પાવર લાઇન્સના પ્રતિકાર, વાહકતા અને સમકક્ષ સર્કિટ

પાવર લાઇનમાં સક્રિય અને પ્રેરક પ્રતિકાર હોય છે અને સક્રિય અને કેપેસિટીવ વાહકતા તેમની લંબાઈ સાથે સમાનરૂપે વિતરિત થાય છે.

પાવર ટ્રાન્સમિશન નેટવર્ક્સની પ્રાયોગિક વિદ્યુત ગણતરીઓમાં, સમાનરૂપે વિતરિત ડીસી રેખાઓને સંયોજનમાં સ્થિરાંકો સાથે બદલવાનો રિવાજ છે: સક્રિય r અને ઇન્ડક્ટિવ x પ્રતિકાર અને સક્રિય g અને કેપેસિટીવ b વાહકતા. આ સ્થિતિને અનુરૂપ U-આકારની રેખાનું સમકક્ષ સર્કિટ ફિગમાં બતાવવામાં આવ્યું છે. 1, એ.

35 kV ના વોલ્ટેજ સાથે અને વાહકતા g અને b ની નીચે સ્થાનિક પાવર ટ્રાન્સમિશન નેટવર્ક્સની ગણતરી કરતી વખતે, તમે શ્રેણી-જોડાયેલ સક્રિય અને પ્રેરક પ્રતિકાર (ફિગ. 1, b) ધરાવતા સરળ સમકક્ષ સર્કિટને અવગણી શકો છો અને તેનો ઉપયોગ કરી શકો છો.

રેખીય પ્રતિકાર સૂત્ર દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે

જ્યાં l વાયરની લંબાઈ છે, m; s એ વાયર અથવા કેબલ કોરનો ક્રોસ-સેક્શન છે, mmg γ એ સામગ્રીની વિશિષ્ટ ડિઝાઇન વાહકતા છે, m / ohm-mm2.

ચોખા. 1. લાઇન રિપ્લેસમેન્ટ સ્કીમ્સ: a — પ્રાદેશિક પાવર ટ્રાન્સમિશન નેટવર્ક્સ માટે; b — સ્થાનિક પાવર ટ્રાન્સમિશન નેટવર્ક્સ માટે.

સિંગલ-કોર અને મલ્ટી-કોર વાયર માટે 20 ° સે તાપમાને ચોક્કસ વાહકતાનું સરેરાશ ગણતરી કરેલ મૂલ્ય, તેમના વાસ્તવિક ક્રોસ-સેક્શનને ધ્યાનમાં લેતા અને મલ્ટી-કોર વાયરને વળી જતા લંબાઈમાં વધારો, 53 મીટર / ઓહ્મ છે. તાંબા માટે ∙ mm2, એલ્યુમિનિયમ માટે 32 m/ohm ∙ mm2.

સ્ટીલ વાયરનો સક્રિય પ્રતિકાર સતત નથી. જેમ જેમ વાયર દ્વારા પ્રવાહ વધે છે તેમ, સપાટીની અસર વધે છે અને તેથી વાયરનો સક્રિય પ્રતિકાર વધે છે. સ્ટીલ વાયરનો સક્રિય પ્રતિકાર પ્રાયોગિક વણાંકો અથવા કોષ્ટકો દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે, જે તેમના દ્વારા વહેતા પ્રવાહના મૂલ્યને આધારે છે.

રેખા પ્રેરક પ્રતિકાર. જો ત્રણ-તબક્કાની વર્તમાન રેખા વાયરની પુનઃ ગોઠવણી (ટ્રાન્સપોઝિશન) સાથે બનાવવામાં આવે છે, તો પછી 50 હર્ટ્ઝની આવર્તન પર, લાઇનની લંબાઈના 1 કિમીનો તબક્કો પ્રેરક પ્રતિકાર સૂત્ર દ્વારા નક્કી કરી શકાય છે.

