Идельчик В.И. Электрические системы и сети

Подождите немного. Документ загружается.

50 Конструкции линий электрических сетей Гл.1

2800

§1.6

Токопроводы

внутренние электрические

сети

Рис.

1.17.

Токопроводы промышленных предприятий

внутренние элек-

трические сети:

—

токопровод в закрытой галерее; б

—

гибкий открытый токопровод с расщеплен*

ными фазами на 10 кВ, в

—

токопровод с изоляторами, г

—

шинная сборка до

кВ с болтовым присоединением ответвлений; д—токопровод внутри промыш-

ленного здания, е

—

изолированные провода в петлях на стенках;

ж —

кабель на

стене здания; з — кабели в канале в полу

но это асбестоцементные трубы, стыки которых заделаны

бетоном.

1.6. ТОКОПРОВОДЫ И ВНУТРЕННИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СЕТИ

Токопроводы промышленных предприятий широко при-

меняются для передачи токов в тысячи и сотни ампер при

напряжениях до 20 кВ. По токопроводам высокого напря-

жения

6—20

кВ электроэнергия передается от источников

питания (теплоэлектроцентрали или головной понизитель-

ной подстанции) к цеховым подстанциям и отдельным мощ-

ным электроприемникам. Токопроводами низкого напряже-

ния U<1 кВ выполняют сети внутри цехов промышленных

предприятий.

52 Конструкции линий электрических сетей Г л 1

Токопроводы высокого напряжения прокладывают в за-

крытых галереях или туннелях (рис. 1.17, а) или в виде

шинных мостов и подвесных гибких токопроводов (рис.

(рис.

1.17,6).

Наружные токопроводы

6—20

кВ выполня-

ют из неизолированных однопроволочных или многопрово-

лочных проводов. На рис.

1.17,6

изображен такой откры-

тый токопровод, по сути являющийся видоизмененной ВЛ:

—

фазы токопровода, выполненные из нескольких прово-

дов для снижения реактивного сопротивления; 2

—

желе-

зобетонная или стальная опора, совмещенная с эстакадой

технологического назначения; 3— технологические трубо-

проводы.

Токопроводы внутри цехов обычно выполняют из алю-

миниевых шин. В коррозионноопасных условиях или при

необходимости повышенной гибкости применяют медные

шины. Иногда шины укрепляются с помощью изоляторов

и помещаются в закрытый кожух для защиты от механи-

ческих повреждений, пыли и т.д. (рис. 1.17, в, где

— ко-

жух; 2

—

шина; 3— изоляторы). На рис. 1.17, д показан

магистральный токопровод внутри промышленного здания:

1 — кожух токопровода; 2

—

опора; 3

—

подвеска; 4 — рас-

пределительное устройство.

На рис.

1.17,

г показана простейшая конструкция токо-

провода до 1 кВ, состоящего из неизолированных шин 1,

разъемного стального короба 2 и прокладок 3, изолирую-

щих шины. Зажимы 4 токопровода предназначены для бол-

тового присоединения ответвлений к электроприемникам

при снятом напряжении с шин. Кроме показанных на рис.

1.17,г

применяются токопроводы, на которых устанавлива-

ют ответвительные коробки со специальными разъемными

контактами. С помощью последних можно присоединять

приемники, не снимая напряжение с токопровода, но при

отключенном приемнике.

Внутренние электрические сети расположены внутри

зданий и выполняются изолированными проводами и шну-

рами, кабелями и токопроводами. Провода с резиновой

и пластмассовой изоляцией служат для распределения

энергии силовых и осветительных установок при неподвиж-

ной прокладке на открытом воздухе и внутри помещений,

а провода некоторых марок

—

при открытой проводке

в трубах или под штукатуркой, а также для питания элек-

тродвигателей и подключения промышленных и лаборатор-

§ 1.6 Токопроводы и внутренние электрические

сети

ных переносных аппаратуры и приборов. Соединительные

шнуры предназначены для присоединения различных бы-

товых электрических машин, приборов, радиоаппаратуры,

телевизоров и других подвижных и неподвижных устано-

вок к электрическим сетям переменного тока напряжением

до 0,66 кВ.

Проводки внутренних сетей делятся на открытые и скры-

тые.

