Ele-prof.ru

Электро отопление
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Удельное значение емкостных токов в кабельных сетях

Емкостной ток параллельных кабелей

Кабельная линия от ячейки до потребителя 10кВ выполнена в виде трех параллельных кабелей одинаковой марки и сечения. Известен удельный емкостной ток Iуд одного кабеля. Система с изолированной нейтралью.

Чтобы посчитать суммарный емкостной ток всех трех кабелей, достаточно ли Iуд умножить на 3 (т.к. емкости при параллельности складываются) и на длину линии L?

I сум = 3 * I уд * L

Или имеет место быть иная зависимость?
К примеру в книге "Компенсация емкостных токов в сетях с незаземленной нейтралью" А.А. Черников есть такая фраза:

Емкостной ток двухцепной линии не равен удвоенному току одной цепи. При наличии двух идущих по одной трассе и в непосредственной близости линий емкостной ток каждой цепи уменьшается. Это вызвано взаимным экранированием проводов обеих цепей

2 Ответ от matu 2018-05-14 09:11:07

  • matu
  • Пользователь
  • Неактивен
  • Зарегистрирован: 2013-02-21
  • Сообщений: 716
  • Репутация : [ 0 | 0 ]
Re: Емкостной ток параллельных кабелей

Думаю это распространяется на воздушные линии. Для кабелей простое арифметическое суммирование будет корректным.

3 Ответ от Electric 2018-10-29 18:36:13 (2018-10-30 18:06:57 отредактировано Electric)

  • Electric
  • Пользователь
  • Неактивен
  • Зарегистрирован: 2013-02-25
  • Сообщений: 52
  • Репутация : [ 0 | 0 ]
Re: Емкостной ток параллельных кабелей

Думаю это распространяется на воздушные линии. Для кабелей простое арифметическое суммирование будет корректным.

Да, экспертиза допустила этот метод расчета, проблем в тот раз не возникло.

Вопрос далее относится к другому объекту, исходный вопрос считаю решеным

На другом объекте вместо одного трехфазного кабеля 3х185 проложены три кабеля сечением по 1х185. Длина, сечения и марка одинаковы, кабели проложены вместе в одном лотке.

В справочниках обычно дается удельная емкость кабелей в А/км ( к примеру, в РД 34.20.179 таблица 11 или Шабад 2003 стр. 141). Я правильно понимаю, что это значение имеется в виду для трехфазного кабеля сразу? И допустимо ли в этом случае: а) Делить это значение на 3 для вычисления емкостного тока от одной фазы б) Принимать это значение для суммарного удельного емкостного тока от трех одножильных кабелей.

4 Ответ от Пользователь 2018-10-29 20:22:52

  • Пользователь
  • Пользователь
  • Неактивен
  • Зарегистрирован: 2012-09-01
  • Сообщений: 966
  • Репутация : [ 0 | 0 ]
Re: Емкостной ток параллельных кабелей

имеется в виду для трехфазного кабеля сразу? И допустимо ли в этом случае: а) Делить это значение на 3 для вычисления емкостного тока от одной фазы

— при ОЗЗ — одна жила кабеля (и ее ёмкость) будет закорочена на землю

5 Ответ от Lekarь 2018-10-29 23:00:10

  • Lekarь
  • Пользователь
  • Неактивен
  • Зарегистрирован: 2014-12-26
  • Сообщений: 4,893
  • Репутация : [ 9 | 0 ]
Re: Емкостной ток параллельных кабелей

Да, экспертиза допустила этот метод расчета, проблем в тот раз не возникло.

Еще один подобный вопрос. На объекте вместо одного трехфазного кабеля 3х185 проложены три кабеля сечением по 1х185. Длина, сечения и марка одинаковы, кабели проложены вместе в одном лотке.

В справочниках обычно дается удельная емкость кабелей в А/км ( к примеру, в РД 34.20.179 таблица 11 или Шабад 2003 стр. 141). Я правильно понимаю, что это значение имеется в виду для трехфазного кабеля сразу? И допустимо ли в этом случае: а) Делить это значение на 3 для вычисления емкостного тока от одной фазы б) Принимать это значение для суммарного удельного емкостного тока от трех одножильных кабелей.

Думаю, что не всё так, как Вы написали. В данном случае рекомендую позвонить в остатки бывшего ОРГРЭС. Их специалисты готовили эту инструкцию. Они более квалифицировано Вас проконсультируют. Как понимаю, одножильные кабели это сшитый полиэтилен?

6 Ответ от retriever 2018-10-29 23:08:23

  • retriever
  • Пользователь
  • Неактивен
  • Зарегистрирован: 2012-11-26
  • Сообщений: 2,577
  • Репутация : [ 12 | 0 ]
Re: Емкостной ток параллельных кабелей

В справочниках обычно дается удельная емкость кабелей в А/км ( к примеру, в РД 34.20.179 таблица 11 или Шабад 2003 стр. 141). Я правильно понимаю, что это значение имеется в виду для трехфазного кабеля сразу?

