Linii Electrice de Transport - Calculul Electric

Pentru transportul energiei electrice la distanţe mari se utilizează linii de tensiuni înalte şi foarte înalte, care prezintă o serie de particularităţi funcţionale, ce se deosebesc semnificativ de liniile scurte folosite obişnuit la distribuţia energiei electrice [1,2,3,4].

În cazul liniilor de transport în curent alternativ pentru regimul normal de funcţionare, încărcarea fazelor este identică având aceiaşi parametrii iar tensiunile de alimentare sunt egale în noduri şi defazate între ele cu 1200, caz în care este suficient să se studieze funcţionarea unei singure faze, utilizându-se o schemă monofilară, schemă în care conductorul de dus prezintă parametrii de secvenţă, iar cel de întoarcere este un conductor fictiv de impedanţă nulă[1,4]. Prezenţa conductorului fictiv este necesară pentru a se asigura întoarcerea curentului. În realitate el nu există, deoarece la liniile trifazate si simetrice, curentul ce vine pe o fază se întoarce prin celelalte două.

Spre deosebire de reţelele cu parametrii concentraţi, la care energia electrică şi magnetică era concentrată într-o zonă restrânsă de spaţiu, corespunzătoare câmpului electric şi magnetic al conductoarelor, respectiv bobinelor, la liniile lungi energia electromagnetică este repartizată uniform de-a lungul lor, deoarece şi parametrii electrici sunt repartizaţi în lungul liniilor.

Neconsiderarea acestei repartiţii uniforme în analiza regimurilor de funcţionare a liniilor, poate conduce la rezultate şi concluzii eronate[1,2,4].

1. Ecuaţiile liniilor lungi de transport în regim sinusoidal

simetric

Dacă o linie aeriană este alimentată cu o tensiune sinusoidală, în fiecare punct al liniei tensiunea şi curentul prezintă o variaţie sinusoidală în timp, iar amplitudinea lor depinde de poziţia punctului considerat în lungul liniei.

În figura 1.a se prezintă schema monofilară a unei linii iar în figura 1.b schema echivalentă:

Fig. 1.a. Schema electrică a unei linii cu parametrii repartizaţi în lungul ei

Fig. 1.b. Schema echivalentă

În schema echivalentă din figura 1b, ru, lu, gu, cu, reprezintă parametrii pe unitatea de lungime: rezistenţa [Ω/m]; inductanţa [H/m]; conductanţa [S/m]; capacitatea [F/m]. Prin simbolul Σ s-a notat suprafaţa laterală a conductorului cu lungimea dx iar prin Γ conturul A,B,C,D.

Pentru a se putea efectua calculul liniilor electrice menţionate, se face apel la câteva relaţii ale unor legi din electrotehnică respectiv:

(1)

unde: uf – reprezintă tensiunea de fază.

De asemeni se face apel la dezvoltarea în serie Taylor pentru curentul şi tensiunea de fază având forma:

(2)

Se urmăreşte să se determine expresiile ecuaţiilor telegrafiştilor, forma 1 şi 2 pentru liniile electrice aeriene de înaltă şi foarte înaltă tensiune.

Pentru determinarea formei 1, aferentă tensiunii de fază se pleacă de la scrierea legii inducţiei electromagnetice pe conturul Γ, având forma