Трехфазная воздушная линия электропередачи Советский патент 1991 года по МПК H02G7/00 

Изобретение относится к электроэнергетике, в частности к конструкциям трехфазных воздушных линий электропередачи, и может быть использовано при проектировании, сооружении и эксплуатации линий электропередачи высокого напряжения (ВЛ).

Цель изобретения - повышение экономичности путем снижения потерь электроэнергии и улучшения ее качества, а также улучшение условий для передачи по линии высокочастотных сигналов.

На фиг. 1 представлена схема расположения фаз на линии; на фиг. 2 - эскиз расположения фаз на промежуточной опоре.

Фаза 1 (фиг. 1 и 2) расположена так, что значения Dia и Dia расстояний от нее до двух других фаз 2 и 3 и расстояние Озз между фазами 2 и 3 находятся в соотношении Di2Di3 D23. Фазы 2 и 3 меняют взаимное расположение в середине линии (фиг. 1). Фазы 1. 2 и 3 подвешены на поддерживающих гирляндах изоляторов 4, которые прикреплены к траверсам 5, установленным на стойке 6 (фиг. 2). Значения hi, h2 и Нз высот подвеса фаз 1, 2 и 3 соответственно (фиг, 2) находятся в соотношении hi Iferia.

Указанные соотношения с высокой степенью точности выполняются, например,по линии 220 кВ, на опорах (фиг. 2) длиной траверс 1тр1 1тр2 трЗ 2,8 м и высотах крепления траверс к стойке опоры hTpi 18 м, h2 21,5 м и пз 5 м. При этом опора состоит из типовых элементов (стойка, траверсы).

Минимизация степени несимметрии ВЛ заключается в минимизации значений поо

vg

СП О

SQ

О

гонных сопротивлений, определяющих падения напряжения в схемах замещения ВЛ обратной и нулевой последовательностей, которые вызваны током, протекающим в схеме замещения прямой последовательности (соответственно Zm и Zoi), а также погонных проводимостей, определяющих токи в схемах обратной и нулевой последовательностей, обусловленные напряжением прямой последовательности (соответственно YIH и YOI). Математически эти условия могут быть записаны в виде:

Так как /bi2Di3 023, то после несложных преобразований уравнений (6) и (7) получаем .

Таким образом, в предложенной линии будет отсутствовать несимметрия, вызванная неодинаковостью расстояний между фазами.

Матрица проводимостей ВЛ в системе симметричных составляющих без учета грозозащитных тросов определяется выражением:

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано при проектировании, сооружении и эксплуатации линий электропередачи высокого напряжения. Цель изобретения - повышение экономичности путем снижения потерь электроэнергии и улучшения ее качества, а также улучшение условий для передачи по линии высокочастотных сигналов, Для этого линия выполнена следующим образом, среднегеометрическое расстояние от одной из фаз линии до двух других фаз и высота ее подвеса равны соответственно расстоянию между этими двумя фазами и среднегеометрической высоте их подвеса. В середине линии эти две фазы меняют взаимное расположение. 2 ил. С

(1)

I Llll I

I Ui I

I Yin

I Yoi

В соответствии

Lin | (Ln + aL22 +a2U3)+ 2(a2Li2+aLi3+L23)

(2) Loi 3 (Ln + a2L32 +а1зз)- (aLi2+a2Li3+U3),

(3)

V3 где a -0,5 + j -к- - оператор поворота.

В выражениях (2) и (3) значения собственных и взаимных сопротивлений в фазных координатах определяют соответственно по формулам:

Оз

Ui-0,05+J0.145lgРЗ Оз

(4)

Uk-O.05+J0,145lg j-,(5)

где Оз 1000 м - глубина возврата тока;

ра - эквивалентный радиус фазы I;

DIK - расстояние между фазами I и к. Учитывая, что ра /Ээ2 -рэз и что две фазы в середине линии меняют взаимное расположение, для предлагаемой линии уравнения (2) и (3) можно записать в виде:

U,i-J (/to-Jfe- a.g-gL + lg °3

D12

Di3

+ lg

Оз

023

023 )(6)

Di3

023

) (7)

+ ( + W

T( + l w +

+ Оз

Уф -т

(8),

где собственная он и взаимные oik потенциальные коэффициенты определяются по формулам

Ни

031 41,4 «k 41,4

1069 А.

10е lg -S5- Dik

(9) (Ю)

В формулах (9) и (10) Ни - расстояние между фазой I и ее зеркальным отображением относительно земли; Н|к - расстояние между фазой I и зеркальным отображением относительно земли фазы к. С учетом провисания проводов в пролете

Hn-2(hi-2/3f)(11)

Hik2 Khi+hk /Sff+Dik hi-hkjMhi hk-8/3f x x (hi+hkH 6/9f2+Dik2 4hi hk ,(12)

где hi и И - высоты подвеса соответственно 1иК;

f средневзвешенное значение стрелы провеса проводов фаз.

На первом участке линии (фиг. 1) матрица Уф может быть выражена следующим образом:

(13)

В выражении (13)

а «ц; «m «23; Aza - «и ; Дзз

«зз - «i Ai «и - «и; Ј& «« - «2з D определитель матрицы «ф.

Учитывая, что

Из уравнений (8), (13) и (14) после несложных преобразований можно получить два последние минимизирующие условия (1) в виде:

Yin (а + «т)(Л22+Лзз)-н

+ 2(« + 2«m)(Ai+A2)+2A22A33+Ai + A3+2A2A22+2AiA33+4AiA2 - 0

(15)

Yd + Y01 -(«-«т)(А22+Азз)-(a-«n,)(Ai + A2) АЗ+2Д22Азз -AiA33-A2A22-2AiA2 - 0(16)

Значения « и «т значительно превышают значения Ai, A2, Az2, Азз. Поэтому, пренебрегая малыми величинами второго порядка, условия (15) и (16) могут быть представлены следующим образом:

Д22+Лзз 0(17)

. Ai+A2 0.(18)

При одинаковой стреле провеса для всех трех фаз, учитывая (9), следует

Д22 «22 - «И 41,4

Азз «зз - «i i 41,4

106lg

1061д

2-§f hl-|f

hi-|f

(19)

(20)

Формула (17) принимает вид:

ллЛ5 ()(-|0

Да + An 41,4-10е

(hi-ff)2

(21) HflH(h2-|f)(h3-f O thi-ff)2.(22)

Решая.уравнение (22) относительно hi, получаем:

hl-§f + V5f2+h2h3-fh2f- h3f

-F (f i h2 h3).(23)

«12 013; «13 «12; «23 «23; «i i «i i; «22 «22; «зз азз

(штрихом обозначены потенциальные коэффициенты второй половины ВЛ), матрица Уф второй половины линии имеет вид:

(14)

Правая часть выражения (23) при всех реально возможных значениях fi,hjn Ьз можец быть аппроксимирована функцией -/Мтз являющейся первым членом разложения функции F(fih2hs) в ряд Маклорена при фиксированных значениях П2 и пз. Как показывают расчеты, относительная ошибка аппроксимации при реальных значениях аргументов функции для ВЛ различных классов напряжений не превышает 1%.

Таким образом, равенство (17) с достаточной степенью точности достигается при соотношении высот подвеса

(24)

h V h2 пз . При горизонтальном расположении фаз уравнение (24) выполняется автоматически.

Из уравнения (10) следует:

ют бка, ны

17)

8)

ех

35

AI «12 -«23 41,4

Д2 «13 - «23 41,4

106lg

106lg

H12 D23

H23 H13

D12

I

D23

(25)

H23 D13

19)

0)

40

При этом формула (18) приобретает вид:

Ai+A2 41.4-106lg Н12-Н13-ВЬ

Н5з Di2 Di3

(26)

0

1) 2)

л)

45

50

55

0

(27) Так как D23 Di2Di3, имеем

H232 H12Hi3(28)

С учетом (12) формула (28) легко преобразуется в формулу (24). Таким образом, подвес фазы 1 на высоте.равной среднегеометрическому значению высот подвеса фаз 2 и 3 практически полностью исключает несимметрию по обратной и нулевой последовательности, вызванную разной высотой подвеса фаз.

Следует отметить, что при наличии на ВЛ грозозащитных тросов соотношение значений высот подвеса фаз (24) не является оптимальным с точки зрения симметрии линии. Однако большое количество ВЛ выполняется без грозозащитных тросов. К ним относятся ВЛ напряжением 35 кВ и ниже и

ВЛ 110 кВ на деревянных опорах. Допускается также сооружение ВЛ 110...500 кВ без грозозащитных тросов в районах с числом грозовых часов в году не менее 20, в районах с плохо проводящими грунтами, а также в районах с расчетной толщиной стенки гололеда более 20 мм.

ВЛ согласно предлагаемому изобретению имеет существенно лучшие показатели симметрии, чем известная ВЛ. Как показывают произведенные расчеты, коэффициенты несимметрии по току обратной и нулевой последовательности линии с предложенным расположением фаз в 3 и более раз меньше, чем линии прототипа. Указанный эффект достигается за счет оптимального расположения фаз в пространстве. Размеры технико-экономического эффекта зависят

/

7Г

X

Фиг1.

/7/////S//S/f/SS /// S(/S

5

от характеристик линии (напряжения, длины, передаваемой мощности и т.д.), Формула изобретения Трехфазная воздушная линия электропередачи, содержащая выполненные с транспозицией фазы, среднегеометрическое расстояние от первой из которых до двух оставшихся фаз равно расстоянию между оставшимися фазами, отличающаяся тем, что, с целью повышения экономичности путем снижения потерь электроэнергии и улучшения ее качества, а также улучшения условий для передачи по линии высокочастотных сигналов, транспозиция выполнена между упомянутыми оставшимися фазами в середине линии, а среднегеометрическая высота подвеса этих фаз равна высоте подвеса первой упомянутой фазы.