विद्युत लाइनों का प्रतिरोध, चालन और समतुल्य सर्किट

विद्युत लाइनों में सक्रिय और आगमनात्मक प्रतिरोध होता है और सक्रिय और कैपेसिटिव चालन समान रूप से उनकी लंबाई के साथ वितरित होते हैं।

पावर ट्रांसमिशन नेटवर्क की व्यावहारिक विद्युत गणना में, समान रूप से वितरित डीसी लाइनों को संयोजन में स्थिरांक के साथ बदलने की प्रथा है: सक्रिय आर और आगमनात्मक एक्स प्रतिरोध और सक्रिय जी और कैपेसिटिव बी चालकता। इस स्थिति के अनुरूप U-आकार की रेखा का समतुल्य परिपथ चित्र में दिखाया गया है। 1, ए।

35 केवी और चालकता जी और बी के नीचे के वोल्टेज के साथ स्थानीय विद्युत संचरण नेटवर्क की गणना करते समय, आप श्रृंखला से जुड़े सक्रिय और आगमनात्मक प्रतिरोधों (छवि 1, बी) से युक्त एक सरल समतुल्य सर्किट को अनदेखा और उपयोग कर सकते हैं।

रैखिक प्रतिरोध सूत्र द्वारा निर्धारित किया जाता है

जहाँ l तार की लंबाई है, m; एस तार या केबल कोर का क्रॉस-सेक्शन है, एमएमजी γ सामग्री की विशिष्ट डिजाइन चालकता है, एम / ओम-एमएम 2।

चावल। 1. लाइन प्रतिस्थापन योजनाएँ: a — क्षेत्रीय विद्युत पारेषण नेटवर्क के लिए; बी - स्थानीय विद्युत पारेषण नेटवर्क के लिए।

सिंगल-कोर और मल्टी-कोर तारों के लिए 20 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर विशिष्ट चालकता का औसत गणना मूल्य, उनके वास्तविक क्रॉस-सेक्शन को ध्यान में रखते हुए और मल्टी-कोर तारों को घुमाते समय लंबाई में वृद्धि, 53 मीटर / ओम है तांबे के लिए ∙ मिमी 2, एल्यूमीनियम के लिए 32 मीटर / ओम ∙ मिमी 2।

स्टील के तारों का सक्रिय प्रतिरोध स्थिर नहीं है। जैसे-जैसे तार के माध्यम से धारा बढ़ती है, सतह का प्रभाव बढ़ता है और इसलिए तार का सक्रिय प्रतिरोध बढ़ता है। स्टील के तारों का सक्रिय प्रतिरोध प्रायोगिक वक्रों या तालिकाओं द्वारा निर्धारित किया जाता है, जो उनके माध्यम से बहने वाले प्रवाह के मूल्य पर निर्भर करता है।

लाइन आगमनात्मक प्रतिरोध। यदि तारों की पुनर्व्यवस्था (ट्रांसपोजिशन) के साथ तीन-चरण की वर्तमान लाइन बनाई जाती है, तो 50 हर्ट्ज की आवृत्ति पर, लाइन की लंबाई के 1 किमी के चरण आगमनात्मक प्रतिरोध को सूत्र द्वारा निर्धारित किया जा सकता है

जहाँ: asr तारों की कुल्हाड़ियों के बीच की ज्यामितीय माध्य दूरी है

a1, a2 और a3 विभिन्न चरणों के कंडक्टरों के अक्षों के बीच की दूरी हैं, d कंडक्टरों के लिए GOST तालिकाओं के अनुसार लिए गए कंडक्टरों का बाहरी व्यास है; μ धातु कंडक्टर की सापेक्ष चुंबकीय पारगम्यता है; अलौह धातुओं के तारों के लिए μ = 1; x'0 - कंडक्टर के बाहर चुंबकीय प्रवाह के कारण लाइन का बाहरी आगमनात्मक प्रतिरोध; एक्स «0 - कंडक्टर के अंदर बंद चुंबकीय प्रवाह के कारण लाइन का आंतरिक आगमनात्मक प्रतिरोध।

आगमनात्मक प्रतिरोध प्रति लाइन लंबाई l किमी

अलौह धातुओं के संवाहकों के साथ ओवरहेड लाइनों का आगमनात्मक प्रतिरोध x0 औसतन 0.33-0.42 ओम / किमी है।

