Напругою 330 кВ і вище

Ємнісна провідність лінії зумовлена наявністю ємності між фазними проводами, а також між фазними проводами і землею (рисунок 2.5).

Нехтуючи впливом землі, робочу ємність фази трифазної симетричної (транспонованої) повітряної лінії (Ф/км) можна визначити з достатньою для інженерних розрахунків точністю за формулою

. (2.11)

Ємнісна провідність повітряної лінії

,

де ω – кутова частота змінного струму.

Рисунок 2.5 –Часткові ємності лінії

При лінійній частоті змінного струму 50 Гц ємнісну провідність повітряної лінії (См/км) визначають за формулою

. (2.12)

Для ліній з розщепленими фазами ємнісну провідність визначають за формулою (2.12), в якій радіус проводу приймають рівним R_e. Ємнісну провідність кабелів знаходять за довідником, оскільки вона залежить від конструкції кабелів.

Реактивна провідність лінії зумовлює протікання ємнісного струму, величина якого на початку лінії

. (2.13)

Ємнісна (зарядна) потужність лінії

. (2.14)

У практичних розрахунках ємнісний струм і зарядну потужність ліній визначають за номінальною напругою, а замість ємнісної провідності в схемах заміщення ліній враховують зарядну потужність (рисунок 2.6).

Рисунок 2.6 – Схема заміщення повітряних ліній

Електропередавання напругою 110 - 220 кВ

Ємнісні струми ліній місцевих мереж є незначними у порівнянні з робочими струмами і ними можна знехтувати. В лініях районних мереж напругою 110 кВ і вище, які мають значну довжину, ємнісні струми можуть бути розмірні з робочими, тому при розрахунку режимів районних мереж потрібно враховувати ємнісну провідність ліній.

Ємнісна провідність кабелів значно більша в порівнянні з провідністю повітряних ліній внаслідок невеликих відстаней між жилами кабелів, а також між жилами й заземленою оболонкою кабелів. Довжина кабельних ліній порівняно невелика, тому, незважаючи на значну ємнісну провідність кабелів, їх зарядну потужність не враховують, крім кабелів напругою 35 кВ і вище, для яких зарядну потужність (квар/км) приймають за довідником.

Таким чином, ємнісна потужність, що генерується лінією, визначається в основному напругою лінії, а також залежить від конструкції і довжини лінії. Для ліній надвисоких напруг при значній їх довжині зарядна потужність є розмірною з потужністю навантаження.

У лініях електропередавання напругою до 330 кВ окремі параметри, як вже відзначалося, несуттєво впливають на роботу ліній електропередавання і в схемах заміщення їх можна не враховувати, в зв’язку з чим схеми заміщення у ряді випадків можна спростити. Так, наприклад, у схемах заміщення повітряних ліній напругою 110–220 кВ можна знехтувати активною провідністю (див. рисунок 2.6, а). Для ліній напругою 35 кВ і нижче можна не враховувати активну та ємнісну провідності (рисунок 2.7, а), тому що ємнісні струми в порівнянні з робочими струмами ліній є незначними, а втрати активної потужності в діелектриках таких ліній дуже малі.

а - повітряні лінії напругою 35 кВ і нижче;

б - кабельні лінії напругою 10 кВ і нижче

Рисунок 2.7 – Спрощені схеми заміщення ліній електропередавання

У схемах заміщення кабельних ліній напругою до 10 кВ включно враховують тільки активний опір (рисунок 2.7, б), оскільки індуктивний опір і зарядні струми ліній є дуже малими і ними можна знехтувати. Ємнісну провідність та індуктивний опір враховують в кабельних лініях напругою 35 кВ і вище, а для кабелів напругою 110 кВ і вище потрібно враховувати також активну провідність.

У схемах заміщення ліній постійного струму враховують тільки омічний опір, оскільки для постійного струму x=0 і b=0. Питомі (погонні) параметри проводів і кабелів наводять у довідниках.

Схема замещения ЛЭП

Итак, ЛЭП характеризуется активным сопротивлением R_л, реактивным сопротивлением линии х_л, активной проводимостью G_л, реактивной проводимостью В_л. В расчетах ЛЭП может быть представлена симметричными П- и Т- образными схемами (рис. 4.6).

П – образная схема применяется чаще.

В зависимости от класса напряжения теми или иными параметрами полной схемы замещения можно пренебречь (см. рис. 4.7):

• ВЛЭП напряжением до 220 кВ (Р_кор  0);

• ВЛЭП напряжением до 35кВ (Р_кор  0, Q_c  0);

• КЛЭП напряжением 35кВ (реактивное сопротивление  0)

• КЛЭП напряжением 20 кВ (реактивное сопротивление  0, диэлектрические потери  0);

• КЛЭП напряжением до 10 кВ (реактивное сопротивление  0, диэлектрические потери  0, Q_c  0).

