Что такое расщепленная фаза

Расщепленная фаза в линиях электропередач сверхвысокого напряжения

К линиям сверхвысокого напряжения (СВН) следует относить линии, работающие под напряжением от 330 до 1150 кВ, такие линии, как правило, называют системообразующими. Совокупность межсистемных линий сверхвысокого напряжения представляет собой Единую Энергосистему страны, а также связь с энергосистемами сопредельных государств.

Необходимость применения высоких уровней напряжения обусловлена необходимостью снижения потерь, которые находятся в обратно пропорциональной зависимости от величины напряжения. Линии СВН рассчитаны на передачу значительных величин мощностей, поэтому выход из строя хотя бы одной системообразующей линии, приводит к тяжелым авариям в энергосистеме.

Из вышесказанного следует, что к надежности таких линий предъявляются самые высокие требования. Некоторые конструкционные решения позволяют повысить надежность и экономическую эффективность линий сверхвысоких напряжений.

Одной из отличительных особенностей линий СВН является применение расщепленной фазы. Каждая фаза представляет собой конструкцию, состоящую из нескольких проводов, расположенных в пространстве по вершинам правильных многоугольников.

На протяжении пролета фазного провода между опорами правильное расположение проводов в пространстве достигается установкой металлических распорок.

Количество проводов в фазе определяется расчетным путем, на основании сравнения нескольких вариантов. Исходя из опыта, установлено оптимальное количество проводов для линий СВН: 330 кВ – 2, 500 кВ – 3, 750 кВ – 4, 1150 кВ – 8.

Причины использования расщепленной фазы. Применение обусловлено здесь несколькими факторами: увеличением пропускной способности, снижением потерь на «корону», снижением напряженности и как следствие уменьшением генерации помех для высокочастотной связи.

При проектировании и строительстве межсистемных линий сверхвысоких напряжений их экономическую эффективность рассчитывают из условия передачи больших токовых нагрузок, так, например, для линий 500 кВ порядка 1000 – 1200 А, 750 кВ от 2000 до 2500 А, 1150 до 5000 А. Для перетоков такой величины сечение одинарного провода должно быть в пределах от 1000 мм2 до 4000 мм2.

Изготовление такого провода, требует специальной технологии. К тому же, транспортировка и монтаж провода такого сечения, представляется весьма не удобным и затратным. Ко всему выше сказанному можно добавить, что применение одного провода большого сечения крайне не эффективно из-за поверхностного эффекта.

Это означает, что плотность тока будет смещена к поверхности провода, а средняя часть сечения использоваться не будет. Применяя технологию расщепленной фазы, общее сечение набирают суммированием сечений отдельных проводов.

Второй причиной применения технологии расщепленной фазы является необходимость снижения напряженности, которая в свою очередь приводит к дополнительным потерям на «корону», и генерации радиопомех для высокочастотной связи.

Сверхвысокие уровни напряжений в системообразующих линиях электропередач приводят к образованию вокруг проводов электрического поля высокой напряженности, при которой возникает коронный разряд на проводах, находящийся в прямой пропорциональной зависимости от диаметра фазного провода.

Чем выше показатель уровня напряженности, при которой начинается коронный разряд, тем меньше потери на корону. Если одиночные провода небольшого сечения разместить в вершинах правильного многоугольника, то такую систему можно рассматривать как один эквивалентный провод.

При определении количества проводов в расщепленной фазе должны быть учтены и механические показатели фазного провода. По механической прочности, должны быть соблюдены нижние возможные границы диапазона суммарного сечения проводов фазы: для ВЛ 330 кВ – не менее 500 мм2, 500 кВ – 900 мм2, 750 кВ – 1200 мм2, 1150 кВ – 4000 мм2. Верхняя граница диапазона суммарного сечения фазы для 750 кВ – 2400 мм2, для ВЛ-1150 – 4000 мм2.

Однако, расчет количества проводов в фазе не сводится только к условиям коронного разряда и снижения радиопомех. При расчетах должны учитываться такие факторы, как: увеличение емкости линии, при увеличении сечения фазного провода, увеличение затрат на компенсацию реактивной мощности.

При увеличении емкости фазы возрастает и напряженность электрического поля под проводами ВЛ, а значит для снижения влияния этого поля на окружающую среду, необходимо увеличить габариты линии, за счет увеличения высоты опор, что также влияет на капиталовложения в строительство ЛЭП.

Следует учитывать, что с ростом уровней напряжения, появляется расхождение расчетов сечения по экономической плотности тока и по условиям короны. Применение расщепленной фазы является лишь одной из особенностей, отличающей линии СВН от линий с более низкими уровнями напряжений.

