Ответы ДЭ СВН (Галеев). дальние электропередачи сверхвысокого напряжения
 Скачать 30.48 Mb.
|
          «ДАЛЬНИЕ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ СВЕРХВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ»2.Распределение напряжения вдоль поддерживающей изолирующей подвески проводов. Электрическое поле провода на опоре определяется близостью земли, заземленных траверсы и стойки или стоек опоры. Наличие гирлянды несущественно искажает общую картину электрического поля, однако, распределение напряжения вдоль гирлянды зависит от параметров изоляторов. Изоляторы в сухом состоянии представляют собой конденсаторы, емкость которых изменяется от 25 до 80 пФ. Металлические части изоляторов обладают, кроме того, емкостями относительно земли, провода и других изоляторов. Упрощенная схема замещения гирлянды изоляторов пред ставлена на рис. 15.7.  Рис. 15.7. Упрощенная схема замещения гирлянды изоляторов Поскольку частичные емкости изоляторов относительно земли больше, чем относительно провода и соизмеримы со «сквозной» емкостью гирлянды Сг, распределение напряжения по изоляторам неравномерно и наибольшее падение напряжения приходится на ближайшие от провода изоляторы. С увеличением длины гирлянды ее сквозная емкость уменьшается, а емкость относительно земли возрастает, что приводит к еще более неравномерному распределению напряжения. Уже на ВЛ. 330 кВ падение напряжения на ближайших от провода изоляторах превышает допустимое по уровню радиопомех и поэтому необходимо выравнивать распределение напряжения вдоль гирлянды. Для этого в нашей стране ближайшие от провода изоляторы утапливают между проводами расщепленной фазы, что приводит к увеличению емкостей этих изоляторов относительно про вода. Для примера на рис. 15.8 приведено распределение напряжения в о.е. по изоляторам гирлянды для ВЛ 500 кВ. Для выравнивания распределения напряжения по длине натяжных гирлянд применяют тороидальные экраны, которые практически не изменяют разрядных напряжений гирлянды, но  Рис. 15.8. Зависимость напряжения на изоляторе AU в % от напряжения на гирлянде иг из 22 изоляторов ПС120 ВЛ 500 кВ от порядкового номера изолятора при отсчете от провода устраняют радиопомехи. В некоторых случаях для выравнивания распределения напряжения гирлянду около провода расщепляют на две, тем самым увеличивают эквивалентную сквозную емкость расщепленного участка гирлянды. Выравнить распределение напряжения можно также путем применения изоляторов с полупроводящим покрытием. Требуемая надежность работы изоляции линии при воздействии меха нических нагрузок обеспечивается правильным выбором коэффициента запаса механической прочности. Повышение надежности работы изоляции линии электропередачи может быть достигнуто путем замены одно цепных на двух цепные и много цепные гирлянды. В нашей стране двух цепные гирлянды крепятся к опоре вдоль оси линии, что позволяет заглубить изоляторы между проводами расщепленной фазы и тем вырав нивать распределение напряжения. Надежность работы при электрических воздействиях обеспечивается правильным выбором длины и типа изоляторов в гирлянде. 3. Конструкции проводов и тросов воздушных линий СВН. и увлажнении.    4. Электрические поля воздушных линий различного исполнения.      5. Расчётные климатические условия. Ветровые и гололёдные нагрузки. Воздушные линии электропередачи сооружаются на открытой местности и, естетственно, подвергаются различным атмосферным воздействиям, которые в зависимости от географического расположения местности проявляются в разных степенях. Условия работы воздушных линий электропередачи во многом зависят от климатических условий, поэтому именно климатические условия положены в основу их проектирования Влияние температуры воздуха Температура воздуха влияет на степень натяжения либо провисания провода воздушной линии. Для процесса проектирования важное значение имеют максимальная (абсолютная наивысшая), минимальная (абсолютная наинизшая), среднегодовая температуры, а также температура, при которой образуются гололедные отложения на проводах воздушных линий. Все вышеперечисленные виды температур наблюдаются отдельно для каждого климатического района страны на метеорологических станциях. Далее по собранным статистическим сведениям создаются карты распределения температур Виды гололедно-изморозевых образований и их влияние на воздушные линии электропередачи К числу гололедно-изморозевых образований относятся иней, кристаллическая или зернистая изморозь, гололед и смешаные образо- вания. Иней и кристаллическая изморозь образуются в процессе пере- хода водяного пара в ледяные кристаллы. Для проводов воздушных линий не представляют существенной нагрузки и не влияют на механическую прочность. Зернистая изморозь представляет собой матово-белый снеговидный осадок из примерзших друг к другу ледяных зерен. Такой вид изморози образуется с наветренной стороны провода, поэтому провод получает эксцентричную вертикальную нагрузку. Зернистая изморозь способствует закручиванию провода, прочно сцепляется с ним и своими размерами увеличивает парусность провода, что при поперечном ветре приводит к дополнительным нагрузкам на опоры и провода воздушных линий. Время нарастания изморози в сред- нем меньше суток, а продолжительность нахождения изморози на про- водах может достигать 10 сут и более. Гололед − это плотно намерзший лед стекловидного однородного строения (рис. 2.2). Образование гололеда происходит в морозную пого- ду при температуре воздуха в приземном слое от − 0,5 до − 5ºС, реже при − 10ºС. Причиной возникновения гололеда является намерзание пе- реохлажденных капель воды, выпадающих при моросях и дождях и при крупнокапельном тумане. Ледяная корка плотно сцепляется с проводом воздушной линии. В случае несимметричного образования гололед вы- зывает закручивание провода, а при большой толщине стенки гололеда его вес может во много раз превысить вес самого провода. Мокрый снег выпадает при плюсовой температуре и, если погода безветренная, оседает на проводах, покрывая их большим слоем. Если температура воздуха понизится и перейдет к отрицательным значениям, то налипший на проводе влажный снег начнет замерзать, его структура станет кристаллической и образуется прочное сцепление с проводом. Такой снег при ветре уже не опадет. Сложное отложение (смесь) – это гололед с последующим нарастанием изморози или наоборот – изморози с нарастанием гололеда Сложные отложения могут иметь большую толщину и большой вес. Нарастание такого вида отложений происходит в течение несколь- ких суток, а нахождение их на проводах в некоторых районах отмеча- лось до 40 сут. В действующих Правилах Устройства Электроустановок все виды обледенений проводов объединены под общим названием гололеда. При этом подразумевают любой вид обледенения, приведенный к чистому гололеду круглой цилиндрической формы. В результате систематической обработки и анализа многочислен- ных материалов метеостанций и данных наблюдений на работающих воздушных линиях электропередачи составлены карты расчетных голо- ледных районов, которые являются ценным пособием при проектиро- вании электрических сетей и линий, особенно большой длины. Влияние ветра на провода воздушных линий электропередачи Воздушные линии электропередачи являются наземными сооружениями, поэтому для них главную помеху представляет горизонтальная слагающая ветра. Именно направление и скорость горизонтальной слагающей регистрируются и в дальнейшем принимаются в качестве исходных данных при определении расчетных горизонтальных нагрузок. Непосредственным влиянием ветра на работу воздушной линии является его давление на провода, тросы и опоры. Это давление может вызвать поломку и падение опор с вырыванием недостаточно прочно укрепленных в грунте фундаментов Ветровая нагруз- ка характеризуется скоростным напором ветра Qн. Многолетние на- блюдения за режимом ветра на всей территории России и союза незави- симых государств позволили провести разделение на семь ветровых районов, которые различаются величинами максимальных скоростных напоров и составить карты ветровых районов . 6. Распределение напряжённости поля по поверхности расщеплённых проводов. В расщепленном проводе напряженность поля распределена по поверхности составляющих проводов неравномерно. Обычно составляющие провода расположены по вершинам правильного п-угольника, сторона которого равна шагу расщепления a. При этом средняя напряженность Е поля на поверхности провода определяется по формуле  (3)где r0 - радиус составляющих расщепленного провода, см (10-2 м). Максимальная напряженность, которая возникает в точках А (рис. 1), определяется по формуле  Рис. 1. Расщепленный провод (n = 4) ЕМ = кн · Е кВ/см (105 В/м), (4) где кн - коэффициент неравномерности распределения заряда по поверхности составляющего провода.  (5)где rр - радиус расщепления (см. приложение 1); а - шаг расщепления расщепленного провода, см (10-2 м). Значение b в зависимости от числа составлявших проводов в расщепленном проводе определяется по формуле  (6)и приведено в табл. 1. Таблица 1 Значение коэффициента b в зависимости от числа составляющих проводов
При n = const величина кн зависит только от отношения r0/а. Оптимальное значение отношения r0/а, при котором величина ЕМ минимальна, равно примерно 0,05. 7. Оптимизация расположения проводов в пространстве. Предельная натуральная мощность воздушных линий СВН.       8. Кривая провисания провода. Определение зависимости допустимых стрел провеса от длины пролёта.               9. Коронный разряд. Характеристики потерь на корону и радиопомех. Коронный разряд, или корона – это самостоятельный разряд, возникающий в резко неоднородных полях, в которых ионизационные процессы могут происходить только в узкой области вблизи электродов. К такого рода полям относится и электрическое поле проводов воздушных линий электропередачи. На проводах линий электропередачи переменного тока, особенно на линии СВН, может возникать коронный разряд. Коронный разряд, или корона, – это самостоятельный разряд, возникающий в резко неоднородных полях, в котором ионизационные процессы могут происходить только в узкой области вблизи электродов. К такого рода полям относится и электрическое поле проводов воздушных линий электропередач. Корона, охватывающая весь провод, появляется при некоторой начальной напряженности поля Ен. Начальная напряженность коронного разряда по эмпирической формуле Пика определяется [8, с. 168] Ен = 30,3m, где m – коэффициент гладкости провода, относительная плотность воздуха [8, с. 168], r – радиус провода. При = 1, Ен = 30,30,821 = 27,71 кВ/см . С увеличением радиуса провода начальная напряженность снижается незначительно, что объясняется более медленным спадом напряженности вблизи провода большого сечения и, соответственно, более благоприятными условиями развития лавин [10]. При коронном разряде в результате ионизации воздуха у поверхности провода образуется объёмный заряд того же знака, что и полярность напряжения на проводе. Напряжённость поля у поверхности провода во время коронирования остается равной Ен. Увеличение напряжения на проводе приводит к усилению ионизационных процессов, росту объёмного заряда и снижению напряженности до Ен. Вследствие увеличения объёмного заряда потери энергии на корону растут тем в большей степени, чем больше напряжение на проводе превосходит начальное напряжение: Uн = Еrln, где h – высота одиночного провода над землей, Напряженность на поверхности провода: Е = , , м, м. Е = = 20,91 кВ/см. Так как объёмный заряд при любой полярности провода перемещается от провода к земле, напряженность поля у поверхности провода стремится увеличиться. Однако из-за усиления при этом ионизации воздуха объёмный заряд вблизи провода пополняется, и напряженность поля в итоге сохраняется равной Ен. При переменном напряжении корона зажигается в момент, когда напряженность поля у провода достигает значения Ен, и горит, пока напряжение не достигает максимума. После этого напряженность поля у провода становится ниже Ен и корона потухает. Радиопомехи, так же, как и потери на корону, возрастают с увеличением напряженности поля на проводе и с увеличением диаметра проводов (в пучке) вследствие возрастания мощности импульсов коронного разряда и увеличения числа импульсов. Радиопомехи возрастают во время дождя, снега и вообще в плохую погоду. В связи с этим радиопомехи имеют вероятностный характер. Спектр частот излучения, создающего радиопомехи, охватывает диапазон от 10 кГц до 1 ГГц. Помехи на частотах выше 30 МГц оказывают мешающее влияние на телеприём и возникают только при коронировании линии 750 кВ. Источниками помех в этом случае помимо короны на проводах служат ЧР в зазорах и трещинах изоляторов и корона на заостренных элементах арматуры. В хорошую погоду корона на проводах практически не создает помех телевизионному приему. Интенсивность радиопомех характеризуется вертикальной составляющей напряженности электрического поля вблизи поверхности земли (Е2). Уровень радиопомех, дБ, определяется величиной ; Е напряженность электрического поля, мкВ/м. Обычно за базовое значение принимают Е1 = 1 мкВ/м, тогда Y= 20lgЕ. В качестве расчетной частоты по рекомендации Международного комитета по радиопомехам принимается 0,5 МГц. Уровень полезного сигнала при этой частоте составляет примерно 60 дБ. Радиоприем считается удовлетворительным, если полезный сигнал превышает помехи на 20 дБ. По мере удаления от линии уровень помех снижается. Увеличение радиуса проводов при неизменной напряженности поля на них приводит к росту уровня радиопомех, поскольку спад напряженности поля у провода в радиальном направлении при этом замедляется и создаются условия для развития более интенсивной стримерной короны. Радиопомехи практически не зависят от числа составляющих проводов расщепленной фазы, поскольку происходит взаимное электромагнитное экранирование проводов фазы. Акустический шум возникает главным образом в плохую погоду, когда усиливается интенсивность коронирования проводов. Звуковой эффект при этом имеет две составляющие: 1) шипение, соответствующее частоте 100 Гц и кратным ей частотам, 2) широкополосный шум. Первая составляющая обусловлена движением объёмного заряда у проводов, что дважды за период создает волны звукового давления. Вторая генерируется стримерной короной. Особенно интенсивный шум от короны возникает при сильном дожде, однако такой дождь, сам создает шум, превышающий по громкости возможные акустические помехи от линий электропередач. Поэтому более существенны помехи при моросящем дожде, в туман, при мокрых проводах после сильного дождя. Уровень громкости в этих случаях на 5-6 дБ(А) ниже, чем в сильный дождь, но значительно превышает общий звуковой фон. Оценка акустического шума делается по условиям «влажных» проводов. По санитарным нормам допустимый уровень громкости равен 45 дБ (А). Линии СВН в России не приближаются к границам населенных пунктов ближе чем на 300 м. А на таком расстоянии уровень громкости при влажных проводах ниже допустимого значения. 10. Конструктивные схемы изолирующей подвески проводов.         11. Компактные линии СВН.      12. Колебание проводов воздушных линий и способы их подавления. |