જ્યાં: asr એ વાયરની અક્ષો વચ્ચેનું ભૌમિતિક સરેરાશ અંતર છે

a1, a2 અને a3 એ વિવિધ તબક્કાઓના વાહકની અક્ષો વચ્ચેનું અંતર છે, d એ કંડક્ટર માટેના GOST કોષ્ટકો અનુસાર લેવામાં આવેલા કંડક્ટરનો બાહ્ય વ્યાસ છે; μ એ મેટલ વાહકની સંબંધિત ચુંબકીય અભેદ્યતા છે; બિન-ફેરસ ધાતુઓના વાયર માટે μ = 1; x'0 — વાહકની બહારના ચુંબકીય પ્રવાહને કારણે રેખાનો બાહ્ય પ્રેરક પ્રતિકાર; x «0 — વાહકની અંદર બંધ થયેલા ચુંબકીય પ્રવાહને કારણે રેખાનો આંતરિક પ્રેરક પ્રતિકાર.

લાઇન લંબાઈ દીઠ પ્રેરક પ્રતિકાર l કિમી

નોન-ફેરસ ધાતુઓના વાહક સાથે ઓવરહેડ લાઇનનો પ્રેરક પ્રતિકાર x0 સરેરાશ 0.33-0.42 ઓહ્મ / કિમી છે.

કોરોનલ નુકસાનને ઘટાડવા માટે 330-500 kV ના વોલ્ટેજવાળી લાઇન્સ (નીચે જુઓ) મોટા વ્યાસના એક કોર સાથે નહીં, પરંતુ દરેક તબક્કામાં બે અથવા ત્રણ સ્ટીલ-એલ્યુમિનિયમ કંડક્ટર સાથે કરવામાં આવે છે, જે એકબીજાથી ટૂંકા અંતરે સ્થિત છે. આ કિસ્સામાં, લાઇનનો પ્રેરક પ્રતિકાર નોંધપાત્ર રીતે ઘટાડો થયો છે. અંજીરમાં. 2 એ 500 kV લાઇન પરના તબક્કાના સમાન અમલીકરણને દર્શાવે છે, જ્યાં ત્રણ વાહક 40 સે.મી.ની બાજુઓ સાથે સમભુજ ત્રિકોણના શિરોબિંદુ પર સ્થિત છે. તબક્કાના વાહક વિભાગમાં ઘણી સખત સ્ટ્રાઇ સાથે નિશ્ચિત છે.

તબક્કા દીઠ બહુવિધ વાયરનો ઉપયોગ એ વાયરનો વ્યાસ વધારવા સમાન છે, જે લાઇનના પ્રેરક પ્રતિકારમાં ઘટાડો તરફ દોરી જાય છે. બાદમાં બીજા સૂત્રનો ઉપયોગ કરીને ગણતરી કરી શકાય છે, તેની જમણી બાજુના બીજા પદને n વડે વિભાજીત કરીને અને વાયરના બાહ્ય વ્યાસ d ને બદલે બદલીને, સૂત્ર દ્વારા નિર્ધારિત સમકક્ષ વ્યાસ ડી.

જ્યાં n — લાઇનના એક તબક્કામાં વાહકની સંખ્યા; acp — એક તબક્કાના વાહક વચ્ચે ભૌમિતિક સરેરાશ અંતર.

તબક્કા દીઠ બે વાયર સાથે, લાઇનનો પ્રેરક પ્રતિકાર લગભગ 15-20% ઘટે છે, અને ત્રણ વાયર સાથે - 25-30% દ્વારા.

તબક્કાના વાહકનો કુલ ક્રોસ-સેક્શન આવશ્યક ડિઝાઇનના ક્રોસ-સેક્શનની બરાબર છે, બાદમાં કોઈપણ રીતે બે અથવા ત્રણ વાહકમાં વહેંચાયેલું છે, તેથી જ આવી રેખાઓને પરંપરાગત રીતે સ્પ્લિટ-કન્ડક્ટર લાઇન કહેવામાં આવે છે.

સ્ટીલના વાયરમાં x0 નું મૂલ્ય ઘણું મોટું હોય છે કારણ કે ચુંબકીય અભેદ્યતા એક કરતાં વધુ બને છે અને બીજા સૂત્રની બીજી મુદત નિર્ણાયક છે, એટલે કે આંતરિક પ્રેરક પ્રતિકાર x «0.

ચોખા. 2. 500 ચોરસ મીટર સિંગલ ફેઝ થ્રી સ્પ્લિટ વાયર લટકાવેલી માળા.

વાયરમાંથી વહેતા પ્રવાહના મૂલ્ય પર સ્ટીલની ચુંબકીય અભેદ્યતાની અવલંબનને લીધે, સ્ટીલના વાયરમાંથી x «0 નક્કી કરવું ખૂબ મુશ્કેલ છે. તેથી, પ્રાયોગિક ગણતરીઓમાં, સ્ટીલ વાયરનો x» 0 પ્રાયોગિક રીતે મેળવેલા વળાંકો અથવા કોષ્ટકો પરથી નક્કી કરવામાં આવે છે.

ત્રણ-કોર કેબલના પ્રેરક પ્રતિકાર નીચેના સરેરાશ મૂલ્યોના આધારે લઈ શકાય છે:

• ત્રણ-વાયર કેબલ માટે 35 kV — 0.12 ohms/km

• ત્રણ-વાયર કેબલ માટે 3-10 kv-0.07-0.03 ohms/km

• 1 kV-0.06-0.07 ઓહ્મ/કિમી સુધીના ત્રણ-વાયર કેબલ માટે

સક્રિય વહન રેખા તેના ડાઇલેક્ટ્રિક્સમાં સક્રિય શક્તિના નુકશાન દ્વારા વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે.

તમામ વોલ્ટેજની ઓવરહેડ લાઇનમાં, અત્યંત પ્રદૂષિત હવા ધરાવતા વિસ્તારોમાં પણ ઇન્સ્યુલેટર દ્વારા થતા નુકસાન ઓછા હોય છે, તેથી તેને ધ્યાનમાં લેવામાં આવતું નથી.

110 kV અને તેથી વધુના વોલ્ટેજ સાથેની ઓવરહેડ લાઈનોમાં, વાયરની આસપાસની હવાના તીવ્ર આયનીકરણને કારણે અને તેની સાથે વાયોલેટ ગ્લો અને લાક્ષણિક તિરાડ સાથે, અમુક પરિસ્થિતિઓમાં, વાયર પર કોરોના દેખાય છે. ભીના હવામાનમાં વાયરનો તાજ ખાસ કરીને તીવ્ર હોય છે. કોરોનાને પાવર નુકસાન ઘટાડવાનો સૌથી આમૂલ માધ્યમ એ છે કે કંડક્ટરનો વ્યાસ વધારવો, કારણ કે જેમ જેમ બાદમાં વધે છે તેમ, ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રની મજબૂતાઈ અને તેથી, કંડક્ટરની નજીકની હવાનું આયનીકરણ ઘટે છે.

110 kV લાઇન માટે, કોરોનાની સ્થિતિમાંથી કંડક્ટરનો વ્યાસ ઓછામાં ઓછો 10-11 mm (કન્ડક્ટર AC-50 અને M-70), 154 kV લાઇન માટે - ઓછામાં ઓછો 14 mm (કન્ડક્ટર AC-95), અને 220 kV લાઇન માટે — 22 mm કરતાં ઓછી નહીં (કન્ડક્ટર AC -240).

ઉલ્લેખિત અને મોટા કંડક્ટર વ્યાસની 110-220 kV ઓવરહેડ લાઇનના કંડક્ટરમાં કોરોના માટે સક્રિય પાવર નુકસાન નજીવું છે (લાઇન લંબાઈના 1 કિમી દીઠ દસ કિલોવોટ), તેથી તેને ગણતરીમાં ધ્યાનમાં લેવામાં આવતા નથી.

330 અને 500 kV લાઇનમાં, તબક્કા દીઠ બે અથવા ત્રણ વાહકનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, જે અગાઉ ઉલ્લેખ કર્યો છે તેમ, કંડક્ટરના વ્યાસમાં વધારાની સમકક્ષ છે, જેના પરિણામે કંડક્ટરની નજીકના ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રની મજબૂતાઈ નોંધપાત્ર રીતે વધે છે. ઘટાડો થયો છે, અને કંડક્ટર થોડો કાટ લાગ્યો છે.

