Одноцепные компактные и многофазные электропередачи

Одноцепные компактные и многофазные электропередачи

Один из путей создания одноцепных компактных линий заключается в использовании опор «охватывающего» типа, позволяющих располагать провода фаз по одну сторону от стойки опоры. Некоторые варианты таких опор приведены на рис. .1. Для таких линий при выборе минимально допустимых расстояний между фазами ограничивающим фактором являются коммутационные перенапряжения. Минимальные сечения ограничиваются радиопомехами и потерями на корону. Характеристика этих параметра D для треугольного расположения фаз следующая: 330 кВ – 6,0 м; 500 – 7,8-10; 750 – 10-12. Для сравнения укажем, что на традиционных линиях расстояния между фазами обычно принимаются: при напряжении 330 кВ — 8,4 м; 500 кВ — 12 м; 750 кВ — 13,5...19,5 м.

Рис.1. Варианты опор для компактных линий: а—с арочной траверсой для линии напряжением 500 кВ; б—с вантовой траверсой для линии напряжением 750 кВ

К достоинствам треугольного расположения фаз относится практически полная симметрия параметров, поэтому нет необходимости в транспозиции фаз.

Рис. 2. Варианты расположения проводов расщепленных фаз компактных линий:

а — коаксиальное; б — двойное коаксиальное; в — двойное коаксиальное с общей точкой;

г — параболическое; д — плоское вертикальное; е — плоское горизонтальное; ж — эллиптическое

Эквивалентный радиус расщепления фаз: ,  r₀ – радиус провода; n – количество проводов; r_рi – радиус расщепления.

Рассмотрим теперь принципиальные технические решения одноцепных компактных линий с нетрадиционным расположением проводов расщепленных фаз. Они отличаются от обычных линий взаимным расположением фаз (рис. 2). Для каждой конфигурации расположения проводов параметры линий зависят от числа проводов в фазе, расстояний между проводами в фазе, расстояний между фазами, радиуса одиночного провода и др. Их оптимальные значения определяются на основании оптимизационных расчетов. В зависимости от напряжения линии (330, 500, 750 и 1150 кВ) расстояния между фазами ориентировочно могут приниматься соответственно 1.5: 2.5.--3: 3.2...4 и 5...6 м.

Компактные линии данного типа характеризуются более полным использованием поверхности и сечения проводов, соответствующим допустимому заряду на проводе и допустимой плотности тока. При этом натуральная мощность линии может быть определена по формуле:

Е_доп — допустимая напряженность поля на проводах; k_Н — коэффициент неравномерности распределения поля по поверхности проводов фазы, значение которого может находиться в пределах 1,0... 1,3. Отсюда следует, что натуральная мощность линейно зависит от напряжения линии и числа проводов в расщепленной фазе. На рис. 3 приведены зависимости натуральной мощности и волнового сопротивления для линий различных классов напряжений с проводами марки АС-240/56.

К недостаткам рассмотренных линий относится несимметричное расположение фаз относительно друг друга, что может вызывать несимметрию токов по фазам. Этот недостаток может устраняться выбором неодинакового числа проводов в различных фазах и неодинаковых размеров различных фаз. Из-за повышенной емкости линии и невозможности ее регулирования возникают трудности с компенсацией избытков реактивной мощности в режимах малых нагрузок.

За рубежом предложены многофазные линии, в которых используется многофазная система напряжений (рис. 4, а, б). Число фаз может быть равно 6, 12, 24. Провода фаз располагаются по контуру окружности. В отличие от трехфазных в многофазных линиях напряжения между различными фазами различны. Например, для шестифазной линии с циклическим расположением фаз (рис. 4, в) напряжения между соседними фазами А и В, В и С,С и D равны, напряжения между фазами А и С, В и D, С и Е превышают напряжения между соседними фазами в  раз, а между фазами А и D, В и Е, С и F — в 2 раза. Путем перестановки фаз по контуру для шестифазной линии можно получить 16 различных комбинаций их взаимного расположения, в зависимости от которого будут изменяться напряжения между соседними фазами. Так, при циклическом расположении фаз (см. рис. .4, в) напряжение между каждой парой соседних фаз равно фазному напряжению и угол между векторами составляет 60°. На рис. 4, г показан один из вариантов, когда пара соседних фаз (например, Л и D) имеет угол между векторами напряжений, равный 180°, а другая пара (например, D и Е) — угол 30°.

В многофазных линиях междуфазные напряжения зависят от числа фаз. Поэтому для оценки характеристик изоляции, пропускной способности и других параметров линии удобнее использовать фазные напряжения.

Расчетами установлено, что при увеличении числа фаз до 6 натуральная мощность возрастает примерно пропорционально числу фаз, затем эффективность увеличения числа фаз снижается, а после п=12 натуральная мощность практически не изменяется (рис. 5). Допустимая же токовая нагрузка увеличивается пропорционально числу фаз. Поэтому если критерием выбора числа фаз является натуральная мощность, то линии с п> 6 нецелесообразны. При ограничении токовой нагрузки число фаз должно выбираться в соответствии с требуемым током.

Рис. 4. Векторные диаграммы шестифазной (а) и двенадцатифазной (б) систем напряжений и варианты взаимного расположения фаз на опорах (в, г).

Рис. 5. Зависимости натуральной мощности (Рн) и допустимого тока (Iдоп) от числа фаз линии