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自然功率

[拼音]:ziran gonglü

[外文]:surge impedance loading,缩写SIL

表示输电线路的输电特性的一个特征参量。定义为

  (兆瓦)

式中Ue为输电线路的额定线电压(千伏),Zλ为输电线路的波阻抗(欧姆)。若输电线单位长度的串联阻抗为Z0=r0+jωL0,并联导纳为Y0=g0+jωC0(其中r0g0L0C0分别为输电线单位长度的电阻、电导、电感和电容,见线路参数),则其特性阻抗为

波阻抗

特性阻抗有时又称波阻抗。虽然波阻抗往往仅指无损线路的特性阻抗,即略去输电线的串联阻抗中的r0与并联导纳中的g0时的特性阻抗

波阻抗是反映输电线路电磁特性的一个综合参数。当输电线末端负荷的等值阻抗等于输电线的波阻抗时,输电线输送的功率为自然功率。这时输电线路有以下3个特征。

(1)线路本身每单位长度所消耗的无功功率 ΔQL0等于其单位长度所产生的无功功率ΔQC0

由于

所以

ΔQC0是输电线加上电压U后,由于导线与大地之间和导线之间的电场作用(以输电线等值电路中的并联电容C0来表征),单位长度输电线所产生的无功功率。长度为l(公里)的输电线,在电压U(千伏)下所产生的无功功率

   (千乏)

QC又称为输电线的充电功率。

(2)线路上各点(包括始端和末端)的电压和电流的大小相等。输电线相当于无限长线,线路上只有前进波,没有反射波。

(3)线路上任何一点的电压和电流的相位相同,而始端和末端电压或电流间的相位差都等于输电线的波长λ

   (弧度)

式中l为线路长度(公里)。

由于线路的充电功率只与输电线所加的电压有关,而与输电线输送功率无关,因此超高压线路在各种不同运行方式的调压和无功功率补偿问题成为一个重要的技术问题。

沿线电压分布与输送功率的关系

当输电线输送的功率小于自然功率时,则线路电压自始端向末端递增;若输送功率大于自然功率,则线路电压自始端向末端递减,如图1所示。

如果在始端和末端采取措施,维持两端电压相等,而输送功率不等于自然功率时,由于线路无功功率不平衡,沿线电压将不再相等。这时线路中点的电压偏移最严重,如图2所示。

短距离的输电线,输送功率可以超过自然功率,而长距离输电线(大于 400公里)输送容量大致接近自然功率。当输电线的输送容量小于自然功率时,要采用并联电抗的补偿措施以抑制沿线电压的升高。只有采取了其他提高输送能力的措施,输送容量才能超过自然功率。所以自然功率可以用来作为表征输电线的输送能力的一个基准参量。

提高自然功率的措施

单导线的架空输电线路的波阻抗约为370~410欧,电缆线路因线间距小,电感L0较小而电容C0较大,其波阻抗要小得多,约30~50欧姆。架空输电线路采用分裂导线,可减小其波阻抗,从而提高线路的自然功率。输电线采用不同分裂导线时,波阻抗值和自然功率提高的百分比如表1所示。

110 千伏以上各种电压单回架空线路输电线的自然功率如表2所示。

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文章名称:《自然功率》
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