Я так понимаю это емкость одной жилы на землю, она же емкость нулевой последовательности для симметричного кабеля.
Так есть межфазная емкость, но ее, видимо, за ненадобностью не приводят.

7 Ответ от Electric 2018-10-30 04:22:47 (2018-10-30 04:27:47 отредактировано Electric)

  • Electric
  • Пользователь
  • Неактивен
  • Зарегистрирован: 2013-02-25
  • Сообщений: 52
  • Репутация : [ 0 | 0 ]
Re: Емкостной ток параллельных кабелей

В данном случае рекомендую позвонить в остатки бывшего ОРГРЭС. Их специалисты готовили эту инструкцию. Они более квалифицировано Вас проконсультируют.

Погуглил эту контору в сети. Как-то сомнительно, что они будут тратить время на бесплатные объяснения.

Как понимаю, одножильные кабели это сшитый полиэтилен?

Да, это сшитый полиэтилен.

8 Ответ от Lekarь 2018-10-30 10:39:28

  • Lekarь
  • Пользователь
  • Неактивен
  • Зарегистрирован: 2014-12-26
  • Сообщений: 4,893
  • Репутация : [ 9 | 0 ]
Re: Емкостной ток параллельных кабелей

Погуглил эту контору в сети. Как-то сомнительно, что они будут тратить время на бесплатные объяснения.

Да, это сшитый полиэтилен.

1) говоря по телефону, собеседник по голове не стукнет. Спросить то можно.
2) СПЭ вещь особенная, и те старые инструкции просто не учитывали применение изделий с применением этого материала. А зарубежные переводы литературы как правило делаются в лоб не учитывая особенности наших электрических сетей, в частности связанные с другим режимом работы нейтрали сети на аналогичных классах напряжений.

9 Ответ от zloi 2018-10-30 11:26:05

  • zloi
  • ailleurs
  • Неактивен
  • Откуда: une boîte à musique
  • Зарегистрирован: 2011-01-12
  • Сообщений: 655
Re: Емкостной ток параллельных кабелей

Пропущено ключевое слово — кабель экранированный или нет?

10 Ответ от Electric 2018-10-30 11:35:11 (2018-10-30 11:43:52 отредактировано Electric)

  • Electric
  • Пользователь
  • Неактивен
  • Зарегистрирован: 2013-02-25
  • Сообщений: 52
  • Репутация : [ 0 | 0 ]
Re: Емкостной ток параллельных кабелей

1) говоря по телефону, собеседник по голове не стукнет.

..но вежливо (?) послать может. Так что это пока самый крайний вариант.

2) СПЭ вещь особенная, и те старые инструкции просто не учитывали применение изделий с применением этого материала. А зарубежные переводы литературы как правило делаются в лоб не учитывая особенности наших электрических сетей, в частности связанные с другим режимом работы нейтрали сети на аналогичных классах напряжений.

Пропущено ключевое слово — кабель экранированный или нет?

Точная марка кабеля ПвВнг(А)-LS.
Судя по расшифровке, есть:

Читайте так же:
Выключатель света куда какой провод

экран по жиле из электропроводящей пероксидносшиваемой ПЭ композиции;

экран по изоляции из электропроводящей пероксидносшиваемой ПЭ композиции.

Насколько сильно это все меняет? Честно говоря, мне не приходилось ранее иметь с ними дело в подобных расчетах, могу ошибаться даже в базовых вещах.

11 Ответ от zloi 2018-10-30 11:44:47

  • zloi
  • ailleurs
  • Неактивен
  • Откуда: une boîte à musique
  • Зарегистрирован: 2011-01-12
  • Сообщений: 655
Re: Емкостной ток параллельных кабелей

Точная марка кабеля ПвВнг(А)-LS.
Судя по расшифровке, есть экран по изоляции из электропроводящей пероксидносшиваемой ПЭ композиции.
Насколько сильно это все меняет? Честно говоря, мне не приходилось ранее иметь с ними дело в подобных расчетах, могу ошибаться даже в базовых вещах.

Экранированный, как и ожидалось.
Значит, в отличие от ВЛ, каждый кабель сам по себе, свой собственный. Складываем емкостной ток арифметически.

12 Ответ от Lekarь 2018-10-30 12:51:27

  • Lekarь
  • Пользователь
  • Неактивен
  • Зарегистрирован: 2014-12-26
  • Сообщений: 4,893
  • Репутация : [ 9 | 0 ]
Re: Емкостной ток параллельных кабелей

Экранированный, как и ожидалось.
Значит, в отличие от ВЛ, каждый кабель сам по себе, свой собственный. Складываем емкостной ток арифметически.

тоже с этим согласен. Надо только посмотреть вопрос заземления экрана. Бывают случаи на таких однополюсных кабелях при двустороннем заземлении экрана по нему начинают протекать паразитные токи дающие хорошую прибавку по температуре изоляции кабеля.

13 Ответ от medved.xx 2018-10-30 14:56:20

  • medved.xx
  • Пользователь
  • Неактивен
  • Зарегистрирован: 2017-12-18
  • Сообщений: 52
  • Репутация : [ 0 | 0 ]
Re: Емкостной ток параллельных кабелей

Для кабелей из сшитого полиэтилена есть свои таблицы значения емкостного тока и всех других характеристик как и для 3х жильных кабелей.

