Исследование режимов работы линии электропередачи с помощью схемы замещения

Цель работы. Изучение энергетического процесса и распределения напряжений в схеме замещения 2-х проводной линии электропередачи при постоянной величине напряжения в начале линии в зависимости от тока в линии, определяемого количеством включенных потребителей электрической энергии.

Всякий потребитель электрической энергии получает ее от генератора по воздушной или кабельной линии передачи, выполненной из металлического (медного, алюминиевого или стального) провода и обладающей определенным сопротивлением. Это сопротивление обуславливает падение напряжения и потерю мощности в линии.

При изменении числа включенных потребителей электрической энергии изменяется величина тока в линии, что обуславливает изменение падения напряжения и потерь мощности в линии и отражается на работе потребителей.

Для теоретического и экспериментального изучения процессов в двухпроводной линии электропередачи пользуются эквивалентной схемой замещения (рис. 2), где - сопротивление линии; - эквивалентное сопротивление всех подключенных потребителей; - ток в линии; - напряжение в начале линии; - напряжение в конце линии (у потребителя).

Рис. 2

С учетом принятых обозначений

;	(1)
;	(2)
;	(3)
.	(4)

Энергетический процесс в схеме характеризуется следующим соотношением мощностей:

мощность, отдаваемая генератором в линию

;

(5)

мощность потерь электрической энергии в линии

;

(6)

мощность, отдаваемая линией потребителю (мощность нагрузки)

.

(7)

Коэффициент полезного действия линии определяется как отношение мощностей и :

.

(8)

Если в формуле (7) ток выразить через отношение мощности потребителя к напряжению у потребителя и подставить это выражение для тока в формулу (6), то для мощности потерь электрической энергии в линии получается следующее выражение:

.

(9)

Согласно (9), при постоянной мощности нагрузки величина потерь в линии обратно пропорциональна квадрату напряжения, т.е. электрическую энергию экономично передавать при высоких напряжениях. Однако с ростом напряжения увеличивается стоимость изоляции линии. На практике применяют тем большее напряжение, чем больше передаваемая мощность и дальность передачи.

Заменив в формуле (8) и их выражениями по (5) и (7), получим новую форму записи выражения для расчета коэффициента полезного действия линии:

.

(10)