自然功率

自然功率

自然功率是物理量的一個參數,是輸電線路的輸電特性的一個特徵參量。用以估計超高壓線路的運行特性。

基本信息

簡介

自然功率表示輸電線路的輸電特性的一個特徵參量。定義為式中Ue為輸電線路的額定線電壓(千伏),Zλ為輸電線路的波阻抗(歐姆)。若輸電線單位長度的串聯阻抗為Z0=r0+jωL0,並聯導納為Y0=g0+jωC0(其中r0、g0、L0、C0分別為輸電線單位長度的電阻、電導電感電容),則其特性阻抗為波阻抗特性阻抗有時又稱波阻抗。雖然波阻抗往往僅指無損線路的特性阻抗,即略去輸電線的串聯阻抗中的r0與並聯導納中的g0時的特性阻抗波阻抗是反映輸電線路電磁特性的一個綜合參數。當輸電線末端負荷的等值阻抗等於輸電線的波阻抗時,輸電線輸送的功率為自然功率。
圖

特徵

自然功率自然功率
這時輸電線路有以下3個特徵。
①線路本身每單位長度所消耗的無功功率ΔQL0等於其單位長度所產生的無功功率ΔQC0ΔQC0是輸電線加上電壓U後,由於導線與大地之間和導線之間的電場作用(以輸電線等值電路中的並聯電容C0來表征),單位長度輸電線所產生的無功功率。長度為l(公里)的輸電線,在電壓U(千伏)下所產生的無功功率(千乏)QC又稱為輸電線的充電功率。
②線路上各點(包括始端和末端)的電壓電流的大小相等。輸電線相當於無限長線,線路上只有前進波,沒有反射波。
③線路上任何一點的電壓和電流的相位相同,而始端和末端電壓或電流間的相位差都等於輸電線的波長λ。
(弧度)式中l為線路長度(公里)。
由於線路的充電功率只與輸電線所加的電壓有關,而與輸電線輸送功率無關,因此超高壓線路在各種不同運行方式的調壓和無功功率補償問題成為一個重要的技術問題。
沿線電壓分布與輸送功率的關係,當輸電線輸送的功率小於自然功率時,則線路電壓自始端向末端遞增;若輸送功率大於自然功率,則線路電壓自始端向末端遞減。如果在始端和末端採取措施,維持兩端電壓相等,而輸送功率不等於自然功率時,由於線路無功功率不平衡,沿線電壓將不再相等。這時線路中點的電壓偏移最嚴重。短距離的輸電線,輸送功率可以超過自然功率,而長距離輸電線(大於400公里)輸送容量大致接近自然功率。當輸電線的輸送容量小於自然功率時,要採用並聯電抗的補償措施以抑制沿線電壓的升高。只有採取了其他提高輸送能力的措施,輸送容量才能超過自然功率。所以自然功率可以用來作為表征輸電線的輸送能力的一個基準參量。
提高自然功率的措施單導線的架空輸電線路的波阻抗約為370~410歐,電纜線路因線間距小,電感L0較小而電容C0較大,其波阻抗要小得多,約30~50歐姆。架空輸電線路採用分裂導線,可減小其波阻抗,從而提高線路的自然功率。輸電線採用不同分裂導線時,波阻抗值和自然功率提高的百分比

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