3 Внутрішні перенапруги та їх обмеження

3.1 Аналітичні методи дослідження перенапруг

3.1.4 Параметри розрахункових схем у каналах прямої і нульової послідовностей

Другим етапом після складання розрахункової схеми є визначення параметрів елементів схеми. Такі параметри, як реактивний і активний опір елементів, залежать від частоти. Спектр частот внутрішніх перенапруг зазвичай не виходить за межі Гц або кругової частоти . Розрахункові формули, що наводяться нижче, відносять до цього діапазону частот.

Обладнання в схемі генератори, трансформатори, реактори заміщаються своїми реактивними опорами. Частотні характеристики цих елементів лінійні:

де   кругова частота виражена в частках від частоти;

х і b у відносних одиницях і відповідають синхронній частоті.

Джерела напруги (е.р.с.) задаються симетричними трійками векторів прямої послідовності. У табл. 3.2 наведено значення реактивних опорів у каналах прямої і нульової послідовностей для елементів схем генераторів Г, трансформаторів Т, автотрансформаторів АТ, реакторів поперечної компенсації Р, ємностей поздовжньої компенсації ПК на робочій частоті.

Як реактивний (індуктивний) опір генератора береться зазвичай значення надперехідного реактивного опору . При цьому вважають, що викликані в демпферних контурах струми за час комутаційного перехідного процесу не встигають згаснути. Допущення припустиме тільки для турбогенераторів. У гідрогенераторах загасання вільних струмів в демпферних контурах обчислюється декількома періодами, тобто наближається за часом до перехідного процесу в довгих лініях. Тому в таких схемах за розрахункове значення реактивного опору гідрогенераторів доцільніше брати перехідний опір .

 

Таблиця 3.2 Схеми прямої і нульової послідовностей елементів електричних мереж

 

Найбільш трудомістке визначення параметрів ліній електропередачі. Порядок розрахунку цих параметрів наводиться нижче.

Лінія задається своїми геометричними розмірами (рис. 3.3) і середньою питомою провідністю землі  (1/Омм). За заданими розмірами визначаються середні відстані:

      середньогеометрична відстань між фазами

;

      середньогеометрична відстань між проводами та їх дзеркальним відображенням

;

 

Рисунок 3.3 Геометричні розміри лінії

      середньогеометрична відстань між проводом і дзеркальним відображенням інших проводів

;

      відстань до еквівалентного зворотного проводу, який імітує землю під час розрахунку нульової послідовності:

;

 

      середньогеометричні розміри всіх проводів

.

Проводи задаються їх радіусом ; для розщеплених проводів використовуються еквівалентні радіуси .

Формули для обчислення індуктивних опорів і ємнісних провідностей на 1 км лінії наводяться в табл. 3.3.

 

Таблиця 3.3 Розрахункові формули для параметрів одноланцюгової ПЛ (без урахування тросів)

Параметри

Питомі фазові параметри ПЛ

Поздовжній опір, Ом/км

Поперечна провідність

1/Ом*км

Пряма послідовність

Нульова послідовність

 

Магнітне поле струмів прямої послідовності в основному зосереджене в повітрі і лише частково проникає в землю. Магнітне поле струмів нульової послідовності проникає в землю на велику глибину. Еквівалентний зворотний провід, що імітує землю, знаходиться на відстані DЗ від проводів лінії. Електричне поле напруги прямої і нульової послідовностей повністю розташоване в повітрі; поверхня землі має нульовий потенціал. Швидкості розповсюдження хвиль каналами прямої і нульової послідовностей рівні:

 та .

 

На лінії з ідеально провідною землею електричні і магнітні поля зосереджені в повітрі та є дуальними. На такій лінії υ10(с швидкість світла). Внаслідок розділення електричних і магнітних полів на лінії з реальною землею, що має кінцеву провідність , швидкість υ1 близька до швидкості світла (), а швидкість υ0 складає приблизно 0,60,7 с. Хвильові опори лінії у каналах прямої і нульової послідовностей рівні  і .

Оскільки, то . За значеннями хвильових опорів  і  можна розрахувати власні z і взаємні  хвильові опори проводів (які вважаються симетричними):

;      .

 

Заземлені троси знижують індуктивні опори і підвищують ємнісну провідність ліній. Проте на сучасних ПЛ вищої напруги троси зазвичай розземляють. В цьому випадку справедливі розрахункові формули ліній без тросів, наведені в табл. 3.3.

У табл. 3.4 наведено типові параметри ліній електропередачі 500 кВ з горизонтальним розташуванням проводів, обчислені для ґрунтів з середнім питомим опором  Омсм.

 

Таблиця 3.4 Типові параметри ПЛ 500 кВ на робочій частоті

Параметри

Пряма послідовність

Нульова послідовність

Активний опір, Ом/км

0,022

0,17

Індуктивний опір, Ом/км

0,29

0,94

Добротність x/r

13,2

6,5

Ємнісна провідність, 1/Омкм

3,910-6

2,710-6

Хвильовий опір, Ом

270

590

Швидкість розповсюдження хвилі, км/с

2,95105

1,97105