Линии повышенной пропускной способности

1. ЛИНИИ ПОВЫШЕННОЙ

ПРОПУСКНОЙ
СПОСОБНОСТИ

2.

Ранее отмечалось, что предел передаваемой мощности
может определяться устойчивостью параллельной работы
генераторов системы и сети, допустимым током, а так же
напряжением у потребителей.
На практике у передач большой протяжённости
пропускная
способность
ограничена
условиями
устойчивости, у линий малой протяжённости –
допустимыми током и напряжением, а у кабельных линий
– максимальной нагрузкой по току.
Наиболее радикальный способ увеличения пропускной
способности – повышение напряжения.
Дополнительный эффект может быть получен при
помощи компенсирующих устройств.
В настоящее время разрабатываются и другие методы.

3.

Если рассмотреть систему из нескольких проводов, то
индуктивность провода в этой системе может быть определена:
n
Ij
j 1
Ii
Li M ij
n
Ij
j 1
j i
Ii
M ii M ij
n
Ij
j 1
j i
Ii
M ii M ij
где Mii – собственная индуктивность провода;
Mij – взаимная индуктивность;
j ij
e
Ii
Если принять, что Ii=Ij, то
n
Re( Li ) M ii M ij cos ij
Ɵ ij
Ij
j 1
j i
При этом, собственная и взаимная индуктивности будут
равны соответственно:
4
1
M ii Lii 2ln 0,5 10
ri
1
M ij 2 10 ln
Dij
4

4.

В полученных выражениях
ri – эквивалентный радиус провода;
Dij – расстояние между проводами.
Как видно из уравнения для собственной
индуктивности, уменьшить её можно за счёт увеличения
радиуса провода. На практике это реализуется в виде
расщепления фаз.
а
rэкв n ri a( n 1)
а
а
Если радиус провода не изменять, то задача
минимизации индуктивности может быть записана
следующим образом:
n
1
4
min Re( Li ) min M ii 2 10 ln
cos ij
Dij
j 1
j i

5.

Максимально уменьшить индуктивность провода можно
одновременным воздействием на три параметра:
• увеличение радиуса провода (увеличение количества
расщепленных проводов в фазе);
• изменение расстояния между проводами i и j;
• изменение угла между токами проводов i и j.
При этом руководствуются следующими принципами:
- при углах θij 900 стремятся располагать провода i и j тем
ближе, чем больше угол θij .
- при углах θij 900 стремятся располагать провода i и j тем
дальше, чем меньше угол θij .
- эффект будет тем больше, чем больше проводов с углами
θij 900 будет сближено с данным проводом.

6.

Чтобы выяснить качественную картину изменения
ёмкости, можно воспользоваться системой из двух
проводов и записать для неё систему уравнений с
потенциальными коэффициентами Максвелла:
U 1 11 q1 12 q 2
U 2 21 q1 22 q 2
где αii αij - потенциальные
коэффициенты,
зависящие
от
характера среды и расположения
проводов.
2hi
1
ii
ln
2 0 n l
ri
ij
1
2 0 n l
ln
Rij
i
j
hi
Ri’j
Ri / j
Rij
i’
j’

7.

Решение уравнений для зарядов запишется в следующем
виде:
q1 11 U 1 12 U 2
q 2 21 U 1 22 U 2
Тогда ёмкость провода равна:
q1
U 2 j 12
U2
С1
11 12
11 12
e
U1
U1
U1
где Ɵ12 – угол между напряжениями на первом и втором
проводе;
β11, β12,
коэффициенты электростатической
β21, β22,
индукции.
22
11
11 22 122
12
12
11 22 122

8.

Максимальной ёмкости
исходя из условия:
линии
можно
добиться
max Re(C1 ) max 1 2 cos 12
Расстояние от провода до земли hi зависит от
напряжения, то есть постоянно.
Если радиусы проводов неизменны, то α11 и α22
изменяться не будут.
Тогда β12 зависит от коэффициента α12, который при
сближении проводов увеличивается. При этом β11 так
же будет расти.
Таким образом, для увеличения ёмкости линии
необходимо увеличивать угол между напряжениями на
проводах >90° и стремиться располагать провода как
можно ближе.

9.

На практике разработан ряд линий, использующих
ранее рассмотренные свойства.
1. Линии со сближенными проводами фаз в пролёте с
помощью диэлектрических стяжек.
2. Компактные одноцепные линии со сближенными
проводами фаз в пролёте и на опоре. Сближение
осуществляется за счёт применения специальных опор, провода
на которых расположены по одну сторону.

10.

3. Компактные одноцепные линии с нетрадиционным
расположением проводов фаз (коаксиальное (а, б, в),
параболическое (г), плоское вертикальное (д), эллиптическое
(е) ) и сближением до минимального допустимого расстояния.
4. Линии с глубоким расщеплением фаз и увеличением
расстояний между отдельными проводами в фазе.

11.

5. Многофазные линии с числом фаз 6, 12, 24, в
которых провода фаз сближены, а векторы напряжения
каждой из фаз сдвинуты на определённый угол.
а1
а2
а
в2
с
в
с1
а1
а2
в1
в2
с2
в2
в1
с1
с1
с2
а1
а2
а
с2
в1
с
в

12.

6. Управляемые самокомпенсирующиеся линии (УСВЛ),
которые состоят из двух или более трёхфазных цепей, у которых
фазы попарно по одной от каждой цепи сближены до
минимально допустимого расстояния.
К
цепям
приложены
трёхфазные системы напряжения,
сдвинутые относительно друг друга
на определённый угол. Величина
которого зависит от величины
передаваемой мощности.
Uа1
ФУ
ФУ
1
Uс1
Uв1
Uа2
2
Uс2
Qij
Uв2
ФУ
ФУ

13.

7. Компактные управляемые разноцепные линии.
Содержат две цепи с расщеплёнными фазами, которые
попарно сближены. Провода фаз расположены не
традиционно. К цепям приложены трёхфазные системы
напряжения, сдвинутые на определённый угол, который
изменяется в зависимости от режима передачи.

14.

8. К управляемым линиям относится также трёхфазнодвухфазная одноцепная линия электропередачи. По
концам передачи в каждой фазе устанавливаются
независимые фазосдвигающие устройства, позволяющие
сдвигать вектор напряжения только данной фазы
относительно векторов напряжений других фаз.
ав с
авс
1
1
2
2
3
3
ав с
авс
1
1
3
3

15.

Фазовый сдвиг между проводниками сближенных
фаз, равный 180°, может быть создан с помощью
специального подбора групп соединений концевых
трансформаторов.
Недостатком
является
необходимость
трансформатора на концах передачи в каждой цепи.
/ - 11
а1
а2
/ - 11
в1
в2
/ -5
с1
с2
/ -5

16.

9. Если для достижения требуемой пропускной
способности достаточен сдвиг 120°, то в этом случае могут
быть применены схемы спаренных фаз. Каждая цепь может
быть подключена через самостоятельные выключатели
либо обе цепи подключаются по концам через общие
выключатели.
авс
а1
в2
в1
с2
с1
а2
авс
ав с
а1
в2
в1
с2
а2
с1
авс