Открытые

проводки выполняются по поверхностям

стен, потолков, по фермам и т. д. К ним относятся изоли-

рованные провода, закрепленные на изоляторах или про-

ложенные в стальных лотках, прикрепленных к стенам

(рис.

1.17, е), а также кабели на скобах (рис, 1.17, ж)

и токопроводы.

Скрытые проводки прокладывают внутри стен, полов,

перекрытий. Сменяемые скрытые проводки

—

это провода

и кабели в различных трубах, каналах (рис. 1.17, з), кото-

рые при повреждении можно заменить без разрушения

строительной конструкции. Несменяемые скрытые провод-

ки наглухо заделывают в теле строительной конструкции,

например под слоем штукатурки. При их повреждении на-

до разрушать строительную конструкцию "или заменять

скрытую проводку на открытую.

Вопросы для самопроверки

Перечислите основные типы проводов В Л и конструк-

тивные особенности проводов АС.

Перечислите типы опор и укажите их значение.

Каковы материалы опор и характерные черты их кон-

струкций?

Каковы основные типы изоляторов воздушных линий,

их области применения?

Охарактеризуйте линейную арматуру ВЛ и ее назна-

чение.

6. Какова конструкция кабелей напряжением до 35 кВ?

Каковы их арматура и способу прокладки?

В чем состоят особенности конструкции кабелей с на-

пряжением более 35 кВ?

54 Характеристики

параметры элементов

ЭС Гл. 2

ГЛАВА ВТОРАЯ

ХАРАКТЕРИСТИКИ

ПАРАМЕТРЫ

ЭЛЕМЕНТОВ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ

2.1.

СХЕМЫ ЗАМЕЩЕНИЯ ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ

В большинстве случаев можно полагать, что параметры

линии электропередачи (активное и реактивное сопротив-

ления, активная и емкостная проводимости) равномерно

распределены по ее длине. Для линии сравнительно не-

большой длины распределенность параметров можно не

учитывать и использовать сосредоточенные параметры: ак-

тивное и реактивное сопротивления линии г

и х

, актив-

ную и емкостную проводимости линии £

и Ь

Воздушные линии электропередачи напряжением 110 кВ

и выше длиной до 300—400 км обычно представляются

П-образной схемой замещения (рис. 2.1).

Рис.

2.1. П-образная схема за-

мещения воздушной линии

электропередачи

Активное сопротивление определяется по формуле

где

го —

удельное сопротивление, Ом/км, при температуре

провода +20 °С; /

—

длина линии, км.

Активное сопротивление проводов и кабелей при часто-

те 50 Гц обычно примерно равно омическому сопротивле-

нию.

При этом не учитывается явление поверхностного эф-

фекта. Удельное сопротивление г

для сталеалюминиевых

и других проводов из цветных металлов определяется по

таблицам в зависимости от поперечного сечения. Для

стальных проводов нельзя пренебрегать поверхностным

эффектом, для них г

зависит от сечения и протекающего

тока и также находится по таблицам. При температуре

провода, отличной от 20 °С, сопротивление линии уточня-

ется по соответствующим формулам.

§2.1

Схемы,

замещения линий электропередачи

Реактивное сопротивление определяется следующим об-

разом:

х = х

1, (2.2)

где x

—

удельное реактивное сопротивление, Ом/км.

Удельные индуктивные сопротивления фаз воздушной

линии в общем случае различны. При расчетах симметрич-

ных режимов используют средние значения х

- 0,1441g (D

) + 0,0157, (2.3)

где г

—

радиус провода, см; D

—

среднегеометрическое

расстояние между фазами, см, определяемое следующим

выражением:

p = Vo

, (2.4)

где Dab, Dbc, D

—

расстояние между проводами соответ-

ственно фаз а, Ь, с. Например, при расположении фаз по

углам равностороннего треугольника (рис. 2.2, а) со сто-

роной D среднегеометрическое расстояние равно D.

Dab

р=2? а)

ж ;/; /;; /// /// /// у// /у/

УУ/

Рис.