Источник

Для чего на линиях электропередач сверхвысокого напряжения расщепляют фазу

А вы знаете по какой причине на линиях сверхвысокого напряжения (СВН) применяют не один провод в фазе, а сразу два, четыре и даже сразу восемь проводников? Сейчас я все подробно расскажу.

Что такое СВН линии

Но для лучшего понимания вкратце расскажу, что такое СВН. К линиям сверхвысокого напряжения причисляют такие высоковольтные линии, класс напряжения оных равен: 330 кВ, 500 кВ, 750 кВ и 1150 кВ.

Линии такого напряжения также называют системообразующими, так как с помощью них происходит объединение всей энергетической системы нашей страны. Кроме этого, по таким линиям также выполняется энергосвязь с системами других стран.

Предназначение таких линий заключено в передаче больших мощностей с минимальными потерями. Из всего вышесказанного следует, что поломка одной подобной линии окажется довольно чувствительным ударом для всей энергосистемы страны.

Внешний вид линии сверхвысокого напряжения

Именно по этой причине к надежности подобных линий предъявляются достаточно строгие требования. И одним из необычных конструктивных решений, которое призвано предоставить максимально возможную надежность и решить целый комплекс серьезных проблем – это разделение одного фазного проводника на несколько отдельных.

Для чего вообще расщепляют фазу

Конструктивно расщепленная фаза – это конструкция из нескольких проводников, которые закреплены таким образом, что каждый из проводов является вершиной правильного многоугольника.

Чтобы определить, на сколько проводов нужно разделить фазу, выполняется целый комплекс расчетов. Конечно, уже давно все рассчитано, и чтобы не писать здесь кучу страшных формул, скажу, что фазы СВН в зависимости от напряжения расщепляют следующим образом:

Зачем вообще нужно расщепление

Итак, за счет расщепления фазы на несколько проводников решаются следующие задачи:

А сейчас давайте поговорим о причинах более подробно

Итак, уже ясно, что данные линии нужны для перетока огромной мощности. Так расчетная токовая нагрузка на линию 500 кВ лежит в пределах 1000-1200 А, для СВН 750 кВ уже в пределах 200-2500 А, а для самой мощной линии в 1150кВ токовая нагрузка может достигать 5000 А.

Ну а теперь на минутку вообразите, какое должно быть сечение у провода, чтобы выдержать такие огромные токи.

Согласно ему, ток будет протекать по внешнему радиусу проводника и получается, что центральная часть окажется просто не задействована.

Кроме этого, из-за повышенного напряжения вокруг такого единичного проводника будет сформировано электрическое поле высокой мощности, и это станет причиной появления коронных разрядов на проводнике.

Причем разряд имеет также прямо пропорциональную зависимость от диаметра фазного проводника.

Но, как оказалось, если расположить провода одной фазы в вершинах правильного многоугольника, то полученную таким нехитрым способом систему вполне допустимо представить как единый проводник.

Кроме этого, чем больше показатель напряженности, при котором зарождается коронный разряд, тем ниже потери на корону.

Безусловно, во время проведения подсчетов учитывается огромное количество факторов и именно по этой причине СВН уникальны в своем виде и так кардинально отличаются от привычных для многих линий 6/10/34/110/220 кВ.

Статья оказалась для вас полезной и интересной? Тогда подпишитесь на канал и оцените его. Спасибо за ваше внимание!

Источник

Расщепленные провода, их преимущества и область применения.

Появление коронного разряда на проводах линий электропередачи сопровождается потерями энергии и радиопомехами. Необходимость ограничения до приемлемых значений уровня потерь энергии и радиопомех приводит к тому, что рациональная конструкция проводов и арматуры линий электропередачи в значительной мере определяется коронным разрядом, особенно при сверхвысоких номинальных напряжениях.

Из электростатики известно, что при некотором напряжении U напряжённость поля на поверхности провода радиусом г₀ при расстоянии S между проводами может быть рассчитана по формуле

Теперь можно определить напряжение, при котором возникает корона на проводе, приняв в последнем выражении Е = Екр, учтя коэффициент m получим

Таким образом, основной мерой борьбы с короной является увеличение радиуса провода. При очень высоких номинальных напряжениях пришлось бы применять провода чрезмерно большого сечения, даже если передаваемая мощность невелика. Для уменьшения потерь на корону вместо одного провода в фазе можно применить пучок проводников, находящихся друг от друга на расстоянии нескольких десятков сантиметров. Такой пучок параллельно соединенных проводников называется расщепленным проводом.

