14.6. Расчет линии электропередачи

Особенности электрического расчета линии электропередачи 6 - 10 кв оросительных систем сводятся к следующему.

1. Вследствие незначительных электрических нагру; зок, лежащих в пределах 1 - 5 а, провода электропередачи выбираются не по экономической плотности тока, а по механической прочности.

Обычно для линий электропередач, проходящих по ненаселенным местам, применяются стальные однопроволочные провода (за исключением мест пересечения с наземными инженерными сооружениями).

Потери напряжения в трехфазной линии со сталь­ными проводами при сосредоточенной нагрузке определяют по известной формуле:

где r₀ — активное сопротивление (ом/км) стального провода, определяемое в зависимости от тока линии;

х' — внутреннее индуктивное сопротивление сталь­ного провода (ом/км), также определяемое в зависимости от тока линии;

х" — внешнее индуктивное сопротивление (ом/км), определяемое в зависимости от расстояния между проводами;

cosφ — коэффициент мощности нагрузки линии;

I — нагрузка линии, а;

li — длина участка линии до рассматриваемой нагрузки, км.

Часто для вычисления потерь напряжения в линии пользуются формулой, в которой исходной величиной является мощность:

где P и Q — соответственно активная и реактивная составляющие мощности.

При увеличении нагрузки потери напряжения растут не только вследствие ее роста, но и вследствие увеличе­ния составляющих удельного сопротивления линии.

2. Допускаемый максимальный процент потерь напряжения в линии не должен превышать 15. Он допускается при условии одностороннего питания линии от единственного источника электроэнергии. В этом случае при выборе соответствующих отпаек трансформатора у потребителя (независимо от места его включения в линию) сохраняется номинальное напряжение.

При наличии резервного источника питания допускаемая величина потери напряжения не должна превышать 7,5%. Объясняется это тем, что с изменением действующего источника питания потребители, включенные в конце линии, оказываются в ее начале, и соответственно колебания напряжения у потребителей достигают 15%, что недопустимо.

Кроме того, линию следует проверить на потерю напряжения в пусковом режиме. Здесь, как правило, принимают пуск одного наиболее удаленного двигателя при работе остальных, число которых определяют исходя из коэффициента одновременности.

При трансформаторах типа ОМС потери напряжения в линии с односторонним питанием не должны превышать +5%.

3. Вследствие сравнительно большой протяженности линий 6 - l0 кв следует учитывать их емкостную мощность.

Емкость трехфазной воздушной линии, отнесенная к 1 км длины, для практических расчетов определяется по формуле:

ф/км

где — среднее геометрическое расстояние между осями проводов (индексы указывают фазы);

d — внешний диаметр провода (берется по стандарту на провода).

Емкость линии, выполненной проводом ПСО-5, с проводами, расположенными в вершинах равностороннего треугольника со стороной 1 м, равна:

ф/км

Емкостная мощность линии определяется по формуле:

вар

где U — напряжение линии, в;

ω — угловая частота, равная 314;

С — емкость линии, ф/км;

l —длина линии, кн.

Для линии 6 кв емкостная нагрузка линии на 1 км составит:

вар/км

Для линии 10 кв емкостная нагрузка растет пропорционально квадрату увеличения напряжения и соответственно равна 288 вар/км.

В общем в сетях 6 кв, несмотря на наличие емкостной нагрузки, как правило, преобладает индуктивная нагрузка, и поэтому в отдельных случаях к ней применяют дополнительную емкостную компенсацию: к линии присоединяют статические конденсаторы, улучшающие cosφ. Для линии 10 кв надобность в компенсации индуктивной нагрузки обычно отпадает, так как с увеличением длины линии 10 кв влияние компенсирующей емкостной мощности быстро возрастает.

4. Во всех случаях, когда представляется выбор между напряжениями 6 или 10 кв, рекомендуется применять 10 кв. При этом напряжении (по сравнению с 6 кв) наибольшая допустимая длина линии увеличивается в 2 - 2,5 раза. Это объясняется тем, что, кроме уменьшения в 1,73 раза величины тока, сказывается также влияние поверхностного эффекта стальных проводов.

5. Потери напряжения должны определяться с учетом потерь в трансформаторах; при этом нужно учитывать потери не только трансформаторов, нагруженных в данный момент но и потери холостого хода всех трансформаторов, подключенных к линии. При большом количестве приключенных к линии маломощных трансформаторов суммарные потери холостого хода относительно велики и пренебрежение ими может привести к недопустимой погрешности. Потери в трансформаторах определяются по данным технических характеристик, приведенных в таблице.

Полные активные потери равны:

где ΔP_т — полные активные потери мощности в трансформаторе;

ΔP_мн — активные потери в мели при номинальной нагрузке.

ΔP_м —активные потери в меди при данной фактической нагрузке;

ΔP_с — активные потери в стали ,

S — фактическая нагрузка трансформатора;

S_н — номинальная мощность трансформатора. Полные реактивные потери мощности в трансформаторе могут быть определены по формуле:

,

где ΔQ_мн — реактивные потери в меди при номинальной нагрузке;

—напряжение короткого замыкания, %;

—ток холостого хода трансформатора, %.

Для определения потерь в трансформаторах типа ОМ показаны кривые, построенные по вышеприведенным формулам.

Пример 1. Определить потери в трансформаторе ОМ-1,2/10 при номинальной нагрузке. Пользуясь формулами имеем:

вт

вар

Пример 2. Определить потери в трансформаторе ОМС-5/10 при нагрузке 2,4 ква. Согласно формулам

вт

вар

Пример 3. Расчет падения напряжения в высоковольтной линии.

Имеется магистральный канал длиной 50 км. Нагрузки состоят: 1) из электродвигателей типа АО-32-6 подъемных механизмов затворов, расположенных равномерно по всей длине канала через; каждые 2 км; 2) коммунально-бытовой нагрузки двух домов линейных техников, расположенных на расстоянии 12,5 км с обоих концов канала. Дома двухквартирные с потребляемой мощностью по 2,4 кет

Требуется определить падение напряжения для линий 6 и 10 кв с проводом ПСО-5.

Питание каждого двигателя обеспечивается двумя трансформаторами типа ОМ-1,2, соединенными в открытый треугольник. Преимущества такой схемы были описаны.

Питание коммунально-бытовой нагрузки осуществляется двумя; трансформаторами типа ОМС мощностью 5 ква каждый. При определении суммарных нагрузок линии считаем, что коэффициент одно-времениости К_с для силовой нагрузки равен 0,28. Соответственно число нагруженных трансформаторов равно 50*0,28 = 14 шт., а ненагруженных - 36 шт.

Данные расчета подтверждают вышеизложенные положения, а именно:

а) вследствие большого числа приключенных к линии трансформаторов следует учитывать потери не только в нагруженных трансформаторах, но и потери холостого хода в ненагруженных;

б) емкостная нагрузка протяженных линий существенно влияет на суммарную реактивную нагрузку, особенно при напряжении 10 кв;

в) во всех случаях, когда представляется во­можным, следует выбирать напряжение 10 кв, так как при этом предельная длина линии существенно возрастает.

Для предварительных расчетов допустимую наибольшую длину участков линии можно определить по кривым (рис. 14.6). Предельная длина линии по этим кривым устанавливается в зависимости от удельной нагрузки линии (в ква/км), которая должна определяться с учетом всех потерь в трансформаторах. При построении кривых (2 и 3) учтена емкостная нагрузка линии и зависимость r₀ и x`о от нагрузки (в пределах до 65 ква).