为什么地下电缆比架空线“需要更高程度的无功补偿”?

电器工程 变压器 电网
2022-01-22 07:34:27

我在看某公司的巨型变形金刚的吹嘘时,偶然发现了这句话:

工作表截图

此外,在一些地区,现有的架空线路正在被地下电缆取代,这需要更高程度的无功补偿

为什么是这样?

3个回答

由于地下线路的导体比架空线路更紧密地排列在一起,因此电容更高。该电容可能需要相当大的充电电流。

顺便说一下,由于它们包括较小的环路面积,所以电感较低。

简短回答:地下 (U/G) 电缆使用同轴接地屏蔽。

因此,增加地下电容的是白色 PE(聚乙烯)材料,因为它将中心芯和铜编织接地护套分开,而不是相线之间的接近(尽管这有一些影响。)

下面只是一个单相示例。 在此处输入图像描述


几十年来,配电电缆的设计得到了改进,现在他们对什么是最有效的有了历史经验。

它们使用带/不带绝缘包层的非同轴导体包层钢芯。 与用于 U/G 的同轴电缆相比,这使得电源线电容可以忽略不计,因为同轴电缆中对地的绝缘线要高几个数量级。

所讨论的 ABB 装置具有出色的动态范围,可处理可能包括 O/H 和 XLPE 同轴 U/G 电缆的电缆的广泛无功阻抗功率因数校正。

• 并联电抗器用于补偿轻载或空载时的线路并联电容以调节电压。
• 串联电容器通常用于补偿线路感抗,以传输更多功率并提高网络稳定性

架空电缆(三轴)无护套
在此处输入图像描述

  • 每 3 根线束承载相同的电压,以减少电弧和风的影响。

地下(有时是架空)护套电缆(屏蔽 XLPE 电缆)

在此处输入图像描述

Cross Link 屏蔽高压电缆始终用于地下电力线路。

技术背景

单相传输线的电容由间距与有效半径之比给出。

\$C=\dfrac{2πε}{ln(\frac{D}{r})}\$ 其中 r 是相导体的有效半径。

O/H 线受益于间距 2,3 或 4 的导体,以增加抗风强度,并通过减小 E 场发散半径提高击穿效应。由于中心导体与同轴护套之间的间隙 r 较小,这降低了 L 并略微提高了 C,但与同轴 U/G 电缆的高 C/km 相比,C 值/km 仍然非常低。

以下是Telegrapher 的所有传输线模型,包括以太网、有线电视、电话线和交流或直流电源线。(这里忽略分流漏电流 R 除外)

DC 处的电阻与因干扰而影响反射和浪涌电压的分布阻抗不同。

在此处输入图像描述

在此处输入图像描述

在此处输入图像描述 如上所述,O/H 线通常是三轴的。

O/H 电缆的 SIL 特性波阻抗通常为 400 欧姆,而 U/G 电缆为 50 欧姆 =+/-25%,具体取决于载流量和 BIL 等级。

这使得 U/G 电缆的黑启动浪涌电流更高,因此需要调整分流电抗。

照片跟随。

其他

架空 O/H 电缆每公里的购买和安装要便宜得多,但由于闪电、飓风和树木暴露,维修频率更高。但是它们的维修速度也更快,更便宜。但是看看波多黎各和其他基础设施薄弱地区的破坏情况,尽管地役权成本、电缆成本和维修成本较高,但地下 U/G 电力电缆的生命周期成本优势,但在较高的 MTBF(如果处理得当)结果在较低的生命周期成本。环境压力总是影响这些决定。

问:为什么地下电缆比架空线“需要更高程度的无功补偿”?

回答:

因为电力电缆的地下线路电容远高于架空线路电容。

造成这种情况的主要原因:

  • 电线彼此更接近。

  • 电线更靠近地球(几英寸内)。

电感也较低。

此外,因为(由于上述特性)地下线路的充电电流是架空线路的 20-75 倍(取决于线路电压)。

资源:

https://www.puc.nh.gov/2008IceStorm/ST&E%20Presentations/NEI%20Underground%20Presentation%2006-09-09.pdf

此外,如果您想通过数学仔细查看传输线的一般特性,您也可以查看此文档(其他人也发布了此文档):

http://www.egr.unlv.edu/~eebag/TRANSMISSION%20LINES.pdf