14 Ответ от retriever 2018-10-30 15:11:15

  • retriever
  • Пользователь
  • Неактивен
  • Зарегистрирован: 2012-11-26
  • Сообщений: 2,577
  • Репутация : [ 12 | 0 ]
Re: Емкостной ток параллельных кабелей

Кабельная линия от ячейки до потребителя 10кВ выполнена в виде трех параллельных кабелей одинаковой марки и сечения. Известен удельный емкостной ток Iуд одного кабеля. Система с изолированной нейтралью.

Это имеется в виду 3 трехфазных кабеля по 3 жилы/трехжильных, или это 1 трехфазный кабель, сделанный из трех одножильных?

15 Ответ от Рома 2018-10-30 15:38:30

  • Рома
  • Пользователь
  • Неактивен
  • Зарегистрирован: 2011-10-08
  • Сообщений: 21
  • Репутация : [ 0 | 0 ]
Re: Емкостной ток параллельных кабелей

Мой пост, может, и не в тему, но не могу не высказаться. Почему же мы до сих пор говорим и пишем неправильно: "емкостной", а не ёмкостный", "ввода", а не "вводы"?

16 Ответ от Electric 2018-10-30 16:36:58 (2018-10-30 16:38:43 отредактировано Electric)

  • Electric
  • Пользователь
  • Неактивен
  • Зарегистрирован: 2013-02-25
  • Сообщений: 52
  • Репутация : [ 0 | 0 ]
Re: Емкостной ток параллельных кабелей

Это имеется в виду 3 трехфазных кабеля по 3 жилы/трехжильных, или это 1 трехфазный кабель, сделанный из трех одножильных?

Три одножильных кабеля в параллель для передачи трех фаз. т.е. второй вариант.

Мой пост, может, и не в тему, но не могу не высказаться. Почему же мы до сих пор говорим и пишем неправильно: "емкостной", а не ёмкостный", "ввода", а не "вводы"?

Можете написать эссе на эту тему.

17 Ответ от retriever 2018-10-30 17:44:21 (2018-10-30 17:46:59 отредактировано retriever)

  • retriever
  • Пользователь
  • Неактивен
  • Зарегистрирован: 2012-11-26
  • Сообщений: 2,577
  • Репутация : [ 12 | 0 ]
Re: Емкостной ток параллельных кабелей

Три одножильных кабеля в параллель для передачи трех фаз. т.е. второй вариант.

Тогда это точно не для вашего случая, про взаимное экранирование и т.п. У Черникова речь шла про две разные линии, и режимы "обе в параллель" либо "только одна в работе".

Для простоты беру матлаб, запускаю power_lineparam для какой-то забугорной двуцепы (ВЛ) 315 кВ
Вот такие у нее данные по емкостям:

0.1166 0.0700 -0.0211 0.1166 0.0700
C1_1ц C0_1ц C0m12 C1_2ц C0_2ц

Т.е. как можно видеть, взаимная емкость отрицательная (это так и должно быть, это результат перевода межфазных емкостей в узловую форму)
Если предположить, что линии питаются от одного источника нулевой последовательности напряжением U0, то когда они обе в параллель

А когда только одна включена

И т.к. взаимная емкостная проводимость отрицательная, то она вычтется, проводимость в итоге будет меньше, и емкостный ток каждой линии в режиме "обе в параллель" меньше, чем если бы взаимной емкости не было.
Но в вашем случае нет двух разных режимов "включена только одна фаза" и "включены все три фазы", могут быть либо все включены, либо все отключены, и емкостный ток будет какой-то один.

Емкость одной фазы на землю при равенстве межфазных емкостей численно равна емкости нулевой последовательности.

ВОЗДУШНЫЕ ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ

Принципиально расчёты электрических сетей базируются на тех же законах, что и расчёты любой иной цепи переменного тока. Однако специфика электрических сетей в энергетических системах такова, что непосредственное использование приёмов расчёта электрических цепей, известных из электротехники, является весьма затруднительным.

Следовательно, возникает объективная необходимость применить замещение реальных электрических сетей их расчётными схемами. В схемах замещения как собственно линии электропередачи, так и трансформаторы (автотрансформаторы) заменяют набором активных и реактивных сопротивлений и проводимостей. Величины этих сопротивлений и проводимостей, очевидно, должны быть такими, чтобы обеспечивать достоверные результаты расчёта режимов электрических сетей и систем.

Читайте так же:
Кабель для хранения проводов

Кроме того, введение любого элемента в схему замещения должно быть убедительно обосновано, исходя из физических процессов, сопровождающих передачу и преобразование электрической энергии. Наряду с очевидным различием между линиями электропередачи, предназначенными лишь для транспортировки электроэнергии, и трансформаторами, которые помимо передачи электроэнергии ещё обеспечивают преобразование её параметров, можно обнаружить достаточно признаков, общих для обеих категорий. Это последнее обстоятельство в известной степени обеспечивает унифицированный подход при замещении в расчётных схемах электрических сетей как собственно линий электропередачи, так и трансформаторов (автотрансформаторов), являющихся непременными звеньями на пути транспортировки электроэнергии от её производителя к потребителю.

