Модернизация стыковой тяговой подстанции систем 25 и 3 кВ на участке со скоростным движением, страница 13

Несимметрия напряжений характеризуется следующими показателями:

·  Коэффициентом несимметрии напряжений по обратной последовательности;

·  Коэффициентом несимметрии напряжений по нулевой последовательности.

Согласно ГОСТ 13109-97 «Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения» нормально допустимое и предельно допустимое значения коэффициента несимметрии напряжений по обратной последовательности в точках общего присоединения к электрическим сетям равны 2,0 и 4,0 % соответственно [34].

Нормально допустимое и предельно допустимое значения коэффициента несимметрии напряжений по нулевой последовательности в точках общего присоединения к четырехпроводным электрическим сетям с номинальным напряжением 0,38 кВ равны 2,0 и 4,0 % соответственно.

Одной из наиболее важных научных задач является симметрирование загрузки трехфазных питающих линий в каждой точке выхода системы тягового электроснабжения (СТЭ) на систему внешнего электроснабжения (СВЭ).

4.2.  Несимметрия тяговой подстанции. 

Электрические локомотивы однофазного тока являются однофазной нагрузкой, к тому же нагрузкой большой мощности, которые создают в трехфазных сетях несимметрию токов и, как следствие, несимметрию напряжения. По этой причине увеличиваются потери электроэнерги, снижается мощность электродвигателей, увеличиваются высшие гармонические на стороне выпрямленного тока статических преобразователей и т.д. Несимметрия оказывает отрицательное влияние и на напряжение в тяговой сети. Например, не всегда удается повысить напряжение трансформатора с помощью АРПН на какой либо фазе 27,5 кВ до требуемого значения, так как на других фазах напряжение может превысить допустимые значения[4].

Напряжение обратной последовательности на вводах первичной обмотки трансформатора определяющее несимметрию [14]: 

                                                                           (4.1)   

где    – вектор тока обратной последовательности на вводе тяговой подстанции,  А;   Rс, Xс  - активное и реактивное сопротивления фазы питающей ЛЭП, ом ; принимаем  XcRс , тогда Rс = 0.

Все значения приводим к напряжению 27,5 кВ.

Если за действительную ось принять направление вектора Uоп , то вектор тока обратной последовательности , например, для опережающей фазы:

                                (4.2)

где  Ii , Ij  - токи нагрузки и токи КУ, А;  ,  - среднее значение фазового сдвига  Ii  ( Ij )  относительно напряжения, 0 -  угол, принимающий три значения – 00, +600, -600  -  в зависимости от взаимного расположения векторов напряжения в узлах  i и j фаз а, в, с.

Коэффициент несимметрии напряжения по обратной последовательности представляет собой отношение напряжения обратной последовательности к напряжению прямой последовательности:  К2U=U2/U1.

Так как напряжение  прямой последовательности отличается от номинального напряжения  UНОМ  на потерю напряжения прямой последовательности, а эта последняя обычно незначительна, то часто вместо  К2U  принимают относительный коэффициент несимметрии, равный отношению модуля напряжения обратной последовательности  к номинальному напряжению:

                                              (4.3)

Для примера, произведем расчет модуля тока обратной последовательности  İ2, напряжения обратной последовательности Ú2 и коэффициента несимметрии  К2U на  стыковой подстанции «Владимир» на участке со скоростным движением.

Рис.4.1.  Схема питания нагрузки на ТП «Владимир»

Подстанция питает тягу поездов двумя фидерами контактной сети с одной фазы, среднесуточный  ток на шинах 27,5 кВ : It=333 A(таблица 4.1) вторая фаза (отстающая) незагружена в ней ток равен нулю.

Подставив значение тока опережающей фазы It  в формулу  ( 4.1), рассчитаем модуль тока обратной последовательности:

Следовательно, напряжение обратной последовательности  равно:

В

Средний коэффициент несимметрии:

 %

На векторной диаграмме (рис.4.2) мы видим эффект несимметрии по току  обратной последовательности на стыковой подстанции.