PRZESYŁ I ROZDZIAŁ

ENERGII ELEKTRYCZNEJ

1. Modele elementów systemu

Układ przesyłowo-rozdzielczy jest to zespół linii i urządzeń stanowiących drogę transportu energii elektrycznej od miejsca wytwarzania do ostatniej stacji obniżającej napięcie z poziomu napięcia rozdzielczego do niskiego.

Elementy układu przesyłowo-rozdzielczego:

- linie napowietrzne

• transformatory,

• linie kablowe,

• stacje i rozdzielnie z wyposażeniem

Elementy układu przesyłowo-rozdzielczego przedstawia się w postaci czwórnika. Elementy czwórnika charakteryzują właściwości elektryczne danego obiektu.

Właściwości elektryczne obiektu związane są:

• z przepływem prądu:

• rezystancja podłużna (przewody),

• konduktancja poprzeczna (izolatory),

• z wytworzonym polem elektrycznym i magnetycznym:

• pojemność,

• indukcyjność własna i wzajemna

Czwórnik przedstawiający element systemu (urządzenie):

Oznaczenia:

U₁, U₂ - napięcia na wejściu i wyjściu czwórnika,

I₁, I₂ - prądy na wejściu i wyjściu czwórnika,

Z - impedancja obciążenia,

A,B,C,D - parametry elementów czwórnika R,L,C,G

Równania czwórników linii i urządzeń

Równania:

Postać macierzowa równań:

Macierz czwórnika:

Typy czwórników przedstawiających elementy układu:

lub

Typ Π Typ T Typ Γ

Przykład

Pełny model (schemat zastępczy) linii przesyłowej w formie czwórnika typu T:

Elementy schematu reprezentują:

R_l - rezystancja linii,

L_l - indukcyjność podłużna linii uwzględniająca jej całkowite pole magnetyczne

G_l - konduktancja poprzeczna linii uwzględniająca przepływ prądu czynnego w polu

elektrycznym linii

[S]

C_l - pojemność linii uwzględniająca jej całkowite pole elektryczne

[F]

R_ol, L_ol, G_ol, C_ol - wielkości jednostkowe linii odpowiednio w [Ω.km^-1], [H.km^-1],

[S.km^-1], [F.km^-1]

Schematy zastępcze linii przesyłowych

a) b)

c) d)

e)

R - rezystancja przewodów,

L - indukcyjność przewodów,

C - pojemność robocza linii,

G - konduktywność: - na izolatorach (zabrudzenia i in.)

- ewentualne straty ulotu

Typowe czwórniki, równania i macierze współczynników

1. Dwójnik, element podłużny Z

Z

równanie macierz

2. Czwórnik, element poprzeczny Y

3. Niesymetryczny czwórnik Π: połączenie czwórników: Y_a, Z, Y_b

Iloczyn macierzy każdego z elementów

=

Zastosowanie modeli w liniach przesyłowych

Linie krótkie (do około 80 km)

Współczynniki równań:

A = 1, B = Z, C = 0, D = 1

Linie średniej długości (do około 240 km)

Czwórnik typu Π

Współczynniki równań:

, B = Z,

Czwórnik typu T

Współczynniki równań:

,
C = Y

2. Charakterystyki elektryczne linii przesyłowych

Straty mocy wzdłużne

R = Ro⋅l

Ro - rezystancja jednostkowa [ Ω/km],

l - długość linii [km],

I - prąd linii [A]

P, Q, S - moce: czynna, bierna i pozorna odbierane na końcu linii,

U2 - napięcie na końcu linii,

cosϕ - odbiornik na końcu linii.

Sprawność

Wniosek:

Sprawność linii zwiększa się przy wzroście napięcia

Moc bierna wzdłużna indukcyjna

Xo - reaktancja indukcyjna jednostkowa

Lo - indukcyjność jednostkowa linii [H/km, fazę]

Wniosek:

Ze wzrostem napięcia następuje zmniejszenie mocy biernej wzdłużnej indukcyjnej linii

Moc bierna poprzeczna pojemnościowa

Założenie:

Bo - susceptancja jednostkowa linii [S/km],

Co - pojemność robocza linii [F/km, fazę],

Un - napięcie znamionowe międzyprzewodowe

Wniosek:

Ze wzrostem napięcia znamionowego wzrasta moc bierna pojemnościowa linii

Typowe parametry linii przesyłowych

Un [kV]	S [mm2/fazę]	Moc termiczna [MW]	Moc ładowania [MVAr/km]
110 220 400	AFl 240 AFl 525 AFl 2x525	140 460 1600	0,034 0,130 0,540

Ekonomiczna gęstość prądu w przewodach linii napowietrznych:

j_n = (1 ÷ 1,5) [A/mm²]

Wielkości elektryczne linii napowietrznych

1. Indukcyjność

2. Pojemność

s_ab, s_bc, s_ca - odstępy między przewodami sąsiednich faz

r_p - promień zastępczy przewodu wiązkowego

dla pojedynczego przewodu:

r_p = r₀

r₀ - promień pojedynczego przewodu

Promień zastępczy przewodu wiązkowego:

n - liczba przewodów w wiązce

Zakresy mocy przesyłowych ze względów termicznych

Un [kV]	110	220	400	750
P [MW]	11 ÷ 90	90 ÷ 300	300 ÷ 1000	1520 ÷ 2100

Wpływ napięcia znamionowego linii na wartość obciążenia termicznego:

Un [kV]	110	220	400	750
s [m]	5	8 ÷ 9	11 ÷ 15	16,5 ÷ 20
Moc termiczna [MW]	11 ÷ 90	100 ÷ 300	800 ÷ 1000	1520 ÷ 2100

Przykładowe wartości mocy w liniach napowietrznych:

Un [kV]	110	220	400
Przewody	AFL6 240	AFL8 525	AFL8 2x525
Moc bierna [MVAr/km]	0,034	0,130	0,540
Moc termiczna [MW]	140	460	1600

Przewody: AFL6 240 Średnica zewnętrzna 21,7 mm, obciążalność 630 A

AFL8 525 Średnica zewnętrzna 31,5 mm, obciążalność 1030 A

Nowoczesne przewody wysokotemperaturowe mają inna budowę i wartości techniczne (rozdział o przewodach)

9

Przesył_13_14_1

U₁

U₂

I₁

I₂

Z

A, B, C, D

1/2L_l

1/2R_l

C

G

1/2R_l

1/2L_l

U2

U1

R

L

U2

U1

L

U2

U1

R

L

U2

U1

R

C

C

L

U2

U1

R

C

C

G

G

Y

Y_a

Y_b

Z

---