Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 2 августа, печатный экземпляр отправим 6 августа
Опубликовать статью

Молодой учёный

Учет нагрева проводов воздушной линии при расчете потерь напряжения

Технические науки
12.05.2022
720
Поделиться
Библиографическое описание
Кряжева, А. А. Учет нагрева проводов воздушной линии при расчете потерь напряжения / А. А. Кряжева, А. Е. Долгова, Р. В. Горбунов. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2022. — № 19 (414). — С. 94-96. — URL: https://moluch.ru/archive/414/91392/.


Установившиеся значение температуры нагрева провода электрическим током является важным параметром режима воздушной линии электропередачи, определяющим сопротивление провода и габариты линии.

Ключевые слова: температура нагрева провода, потери электроэнергии, удельное сопротивление провода.

В период, когда происходит передача электроэнергии с проводов на электроприемники ее небольшая часть расходуется на сопротивление самих проводов, т. е. на их нагрев. Чем больше сопротивление провода и выше протекающий ток, тем больше на нем будет потеря напряжения. Нагрев кабеля способствует ухудшению работы контактов. В изолированных электропроводах повышение температуры может привести к ускоренному износу изоляции, ухудшению ее свойств, а также к пробою и даже короткому замыканию. Бесперебойное функционирование проводов и кабелей возможно только при температурах, не превышающих определенных значений, закрепленных ПУЭ на основании характеристик материалов и опыта эксплуатации.

Когда температура проводника t значительно выше температуры окружающей среды t 0 , теплота начинает отдаваться проводником в окружающую среду. При росте t, наступает тепловое равновесие, при котором количество теплоты, выделяемой в проводнике, равно количеству теплоты, отдаваемой в окружающую среду. В таком случае величина t остается постоянной.

Последующее возрастание тока при тех же условиях понижения температуры ведет к нарушению теплового баланса и нагреву проводника, которое может привести к аварии.

Определенная работа и практика позволила установить значения длительно допустимых температур нагрева проводников t доп , превышение которых приводит к ухудшению технических характеристик электрических сетей [1].

Таблица 1

Длительно допустимые температуры для проводников

Выбор или проверка сечения проводника по нагреву сводится к определению наибольшего рабочего тока в проводнике и его сравнению с I доп [1].

Вектор падения напряжения можно представить состоящим из продольной ( U) и поперечной ( δU) составляющих. Потеря напряжения определяется по формуле, из которой видно, что ΔU зависит от сопротивления, которое как раз и изменяется из-за чрезмерного нагрева:

,

где — вектор напряжения в начале линии, кВ; — вектор напряжения в конце линии, кВ; — ток проводника, А; R — активное сопротивление, Ом; X — реактивное сопротивление, Ом.

Рассмотрим изменение потери напряжения вследствие увеличения температуры окружающей среды на примере одноцепной линии напряжением 35 кВ. Согласно ПУЭ, по условиям механической прочности и возникновения короны, минимальное сечение провода воздушной линии 35 кВ составляет 70 мм 2 . Принимаем провод марки АС — 70/11 с параметрами: I доп = 265 Ампер. Удельные сопротивления провода составляют r 0 = 0,428 Ом/км; x 0 = 0,432 Ом/км. Мощность, передаваемая по линии: P p = 13700 кВт; Q p = 3040 кВар. Длина линии L = 8,4 км.

Определим потерю напряжения при температуре окружающей среды (t о = 20 о С):

,

где R1 — активное сопротивление линии, Ом; r0 — погонное активное сопротивление, Ом/км; L — длина линии, км;

,

где X1 — реактивное сопротивление линии, Ом; х0 — погонное реактивное сопротивление, Ом/км; L — длина линии, км

,

где ΔU — потеря напряжения, В; Pp — расчетная активная мощность, кВт; R1 — активное сопротивление линии, Ом; Qр — расчетная реактивная мощность, кВар; Х1 — реактивное сопротивление линии, Ом.

,

где δU — потери напряжения, %; ΔU — потеря напряжения, В; U н номинальное напряжение, В.

Допустимая потеря напряжения составляет 5 %. Как видим, из расчета выше, в нормальных условиях окружающей среды и t о = 20 о С потери напряжения не выходят за рамки допустимого.

Определим потерю напряжения того же провода, в тех же условиях, но при температуре окружающей среды t о = 35 о С.

Чтобы учесть изменения температуры, воспользуемся формулой:

, где

— температурный коэффициент для алюминиевых проводов;

— разность между фактической и нормальной температурой, о С

Тогда:

,

где ΔU — потеря напряжения, В; Pp — расчетная активная мощность, кВ; R1 –активное сопротивление, Ом; Qр — расчетная реактивная мощность, кВар; Х1 — реактивное сопротивление, Ом.

,

где δU — потери напряжения, %; ΔU — потеря напряжения, В;

U н номинальное напряжение, В.

Из-за увеличения сопротивления потеря напряжения выходит за рамки допустимого предела 5 %, что является нарушением нормативных требований по качеству электроэнергии несмотря на то, что в начальных проектных условиях отклонение напряжения находилось в пределах нормы. Отсюда следует необходимость учета температурного изменения сопротивления при проектировании линий электропередач. В ПУЭ приведены соответствующие корректирующие коэффициенты.

Температура проводов линии электропередачи является важным параметром режима воздушной линии, определяющим механическую прочность провода, габариты воздушной линии, уровни напряжения в узлах электрической сети.

Литература:

  1. Грунин О. М., Савицкий Л. В. Электроэнергетические системы и сети. Проектирование: учеб. пособие. Чита: Изд-во ЗабГУ, 2012.-183 с.
  2. Правила устройства электроустановок (ПУЭ. 7-е изд.). — М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2003. — 464 с.;
Можно быстро и просто опубликовать свою научную статью в журнале «Молодой Ученый». Сразу предоставляем препринт и справку о публикации.
Опубликовать статью
Ключевые слова
температура нагрева провода
потери электроэнергии
удельное сопротивление провода
Молодой учёный №19 (414) май 2022 г.
Скачать часть журнала с этой статьей(стр. 94-96):
Часть 2 (стр. 67-155)
Расположение в файле:
стр. 67стр. 94-96стр. 155

Молодой учёный