlust an Blindleistung zur Erzeugung eines magnetischen Flusses innerhalb und um den Draht herum verwendet

Er bestimmt die Erwärmung von Drähten (Wärmeverluste) und ist abhängig vom Material stromführender Leiter und deren Querschnitten. Für Leitungen mit Drähten von einem kleinen Querschnitt, aus Nichteisenmetallen (Aluminium, Kupfer), wird bestimmt, da die Expression von Oberflächeneffekt bei 50-60 Hz Netzfrequenzen unmerklich (ca. 1%) aktiven Widerstand ohmsch (DC-Widerstand), zu sein. Bei Drähten mit einem großen Querschnitt (500 mm oder mehr) ist das Phänomen der Oberflächenwirkung bei industriellen Frequenzen signifikant

Der aktive Leitungswiderstand der Leitung wird durch die Formel Ohm / km bestimmt

wo ist der spezifische Widerstand des Drahtmaterials, Ohm mm / km; FQuerschnitt des Phasenleiters (der Phasenleiter). Für technisches Aluminium kann auf seiner Klasse je nehmen = 29,5-31,5 mm Ohm / km für Kupfer = 18,0-19,0 ​​Ohm mm 2 / km.

Der aktive Widerstand bleibt nicht konstant. Es hängt von der Temperatur des Drahtes ab, die durch die Temperatur der Umgebungsluft (Medium), die Windgeschwindigkeit und den durch den Draht fließenden Strom bestimmt wird.

Der ohmsche Widerstand kann vereinfacht als Hindernis für die gerichtete Bewegung der Ladungen der Knoten des Kristallgitters des Leitermaterials interpretiert werden, die eine Schwingungsbewegung nahe dem Gleichgewichtszustand ausführen. Die Intensität der Schwingungen und damit der ohmsche Widerstand nehmen mit steigender Leitertemperatur zu.

Abhängigkeit des aktiven Widerstandes von der Drahttemperatur tist definiert als

wo ist der Standardwert von Widerstand R 0, wird durch die Formel berechnet (4.2) , bei der Temperatur des Leiters t =20 ° C; a - Temperaturkoeffizient des elektrischen Widerstands, Ohm / Grad (für Kupfer-, Aluminium- und Stahl-Aluminium-Drähte α = 0,00403, für Stahl α = 0,00405).

Die Schwierigkeit bei der Ermittlung des Wirkwiderstandes der Leitungen nach (4.3) besteht darin, dass die Temperatur des Drahtes in Abhängigkeit von der Strombelastung und der Kühlintensität die Umgebungstemperatur deutlich überschreiten kann. Die Notwendigkeit für eine solche Verfeinerung kann bei der Berechnung saisonaler elektrischer Regimes auftreten.

Beim Aufteilen der Phase der OL auf nidentische Drähte im Ausdruck (4.2)   Es ist notwendig, den Gesamtquerschnitt der Phasenleiter zu berücksichtigen:

4.2. Induktiver Widerstand

Aufgrund des Magnetfeldes, das um und innerhalb des Leiters entsteht, wenn es durchfließt wechselstrom. In der Leiter induzierte EMF-Selbstinduktion, richtet sich nach dem Prinzip der Lenz gegenüber der EMF-Quelle

  Die Gegenwirkung, die durch EMF der Selbstinduktion ausgeübt wird, verändert die Quellen EMF und bestimmt den induktiven Widerstand des Leiters. Je größer die Änderung der Flussverknüpfung, bestimmt durch die Frequenz des Stroms = 2nf (die Rate der Stromänderung di/dt) und der Phaseninduktivitätswert L abhängig von der Phasenstruktur (Verzweigungsstruktur) und der dreiphasigen Stromleitung als Ganzes ist der induktive Widerstand des Elements X = L größer. Das heißt, für die gleiche Leitung (oder einfach eine elektrische Spule) mit zunehmender Frequenz des Versorgungsstroms f erhöht sich der induktive Widerstand. Natürlich gibt es für die Nullfrequenz = 2nf = 0 beispielsweise in Gleichstromnetzen keinen induktiven Widerstand der Stromleitung.