В большинстве случаев можно полагать, что параметры линии электропередачи или, иными словами, активные и реактивные сопротивления и проводимости равномерно распределены по её длине. Для линии сравнительно небольшой длины распределённость параметров можно не учитывать и использовать сосредоточенные параметры: активное rл и реактивное хл сопротивления линии, активную gл и реактивную bл – проводимости линии.

ВОЗДУШНЫЕ ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ

Воздушные линии электропередачи напряжением 110 кВ и выше при длине до 300 — 400 км обычно представляются П-образной схемой замещения (рис. 2.1).

Активное сопротивление определяется по формуле

где rо – удельное сопротивление, Ом/км (при температуре провода +20 о С);

l – длина линии, км.

Для электрических сетей, выполненных из цветного металла, при частоте fс = 50 Гц влияние поверхностного эффекта очень незначительно. Поэтому в расчётах таких сетей активное сопротивление проводов принимают равным их омическому сопротивлению (или сопротивлению постоянному току).

Определение активного сопротивления стальных проводов, применяемых для сетей переменного тока, поскольку эти провода представляют собою ферромагнитный материал, отличается от расчётов сопротивления проводов из цветного металла.

Активное удельное сопротивление для сталеалюминиевых проводов определяется по таблицам в зависимости от поперечного сечения. При температуре провода, отличной от +20°С, сопротивление линии уточняется по известным из курса “Электротехнические материалы” формулам.

Реактивное сопротивление определяется следующим образом

где x – удельное реактивное сопротивление, Ом/км.

Это сопротивление обусловлено переменным магнитным полем, возникающим вокруг проводов линии электропередачи при протекании по ним переменного тока.

Чем больше расстояние между проводами и меньше диаметр провода, тем больше индуктивное сопротивление линии.

Удельные индуктивные сопротивления фаз воздушной линии в общем случае различны. При расчетах симметричных режимов используют среднее значение x:

где rпр – радиус провода;

Dср – среднегеометрическое расстояние между фазами, определяемое соотношением

где Dab; Dbc; Dca – расстояния между проводами соответствующих фаз “a”, “b”, “с”.

Для наиболее распространенных способов расположения фаз характерно одно из двух (рис. 2.2) их размещений.

При размещении параллельных цепей на двухцепных опорах потокосцепление каждого фазного провода определяется токами обеих цепей. Отличие хо одной цепи при учёте и не учете влияния другой цепи не превышает 6 % и не учитывается при практических расчётах.

В ЛЭП при Uн ≥ 330 кВ провод каждой фазы расщепляется на несколько проводов, что соответствует увеличению эквивалентного радиуса провода.

В выражении (2.2) вместо rпр используется

где rэк – эквивалентный радиус провода;

аср – среднеарифметическое расстояние между проводами одной фазы;

nф – число проводов в одной фазе.

Для линии с расщеплёнными проводами последнее слагаемое в (2.2) уменьшается в “nф” раз, т.е. имеет вид 0,0157/ nф.

Активное удельное сопротивление расщеплённой фазы определяется так:

где ro,пр – удельное сопротивление провода данного сечения, определённое по справочным таблицам.

Для сталеалюминиевых проводов хо определяется по справочным таблицам в зависимости от сечения, для стальных – в зависимости от сечения и тока.

Интересно отметить, что расщепление проводов фаз в России впервые было применено в пятидесятые годы на ЛЭП Самара – Москва, в каждой фазе которой подвешены три провода марки АСО – 480 с расстоянием между проводами 400 мм. Это позволило снизить индуктивное сопротивление приблизительно на (25-30)%.

Активная проводимость соответствует двум видам потерь мощности: от тока утечки через изоляторы и на корону.

Токи утечки через изоляторы малы и потерями мощности в них можно пренебречь.

Явление короны заключается в том, что, если напряжённость электрического поля вокруг проводов вследствие приложенного к ним напряжения превышает величину электрической прочности воздуха, равную 21,2 кВ/см (2,12 кВ/мм) при температуре +25 о С, нормальных давлении и влажности, то вокруг проводов возникает ионизация воздуха, проявляющаяся в виде фиолетового свечения, характерного шипящего треска и сопровождающееся запахом озона.

Ионизация воздуха (явление короны) связано с потерями активной мощности. Напряжение, при котором возникают потери на корону, называются коронным или критическим напряжением короны.

Критическое фазное напряжение короны равно:

где mo – коэффициент, учитывающий состояние поверхности провода; для одно-проволочных проводов mo = 0,93…0,98, а для многопроволочных mo = 0,83…0,87;

mn – коэффициент, учитывающий состояние погоды; при сухой и ясной погоде mn = 1; при плохой погоде (туман, иней, гололёд, дождь, снежная буря) mn = 0,8;

δ = — коэффициент, учитывающий атмосферное давление в и температуру воздуха υ ; при в = 76 см. рт. ст. и υ = 25 о С коэффициент δ = 1;

r – наружный диаметр провода (см) (определяется по стандарту на провода);

D – расстояние между осями проводов (см).