2 2

Расположение проводов линии электропередачи

—

по углам равностороннего треугольника, 6

—

при горизонтальном расположе

нии фаз

При размещении параллельных цепей на двухцепных

опорах потокосцепление каждого фазного провода опреде-

ляется токами обеих цепей. Изменение х

из-за влияния

второй цепи в первую очередь зависит от расстояния меж-

ду цепями. Отличие х

одной цепи при учете и без учета

Характеристики

параметры

элементов ЭС Гл. 2

влияния второй цепи не превышает 5—6 % и не учитыва-

ется при практических расчетах.

В линиях электропередачи при £/

ном

^330 кВ провод

каждой фазы расщепляется на несколько проводов. Это

соответствует увеличению эквивалентного радиуса. В вы-

ражении (2.3) вместо г

пР

используется

Ф/

jrrzi

= У 'ПР а

$ , (2.5)

где г

эк

—

эквивалентный радиус провода, см; а

СР

—

средне-

геометрическое расстояние между проводами одной фазы,

см;

—

число проводов в одной фазе.

Для линии с расщепленными проводами последнее сла-

гаемое в (2.3) уменьшается в «ф раз, т. е. имеет вид

0,0157/Яф (см. пример 2.3). Удельное активное сопротивле-

ние фазы линии с расщепленными проводами определяется

так:

о — ^опр'^ф»

где

гопр —

удельное сопротивление провода данного сече-

ния, определенное по справочным таблицам.

Для сталеалюминиевых проводов х

определяется по

справочным таблицам в зависимости от сечения, для сталь-

ных— в зависимости от сечения и тока.

Активная проводимость линии соответствует двум ви-

дам потерь активной мощности: от тока утечки через изо-

ляторы и на корону.

Токи утечки через изоляторы малы, и потерями мощно-

сти в изоляторах можно пренебречь. В воздушных линиях

напряжением ПО кВ и выше при определенных условиях

напряженность электрического поля на поверхности про-

вода возрастает и становится больше критической. Воздух

вокруг провода интенсивно ионизируется, образуя свече-

ние

—

корону. Короне соответствуют потери активной мощ-

ности. Наиболее радикальным средством снижения потерь

мощности на корону является увеличение диаметра прово-

да. В связи с этим задаются наименьшие допустимые се-

чения по короне: на 110 кВ — 70 мм

; 150 кВ — 120 мм

;

220 кВ — 240 мм

При расчете установившихся режимов сетей до 220 кВ

активная проводимость практически не учитывается. В се-

тях с t/ном^ЗЗО кВ при определении потерь мощности, при

§ 2.1 Схемы замещения линий электропередачи 57

расчете оптимальных режимов необходимо учитывать

по-

тери

на

корону. Обычно

при

этом учитываются различные

виды зависимости потерь

на

корону

от

напряжения.

Емкостная проводимость линии

обусловлена емко-

стями между проводами разных

фаз и

емкостью провод —

земля

определяется следующим образом:

(2.6)

где

bo—

удельная емкостная проводимость, См/км, которая

может быть определена

по

справочным таблицам

или по

следующей формуле:

—

1£

-6

(2.7)

ср

пр

Для большинства расчетов

сетях ПО—220

кВ

линия

электропередачи обычно представляется более простой

о—•

О О-

J-Ал

•О

•JQc

-о

*Л

CD-

Н<*с

Рис.

2.3. Схемы замещения линий электропередачи:

а,

—

воздушная линия 110—330

кВ с

емкостной проводимостью

и с

реактивной

мощностью, генерируемой емкостью линий;

—

воздушная линия

^щ,

^35 кВ;

г —кабельная линия C/

R(>M

<10

кВ

схемой замещения

(рис.

2.3,6).

этой схеме вместо

ем-

костной проводимости

(рис.

2.3,

а)

учитывается реактивная

мощность, генерируемая емкостью линий. Половина

ем-

костной мощности линии, Мвар, равна

<?с

£/

3£/|

л/

_1-£/»л

(2S)

где

/Уф и

— фазное

междуфазное напряжение,

кВ;

1с — емкостный

ток

на

землю,

/с=

£/ф&

/2.

Характеристики

параметры

элементов ЭС Гл. 2

Из (2.8) следует, что мощность Q

, генерируемая лини-

ей,

сильно зависит от напряжения. Чем выше напряжение,

тем больше емкостная мощность.