Лекція 4-5. Схеми заміщення трансформаторів і автотрансформаторів

Двообмоткові трансформатори

Під час розрахунку електричних мереж трифазні двообмоткові трансформатори зображують однофазною Г – подібною схемою заміщення (рисунок 2.8).

Активний та індуктивний опори обмоток трансформатора і x_т дорівнюють сумі відповідних опорів первинної обмотки та зведених до напруги цієї обмотки опорів вторинної обмотки

. (2.15)

Активна провідність g_т зумовлена втратами активної потужності в сталі трансформатора (на перемагнічування сталі та від протікання вихрових струмів), а реактивна провідність b_т – реактивною потужністю намагнічування трансформатора. Провідності g_т і b_т в схемі заміщення звичайно приєднують з боку первинної обмотки.

Для визначення дійсної напруги U₂ на виводах вторинної обмотки в схему заміщення (див. рисунок 2.8, б) вмикають ідеальний трансформатор без втрат, за допомогою якого враховують коефіцієнт трансформації

, (2.16)

де U_ВН , U_НН – номінальні напруги обмоток ВН і НН трансформатора.

У практичних розрахунках використовують спрощену схему заміщення трансформатора (рисунок 2.8, в), в якій активну і реактивну провідності враховують у вигляді додаткового навантаження – втрат потужності неробочого ходу трансформатора

, (2.17)

де – втрати активної потужності в сталі; – реактивна потужність намагнічування.

а - умовне позначення; б - схема заміщення; в - спрощена схема заміщення

Рисунок 2.8 – Трифазний двообмотковий трансформатор

Параметри схеми заміщення трансформатора (опори і провідності) можна розрахувати за його паспортними даними, до яких відносять: номінальну потужність S_ном; номінальні напруги обмоток U_BH, U_HH; втрати неробочого ходу ; струм неробочого ходу І_x %; втрати короткого замикання ; напругу короткого замикання U_к % .

Провідності вітки намагнічування можна визначити за даними досліду неробочого ходу трансформатора, під час проведення якого його вторинну обмотку розмикають, а до первинної підводять номінальну напругу, при цьому вимірюють втрати ΔP_x і струм І_х неробочого ходу. Активна і реактивна провідності (См) відповідно дорівнюють

, (2.18)

. (2.19)

Втрати в сталі трансформатора значно менші від реактивної потужності намагнічування , тому повна потужність в режимі неробочого ходу приблизно дорівнює потужності , а струм намагнічування практично має індуктивний характер

, (2.20)

звідки

. (2.21)

Активний та індуктивний опори обмоток трансформатора r_т і x_т визначають за даними досліду короткого замикання. У цьому досліді вторинну обмотку трансформатора закорочують, а до первинної обмотки підводять таку знижену напругу U_к, при якій струми в обмотках досягнуть номінальних значень. Цю напругу називають напругою короткого замикання трансформатора і виражають у відсотках номінальної напруги обмотки

Втратами в сталі трансформатора в досліді короткого замикання можна знехтувати, оскільки напруга U_к значно менша від номінальної напруги U_ном. Тому активна потужність, що споживається трансформатором, практично дорівнює втратам активної потужності в опорах його обмоток при номінальному навантаженні трансформатора. Цю потужність називають потужністю короткого замикання трансформатора і визначають так:

, (2.22)

де І_ном, U_ном – відповідно номінальний струм та номінальна напруга обмотки трансформатора, до якої зводять опір схеми заміщення; S_ном – номінальна потужність трансфор-матора.

З виразу (2.22) активний опір фази трансформатора

. (2.23)

Напруга короткого замикання трансформатора U_к складається із спадів напруги в активному (U_a) і реактивному (U_p) опорах при протіканні струму І_ном.

Активна складова напруги короткого замикання

, (2.24)

або з врахуванням (2.23)

. (2.25)

Реактивна складова напруги короткого замикання

, (2.26)

звідки

. (2.27)

Величину U_p% можна визначити також з трикутника напруг

. (2.28)

У трансформаторах потужністю понад 1000 кВ·А активний опір r_т значно менший від реактивного опору x_т, тому, нехтуючи спадом напруги U_a в активному опорі, можна вважати . Тоді індуктивний опір фази

. (2.29)

Значення активних та реактивних опорів двообмоткових трансформаторів наводять у довідниках.