कोरोनल लॉस (नीचे देखें) को कम करने के लिए 330-500 kV के वोल्टेज वाली लाइनें बड़े व्यास के एक कोर के साथ नहीं, बल्कि प्रति चरण दो या तीन स्टील-एल्यूमीनियम कंडक्टरों के साथ, एक दूसरे से थोड़ी दूरी पर स्थित होती हैं। इस मामले में, लाइन का आगमनात्मक प्रतिरोध काफी कम हो जाता है। अंजीर में। 2 500 केवी लाइन पर एक चरण के समान कार्यान्वयन को दर्शाता है, जहां तीन कंडक्टर 40 सेमी के पक्षों के साथ एक समबाहु त्रिकोण के कोने पर स्थित हैं। चरण कंडक्टर अनुभाग में कई कठोर स्ट्राई के साथ तय किए गए हैं।

प्रति चरण कई तारों का उपयोग तार के व्यास को बढ़ाने के बराबर है, जिससे लाइन के आगमनात्मक प्रतिरोध में कमी आती है। उत्तरार्द्ध की गणना दूसरे सूत्र का उपयोग करके की जा सकती है, दूसरे शब्द को उसके दाहिने हाथ की ओर n से विभाजित करके और तार के बाहरी व्यास d के बजाय सूत्र द्वारा निर्धारित समतुल्य व्यास de को प्रतिस्थापित किया जा सकता है।

जहाँ n - लाइन के एक चरण में कंडक्टरों की संख्या; एसीपी - एक चरण के कंडक्टरों के बीच ज्यामितीय माध्य दूरी।

प्रति चरण दो तारों के साथ, लाइन का आगमनात्मक प्रतिरोध लगभग 15-20% कम हो जाता है, और तीन तारों के साथ - 25-30% तक।

चरण कंडक्टरों का कुल क्रॉस-सेक्शन आवश्यक डिज़ाइन क्रॉस-सेक्शन के बराबर है, बाद वाले को वैसे भी दो या तीन कंडक्टरों में विभाजित किया जाता है, यही वजह है कि ऐसी लाइनों को पारंपरिक रूप से स्प्लिट-कंडक्टर लाइन कहा जाता है।

स्टील के तारों का बहुत बड़ा x0 मान होता है क्योंकि चुम्बकीय भेद्यता एक से अधिक हो जाते हैं और दूसरे सूत्र का दूसरा पद निर्णायक होता है, अर्थात आंतरिक आगमनात्मक प्रतिरोध x «0।

चावल। 2. 500 वर्ग मीटर सिंगल फेज थ्री स्प्लिट वायर हैंगिंग गारलैंड।

तार के माध्यम से प्रवाहित धारा के मान पर स्टील की चुंबकीय पारगम्यता की निर्भरता के कारण, स्टील के तारों से x «0 निर्धारित करना काफी कठिन है। इसलिए, व्यावहारिक गणना में, x» 0 स्टील के तारों को प्रयोगात्मक रूप से प्राप्त घटता या तालिकाओं से निर्धारित किया जाता है।

निम्नलिखित औसत मूल्यों के आधार पर तीन-कोर केबलों के आगमनात्मक प्रतिरोधों को लिया जा सकता है:

• तीन-तार केबलों के लिए 35 केवी — 0.12 ओम/किमी

• तीन-तार केबलों के लिए 3-10 kv-0.07-0.03 ओम / किमी

• 1 kV-0.06-0.07 ohms /km तक के तीन-वायर केबल के लिए

एक सक्रिय चालन रेखा को उसके डाइलेक्ट्रिक्स में सक्रिय शक्ति के नुकसान से परिभाषित किया जाता है।

सभी वोल्टेज की ओवरहेड लाइनों में, अत्यधिक प्रदूषित हवा वाले क्षेत्रों में भी इंसुलेटर के माध्यम से नुकसान कम होता है, इसलिए उन्हें ध्यान में नहीं रखा जाता है।

110 केवी और उससे अधिक के वोल्टेज के साथ ओवरहेड लाइनों में, कुछ शर्तों के तहत, तार के चारों ओर हवा के तीव्र आयनीकरण और एक बैंगनी चमक और एक विशेषता दरार के साथ, तारों पर कोरोना दिखाई देता है। वायर क्राउन गीले मौसम में विशेष रूप से तीव्र होता है। कोरोना को बिजली के नुकसान को कम करने का सबसे कट्टरपंथी साधन कंडक्टर के व्यास को बढ़ाना है, क्योंकि जैसे-जैसे उत्तरार्द्ध बढ़ता है, विद्युत क्षेत्र की ताकत और इसलिए, कंडक्टर के पास हवा का आयनीकरण कम हो जाता है।

