Векторні діаграми струмів і напруг
Векторну діаграму побудуємо для лінії без проміжних відборів потужності, вважаючи, що вона відноситься до класу напруг (110 - 220) кВ і може бути представлена симетричною П-образної схемою заміщення, поперечні гілки якої не містять активних провідностей (рис. 2.5), т. е. припускаємо відсутність втрат активної потужності на корону. При цьому, як і раніше, будемо вважати, що вузол 1 є початком (передавальний кінець), а вузол 2 - прийомним кінцем лінії.
Мал. 2.5. Спрощена схема заміщення лінії електропередачі
Як завжди, побудова векторної діаграми для визначеності вимагає знання характеру навантаження. Склад споживачів реального навантаження енергосистеми такий, що вона в переважній більшості випадків може бути представлена схемою заміщення активним (Rн) і індуктивним (xн) опорами. Це, в свою чергу, означає, що струм в кінці лінії (I2) відстає від відповідного напруги.
Припустимо, що кут зсуву між вектором фазної напруги U2, ф і вектором струму I2 дорівнює j2. тобто і почнемо побудову векторної діаграми з побудови цих двох векторів на комплексній площині (рис. 2.6).
Струм в поперечної гілки схеми заміщення, пов'язаний з вузлом 2,. тобто випереджає напругу U2, ф на 90 0. Відповідно до першого закону Кірхгофа струм в поздовжньої гілки схеми заміщення I1,2 = I2 + Ic, 2. Побудувавши вектор I1,2 = I1,2, a - jI1,2, r. отримуємо можливість визначити складові вектора падіння напруги (DU1,2, ф) на опорі Zл.
де DU1,2, ф і dU1,2, ф - відповідно поздовжня і поперечна складові вектора падіння напруги.
Побудувавши вектор DU1,2, ф. визначимо вектор напруги на початку лінії
Отже, при активно-індуктивному характері навантаження напруга на початку лінії випереджає напругу на приймальному кінці на кут d1,2 і перевершує його за значенням.
Закінчимо побудову векторної діаграми, відклавши ток і ток на початку лінії. який також є відстаючим як по відношенню до напруги U2, ф (зрушення на кут), так і по відношенню до U1, ф (зрушення на кут).
Векторна діаграма на рис. 2.6, а відповідає деякому режиму лінії, що характеризується цілком певними співвідношеннями між значеннями струмів в подовжній і поперечній гілках, а саме: ток за абсолютним значенням значно більше струмів і. Разом з тим навантаження протягом доби, як правило, не залишається постійною, а змінюється в деякому діапазоні від I2, хв до I2, макс. Припустимо, що розглянута векторна діаграма (рис. 2.6, а) відповідає режиму максимального навантаження лінії, і поставимо завдання з'ясувати, як вона зміниться в тому разі, коли навантаження лінії мінімальна. Для визначеності покладемо, що I2, хв = 0,5I2, макс. кут j2 і напруга U2, ф залишимо без зміни в порівнянні з режимом максимального навантаження.
Побудована для цих умов векторна діаграма показана на рис. 2.6, б. Її зіставлення з векторною діаграмою, побудованою для режиму максимального навантаження (рис. 2.6, а) дозволяє зробити наступні висновки:
- зменшення навантаження при постійній напрузі на приймальному кінці призводить до зменшення падіння напруги на поздовжньої гілки схеми заміщення і до відповідного зниження напруги на її початку, якщо U2, ф залишити тим же, що і при I2, макс. причому вектор U1, ф і раніше випереджає вектор напруги в кінці лінії, хоча і на дещо менший кут d1,2;
- вектор струму на початку лінії з відсталого може стати випереджаючим (j1> 0), що при прийнятих умовах (незмінність U2, ф і j2) визначається співвідношенням величин і фаз зарядних струмів і і струму навантаження.
Якщо тепер припустити, що навантаження лінії відсутня, тобто приймальний кінець розімкнути (= 0), то в припущенні незмінності величини векторна діаграма набуде вигляду, показаний на рис. 2.6, в. Її зіставлення з двома попередніми діаграмами показує, що:
- для підтримки в режимі холостого ходу напруги в кінці лінії на рівні, відповідному нормальним режимам, напруга на початку лінії повинно бути значно знижений ();
- ток на початку лінії має практично чисто ємнісний характер (j1 »90 0), випереджаючи і.
Підсумовуючи розгляд векторних діаграм, зауважимо, що вони характеризують приватна, хоча і досить властиве для ВЛ 110-220 кВ, співвідношення параметрів поздовжньої гілки схеми заміщення (Rл і Xл) і демонструють якісно відносний вплив на параметри режиму лінії з боку її зарядного струму.