Провода расщепленной фазы располагаются в вершинах правильного многоугольника с радиусом описанной окружности г_р, который называется радиусом расщепления. В этом случае эквивалентный радиус расщепленного провода может вычисляться по формуле

14. Распределение напряжения между элементами гирлянды изоляторов и способы его выравнивания.( см. МУ к лаб. раб. № 5)

Источник

Одноцепная транспонированная воздушная линия с расщепленной фазой

Страницы работы

Фрагмент текста работы

Одноцепная транспонированная воздушная линия с расщепленной фазой

У таких линий каждая фаза состоит из N проводов одинакового сечения, расположенных в плоскости, перпендикулярной продольной оси линии, в общем случае по вершинам правильного многоугольника. Расщепление фазы явилось альтернативой увеличения диаметра провода с целью снижения напряженности электрического поля на его поверхности до величины, при которой уровень помех радио- и телевизионному приему и уровень шума не превышают допустимых пределов, а потери да корону имеют экономически оправданное значение. В нашей стране расщепление фазы применяется для линий сверхвысокого напряжения (Uном => 330 кВ).

Число проводов в фазе и расстояния между ними (радиус расщепления) выбираются на основе технико-экономических обоснований [18].

Оптимальные расщепления фазы для линий:

500 кВ — на 3 провода с а = 40 см,

750 кВ — на 4—5 проводов с расстоянием между соседними проводами 40—60 см,

1150 кВ — на 8—10 проводов с а = 40 см.

Погонное активное сопротивление расщепленной фазы (Rоф) определяется в соответствии с параллельным соединением ее проводов:

, (4.75)

где — погонное сопротивление одиночного провода, определяемое при учитываемых схеме повива жил провода, поверхностного и температурного эффектов, потерях в стальном сердечнике.

Погонные индуктивное сопротивление и емкостная проводимость.

Погонные реактивные параметры ВЛЭП с расщепленной фазой определяются по выражениям, аналогичным [ хо =0,1445 lg(Dcp/Rnp)+0,0157 и bо =7,58*10 /lg(Dср/Rпр)].

Расщепление учитывается заменой радиуса единичного провода (Rпр) эквивалентным радиусом расщепленной фазы (Rэ):

(4.76)

где — расстояние от одного из проводов фазы до остальных.

Если провода расположены по вершинам правильного многоугольника выражение (4.76) приводится к виду [23]

, (4.76а)

где — радиус описанной вокруг правильного многоугольника окружности (радиус расщепления), подсчитываемый в соответствии ( рис. 4.5 по формуле

= a/[2sin(/N], (4.77) где a — шаг расщепления (расстояние между соседними проводами).

Рис. 4.5. Эскиз взаимного расположения проводов расщепленной фазы воздушной линии

В частности, при N = 2…4 из (4.76а) и (4.77) вытекают следующие выражения для радиуса расщепления и эквивалентного радиуса:

С учетом введенного понятия эквивалентного радиуса расщеплен ной фазы выражения для определения xo и bo приобретают вид

Как видно из выражения (4.77), радиус расщепления фазы зависит лишь от двух параметров — шага расщепления (a) и числа проводов в фазе (N), т.е. = f(a, N).

Эквивалентный же радиус зависит не только от указанных двух параметров, но и от диаметра (а следовательно, и сечения) провода, т.е. Rэ = f(а, N, F).

На рис. 4.6 в качестве примера показаны зависимости радиуса расщепления и эквивалентного радиуса от числа проводов в фазе при принятом в современных конструкциях ВЛ значении а = 40 см.

Анализ зависимостей показывает, что (1) радиус расщепления меняется в диапазоне от 20 см (при N = 2) до 64,7 см (при N=10). В последнем случае диаметр расщепленной фазы составляет величину около 1,3 м, т.е. конструкция фазы имеет значительные размеры. (2) При неизменном шаге расщепления увеличение сечения провода приводит к относительно небольшим изменениям эквивалентного радиуса. (3) Основным фактором, определяющим изменение Rэ, при этом является количество проводов в фазе ВЛ.

На рис. 4.6 показана также соответствующая кривым и Rэ зависимость относительного значения эквивалентного радиуса R_*э = Rэ/_*от N. При N = 10, F = 600 мм 2 и a = 40 см эквивалентный радиус составляет 56,5 см при радиусе расщепления 64,7 см, а их отношение R_*э = 0,87 (Примечание: относительные значения отмечаются звездочкой в качестве индекса. ).

Источник

ВОЗДУШНЫЕ ЛЭП С РАСЩЕПЛЕННЫМИ ФАЗАМИ

Если каждая фаза выполнена двумя и более проводами, то такая конструк­ция фазы считается расщепленной. В линиях традиционного исполнения с номи­нальным напряжением 330 кВ фазы расщеплены на два провода, в линиях 500 кВ — на три провода, в линиях 750 кВ — на четыре-пять проводов. В отдельных энергосистемах эксплуатируется ВЛ 220 кВ с расщеплением фазы на два провода. Существуют экспериментальные ВЛ по­вышенной пропускной способности с 6—8 и более проводами в фазе.