110 केवी लाइनों के लिए, कोरोना स्थितियों से कंडक्टर का व्यास कम से कम 10-11 मिमी (कंडक्टर एसी-50 और एम-70) होना चाहिए, 154 केवी लाइनों के लिए - कम से कम 14 मिमी (कंडक्टर एसी-95), और 220 केवी लाइन के लिए - 22 मिमी से कम नहीं (कंडक्टर एसी -240)।

निर्दिष्ट और बड़े कंडक्टर व्यास के 110-220 केवी ओवरहेड लाइनों के कंडक्टरों में कोरोना के लिए सक्रिय बिजली की हानि नगण्य है (दसियों किलोवाट प्रति 1 किमी की लाइन लंबाई), इसलिए उन्हें गणना में ध्यान में नहीं रखा जाता है।

330 और 500 केवी लाइनों में, प्रति चरण दो या तीन कंडक्टर का उपयोग किया जाता है, जैसा कि पहले उल्लेख किया गया है, कंडक्टर के व्यास में वृद्धि के बराबर है, जिसके परिणामस्वरूप कंडक्टर के पास विद्युत क्षेत्र की ताकत काफी है कम हो गया है, और कंडक्टर थोड़ा खराब हो गए हैं।

35 केवी और उससे नीचे की केबल लाइनों में, डाइलेक्ट्रिक्स में बिजली का नुकसान छोटा होता है और इसे भी ध्यान में नहीं रखा जाता है। 110 kV और उससे अधिक के वोल्टेज वाली केबल लाइनों में, ढांकता हुआ नुकसान प्रति 1 किमी लंबाई में कई किलोवाट होता है।

कंडक्टरों के बीच और कंडक्टरों और जमीन के बीच समाई के कारण लाइन का कैपेसिटिव कंडक्शन।

व्यावहारिक गणनाओं के लिए पर्याप्त सटीकता के साथ, तीन-चरण ओवरहेड लाइन के कैपेसिटिव चालन को सूत्र द्वारा निर्धारित किया जा सकता है

जहां C0 लाइन की कार्य क्षमता है; ω - प्रत्यावर्ती धारा की कोणीय आवृत्ति; एसीपी और डी - ऊपर देखें।

इस मामले में, मिट्टी की चालकता और जमीन पर वर्तमान वापसी की गहराई को ध्यान में नहीं रखा जाता है, और यह माना जाता है कि कंडक्टरों को लाइन के साथ पुनर्व्यवस्थित किया जाता है।

केबलों के लिए, कार्य क्षमता फ़ैक्टरी डेटा के अनुसार निर्धारित की जाती है।

रैखिक चालकता एल किमी

लाइन में कैपेसिटेंस की उपस्थिति के कारण कैपेसिटिव करंट प्रवाहित होता है। कैपेसिटिव करंट संबंधित फेज वोल्टेज से 90° आगे हैं।

लंबाई के साथ समान रूप से वितरित निरंतर कैपेसिटिव धाराओं वाली वास्तविक लाइनों में, कैपेसिटिव धाराएँ लाइन की लंबाई के साथ एक समान नहीं होती हैं क्योंकि लाइन के पार वोल्टेज परिमाण में स्थिर नहीं होता है।

डीसी वोल्टेज को स्वीकार करने वाली लाइन की शुरुआत में कैपेसिटिव करंट

जहां Uph लाइन फेज वोल्टेज है।

कैपेसिटिव लाइन पावर (लाइन द्वारा उत्पन्न शक्ति)

जहां यू चरण-दर-चरण वोल्टेज है, वर्ग।

तीसरे सूत्र से यह पता चलता है कि लाइन की कैपेसिटिव चालकता कंडक्टरों के बीच की दूरी और कंडक्टरों के व्यास पर बहुत कम निर्भर करती है। लाइन द्वारा उत्पन्न शक्ति लाइन वोल्टेज पर अत्यधिक निर्भर है। ओवरहेड लाइनों के लिए 35 केवी और नीचे यह बहुत छोटा है। 100 किमी की लंबाई वाली 110 kV लाइन के लिए, Qc≈3 Mvar। 100 किमी की लंबाई वाली 220 kV लाइन के लिए, Qc≈13 Mvar। तार टूटने से लाइन की क्षमता बढ़ जाती है।

केबल नेटवर्क की कैपेसिटिव धाराओं को केवल 20 kV और उससे अधिक के वोल्टेज पर ही ध्यान में रखा जाता है।