35 kV અને નીચેની કેબલ લાઇનમાં, ડાઇલેક્ટ્રિક્સમાં પાવર લોસ નાની હોય છે અને તેને પણ ધ્યાનમાં લેવામાં આવતી નથી. 110 kV અને તેથી વધુના વોલ્ટેજવાળી કેબલ લાઇનમાં, ડાઇલેક્ટ્રિક નુકસાન 1 કિમી લંબાઈ દીઠ કેટલાંક કિલોવોટ જેટલું થાય છે.

વાહક વચ્ચે અને વાહક અને જમીન વચ્ચે કેપેસીટન્સને કારણે લાઇનનું કેપેસિટીવ વહન.

પ્રાયોગિક ગણતરીઓ માટે પૂરતી ચોકસાઈ સાથે, ત્રણ-તબક્કાની ઓવરહેડ લાઇનની કેપેસિટીવ વાહકતા સૂત્ર દ્વારા નક્કી કરી શકાય છે.

જ્યાં C0 એ લાઇનની કાર્યકારી ક્ષમતા છે; ω — વૈકલ્પિક પ્રવાહની કોણીય આવર્તન; acp અને d — ઉપર જુઓ.

આ કિસ્સામાં, જમીનની વાહકતા અને જમીન પર વર્તમાન વળતરની ઊંડાઈ ધ્યાનમાં લેવામાં આવતી નથી, અને એવું માનવામાં આવે છે કે વાહક રેખા સાથે ફરીથી ગોઠવાયેલા છે.

કેબલ્સ માટે, કાર્યકારી ક્ષમતા ફેક્ટરીના ડેટા અનુસાર નક્કી કરવામાં આવે છે.

રેખીય વાહકતા l કિ.મી

લાઇનમાં કેપેસીટન્સની હાજરીને કારણે કેપેસીટીવ પ્રવાહો વહે છે. કેપેસિટીવ પ્રવાહો અનુરૂપ તબક્કાના વોલ્ટેજ કરતાં 90° આગળ છે.

લંબાઈ સાથે સમાનરૂપે વિતરિત સતત કેપેસિટીવ પ્રવાહો સાથેની વાસ્તવિક રેખાઓમાં, કેપેસિટીવ પ્રવાહો રેખાની લંબાઈ સાથે એકસરખા હોતા નથી કારણ કે સમગ્ર રેખામાં વોલ્ટેજ તીવ્રતામાં સ્થિર હોતું નથી.

ડીસી વોલ્ટેજ સ્વીકારતી રેખાની શરૂઆતમાં કેપેસિટીવ પ્રવાહ

જ્યાં Uph એ લાઇન ફેઝ વોલ્ટેજ છે.

કેપેસિટીવ લાઇન પાવર (લાઇન દ્વારા જનરેટ થયેલ પાવર)

જ્યાં U એ ફેઝ-ટુ-ફેઝ વોલ્ટેજ છે, sq.

ત્રીજા સૂત્રમાંથી તે અનુસરે છે કે લાઇનની કેપેસિટીવ વાહકતા વાહક અને વાહકના વ્યાસ વચ્ચેના અંતર પર થોડો આધાર રાખે છે. લાઇન દ્વારા ઉત્પન્ન થતી શક્તિ લાઇન વોલ્ટેજ પર ખૂબ નિર્ભર છે. ઓવરહેડ લાઇન માટે 35 kV અને નીચે તે ખૂબ જ નાનું છે. 100 કિમી લંબાઈ સાથે 110 kV લાઇન માટે, Qc≈3 Mvar. 100 કિમી લંબાઈ સાથે 220 kV લાઇન માટે, Qc≈13 Mvar. વિભાજિત વાયર રાખવાથી લાઇનની ક્ષમતા વધે છે.

કેબલ નેટવર્કના કેપેસિટીવ પ્રવાહોને માત્ર 20 kV અને તેથી વધુના વોલ્ટેજ પર જ ધ્યાનમાં લેવામાં આવે છે.