Для чего расщепляют фазу
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.
Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Расщепление фаз на несколько проводов позволяет значительно снизить индуктивное сопротивление и повысить пропускную способность токопровода. Суммарное сечение каждой фазы составляет 600X6 3600 мм2, что дает возможность при экономической плотности тока алюминиевого провода 1 а / мм2 нагрузить токопровод до 3600 а. Шины 3 ответвления на подстанцию 6 прокладываются в шахте 4, что позволяет вести постоянное наблюдение и обслуживание токопровода. [2]
Расщепление фазы а ряд проводов эквивалентно значительному увеличению диаметра провода, что приводит к существенному снижению индуктивного сопротивления линии. [3]
При расщеплении фазы не менее чем на три провода допускается применение зажимов с ограниченной прочностью заделки. [7]
При расщеплении фазы не менее чем на три провода допускается применение зажимов с ограниченной прочностью заделки. [8]
При расщеплении фазы на несколько проводов влияние та вибрацию проводов дистанционных распорок, удерживающих провода одной фазы на определенных расстояниях, и наличия в воздушном потоке нескольких близко расположенных проводов, как указывалось, почти не изучено. [9]
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. [11]
Таким образом, расщепление фазы на два провода позволяет, не увеличивая суммарное сечение проводов, увеличить пропускную способность ВЛ 220 кВ примерно на одну треть. [12]
Более благоприятные условия имеют место при расщеплении фаз на несколько проводов, поскольку в этом случае емкость изоляторов относительно проводов значительно больше. Провода расщепленной фазы сами как бы выполняют роль защитной арматуры, поэтому конструкция последней здесь может быть упрощена. [14]
Как указывалось, для проектируемого токопровода принято расщепление фазы на четыре провода. [15]
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!
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 гр, 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)
Влияние расщепления проводов воздушных линий на параметры схем замещения
В воздушных линиях сверхвысокого напряжения каждая фаза расщеплена на нескольких проводов.
Активное сопротивление линии при расщеплении проводов определяется по формуле:
, (7.1)
где r –удельное сопротивление материала провода;
F –сечение провода, мм 2 ;
n – число проводов на фазу (в линиях 330 кВ п=2; в линиях 500 кВ п=3; при 750 кВ п=5¸7; при 1150 кВ n=8¸12).
При расщеплении проводов активное сопротивление линии уменьшается.
Погонное индуктивное сопротивление равно
, (7.2)
где Dср –среднегеометрическое расстояние между фазами, мм;
rэкв – эквивалентный радиус провода, мм;
, (7.3)
где rр –радиус расщепления, мм:
, (7.4)
где a – расстояние между соседними проводами в фазе.
При расщеплении проводов индуктивное сопротивление линии уменьшается.
Погонную активную проводимость воздушной линии можно определить по следующей формуле:
, (7.5)
где Uном –номинальное напряжение, кВ;
В воздушных линиях с расщепленными проводами уменьшается активная проводимость (снижаются потери на корону).
Емкостная проводимость обусловлена электрическим полем, создаваемым линией. Погонная емкостная проводимость воздушной линии при частоте 50 Гц, См/км, равна
. (7.6)
Емкостная проводимость несколько увеличивается при расщеплении фазы на несколько проводов.