Die gegenseitige Anordnung von Phasenleitern (Venen) beeinflusst auch den induktiven Widerstand von Phasen von mehrphasigen Übertragungsleitungen. Zusätzlich zu dem EMF der Selbstinduktion wird in jeder Phase eine entgegengesetzte EMF gegenseitiger Induktion induziert. Daher wird, wenn eine symmetrische Anordnung der Phasen, beispielsweise an den Eckpunkten eines gleichseitigen Dreiecks, die resultierende EMF in allen Phasen der gleichen, und somit die gleiche Phase proportional induktiver Widerstand gegenüberliegt. Bei einer horizontalen Anordnung von Phasenleitern ist die Phasenverbindung der Phasen nicht die gleiche, so dass sich die induktiven Impedanzen der Phasendrähte voneinander unterscheiden. Um die Symmetrie (Gleichmäßigkeit) der Phasenparameter auf speziellen Trägern zu erreichen, wird eine Umlagerung (Umordnung) der Phasendrähte durchgeführt.

Der induktive Widerstand, bezogen auf 1 km der Linie, wird durch die empirische Formel Om / km bestimmt.

Wenn wir den Strom von 50 Hz Frequenz nehmen, wenn die Frequenz = 2nf = 314 rad / s für Nichteisen-Metalldrähte (| m = 1) erhält ohm / km,

Für Freileitungen der nennspannungen  die Beziehungen zwischen den Parametern R 0<ndrähte in der Phase erhöhen den äquivalenten Radius der Aufspaltung der Phasenstruktur (Abbildung 4.4):

(4.23)

wo a ist der Abstand zwischen den Drähten in der Phase, gleich 40-60 cm.

Die Analyse der Abhängigkeit (4.23) zeigt, dass das Äquivalent zeigt, dass der äquivalente Radius der Phase im Bereich von 9,3 cm (at n= 2) bis 65 cm (mit n= 10) und hängt nicht stark vom Querschnitt des Drahtes ab. Der Hauptfaktor für die Änderung ist die Anzahl der Drähte in der Phase. Da der äquivalente Radius der Teilungsphase viel größer ist als der tatsächliche Radius des Drahts der ungeteilten Phase,

der Widerstand einer solchen Freileitung, bestimmt aus einer transformierten Formel der Form (4.24), Ohm / km, sinkt:

(4.24)

Reduzierte X 0 erzielte in erster Linie durch den externen Widerstand X „0 reduziert, relativ klein ist, zum Beispiel, wenn die Phasentrennung Luftleitung 500 kV auf drei Leitungen. - Um 0,29-0,30 Ohm / km, dh etwa .. drittens jeweils mit einer Abnahme des Widerstands

Der Durchsatz (ideale Grenze) der Linie erhöht sich:

(4.25)

Natürlich nimmt mit einem Anstieg des äquivalenten Phasenradius die elektrische Feldstärke um die Phase und folglich der Leistungsverlust für die Krönung ab. der Gesamtwert dieser Verluste auf Overhead hohe und sehr hohe Spannung (220 kV oder mehr) Form nennenswerte Mengen jedoch, dass Buchhaltung Modi in der Analyse der Spannungsklassen Leitungen erfordern ( abb. 4.5).

Die Aufteilung der Phase in mehrere Drähte erhöht die Kapazität der Freileitung und dementsprechend die kapazitive Leitfähigkeit:

(4.26)

Wenn beispielsweise die Phase eines 220 kV-OHLL in zwei Drähte aufgeteilt wird, steigt die Leitfähigkeit von 2,7 10 -6 auf 3,5 10 -6 S / km. Dann ist die Ladekapazität von 220 kV OHL mittlerer Länge, beispielsweise 200 km,

dies entspricht der übertragenen Leistung durch die Freileitung dieser Spannungsklasse, insbesondere mit der natürlichen Netzleistung

(4.27)

4.6.   Stromleitungs-Ersatzschemata

Das Obige ist eine Beschreibung der einzelnen Elemente der Schaltungsersatzschaltungen. In Übereinstimmung mit ihrer physikalischen Manifestation in der Simulation von elektrischen Netzwerken, die Schaltungen von Freileitungen, Kabelleitungen und Sammelschienen abb. 4.5, abb. 4.6, abb. 4.7. Hier sind einige allgemeine Erklärungen für diese Schemata.

Wenn symmetrisches etablierten Modi ES Ersatzschalt Berechnung eine einzige Phase bilden, dh Längs seine Parameter, die Impedanz Z = R + JX darstellen und die Berechnung für einen Phasenleiter (Kern), und in der Spaltphase - .., unter Berücksichtigung die Anzahl der Drähte in der Phase und entspricht dem Radius der Phasenkonstruktion der Oberleitung.