Критическое междуфазное напряжение короны

Потери на корону наступают при совпадении напряжения линии с критическим напряжением короны и возрастают по мере увеличения напряжения сверх критического.

Поэтому для выяснения, будет ли в данной ЛЭП потеря мощности на корону, необходимо подсчитать величину критического напряжения короны и сравнить её с величиной рабочего напряжения линии U.

Читайте так же:
Как подсоединить розетку для телевизионного кабеля

Из (2.5) следует, что наиболее радикальным средством снижения потерь мощности на корону (по существу, на исключение короны) является увеличение радиуса провода “r”. В связи с этим существуют нормативы, ограничивающие по минимуму сечение проводов: на 110 кВ – 70 мм 2 ; на 150 кВ – 120 мм 2 ; на 220 кВ – 240 мм 2 .

Как уже отмечалось, при U ≥ 330 кВ практикуется расщепление провода каждой фазы на несколько проводов, что соответствует увеличению эквивалентного радиуса провода.

Как следствие, согласно (2.5), этот приём вызывает увеличение напряжения короны и в соответствии с (2.7) приводит к уменьшению потерь мощности на корону. Эти потери имеют достаточно высокий уровень. В частности, для нерасщеплённых проводов на ВЛ 330 кВ потери достигают 2-4 кВт/км, а на ВЛ 750 кВ (даже при расщеплении фазы на пять проводов) уровень потерь на корону 9-16 кВт/км.

Что касается расстояния между проводами “D”, то, входя под знак логарифма, оно влияет на коронное напряжение незначительно. Физически это объясняется тем, что при увеличении диаметра провода плотность электрического поля у поверхности провода уменьшается в гораздо большей степени, чем от увеличения расстояния между проводами.

К тому же увеличение расстояния между проводами значительно повышает стоимость ЛЭП и для снижения потерь на корону не применяется.

Величина потерь активной мощности на корону во всех трёх фазах при напряжении U с частотой fc = 50 Гц определяется по эмпирической формуле

Активная проводимость, отнесённая к 1км длины линии, может быть найдена из выражения

Формулы (2.5) и (2.7) для определения Uкр,ф и к справедливы для ЛЭП с расположением проводов трёхфазной линии в вершинах равностороннего треугольника.

При расположении проводов в одной плоскости корона на среднем проводе наступает при напряжении на 4% меньшем, а на крайних — на 6% большем, чем Uкр, подсчитанное по (2.5) для расположения проводов в вершинах равностороннего треугольника. Явление короны недопустимо в ЛЭП не только из-за потерь мощности, которые при определённых условиях могут достигать ощутимых значений, но и из-за вызываемых этим явлением коррозии проводов, радиопомех и вредного влияния на провода связи (здесь можно предположить и наличие проводной связи с использованием проводов самой ЛЭП, полагая, в частности, диспетчерскую связь через провода ЛЭП).

В практике проектирования электрических сетей с U ≤ 220 кВ потери на корону не учитываются. В сетях с U > 330 кВ определение потерь мощности при расчёте оптимальных режимов включает в себя и расчёт потерь на корону.

Ёмкостная проводимость линии обусловлена наличием частичных емкостей у каждого из проводов линии как к другим проводам, так и к земле (рис. 2.3).

Рабочая ёмкость провода составляется из частичных ёмкостей и представляет собой отношение всего количества электричества, соответствующего всем силовым линиям, исходящим от данного провода, к другим проводам и к земле, к потенциалу этого провода или, короче говоря, отношение заряда данного провода к его потенциалу. Понятие рабочей ёмкости справедливо лишь для симметричной системы, какой является трёхфазная ЛЭП с расположением проводов в вершинах равностороннего треугольника при достаточной удалённости проводов от земли.

В несимметричной трёхфазной ЛЭП понятием рабочей ёмкости можно пользоваться лишь при условии, что на линии осуществлён полный цикл транспозиции проводов. При этом влиянием на ёмкость земли, соседних проводов и тросов пренебрегают.

Эти допущения дают погрешность в определении рабочей ёмкости воздушных трёхфазных линий в наиболее неблагоприятном случае не более 5 %, что в большинстве случаев допустимо.

В практических расчётах ёмкость воздушной трехфазной линии определяется по формуле:

где Dср и r – соответственно среднее расстояние между осями проводов и радиус провода.

Ёмкостная проводимость линии “bл”, обусловленная ёмкостями между проводами разных фаз и ёмкостью провод-земля, определяется следующим образом

где b — удельная ёмкостная проводимость, См/км;

l – длина линии, км.

Величина “b” находится по справочным таблицам, либо по формуле

Наличие ёмкости проводов вызывает в линии ток, создаваемый приложенным к линии переменным напряжением и соответственно переменным электрическим полем, под влиянием которого происходит перемещение электрических зарядов. Этот ток называется емкостным или зарядным током линии.

