Анализ существующих методов расчета токов КЗ в тяговой сети переменного тока, страница 3

     Изначально совместное рассмотрение СТЭ и СВЭ было применено при расчетах уравнительных токов в тяговой сети [18] (при расчетах уравнительных токов традиционными методами ошибка достигает 300% [26]). В работе [15] на основе применения фазных координат с последующим их тензорным преобразованием построена трехфазная схема замещения электрифицированного участка, для расчета установившегося режима электрических систем с тяговой нагрузкой. Схема замещения СВЭ представлена в данных работах в виде однолинейной схемы с сопротивлениями, являющимися матрицами размерности 3*3 (тензорами сопротивлений). Преобразование фазных координат [14] необходимо для замены схемы подключения нагрузок тяговой подстанции с «треугольника» на «звезду», после чего возможно использование для СТЭ известных методов расчета симметричных сетей [17]. В частности это позволяет определить матрицу узловых сопротивлений для электрифицированного участка железной дороги и использовать метод узловых потенциалов. При параллельной работе подстанций для подключения к СВЭ тяговой сети используются методы преобразования матриц узловых сопротивлений, которые применяются в случае подключения одной или нескольких ветвей при формировании данной матрицы методом наращивания. Во время совместного рассмотрения СВЭ и СТЭ каждый трехфазный узел СВЭ рассматривается в виде трех однофазных узлов, то есть осуществляется переход к трехлинейной схеме замещения.

Предложен следующий порядок формирования матрицы узловых сопротивлений:

          1.Определяется матрица узловых сопротивлений Zy размерностью N*N (где N - число узлов) для обычной схемы замещения прямой последовательности симметричной трехфазной сети совместно с тяговыми трансформаторами (но без учета тяговой сети). Для удобства проведения расчетов в тяговой сети все расчетные величины приводятся к напряжению тяговой обмотки.

          2. Формируется матрица узловых сопротивлений 3N*3N для предполагаемой трехфазной схемы замещения, без учета тяговой сети

                     ,              (1.1)

          где

                    ,                                                      (1.2)

                                                                           (1.3)

          3. Корректируется матрица Zy0 (в связи с подключением ветвей тяговой сети) по формуле:

              ZYK =ZY0 -dZ= ZY0 - ZY0M(MT ZY0M+ZTC)-1 MTZY0 ,                                (1.4)

где М - матрица соединений подключаемых ветвей тяговой сети размерностью 3N*n;

       n - число подключаемых ветвей тяговой сети;

       МТ - транспонированная матрица М;

       ZТС - диагональная матрица сопротивлений ветвей тяговой сети размерностью n*n.     Важным достоинством изложенного метода является схожесть схем замещения различных элементов СВЭ и малый объем вычислений при коррекции матрицы ZYK для подключения ветвей тяговой сети. Этот метод легко реализуется на ЭВМ и может найти применение в расчетах установившихся токов короткого замыкания.

          При расчете  токов короткого замыкания при совместном рассмотрении СВЭ и СТЭ в случае стыкования систем электроснабжения 1 х25 и 2 х 25 кВ необходимо рассматривать подстанции, относящиеся к различным системам электроснабжения  в различных системах фазных напряжений , а подстанцию стыкования – как два трехфазных узла. Таким образом в матрице узловых сопротивлений для трехлинейной схемы замещения часть элементов определяет падения линейных напряжений в системе 1х25кВ, часть – в системе 2х25кВ, а часть – на взаимных сопротивлениях между схемами.

     Изложенные выше методы можно представить в виде следующей структурной схемы (рис. 2.1.)


Методы расчета токов в тяговой сети переменного тока

 
 
 

Упрощенный учет системы внешнего электроснабжения

Совместный расчет систем внешнего и тягового электроснабжения

 
 

1*25 кВ

2*25 кВ

с использованием симметричных составляющих

с использованием

с использованием фазных координат

 

несимме

 

Без учета смежных тяговых участков

С учетом смежных тяговых участков

Расчет с подробным рассмотрением всей фидерной зоны

Расчет с подробным рассмотрением участка между ближайшими к месту КЗ АТ

Применение элементов не обладающих взаимностью

Применение граничных условий при соединении схем различных последовательностей

тричных составляющих

Составление трехлинейной схемы

Замена элементов в однолинейной схеме тензорами сопротивлений

Рис. 2.1. Методы расчета токов в тяговой сети переменного тока.