Основным назначением расщепления фаз является увеличение пропускной способности и снижение (ограничение) коронирования ВЛ до экономически при­емлемого уровня.

Увеличение пропускной способности достигается при неизмен­ном номинальном напряжении и сечении путем снижения индуктивного сопро­тивления ЛЭП. Так, при выполнении фазы nодинаковыми проводами погонное активное сопротивление фазы уменьшается в n раз, т. е.

(2.22)

Однак для ВЛ зазначених номінальних напруг характерні співвідношення між параметрами Ro«Xo. Тому збільшення пропускної здатності досягається в основному зниженням індуктивного опору.

При n проводах у фазі збільшується еквівалентний радіус розщеплення конструкції фази (рис. 2.4):

Однако для ВЛ указанных номинальных напряжений характерны соотно­шения между параметрами R_o«X_o. Поэтому увеличение пропускной способно­сти достигается в основном снижением индуктивного сопротивления.

При n про­водах в фазе увеличивается эквивалентный радиус расщепления конструкции фа­зы (рис. 2.4):

(2.23)

Аналіз залежності (2.23) показує, що еквівалентний радіус фази змінюється в діапазоні від 9,3 см (при n = 2) до 65 см (при n = 10) і мало залежить від перетину дроту. Основним чинником, що визначає є кількість проводів в фазі. Так як еквівалентний радіус розщепленої фази набагато більше дійсного радіуса дроту нерозщепленої фази (» r_пр), то індуктивний опір такій ПЛ, що визначається за формулою виду (2,5), Ом / км, зменшується:

где а — расстояние между проводами в фазе, равное 40—60 см.

Анализ зависимости (2.23) показывает, что эквивалентный радиус фазы из­меняется в диапазоне от 9,3 см (при n = 2) до 65 см (при n = 10) и мало зависит от сечения провода. Основным фактором, определяющим изменение , является количество проводов в фазе. Так как эквивалентный радиус расщепленной фазы намного больше действительного радиуса провода нерасщепленной фа­зы (» r_пр), то индуктивное сопротивление такой ВЛ, определяемое по формуле вида (2,5), Ом/км, уменьшается:

(2.24)

Рис. 2.4. К определению радиуса конструкции расщепленной фазы

Снижение Х_о достигаемое, в основном, за счет уменьшения внешнего со­противления Х’_о,относительно невелико. Например, при расщеплении фазы воз­душной линии 500 кВ на три провода — до 0,29—0,30 Ом/км, т. е. примерно на треть.

Відповідно із зменшенням опору

уве­личивается пропускная способность (идеальный предел) линии:

збільшується пропускна спроможність (ідеальна межа) лінії:

(2.25)

Естественно, что с увеличением эквивалентного радиуса фазы снижа­ется напряженность электрического поля вокруг фазы и, следовательно, потери мощности на коронирование. Тем не менее, суммарные значения этих потерь для ВЛ высокого и сверхвысокого напряжения (220 кВ и более) составляют заметные величины, учет которых необходим при анализе режимов линий указанных клас­сов напряжений (рис. 2.5).

Расщепление фазы на несколько проводов увеличивает емкость ВЛ и соот­ветственно емкостную проводимость:

Природно, що зі збільшенням еквівалентного радіуса фази знижують ється напруженість електричного поля навколо фази і, отже, втрати потужності на коронування. Тим не менш, сумарні значення цих втрат для ПЛ високої і надвисокої напруги (220 кВ і більше) складають помітні величини, облік яких необхідний при аналізі режимів ліній зазначених клас сов напруг (рис. 2.5).

Розщеплення фази на кілька проводів збільшує ємність ПЛ та відповідно Эмнісну провідність:

(2.26)

что соизмеримо с передаваемыми мощностями по ВЛ данного класса напряжения, в частности, с натуральной мощностью линии

Наприклад, при розщепленні фази ПЛ 220 кВ на два дроти, провідність зростає з 2,7 • 10-6 до 3,5 • 10-6 См / км. Тоді зарядна потужність ПЛ 220 кВ середній протяжності, наприклад 200 км, становить 33,88 Мвар,що порівнянно з переданими потужностями по ПЛ даного класу напруги, зокрема, з натуральної потужністю лінії

(2.27)

Характерні дані і співвідношення для параметрів ЛЕП різного класу напруги наведено в табл. 2.2.

Характерные данные и соотношения для параметров ЛЭП различного класса напряжения приведены в табл. 2.2.

Конструктивні і схемно-режимні параметри повітряних ліній

Конструктивные и схемно-режимные параметры воздушных линий

* n_из-Кількість ізоляторів; ** ΔР₀ – втрти на коронуванні при хорошій погоді

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник