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/Ом·м). 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)

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 D_З 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 υ₁=υ₀=с (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 0,6–0,7 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  Ом·см.

Таблиця 3.4 – Типові параметри ПЛ 500 кВ на робочій частоті