Численно удельный ёмкостный – реактивный – ток может быть определён по формуле

где U – междуфазное напряжение, В.

Величина ёмкостного тока на единицу длины при равномерно распределённой ёмкости (bо = const) зависит от величины напряжения в каждой точке линии и поскольку напряжение меняется вдоль линии по величине и по фазе, то также по величине и фазе меняется и ёмкостной ток.

Однако в практических расчётах этим обстоятельством обычно пренебрегают и вместо действительного напряжения принимают номинальное напряжение сети. Ёмкостный ток в начале линии состоит из суммы единичных ёмкостных токов и поэтому ёмкостный ток возрастает от конца к началу линии пропорционально длине линии.

Ток же, обусловленный нагрузкой, не зависит от длины линии. Так как суммарный ток линии определяется геометрическим сложением в каждой точке линии тока нагрузки и ёмкостного тока, то он имеет величину, изменяющуюся по длине линии.

Дата добавления: 2017-06-13 ; просмотров: 6350 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

И вновь о компенсации емкостных токов

Энергетика Коммерческий директор ООО «Энерган» (г. Санкт-Петербург) Г. Г. Перевозкин 4145

В соответствии с Законом РФ о техническом регулировании N 184-Ф3 многие технические вопросы (за исключением непосредственно относящихся к жизни и здоровью людей) будут решаться не государством, а профессиональным сообществом. Поэтому имеющийся опыт и мнения, высказываемые специалистами, могут помочь сравнить позиции, выяснить спорные моменты, обменяться информацией и выработать взвешенное решение по многим важным проблемам, в частности по столь неоднозначной, как способ заземления нейтрали.

Заземление через ДГР

Читайте так же:
Как соединить с розетки выключатель света

Кабельная изоляция, в отличие от воздушной, не является самовосстанавливающейся, и поэтому самоликвидация однофазного замыкания на землю в этих сетях невозможна.

При замыкании на землю возникает протекание большого тока, что приводит к крупным авариям в электрических сетях – выход из строя электродвигателей, кабелей и трансформаторов напряжения из‑за пробоев изоляции, связанных с перенапряжением.

Одним из способов компенсации емкостного тока в кабельных сетях, чаще всего используемым проектировщиками, является применение дугогасящих реакторов (ДГР). В этом случае, в соответствии с правилами устройства электроустановок (ПУЭ), нейтраль сети заземляется через ДГР (этот способ был предложен в 20‑х годах прошлого столетия немецким изобретателем Петерсоном). При реализации этого решения достигаются значительные ограничения кратности дуговых перенапряжений. Однако все достоинства метода компенсации емкостного тока замыкания на землю проявляются только при точной компенсации – настройке ДГР в резонанс (Правилами технической эксплуатации (ПТЭ) допускается работа ДГР с перекомпенсацией не более 5%).

Для сети с заземлением нейтрали через ДГР, при хорошей компенсации емкостного тока, немедленного отключения поврежденного присоединения не требуется. Это позволяет длительно (до 24 часов) сохранять аварийный режим однофазного замыкания на землю (ОЗЗ) сети без ее отключения (при полном отсутствии селективных защит ОЗЗ) и тем самым гарантированно питать остальные (не поврежденные) фидеры до устранения аварии. Данный способ заземления актуален в случае отсутствия резервирования питания.

Новые модели заземления

В последнее время в печати развернулась дискуссия о режимах заземления нейтрали 6‑35 кВ, где авторы высказываются за ту или иную модель, излагают их плюсы и минусы.

В этой полемике обращает на себя внимание активно-индуктивный способ заземления нейтрали, упомянутый авторами Г. Евдокуниным (СПбГПУ, Санкт-Петербург) и И. Мироновым (Фирма «ОРГРЭС», Москва), – когда параллельно плавно настраиваемому дугогасящему реактору автоматически подключается резистор на время, достаточное для срабатывания защиты от замыкания на землю.

Резистор служит для повышения активной составляющей тока КЗ. Комплексное использование достоинства этого метода позволяет определить поврежденное присоединение с помощью традиционных токовых защит. Думается, что данную систему гашения дуги ОЗЗ можно считать оптимальной. В нее входят: автоматически плавно настраиваемый дугогасящий реактор, автоматический регулятор и кратковременно подключаемый автоматически резистор. В результате достигается полная компенсация емкостного тока, используется защита от ОЗЗ, снижается количество случаев групповых отключений электродвигателей и количество одновременно отключающихся присоединений.

К сожалению, в России проблемы компенсации и защиты ОЗЗ в распределительных сетях решаются не системно, хотя многолетний зарубежный опыт активно-индуктивного метода заземления нейтрали широко применяется в Германии, Австрии, Чехии, Финляндии, Швейцарии и доказывает свою высокую эффективность и надежность.

