Рейтинг@Mail.ru

ТОЭ, ТЭЦ, электротехника - все решения у нас! Недорого, быстро, качественно, гарантия!

логотип сайта ТОЭ

Лекции по ТОЭ/ №10 Линия электропередачи постоянного тока.


     Если линия электропередачи имеет небольшую длину, при которой можно пренебречь утечкой тока через изоляцию, то ее электрическую схему можно представить в виде последовательного соединения сопротивления линии RЛ, равного суммарному сопротивлению прямого и обратного проводов, и сопротивления нагрузки RН (рис. 1.23).

Линия электропередачи постоянного тока.

     При анализе работы линии нас интересуют, главным образом, три вопроса: напряжение на нагрузке, величина передаваемой мощности и коэффициент полезного действия передачи. Режимы работы линии удобно рассматривать в виде зависимостей различных величин от тока в линии, равного :

     I=U1/(R0+RH)

     Падение напряжения в линии ΔU и напряжение на нагрузке U2 определяются следующими выражениями:

Линия электропередачи постоянного тока.

     Если U1 и RЛ постоянны, то оба выражения представляют собой линейные функции тока (рис. 1.24). В режиме холостого хода (при I = 0) ΔU = 0, а U2 = U1. С ростом тока падение напряжения в линии возрастает, а напряжение на нагрузке уменьшается, и в режиме короткого замыкания (при RН = 0)

Линия электропередачи постоянного тока.

    Мощность на входе линии линейно зависит от тока: P1 = U1*I. При холостом ходе она равна нулю, а при коротком замыкании вычисляется по формуле

Линия электропередачи постоянного тока.

     Потери мощности в линии ΔP=I2Rл представляют собой квадратичную функцию тока. Ее график – парабола, проходящая через начало координат.

Линия электропередачи постоянного тока.

     Мощность, поступающая в нагрузку, равна разности мощности в начале линии и мощности, теряемой в проводах:

Линия электропередачи постоянного тока.

    Последнее выражение представляет собой уравнение параболы со смещенной вершиной и с обращенными вниз ветвями, проходящими через точки I = 0 и I = IK.

    Мощность нагрузки представляет собой довольно сложную зависимость от сопротивления RН:

Линия электропередачи постоянного тока.

    При RН =0: Р2 = 0; при возрастании RН мощность Р2 сначала возрастает, достигает максимального значения и начинает убывать, стремясь к нулю при RН→∞ (рис. 1.25).

    Выясним, при каком сопротивлении нагрузки передаваемая ей мощность максимальна. Для этого продифференцируем функцию (1.15) по RН и приравняем ее к нулю:

Линия электропередачи постоянного тока.

     То есть мощность, получаемая нагрузкой, максимальна, когда сопротивление нагрузки равно сопротивлению линии.

    Ток, протекающий при этом по линии составляет половину тока короткого замыкания, а мощность в конце линии равна:

Линия электропередачи постоянного тока.

    Коэффициент полезного действия равен отношению мощностей в начале и конце линии:

Линия электропередачи постоянного тока.

    Из данной формулы следует, что коэффициент полезного действия передачи определяется отношением сопротивлений линии и нагрузки.

    При их равенстве, когда нагрузке передается максимальная мощность, η = 0,5 = 50 %. Этот режим, при котором теряется половина передаваемой энергии, на практике, естественно, не пригоден. В реальных линиях при передаче больших мощностей КПД составляет примерно 0,94–0,97. При этом сопротивление нагрузки значительно больше сопротивления линии.

    Для анализа режимов электропередачи полезной оказывается еще одна формула. Так как

Линия электропередачи постоянного тока.

     То есть при одной и той же мощности нагрузки Р2, потери ΔР пропорциональны сопротивлению линии и обратно пропорциональны квадрату напряжения. Для увеличения коэффициента полезного действия передачи необходимо повышение напряжения и снижение электрического сопротивления проводов линии путем увеличения их сечения и применения материалов с меньшим удельным сопротивлением.

    Пример 1.6. Линия электропередачи с проводами марки А-120 длиной l = 1000 км питает нагрузку мощностью Р2 = 50 МВт. Каким должно быть напряжение в начале линии, чтобы КПД передачи был не ниже 90 %?

     Р е ш е н и е. Сопротивление одного километра провода марки А-120 R0 = 0,27 Ом/км. Суммарное сопротивление прямого и обратного проводов линии составляет RЛ = 2lR0 = 540 Ом.

    Принимая η = 0,9, из формулы (1.17) получаем:

Линия электропередачи постоянного тока.

    Для выполнения условий задачи напряжение в начале линии должно быть не ниже 548 кВ.


Желаем удачного изучения материала и успешной сдачи!