Kapazitive Leitfähigkeit Sun, ermöglicht die Leitung (Kapazität) zwischen den Phasen und zwischen den Phasen und Erde reflektiert Generation Konstruktion Aufladung der gesamten Dreiphasen-Stromleitung:

Aktive Leitfähigkeit der Leitung G,dargestellt als Shunt zwischen Phase (lebend) und dem Punkt der Nullpotentialschaltung (Masse) umfasst gesamten aktiven Leistungsverlust an der Krone (oder Isolation) aus drei Phasen:

  Querleitwerte (Shunts) Y = G + jX  In Substitutionssystemen ist es möglich, die Befugnisse dieser Shunts nicht zu vertreten, sondern zu ersetzen ( abb. 4.5, b; Abb. 4.6, b ).   Zum Beispiel werden anstelle der aktiven Leitfähigkeit die Wirkleistungsverluste in der Freileitung angezeigt:

(4.29)

oder in Isolierung КЛ:

Anstelle der kapazitiven Leitfähigkeit ist die Erzeugung der Ladeleistung anzugeben

  (4.30a)

Die spezifizierte Berücksichtigung der Querzweige der Übertragungsleitungen durch Lasten vereinfacht die Schätzung der elektrischen Modi, die manuell durchgeführt werden. Solche Schemata zum Ersetzen von Linien heißen Design ( abb. 4.5, b; abb. 4.6, b).

Die Übertragungsleitungen mit einer Spannung von bis zu 220 kV, unter bestimmten Bedingungen, können Sie nicht diese oder andere Optionen ignorieren, wenn ihre Auswirkungen auf den Betrieb des Netzes nicht wesentlich ist. In dieser Hinsicht sind die in abb. 4.1kann in einigen Fällen vereinfacht werden.

In der Oberleitung mit einer Spannung von bis zu 220 kV, Leistungsverluste pro Krone, und in der CL bis 35 kV sind die dielektrischen Verluste unbedeutend. Daher vernachlässigen sie in Berechnungen von elektrischen Regimes und nehmen dementsprechend die aktive Leitfähigkeit gleich Null ( abb. 4.6). Die Berechnung der aktiven Leitfähigkeit ist für Freileitungen mit einer Spannung von 220 kV und für CL mit einer Spannung von 110 kV und höher in Berechnungen erforderlich, die eine Berechnung von Leistungsverlusten erfordern, und für Freileitungen mit einer Spannung von 330 kV und höher auch bei der Berechnung von elektrischen Regimen abb. 4.5).

Die Notwendigkeit, die Kapazität und Ladekapazität der Leitung zu berücksichtigen, hängt von der Verhältnismäßigkeit der Lade- und Ladekapazität ab. In lokalen Netzen kleiner Länge bei Nennspannungen bis 35 kV ladeströme  und die Leistung ist viel geringer als die Last. Daher wird die kapazitive Leitfähigkeit in KL nur bei Spannungen von 20 und 35 kV berücksichtigt, und in VL kann sie vernachlässigt werden.

In Fernleitungsnetzen (110 kV und höher) mit beträchtlichen Längen (40-50 km und mehr) können die Ladekapazitäten den Lastkapazitäten entsprechen und entweder direkt verpflichtend verbucht werden ( abb. 4.6, b) oder durch Einführung kapazitiver Leitfähigkeiten ( abb. 4.6, a).

In den Drähten von VL mit kleinen Querschnitten (16-35 mm 2) überwiegen aktive Widerstände, und für große Querschnitte (240 mm 2 in Bezirksnetzen mit einer Spannung von 220 kV und höher) werden die Eigenschaften der Netzwerke durch ihre Induktivitäten bestimmt. Die aktiven und induktiven Impedanzen von Mittelleiterdrähten (50-185 mm 2) liegen nahe beieinander. In einem Kabel mit einer Spannung von bis zu 10 kV kleinen Querschnitten (50 mm 2 oder weniger) ist der aktive Widerstand der maßgebende Faktor, und in diesem Fall können die induktiven Impedanzen nicht berücksichtigt werden ( abb. 4.7, b).

Die Notwendigkeit, induktive Widerstände zu berücksichtigen, hängt auch vom Anteil der reaktiven Komponente des Stroms an der gesamten elektrischen Last ab. Bei der Analyse elektrischer Modi mit geringen Leistungsfaktoren (cos<0,8) индуктивные сопротивления КЛ необходимо учитывать. В про­тивном случае возможны ошибки, приводящие к уменьшению действитель­ной величины потери напряжения.

Die Substitutionsschemata für DC-Übertragungsleitungen können als ein Spezialfall der Wechselstromübertragungsleitungs-Substitutionsschaltungen für X = 0 und b = 0.