В частности, такие устройства разработаны и выпускаются компаниями «EGE», Чехия (дугогасящие реакторы и резисторы); «E-Aberle», Германия (автоматические регуляторы); «Trench», Австрия (дугогасящие реакторы и автоматические регуляторы). Заслуживают внимания и отечественные разработки фирмы «ОРГРЭС» (автоматические регуляторы); завода «Энергия», г. Рамен­ское (дугогасящие реакторы и автоматические регуляторы); «Электрозавод», Москва (дугогасящие реакторы). Хотя по реакторам последних все чаще слышится заслуженная критика потребителей.

Современная техническая идеология

Материалы «Всероссийской научно-технической конференции «Ограничение перенапряжений и режимы заземления нейтрали сетей 6‑35 кВ», традиционно проходящей в Новосибирске, формируют современную техническую идеологию в энергетике и придают импульс ее развитию. Они служат базой для повышения компетентности специалистов по этой тематике. В то же время Петербургский энергетический институт повышения квалификации руководящих работников и специалистов Минтопэнерго России «ПЭИПК» начал уделять проблеме компенсации емкостных токов повышенное внимание. Институт предоставляет информацию по этой актуальной теме своим слушателям – профильным специалистам. К чтению лекций и проведению семинаров привлекаются сотрудники фирм – разработчиков и производителей оборудования, в том числе и их региональных представительств.

Практический опыт по эффективности комплексного подхода к решению компенсации емкостных токов в электрических сетях на протяжении ряда лет используется специалистами фирмы «ОРГРЭС», а в последнее время к ним присоединились проектные институты Санкт-Петербурга – «Севзапэнергосетьпроект», «Севзапвнипиэнергопроект», «Тяжпромэлектропроект», «Ленпромстройпроект»; Пятигорска – «Пятигорскэнергопроект»; Риги (Латвия) – «Siltumelektrojekts», проектирующий объекты и для заказчиков из России. Все это вселяет надежду, что в скором времени в России на реконструируемых и вновь строящихся энергообъектах начнут повсеместно внедряться современные комплексные (в том числе и активно-индуктивные) системы компенсации емкостных токов.

Проводимость и сопротивление воздушных и кабельных линий

Для того, чтобы произвести расчет электрической сети на потерю напряжения необходимо знать параметры линий, а именно их сопротивления и проводимости. Если производятся расчеты цепей постоянного тока, то вполне достаточно знать только омическое сопротивление линии. А вот при расчете линии переменного тока одного омического сопротивления бывает недостаточно, и помимо активных сопротивлений, необходимо знать еще индуктивные сопротивления и емкостные проводимости проводов и кабелей.

Активное сопротивление проводов и кабелей

Из электротехники известно, что полное сопротивление при равных условиях переменному и постоянному току будут отличаться. Касается это также проводов и кабелей. Это вызвано тем, что переменный ток распределяется по сечению неравномерно (поверхностный эффект). Однако для проводов из цветных металлов и с частотой переменного напряжения 50 Гц этот эффект не оказывает слишком большого влияния и им можно пренебречь. Таким образом, при расчете проводников из цветных металлов, их сопротивления переменному и постоянному току принимаются равными.

На практике активное сопротивление медных и алюминиевых проводников рассчитывают по формуле:

aktivnoe-soprotivlenie-provodov-i-kabelej

Где: l – длина в км, γ – удельная проводимость материала провода м/ом∙мм 2 , r – активное сопротивление 1 км провода на фазу Ом/км, s – площадь поперечного сечения, мм 2 .

Читайте так же:
Ремонт выключателя света с подсветкой

Величина r, как правило, берется из таблиц справочников.

На активное сопротивление провода влияет и температура окружающей среды. Величину r при температуре Θ можно определить по формуле:

aktivnoe-soprotivlenie-provodov-i-kabelej-pri-razlichnyx-znacheniyax-okruzhayushhej-sredy

Где: α – температурный коэффициент сопротивления; r20 – активное сопротивление при температуре 20 0 С, γ20 – удельная проводимость при температуре в 20 0 С.

Стальные провода обладают значительно большими активными сопротивлениями, чем аналогичные провода из цветных металлов. Его увеличение обусловлено значительно меньшей величиной удельной проводимости и поверхностным эффектом, который у стальных проводов выражен гораздо более ярко, чем у алюминиевых или медных. Более того, в стальных проводах присутствуют потери активной энергии на вихревые токи и перемагничивание, что в схемах замещения линий учитывают дополнительной составляющей активного сопротивления.

Активное сопротивление стальных проводов (в отличии от проводов из цветных металлов) сильно зависит от величины протекаемого тока, поэтому использовать постоянное значение удельной проводимости при расчетах нельзя.

Активное сопротивление стальных проводов в зависимости от протекающего тока аналитически выразить весьма трудно, поэтому для его определения используют специальные таблицы.

Индуктивное сопротивление проводов и кабелей

Для определения индуктивного сопротивления (обозначается Х) кабельной или воздушной линии определенной протяженности в километрах удобно пользоваться выражением:

induktivnoe-soprotivlenie-provoda-ili-linii

Где: Х – индуктивное сопротивление одного километра провода или кабеля на фазу, Ом/км.

