2.4. Учет ёмкостных токов при определении потерь мощности в линиях электропередач

Сравнение потерь мощности в линии электропереда­чи рассчитанных по точным и приближенным форму­лам, показывает, что погрешность приближенных фор­мул минимальна в режиме передачи номинальной мощ­ности и не превышает ±2,5% в режимах передачи мощностей, близких к номинальной, при .

Это объясняется тем, что основное влияние на погрешность приближенных формул оказывает не­учет физических процессов, обусловленных равномер­ным распределением по длине линии индуктивного со­противления и емкостной проводимости. В режиме номинальной мощности последние как бы друг друга компенсируют, т. е. потери реактивной мощности в ин­дуктивном сопротивлении в каждой точке линии равны ёмкостной (зарядной) мощности, генерируемой линией. Активное сопротивление дальних линий электропередачи сравнительно мало, и неучет его распределенности не оказывает существенного влияния на характер проте­кающих в линии физических процессов.

Потери мощности в линии электропередачи с учетом физических процессов, вызванных равномерным распределением по длине индук­тивного сопротивления и ёмкостной проводимости линии при известном напряжении и токе (мощности) в конце линии можно записать в виде

, (2.34)

где – ёмкостный ток линии длиной на расстоянии от ее конца;

и – активный и реактивный ток в конце линии; ток берется со знаком плюс при емко­стном характере и минус при индуктивном;

; здесь – полная мощность в конце линии в относи­тельных единицах на базе натуральной.

При записи выражения (2.34) полагалось, что на­пряжение вдоль линии неизменно и равно номиналь­ному.

После интегрирования формулу (2.34) преобразуем к виду:

. (2.35)

После замены токов через мощности и параметры линии электропередачи, зависимость (2.35) запишется следующим образом:

, (2.36)

или в относительных единицах:

, (2.36а)

где – ёмкостная проводимость линии;

– сопряженный комплекс полного сопротивления ли­нии в относительных единицах на базе волнового.

Использование формул (2.36), (2.36а) при технико-экономическом анализе дальних линий электропередачи для определения потерь мощности в однородных участ­ках в режимах, отличных от номинального, дает удовле­творительные результаты.

2.5. Потери мощности на корону

Потери мощности и энергии, сопровождающие ко­ронный разряд, достигают в линиях 330 кВ и выше нескольких сотен киловатт на один километр линии, т. е. в этих условиях потери на корону не только соизмери­мы, но порою и превышают потери на нагревание про­водов. Явление короны вызывает дополнительный на­грев проводников, повышает интенсивность коррозии проводов и арматуры воздушных линий, создает помехи для радио- и телефонной связи. Возникает необходи­мость борьбы с короной, а, следовательно, изучения факторов, влияющих на ее появление и развитие.

Впервые явление короны было исследовано амери­канским ученым Пиком. На основе проведенных им опы­тов было предложено аналитическое выражение для оценки потерь мощности на корону, кВт/км, во всех трех проводах трехфазной линии переменного тока при частоте 50 Гц

, (2.37)

где – среднегеометрическое расстояние между про­водами, см; – радиус одиночного провода, см; среднегодовое линейное напряжение, кВ; – критиче­ское напряжение, кВ; если фактическое напряжение не превышает критического, то корона отсутствует; – от­носительная среднегодовая плотность воздуха,

,

– среднегодовое барометрическое давление воздуха, мм рт. ст.; – среднегодовая температура воздуха, °С.

Критическое линейное напряжение, кВ, определяется выражением

, (2.38)

где m₁– коэффициент негладкости провода, m₁ = 0,82 - 0,85; m₂ – коэффициент ненастности погоды.

Формулы (2.37) и (2.38) были получены при напря­жениях около 100–200 кВ для условия подвески одного провода в фазе; для более высокого номинального на­пряжения и расщепленных проводов в фазе эти форму­лы, естественно, не могут быть использованы. Однако с их помощью можно оценить степень влияния различ­ных факторов на развитие короны и наметить основные направления борьбы с короной.

Судя по данным формулам, основным средством, увеличивающим критическое напряжение, служит повы­шение радиуса провода. Применяемое при напряжениях 330 кВ и выше расщепление фазы на 2, 3 и более проводов как раз и приводит к повышению эквивалентного радиуса. Менее эффективным мероприятием по борьбе с короной является увеличение среднегеометрического расстояния между проводами, так как в формуле (2.38) оно находится под знаком логарифма. Необходимо также избегать вмятин, заусениц при монтаже провода, применять арматуру с острыми углами, это уменьшает коэффициент негладкости. Остальные составляющие формул (2.37) и (2.48) обусловливаются погодными условиями.