Для воздушных линий напряжением 35 кВ и ниже ем-

костную мощность можно не учитывать (рис. 2.3, в). Для

линий t/ном^ЗЗО кВ при длине более 300—400 км для оп-

ределения параметров П-образной схемы замещения учи-

тывают равномерное распределение сопротивлений и про-

водимостей вдоль линии (гл. 7).

Кабельные линии электропередачи представляют такой

же П-образной схемой замещения, что и воздушные ли-

нии (рис. 2.1). Удельные активные и реактивные сопротив-

ления г

определяют по справочным таблицам, так же

как и для воздушных линий. Из (2.3), (2.7) видно, что Хо

уменьшается, а Ьо растет при сближении фазных прово-

дов.

Для кабельных линий расстояния между проводами

значительно меньше, чем для воздушных, и х

очень мало.

При расчетах режимов для кабельных сетей напряжением

10 кВ и ниже можно учитывать только активное сопротив-

ление (рис. 2.3,г). Емкостный ток и Q

в кабельных лини-

ях больше, чем в воздушных. В кабельных линиях высоко-

го напряжения учитывают Q

(рис. 2.3,6), причем удель-

ную емкостную мощность Qco, квар/км, можно определить

по таблицам, приведенным, например, в [10]. Активную

проводимость £

учитывают для кабелей 110 кВ и выше.

Удельные параметры схемы замещения кабеля г

, х

а также Qco, приведенные в справочных таблицах, ориен-

тировочны, более точно их можно определить по завод-

ским характеристикам кабеля.

Пример 2.1. Определим удельные параметры воздушной и кабель-

ной линий электропередачи напряжением 10 кВ, а также параметры

схемы замещения этих линий при их длине 4 км. Воздушная линия вы-

полнена проводами АС 50/8,0 при среднегеометрическом расстоянии

между ними 1 м, кабельная линия — кабелем ААБ 3x50 при средне-

геометрическом расстоянии между жилами кабеля 1,3 см. Максималь-

ная мощность, передаваемая по воздушной линии, составляет 1000 кВХ

ХА, по кабельной — 1600 кВ

•

А.

Для провода марки АС 50/8,0 г

0в

0,603

Ом/км (табл. П.1); диа-

метр провода 9,6 мм. Для кабеля марки ААБ 3x50 г

ок

=0,62 Ом/км

(табл. П.2); диаметр жилы кабеля 2г

=6,4 мм.

Используя выражение (2.3), при подстановке в него значений

cx>

§ 2.1 Схемы замещения линий электропередачи 59

и г

р находим

100

Хов = 0,144Ш -1-0,0157 = 0,35 Ом/км;

д:

ок

= 0,144 lg —^-—+0,0157 = 0,103 Ом/км,

где

#QB,

XQK

— удельные реактивные сопротивления воздушной и ка-

бельной линий.

По табл. П.З и П.2 можно непосредственно найти х

Ов

= 0,35 Ом/км

и #ок=0,09 Ом/км, что проще, чем расчет по формуле (2.3).

Покажем, что для линий 10 кВ можно не учитывать реактивную

проводимость и емкостную мощность. Используя (2.7), определим 6

&ок

— удельные емкостные проводимости воздушной и кабельной ли-

ний:

_1_

lg( 100/0,48)

ов

= 7,58-Ю-

,_,,„„,„ ,- = 3,27-Ю-

См/км;

6 = 7 ,58- 10-е _. _ 12,45- Ю-

См/км.

lg(l ,3/0,32)

Половины реактивных мощностей, генерируемых воздушной и ка-

бельной линиями, в соответствии с выражением (2.8) равны

= — 10

-3,2710—в-4 = 0,65410—? Мвар;

=-i- 102.12,45- Ю-

-4 = 2,49-10-

Мвар.

Так как емкостные мощности линий 10 кВ практически очень ма-

лы в сравнении с передаваемыми максимальными мощностями

1000 кВ-А и 1600 кВ-А, то их можно не учитывать в расчетах и в схе-

ме замещения (см. рис. 2.3, в).

Отношение удельного индуктивного к удельному активному сопро-

тивлению воздушной линии составляет

ов

0,603

В случае кабельной линии это отношение меньше:

^к

£^1

= 0

,167.

ок

0,62

Активная проводимость линий напряжением 10 кВ очень мала и не

учитывается в схеме замещения.