Под конструкцией фазы понимается количество проводов в фазе, их сечения, а точнее диаметры, и их взаимное расположение. Выбор конструкции фазы является достаточно сложной технико-экономической задачей, поскольку он определяет основные характеристики линии от пропускной способности до затрат на ее сооружение и эксплуатацию.
Применение расщепленных фаз на линиях СВН объясняется двумя причинами. Одна из них заключается в больших значениях передаваемой мощности, а следовательно, в больших значениях токов фазы, другая — в стремлении снизить высокие значения напряженности электрического поля на поверхности провода и тем самым исключить возникновение общей короны.
В режимах наибольших нагрузок фазные токи могут достигать значений:
При рекомендуемых плотностях тока это требует больших сум- марных сечений проводов фазы: 1000—4000 мм .
Изготовление одиночных проводов обычной конструкции таких сечений связано с технологическими сложностями на заводе, трудностями при доставке их на трассу линии и последующем монтаже. Поэтому требуемое расчетное сечение создается за счет использования нескольких проводов меньших сечений. При этом провода не связывают в общий пучок, а располагают в определенном порядке по всей длине линии.
Основной целью выбора конструкции фазы является исключение общего коронирования проводов и уменьшение тем самым потерь энергии на корону, а также снижение уровня радиопомех, излучаемых короной, до допустимого значения. Следует отметить, что таким путем удается исключить общую корону, однако очаги местного коронирования тем не менее остаются. Такими очагами могут служить детали линейной арматуры, резьба болтов и другие элементы.
В настоящее время известно несколько возможных конструкций фазы. Наибольшее распространение получила конструкция, в которой провода размещены по вершинам правильного многоугольника. Эту конструкцию иногда называют традиционной. В то же время известны и другие конструкции, с иным расположением проводов.
Фиксация взаимного расположения проводов выполняется в местах их крепления на опорах с помощью линейной арматуры, а в пролетах с помощью дистанционных распорок различных типов, которые устанавливаются через каждые 50—60 м. Благодаря этому по всей длине линии провода сохраняют взаимное расположение, что позволяет рассматривать их как единый провод некоторым эквивалентным радиусом rэ, который в 10—20 раз больше радиуса одиночного провода. Важно отметить, что при этом линия остается однородной. Скорость распространения электромагнитной волны остается такой же, как для линий с одиночными проводами.
Выбор конструктивных параметров фазы
Традиционная конструкция фазы характеризуется двумя параметрами: количеством проводов и расстоянием между ними.
Выбор параметров фазы начинается с определения суммарного сечения проводов в фазе в соответствии с заданным расчетным током. Суммарное сечение проводов определяется по расчетному току фазы известными методами, в которых за основу принимается ток пятого года эксплуатации линии. После этого определяется несколько комбинаций числа проводов стандартных марок, которые в сумме дают требуемое сечение. Например, требуемое сечение фазы, равное 2000 мм или близкое к нему, можно обеспечить следующими комбинациями: 4x500 мм , 5x400 мм , 7x300 мм и т.д. Выбранные провода в обязательном порядке проверяются на нагрев по току послеаварийного режима при заданной температуре воздуха для того климатического района, в котором сооружается линия.
Далее для каждого варианта определяется оптимальный шаг расщепления а и рассчитывается значение максимальной напряженности электрического поля Еmах. Это значение сопоставляется с допустимыми значениями по условиям короны и радиопомех. Если данный вариант удовлетворяет этим условиям, для него определяются потери энергии на нагрев проводов, гололедные и ветровые нагрузки и т.д.
Аналогичные расчеты проводятся для нескольких вариантов, и на основании технико-экономических сопоставлений выбирается оптимальный.
Рассмотрим традиционную фазу, состоящую из п проводов (рис. 1), размещенных по вершинам правильного многоугольника. Для этой конструкции характерны следующие параметры:
Рис. 1. Традиционная конструкция фазы
Rр — радиус расщепления, представляющий собой радиус окружности, описанной вокруг многоугольника, в вершинах которого расположены центры проводов;
а — шаг расщепления — расстояние между центрами соседних проводов фазы;
rэ — радиус эквивалентного провода.
Исходя из рис. 1 можно установить взаимосвязь между радиусом и шагом расщепления:
(1)
Строго говоря, при п проводах в каждой фазе следует учитывать все провода и в других фазах линии, что резко усложняет математическое описание такой системы. Поэтому удобнее представить расщепленную фазу одним эквивалентным проводом радиусом rэ. Это можно сделать, если принять допущение о равенстве токов во всех проводах фазы. Такое допущение может быть обосновано тем, что, во- первых, междуфазные расстояния в десятки раз больше расстояний между проводами фазы, поэтому ЭДС, наведенные в проводах данной фазы токами других фаз, можно считать одинаковыми, во-вторых, провода фазы расположены симметрично по вершинам правильного многоугольника, поэтому их взаимное влияние также одинаково.
