Л инии повышенной натуральной мощности

Наиболее важными областями применения линий повышенной натуральной мощности является их использование в качестве транспортных электропередач в схемах выдачи мощности крупных электрических станций, а также создания межсистемных или внутрисистемных связей при передаче больших потоков мощности. Такие линии позволяют уменьшить число цепей сверх того числа, которое достаточно по условиям надежности, а также обеспечить большие перетоки мощности, не переходя к более высокому классу напряжения (особенно в случае относительно коротких линий).

Однако, эффективность внутрисистемных и питающих ВЛ также может быть повышена даже в том случае, если они предназначены для относительно небольших потоков мощности. Покажем это вначале для внутрисистемной линии электропередачи. Потребление реактивной мощности индуктивным сопротивлением такой линии можно определить по следующему выражению:

где приближенно считаем ток в индуктивном сопротивлении линии равным току нагрузки

Генерацию реактивной мощности линии примем

где считаем напряжения в начале и конце линии равными и

Получим отношение

где полная передаваемая мощность определяется соотношением —плотность тока.

Отношение потребляемой мощности к полной передаваемой

Относительная реактивная мощность, генерируемая линией,

В итоге, полная относительная реактивная мощность, потребляемая линией,

откуда видно, что при линия генерирует реактивную мощность, при — потребляет, при линия сбалансирована по реактивной мощности. Если линия спроектирована для работы при соотношении то для обеспечения баланса реактивных мощностей требуется ее источник', генератор, синхронный компенсатор, конденсаторная батарея. При недостаточной их мощности пропускная способность электропередачи снижается.

Так, например, для ВЛ-220 кВ в зависимости от сечения фазы отношение  вычисленное при ,равно: (при 0,92 (300 мм²); 1,22 (400 мм ); 1,5 (500 мм²); 1,77 (600 мм²). Откуда видно, что электропередачи с большим сечением фазы F имеют меньшую относительную пропускную способность в условиях ограничения по реактивной мощности, чем электропередачи с малым сечением. Таким образом, улучшить показатели ВЛ с большим сечением фазы, выполненной одиночным проводом большого сечения F , (допустимым по условию короны) можно путем расщепления фазы на несколько составляющих п единичным сечением При этом суммарное сечение может остаться таким же, как и исходное в случае одного провода.

Рассмотрим далее случай питающей ВЛ (обычно класса напряжения 35-220 кВ), рис. 1.2:

Рис. 1.2.

Заданными основными величинами при проектировании таких линий обычно являются: напряжение центра питания мощность, потребляемая нагрузкой длина линии  плотность тока  Общее сечение фазы ВЛ определяется расчетной нагрузкой  плотностью тока номинальным фазным напряжением и находится из выражения

Последняя формула для показывает, что общее сечение фазы F может быть всегда представлено в виде многопроводной конструкции с числом проводов п и сечением каждого составляющего Минимальное значение Fo определяется механической прочностью провода, длиной пролета, гололедными условиями, предпочтительной шкалой сечений проводов и др.

Рис. 1.3.

Примем для простоты  и положим равными нулю активное сопротивление линии и емкостную проводимость (рис. 1.3). Ток в линии  Напряжение в начале линии равно  модуль напряжения

 (1.6)

Решая (1.6) относительно перепада , получим

 (1.7)

откуда видно, что напряжение у потребителя снижается не только с ростом длины ВЛ (растет индуктивное сопротивление линии ), плотности тока но и сечения  Иными словами, использование больших сечений уменьшает пропускную способность питающих линий электропередачи (максимальное значение передаваемой мощности будет ограничено допустимым перепадом напряжений).

Введем отношение передаваемой мощности к натуральной

 (1.8)

Используем (1.8) для преобразования (1.89) к другому виду с учетом соотношения  Получим

Видно, что для увеличения пропускной способности необходимо с ростом сечения F снижать волновое сопротивление ВЛ. Или, как следует из (1.8), лучшими показателями режима (меньшим перепадом напряжений и потерями мощности) обладают линии с минимальным отношением . Многие из существующих ВЛ 35-220 кВ работают с отношением и лишь при использовании проводов минимальных сечений у них

Кроме увеличения пропускной способности и дальности электропередачи повышение натуральной мощности при прочих равных условиях ведет к снижению потерь активной мощности, что следует из формулы

т.к. напряжение ВЛ с повышенной натуральной мощностью всегда выше, чем в традиционных линиях (при том же токе I).

Недостаточную пропускную способность питающих линий традиционных конструкций в нормальных и послеаварийных режимах (при отключении, например, одной из двух цепей питающих линий) компенсируют источниками реактивной мощности, что, как правило, оказывается дороже повышения натуральной мощности линий.

ЛЕКЦИЯ 2