Х одного километра воздушной или кабельной линии можно определить по формуле:

induktivnoe-soprotivlenie-odnogo-kilometra-linii

Где: Dср – расстояние среднее между проводами или центрами жил кабелей, мм; d – диаметр токоведущей жилы кабеля или диаметр провода, мм; μт – относительная магнитная проницаемость материала провода;

Первый член правой части уравнения обусловлен внешним магнитным полем и называется внешним индуктивным сопротивлением Х / . Из этого выражения видно, что Х / зависит только от расстояния между проводами и их диаметра, а так как расстояние между проводами выбирается исходя из номинального напряжения линии, соответственно Х / будет расти с ростом номинального напряжения линии. Х / воздушных линий больше, чем кабельных. Это связано с тем, что токоведущие жилы кабеля располагаются друг к другу значительно ближе, чем провода воздушных линий.

srednee-rasstoyanie-mezhdu-provodami

Где: D1:2 расстояние между проводами.

Для одинарной трехфазной линии при расположении проводов по треугольнику:

odinarnoj-trexfaznoj-linii-pri-raspolozhenii-provodov-po-treugolniku

При горизонтальном или вертикальном расположении проводов трехфазной линии в одной плоскости:

pri-gorizontalnom-ili-vertikalnom-raspolozhenii-provodov-trexfaznoj-linii-v-odnoj-ploskosti

Увеличение сечения проводов линии ведет к незначительному уменьшению Х / .

Второй член уравнения для определения X обусловлен магнитным полем внутри проводника. Он выражает внутреннее индуктивное сопротивление Х // .

Таким образом выражение для Х можно представить в виде:

uproshhennoe-uravnenie-dlya-induktivnogo-soprotivleniya-na-1-km-dliny-linii

Для линий из немагнитными материалов μ = 1 внутреннее индуктивное сопротивление Х // по сравнению с внешним Х / составляет ничтожную величину, поэтому им очень часто пренебрегают.

В таком случае формула для определения Х примет вид:

uproshhennaya-formula-dlya-opredeleniya-induktivnogo-soprotivleniya

Для практических расчетов индуктивные сопротивления кабелей и проводов определяют по соответствующим таблицам.

В случае приближенных расчетов можно считать для воздушных линий напряжением 6-10 кВ Х = 0,3 – 0,4 Ом/км, а для кабельных Х = 0,08 Ом/км.

Внутренне индуктивное сопротивление стальных проводов сильно отличается от Х // проводов из цветных металлов. Это вызвано тем, что Х // пропорционально магнитной проницаемости μr, которая сильно зависит от величины тока в проводе. Если для проводов из цветных металлов μr = 1, то для стальных проводов μr может достигать величины в 10 3 и даже выше.

Х // для линий прокладываемых стальными проводами пренебрегать нельзя. Как правило, данную величину берут из таблиц, составленных на основе экспериментальных данных.

Сопротивления r и Х // при некоторых значениях тока могут достигать максимальных значений, а затем с увеличением тока уменьшатся. Это явление объясняется магнитным насыщением стали.

Емкостная проводимость линий

Электрические линии, кроме активного и индуктивного сопротивлений, характеризуются и емкостной проводимостью, которая обусловлена емкостью между проводами и между проводам и землей.

Величину рабочей емкости в трехфазной воздушной линии приближенно можно определить по формуле:

velichinu-rabochej-emkosti-v-trexfaznoj-vozdushnoj-linii

Из данной формулы видно, что рабочая емкость будет увеличиваться с увеличением сечения проводов и уменьшением расстояния между ними. Поэтому при равных сечениях токоведущих частей линии низкого напряжения имеют большую рабочую емкость, чем линии высокого напряжения. В следствии небольших расстояний между токоведущими жилами кабеля и большей диэлектрической проницаемости изоляции по сравнению с воздухом рабочая емкость кабельной линии значительно больше, чем емкость воздушной линии.

Емкостная проводимость одноцепной воздушной линии определяется по формуле:

emkostnaya-provodimost-odnocepnoj-vozdushnoj-linii

Определение рабочей емкости кабельной линии по формулам, в которые входят диэлектрическая проницаемость изоляции кабеля, геометрические размеры и другие конструктивные особенности, задача не из легких, поэтому значения рабочей емкости определяют по специальным таблицам, составленным заводом изготовителем для различных марок кабелей, в зависимости от их номинального напряжения.

Емкостной ток вначале линии при холостом ходе (при отключенных электроприемниках) можно определить из формулы:

emkostnoj-tok-vnachale-linii-pri-xolostom-xode

Где: U – линейное напряжение сети, В; l – длина линии, км;

Емкостные токи имеют серьезное значение в воздушных линиях с рабочим напряжением 110 кВ и выше и в кабельных линиях с напряжением выше 10 кВ. При расчете электрических сетей с напряжениями ниже, чем выше перечисленные, емкость линии могут не учитывать. Емкость токопроводящих частей линии по отношению к земле имеет значение при расчете заземляющих устройств и защиты.

В сети с изолированной нейтралью величину емкостного тока однофазного замыкания на землю приближенно можно определить по формулам:

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector