8.2. О наибольшей передаваемой мощности по линии электропередачи

Считается, что для линий 500-750 кВ пропускная способность в настоящее время определяется условиями устойчивости, а для линий 110 кВ и ниже — допустимым нагревом проводов. Для линий 220-330 кВ определяющим может быть как устойчивость, так и допустимый нагрев. Считается, что пропускная способность линий наиболее высоких напряжений по устойчивости существенно ниже, чем по условию нагрева проводов (табл. 8.2.1).

Таблица 8.2.1

Uн, кВ	L, км	Число и сечение прово-дов, кв.мм	Натур. Мощность, Рн,МВт	Пропускная способность
				По нагреву		По устойчивости
				МВт	В долях Рн	МВт	В долях Рн
110		70-240	30		1,5-3,3
220		240-400	135		1,5-2,0
330	200-300	2х300	350	760	2,2	800	2,3
500	300-400	3х300	900	1740	1,9	1350	1,5
750	400-500	5х300	2100	4600	2,1	2500	1,2
1150	400-500	8х300	5300	11000	2,1	4500	0,85

Требования к пропускной способности линий постоянно растут, поэтому в настоящее время и в будущем актуальна задача – повышение пропускной способности линий.

Приведенные в табл. 8.2.1 значения пропускной способности по условиям устойчивости определялись, согласно формуле (8.2.1) для длин линий, указанных во втором столбце.

По формуле расчета устойчивости

P =U U sinσ/х_Σ, (8.2.1)

чем больше длина рассматриваемой линии, тем меньше предельная мощность по устойчивости. Поэтому ограничивались рассмотрением только головных участков линий (табл.8.2). Выше нами была доказана непригодность формулы (8.4.2) для оценки устойчивости работы линии.

Для определения предельной передаваемой мощности Р_ПР от длины линии в простейшем случае (линия без потерь) из векторной диаграммы напряжений была выведена формула /44/:

. (8.2.2)

Эта формула рассматривает зависимость мощности от длины линии, выраженной в долях от волновой длины (λ_В = 6000 км) (рис.8.2.1, кривая 2).

Согласно формуле (8.2.2) минимальная мощность получается при длине линии 1500 км (λ_l = 90⁰), а при длине 3000 по линии теоретически можно передавать бесконечную мощность.

Однако, применять формулу (8.2.2) для определения предельной мощности линии ошибочно по многим причинам. Во-первых, формула получена из векторной диаграммы напряжений, где синус угла есть тригонометрическая функция и не зависит от волновой длины линии. Во-вторых, длина волны, как мы выше рассматривали, при передаче энергии за счет электронной проводимости, иная, чем длина электромагнитной волны.

Таким образом, нет никаких оснований определять предельную мощность линии ни по формуле (8.2.1), ни по так называемой формуле определения предельной передаваемой мощности (8.2.2).

Линия может быть ограничена по мощности по условиям обеспечения высокого коэффициента полезного действия (КПД). Расчеты показывают, что КПД линий достаточно высоки — более 85-90% и этот показатель также не может сильно ограничивать мощность линии.

Наиболее существенные ограничения мощности, передаваемой по линии, дают экономические соображения, которые нами рассмотрены в разделе 8.1.

Рис. 8.2.1

Следующей причиной, ограничивающей передаваемую мощность по линии, могут быть токи качания при несинхронной работе генератора с системой, которые достигают двукратного значения относительно нормального режима, но такой режим кратковременен.

Наиболее существенно наше предложение — снять ограничение мощности передаваемой по линии по условиям устойчивости по формуле (8.9.1) и определяемой предельной мощности по формуле (8.9.2). Это предложение позволяет принимать высокую пропускную способность линии, особенно на сверхвысоких напряжениях — 750 и 1150 кВ (табл.8.2.2). Снятие ограничения нагрузки на сверхвысоковольтные линии по устойчивости позволит повысить конкурентоспособность линий переменного тока по сравнению с линиями постоянного тока. Также существенно то, что с увеличением длины линии пропускная способность линии не уменьшается, как полагалось согласно формуле (8.2.1). Немаловажные выводы о пропускной способности линии можно сделать из посылов, что «настроенные» линии бывают ни при определенных длинах, а при определенных ее нагрузках, и нет никаких полуволновых, четвертьволновых линий. Ошибочно полагать, что при длине линии 3000 км теоретически по ней можно передавать бесконечную мощность, и что при длине линии 1500 км можно передавать минимальную мощность.

Если в нормальном режиме экономически целесообразно загружать линию достаточно низко (раздел 8.1), то в режимах максимальных нагрузок линию можно загружать до предела, определяемого нагрузочной способностью по нагреву или по допустимому уровню напряжения. Допустимая плотность тока по условиям нагрева зависит от сечения провода. Чем больше сечение провода, тем меньше допустимая плотность тока. В таблице 8.2.2 приведены допустимые токи и плотности тока для различных сечений для сталеалюминиевого провода.

Таблица 8.2.2.

F,мм²	10	16	25	35	50	70	95	120	150	185	240	300	400	500	600
I_доп, А	84	111	142	175	210	265	330	390	450	520	610	700	830	960	1050
J, А/мм²	8,4	6,94	5,7	5,0	4,2	3,8	3,5	3,25	3,0	2,8	2,5	2,33	2,1	1,9	1,75

В литературе не приводятся данные по допустимым токам и плотностям тока для расщепленных проводов. Для провода сечением 3х300мм² можно допустить плотность тока примерно 2.0 А/мм² или допустимый ток равен 1800 А, чему соответствует полная мощность 1560 МВт, что составляет 1,7 Р_нат. Эта цифра близко к приведенной в таблице 8.2.1 допустимой мощности по нагреву оцениваемого в 1740 МВт. Ниже нами приводятся расчетные данные по допустимой нагрузке на линию 500 кВ «Токтогулская ГЭС – п/ст. Фрунзенская» по уровню напряжения.. При нагрузке в 1.5 Р_нат напряжение на конце линии получается равным 500 кВ, при напряжении в начале равном 525 кВ. При увеличении напряжения в начале линии до 550 кВ при допустимой нагрузке по нагреву 1560 МВт напряжение на конце линии получается равным 519.5 кВ. Эти расчеты показывают, что допустимую максимальную нагрузку на эту линию можно увеличивать до предельной по нагреву, что позволит более полнее использовать её.

Содержание главы:

Глава 8. Нагрузки линий электропередачи

Содержание главы:

Содержание книги:

Статьи и книги по теме: